Diplotene lub diplonema czwarty subfasede profaza I mejozy podziału komórkowego i charakteryzuje przez rozdzielenie chromatyd homologicznych chromosomach. Podczas tej podfazy można zobaczyć miejsca na chromosomach, w których nastąpiła rekombinacja, miejsca te nazywane są chiazmami.
Rekombinacja występuje, gdy nić materiału genetycznego zostaje przecięta, aby połączyć inną cząsteczkę z innym materiałem genetycznym. Podczas diplotenu mejoza może ulec pauzie i jest to sytuacja wyjątkowa dla rasy ludzkiej. Ten stan pauzy lub latencji, którego doświadczają zalążki, nazywany jest diktyotenem.
Doc. RNDr. Josef Reischig, CSc. (Archiwum autora), za pośrednictwem Wikimedia Commons
W tym przypadku ludzkie zalążki zaprzestaną swojej aktywności aż do siódmego miesiąca rozwoju embrionalnego, a aktywność zostanie wznowiona, gdy jednostka osiągnie dojrzałość płciową.
Dyploten zaczyna się, gdy chromosomy oddzielają się, a jednocześnie zwiększają swój rozmiar i oddzielają się od błony jądrowej.
Tworzą się tetrady (dwa chromosomy) czterech chromatyd, a siostrzane chromatydy w każdej tetradzie są połączone centromerami. Do skrzyżowanych chromatyd dołączy chiasmata.
Mejoza
Mejoza to wyspecjalizowana klasa podziału komórek, która zmniejsza liczbę chromosomów o połowę, tworząc cztery komórki haploidalne.
Każda komórka haploidalna różni się genetycznie od komórki macierzystej, która ją zapoczątkowała, iz niej pochodzą komórki rozrodcze, zwane również gametami
Procedura ta występuje u wszystkich jednokomórkowych (eukariotycznych) i wielokomórkowych istot rozmnażających się płciowo: zwierząt, roślin i grzybów. Gdy w mejozie pojawiają się błędy, aneuploidia jest ewidentna i jest główną znaną przyczyną poronień oraz najczęstszą genetyczną przyczyną niepełnosprawności.
Fazy
Proces mejotyczny przebiega w dwóch etapach lub fazach: mejoza I i mejoza II. Z kolei mejoza I składa się z czterech etapów: profazy I, metafazy I, anafazy I i telofazy.
Pierwszy podział jest bardziej wyspecjalizowany z dwóch podziałów: komórki, które z niego wynikają, są komórkami haploidalnymi.
Na tym etapie następuje redukcyjny podział genomu, a jego najważniejszym momentem jest profaza, czyli długi i złożony etap, w którym następuje rozdzielenie homologicznych chromosomów.
W profazie I homologiczne chromosomy łączą się w pary i następuje zamiana DNA (rekombinacja homologiczna). Następuje krzyżowanie chromosomów, które jest decydującym procesem dla sprzęgania homologicznych chromosomów, a co za tym idzie, dla specyficznej separacji chromosomów w pierwszym oddziale.
Nowe mieszanki DNA wytworzone podczas krzyżowania są znaczącym źródłem zmienności genetycznej, która daje początek nowym kombinacjom alleli, które mogą być bardzo korzystne dla gatunku.
Sparowane i replikowane chromosomy nazywane są dwuwartościowymi lub tetradami, które mają dwa chromosomy i cztery chromatydy, z jednym chromosomem pochodzącym od każdego z rodziców.
Sprzężenie homologicznych chromosomów nazywa się synapsą. Na tym etapie chromatydy inne niż siostrzane mogą przecinać się w punktach zwanych chiasmata (liczba mnoga; chiazma pojedyncza).
Profaza I to najdłuższa faza mejozy. Jest podzielony na pięć podstagów, które są nazwane na podstawie wyglądu chromosomów: leptoten, zygoten, pachyten, diploten i diakinesis.
Przed rozpoczęciem podstażu diplotenu następuje rekombinacja homologiczna i krzyżowanie się chromosomów chromatyd innych niż siostrzane w ich skrzyżowaniach. W tym właśnie momencie chromosomy są blisko sparowane.
Opis diplotenu
Diplotene, zwany także diplonema, (z greckiego diploo: double i tainia: wstążka lub nić) jest podetapem, który następuje po pachytenie. Przed diplotenem homologiczne chromosomy łączą się w pary, tworząc tetrady lub biwalentne (wartość genetyczna obojga rodziców), są skracane, pogrubione i chromatydy siostrzane różnicują się.
Struktura przypominająca zamek błyskawiczny, zwana kompleksem synaptonemicznym, tworzy się między chromosomami, które łączą się w pary, a następnie rozpadają na etapie diplotenu, powodując lekkie rozdzielenie chromosomów homologicznych.
Chromosomy rozwijają się, umożliwiając transkrypcję DNA. Jednak homologiczne chromosomy z każdej utworzonej pary pozostają ściśle połączone w skrzyżowaniach, regionach, w których nastąpiło skrzyżowanie. Chiazmy pozostają na chromosomach, dopóki nie rozdzielą się w przejściu do anafazy I.
W diplotenie kompleksy synaptonemiczne rozdzielają się, przestrzeń centralna powiększa się, a składniki znikają, pozostając tylko w rejonach, w których występowały chiasmaty. Obecne są również elementy boczne, które są cienkie i oddzielone od siebie.
W zaawansowanym diplotenie osie są przerywane i znikają, pozostaje tylko w regionach centromerowych i chiazmatycznych.
Po rekombinacji kompleks synaptonemiczny znika, a członkowie każdej dwuwartościowej pary zaczynają się rozdzielać. Ostatecznie, dwa homologi każdego biwalentu pozostają zjednoczone tylko w punktach skrzyżowania (chiasmata).
Średnia liczba chiasm w ludzkich spermatocytach wynosi 5, czyli kilka na dwuwartościowy. Natomiast udział oocytów w pachytenie i diplotenie zwiększa się w rozwoju płodu.
W miarę zbliżania się do diplotenu oocyty wchodzą w tak zwane zatrzymanie mejozy lub diktyoten. Około szóstego miesiąca ciąży wszystkie komórki rozrodcze będą znajdować się w tej podstopniu.
Znaczenie podstacji diplotenowej
Około ósmego miesiąca rozwoju embrionalnego oocyty są mniej lub bardziej zsynchronizowane w fazie diplotenu profazy I.
Komórki pozostaną w tej podfazie od urodzenia do dojrzewania, kiedy pęcherzyki jajnika zaczną dojrzewać jedna po drugiej, a oocyt ponownie rozpocznie ostatnią fazę diplotenu.
Podczas procesu oogenezy (tworzenia zalążków) ludzkie oocyty zatrzymują proces dojrzewania na etapie diplotenu, przed urodzeniem. Po osiągnięciu fazy dojrzewania proces zostaje wznowiony, ten stan zawieszenia podziału mejotycznego jest znany jako dictyotene lub dictyate.
Kiedy rozpoczyna się owulacja, oocyt znajduje się między pierwszą a drugą częścią mejotyczną. Drugi podział zostaje zawieszony do czasu zapłodnienia, kiedy to następuje anafaza drugiego podziału i żeńskie przedjądrze jest gotowe do połączenia się z samcem.
To wznowienie dojrzewania oocytów następuje w celu przygotowania ich do owulacji.
Bibliografia
- Biology online, 26.10.2011, «Diplotene», dostępne pod adresem: biology-online.org/dictionary/Diplotene
- Cabero, L., Saldívar, D. i Cabrillo, E. (2007). Położnictwo i medycyna matki i płodu. Madryt: Od redakcji Médica Panamericana.
- Hartl, D. i Ruvolo, M. (2012). Genetyka: analiza genów i genomów. Stany Zjednoczone: Jones & Bartlett Learning.
- Nussbaum, RL i McInnes, RR (2008). Thompson & Thompson: Genetyka w medycynie. Barcelona: Elsevier Masson.
- Solari, A. (2004). Genetyka człowieka: podstawy i zastosowania w medycynie. Buenos Aires: Od redakcji Médica Panamericana.