Profáze je první fází buněčného dělení mitosis a meiosis. Je to fáze po fázi syntézy DNA (fáze S buněčného cyklu). V této fázi chromozomy dosahují vysokého stupně kondenzace a individuality.
V meióze existují dvě profázy, které se od sebe navzájem velmi liší a od mitózy. Například pouze u meiotické profázy I dochází k rekombinaci. Tato fáze je rozdělena do různých fází: leptoten, zygoten, pachyten, diplotene a diakinesis.
Prorok. Leomonaci98, od Wikimedia Commons
Během profázi se kromě kondenzace dosahované duplikovanými chromozomy probíhají procesy změny na extra-jaderné úrovni. Nejdůležitější cytoplazmatickou událostí během profázi je tvorba achromatického vřetena na každém pólu buněk. To umožňuje mobilizaci chromozomů v následných stádiích buněčného dělení, aby se zajistila jejich správná segregace.
Mezi buněčnými děleními v živočišných buňkách a rostlinných buňkách existují významné rozdíly. Některé z nich budou zmíněny později. Ve všech, nicméně, tam je kompletní reorganizace buňky.
Proto se mitóza a meióza zaměřují na osud DNA a jádra. Pravda je ale taková, že když se buňka dělí, dělí všechno a všechno se na procesu podílí.
Všechny buněčné komponenty tedy procházejí radikálními změnami během profází mitózy a meiózy. Zdá se, že endoplazmatické retikulum a Golgiho komplex zmizí: mění však pouze svou strukturu. Mitochondrie a chloroplasty se také dělí, což vede k novým organelám.
Prophase in mitosis
Dělení buněk mitózou. Převzato z es.wikipedia.org
Zvířecí profáze
Živočišné buňky mají jeden střed. Po dokončení syntézy DNA při přípravě na mitózu se středoevropan připravuje také na rozdělení.
Centrioly jsou tvořeny dvojicí identických struktur zvaných diplosomy, kolmo k sobě navzájem. Tyto oddělené a každá z nich bude formou pro vznik nové. K syntéze nového diplosomu dochází, když každý starý diplosom migruje na opačné póly buňky.
Druhou definující událostí profázy a tou, která je sdílena s rostlinnými buňkami, je zhutňování chromatinu. Toto je možná nejvýznamnější cytologický prvek profázy během dělení buněk.
DNA dosahuje vysokého stupně zhutnění a poprvé je pozorována jako morfologicky individualizovaný chromozom.
Zhutněné chromozomy zahrnují sesterské chromatidy každého z nich, stále spojené stejnou centromérou. Přestože je tato centromera opravdu dvojitá, chová se jako jediná.
Chromozomy budou považovány za X, protože se jedná o dvě kopie chromatidů připojených ke stejnému centru. Proto každá buňka v profázi bude mít dvojnásobný počet chromatidů ve srovnání s počtem centromerů rovným počtu „2n“ druhu.
To znamená, že profázová mitotická buňka je diploidní podle počtu centromerů, ale tetraploidní (4n) podle počtu chromatidů.
Rostlinná profáze
V rostlinných buňkách je fáze před profázou nazývaná preprofáza. Při přípravě na buněčné dělení se velká buněčná vakuola rozpadá.
Díky tomu se vytvoří volný nebo neobsazený cytoplazmatický pás, nazývaný fragmozom. To umožňuje, aby se jádro rostlinné buňky samo polohovalo k rovníku buňky.
Kortikální organizace mikrotubulů se navíc zhroutí ke stejnému místu. To povede ke vzniku tzv. Preprofázového pásma (BPP).
Preprofázový pás dělení rostlinných buněk. Převzato z en.wikipedia.org
Preprofázový pás se objeví nejprve jako prstenec, ale nakonec zakryje jádro. To znamená, že mikrotubuly, které vnitřně lemují buněčnou membránu, se všechny mobilizují směrem k fragmozomu.
Potom preprofázový pás, který obklopuje rovníkové jádro, umožní lokálně uspořádat místo, kde se nakonec objeví fragmoplast, který jej nahradí.
Dynamicky řečeno, mikrotubuly rostlinné buňky budou přecházet z jedné fáze do druhé bez zřejmých přechodů. To znamená, od kortikálního uspořádání po fragmosom a odtud po fragmoplast.
Místo všech těchto strukturálních změn v rostlinné buňce je stejné, kde dojde k ukládání buněčné desky. A proto představuje rovinu, ve které se buňka rozdělí.
Co se týče všeho jiného, je rostlinná profáze stejná jako v profáze živočišných buněk
Prokázání v meióze
Meiotická divize. Převzato z es.wikipedia.nebo
Genetická rekombinace se vyskytuje pouze v meioze Prorázy I. Vytváření komplexních struktur mezi chromozomy proto vyžaduje dvě divize v meióze.
S předchozí syntézou DNA byly sesterské chromatidy produkovány na každém chromozomu. S jejich zhutněním máme dvojité chromozomy, které se v meióze navíc párují mezi homology.
To vede ke vzniku bivalentů (dva interagující homologní chromozomy). Protože každý z nich je duplikován, mluvíme vlastně o tetradech. To znamená chromatidových tetradů spojených ve struktuře, která musí být vyřešena pomocí dvou buněčných dělení.
V prvním budou homologní chromozomy odděleny, zatímco v druhém musí být separovány chromatidy sestry.
Prorok I
V meiotické profázi I jsou sestry chromatidy organizovány na kompaktních proteinových strukturách, které tvoří centrální chromosomální osu.
Na této ose se vytvoří synaptonemický komplex (CS), který udržuje homologní krycí chromozomy pohromadě. Během Prophase I synaptonemický komplex umožní homologním chromozomům vstupovat do synapsí.
V těchto stádiích se mohou vytvářet křižovatky, viditelné jako chiasmy, kde bude probíhat proces genetické rekombinace. To znamená fyzickou výměnu mezi zúčastněnými molekulami DNA, která definuje pachyten.
Prophase II
Prophase II nepředchází předchozí syntéza DNA. Zde byly zděděny dvojité chromozomy spojené stejným (dvojitým) centromerem. Je tomu tak proto, že k syntéze DNA, jak v mitóze, tak v meióze, dochází pouze ve fázi S (syntéza) buněčného cyklu.
V této druhé divizi budeme mít čtyři meiocyty. Meiocyt je buňka, která je produktem meiotického dělení.
Prophase II bude tedy mít na starosti separaci sesterských chromatidů od chromosomů zděděných z profázi I. Proto na konci meiotického procesu bude mít každý meiocyt haploidní sadu chromozomů druhu.
Reference
- Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6. vydání). WW Norton & Company, New York, NY, USA.
- Goodenough, UW (1984) Genetics. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, USA.
- Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Úvod do genetické analýzy (11. vydání). New York: WH Freeman, New York, NY, USA.
- Ishiguro, K.-I. (2018) Komplex kohezinu u savčí meiózy. Genes to Cells, doi: 10,111 / gtc.12652
- Rasmussen, CG, Wright, AJ Müller, S. (2013) Role cytoskeletu a asociovaných proteinů při stanovení roviny dělení rostlinných buněk. The Plant Journal, 75: 258-269.