DIAKINEZE: CHARAKTERISTIKA A SUBFÁZE - BIOLOGIE - 2025

Diakinese je pátá a poslední Subfáze profáze I meiózy, během kterého chromozómy, vláknité před meiózy smlouvy na maximum. Díky kontrakci chromozomů jsou manévrovatelnější během následných dělících pohybů, které vedou k tvorbě haploidních buněk nebo gamet.

Na konci diakineze se vytvoří jaderné vřeteno, jehož připojení k kinetochorům chromozomů prostřednictvím mikrotubulů je tlačí směrem k pólu buňky. Tento jev inspiroval termín diakineze odvozený z řeckých slov, která znamenají pohyby v opačných směrech.

Zdroj: pixabay.com

Místo v meióze

Funkcí meiózy je produkovat čtyři haploidní buňky z jedné diploidní buňky. Za tímto účelem musí být v meióze chromozomy klasifikovány a distribuovány tak, aby se jejich počet snížil na polovinu.

Meióza se skládá ze dvou fází, které se nazývají meióza I a II, z nichž každá je rozdělena do pěti fází, které se nazývají profáze, prometafáza, metafáza, anafáza a telopáza. Homonymní stádia meiózy I a II se rozlišují přidáním „I“ nebo „II“.

V meióze I se původní buňka dělí na dvě. V meiosis II nová divize produkuje čtyři gamety.

Při pohledu na úrovni páru alel by původní buňka měla A, a. Před meiosis, DNA replikace dělá tuto buňku mít A, A; a, a. Meióza I produkuje buňku s A, A a další s a, a. Meiosis II dělí obě buňky na gamety pomocí A, A, a, a.

Meióza profháza I je nejdelší a nejsložitější fází meiózy. Skládá se z pěti subfáz: leptoten, zygoten, pachyten, diplotene a diakinesis.

Během tohoto procesu se chromosomy kondenzují (zkracují), homologní chromozomy se navzájem rozpoznávají (synapsy) a náhodně si vyměňují segmenty (crossover). Jaderná membrána se rozpadá. Objeví se jaderné vřeteno.

Předchozí podfázy (leptoten na diplotene)

Během leptotenu se chromosomy, které se během předchozího období buněčného růstu a genové exprese replikovaly a byly v rozptýleném stavu, začaly kondenzovat a byly viditelné pod světelným mikroskopem.

Během zygotenu se začnou homologní chromozomy zarovnat. Synapse probíhá, doprovázená tvorbou proteinové struktury, zvané synaptonemální komplex, mezi spárovanými chromozomy

Během pachytenu se homologní chromozomy kompletně sestavují a vytvářejí bivalenty nebo tetrady, z nichž každý obsahuje dva páry sesterských chromatidů nebo monad. V této dílčí fázi dochází k přechodu mezi každým z těchto párů. Kontaktní body zkřížených chromatidů se nazývají chiasmy.

Během diplotene se chromozomy stále zkracují a zhušťují. Synaptonemální komplex téměř úplně zmizí. Homologické chromozomy se začnou navzájem odpuzovat, dokud se k nim nepřipojí pouze chiasmata.

Diplotene může trvat dlouho, až 40 let u žen. Meióza v lidských ovulích se zastaví v diplotene do sedmého měsíce vývoje plodu, postupuje k diakineze a meióze II a kulminuje oplodněním vajíčka.

vlastnosti

Při diakinéze dosahují chromozomy maximální kontrakce. Jaderné nebo meiotické vřeteno se začíná formovat. Bivalenty začínají s migrací směrem k buněčnému rovníku, řídí se jaderným využitím (tato migrace je dokončena během metafáze I).

Poprvé v průběhu meiózy lze pozorovat čtyři chromatidy každé bivalentní. Místa přechodu se překrývají, což jasně ukazuje viditelnost chiasmů. Synaptonemální komplex úplně zmizí. Jádra také zmizí. Jaderná membrána se rozpadá a mění se na vesikuly.

Kondenzace chromozomů během přechodu z diplotene na diakinezi je regulována konkrétním komplexem proteinů zvaným kondenzin II. V diakineze končí transkripce a začíná přechod na metafázi I.

Důležitost

Počet chiasmů pozorovaných při diakineze umožňuje provést cytologický odhad celkové délky genomu organismu.

Diakineze je ideální fází k provádění počtu chromozomů. Extrémní kondenzace a odpudivost mezi bivalenty umožňují jejich dobrou definici a oddělení.

Během diakineze nebylo jaderné vřeteno zcela připojeno k chromozomům. To jim umožňuje dobře se oddělit, což umožňuje jejich pozorování.

Rekombinační události (crossovery) lze pozorovat v buňkách diakineze konvenčními cytogenetickými technikami.

U mužů s Downovým syndromem není přítomnost extra chromozomu 21 ve většině buněk v pachytenu detekována kvůli jeho skrytí v pohlavním váčku.

Tato strukturální složitost komplikuje identifikaci jednotlivých chromozomů. Naproti tomu tento chromozom může být snadno vizualizován v drtivé většině buněk v diakineze.

Takto prokázaný vztah mezi chromozomem 21 a komplexem XY během pachytenu by mohl být příčinou spermatogenního selhání při Downově syndromu, jak bylo obecně pozorováno u hybridních zvířat, u nichž je asociace dalšího chromozomu s tímto komplexem vytváří mužskou sterilitu.

Pozorování rekombinace

Pozorování chiasmů během diakineze umožňuje přímé zkoumání počtu a umístění rekombinací na jednotlivých chromozomech.

V důsledku toho je například známo, že jeden crossover může inhibovat druhý crossover ve stejné oblasti (chiasmatické interference), nebo že ženy mají více chiasmů než samců.

Tato technika má však určitá omezení:

1) Diakineze je velmi krátká, takže nalezení vhodných buněk může být obtížné. Z tohoto důvodu, pokud to typ studie umožňuje, je výhodné použít buňky získané během pachytenu, což je sub-fáze mnohem delší doby trvání.

2) Získání buněk při diakineze vyžaduje extrakci oocytů (samic) nebo provedení testikulárních biopsií (samců). To představuje vážnou nevýhodu v lidských studiích.

3) Kvůli jejich vysoké kondenzaci nejsou chromozomy z buněk při diakineze optimální pro barvicí postupy, jako je například pruhování G, C nebo Q. Tento problém také ztěžuje pozorování dalších morfologických detailů, které jsou patrnější v nechromozomech. smluvně.

Reference

1. Angell, RR 1995. Meióza I v lidských oocytech. Cytogenet. Cell Genet. 69, 266 - 272.
2. Brooker, RJ 2015. Genetika: analýza a principy. McGraw-Hill, New York.
3. Clemons, AM Brockway, HM, Yin, Y., Kasinathan, B., Butterfield, YS, Jones, SJM Colaiácovo, MP, Smolikove, S. 2013. akirin je vyžadován pro diakinezi bivalentní strukturu a synaptonemální komplexní demontáž při meiotické profázi I. MBoC, 24, 1053-1057.
4. Crowley, PH, Gulati, DK, Hayden, TL, Lopez, P., Dyer, R. 1979. Chiasma-hormonální hypotéza týkající se Downova syndromu a mateřského věku. Nature, 280, 417-419.
5. Friedman, CR, Wang, H.-F. 2012. Kvantifikace meióza: využití fraktální dimenze, D _f, popsat a předpovědět látky Profáze I a metafáze I. Pp 303-320, v:. Swan, A., ed. Meióza - molekulární mechanismy a cytogenetická rozmanitost. InTech, Rijeka, Chorvatsko.
6. Hartwell, LH, Goldberg, ML, Fischer, JA, Hood, L. 2015. Genetika: od genů k genomům. McGraw-Hill, New York.
7. Hultén, M. 1974. Distribuce chiasmy při diakineze u normálního člověka. Hereditas 76, 55–78.
8. Johannisson, R., Gropp, A., Winking, H., Coerdt, W., Rehder, H. Schwinger, E. 1983. Downův syndrom u muže. Reprodukční patologie a meiotické studie. Human Genetics, 63, 132-138.
9. Lynn, A., Ashley, T., Hassold, T. 2004. Variace v lidské meiotické rekombinaci. Roční přehled genomiky a genetiky člověka, 5, 317–349.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetika - rostliny, zvířata, lidé. Springer-Verlag, New York.
11. Snustad, DP, Simmons, MJ 2012. Základy genetiky. Wiley, New York.