DIAKINESIS: EGENSKAPER OG UNDERFASER - BIOLOGI - 2026

Den diakinesis er den femte og siste subfasen prophase I av meiose, hvorunder kromosomer, trådformede før meiosen kontrakten ved maksimum. Sammentrekningen av kromosomene gjør dem mer manøvrerbare under påfølgende divisjonsbevegelser som fører til dannelse av haploide celler eller gameter.

På slutten av diakinesis dannes kjernespindelen hvis tilknytning til kromosomene kinetokorene gjennom mikrotubuli trekker dem mot polene i cellen. Dette fenomenet inspirerte begrepet diakinesis, avledet fra de greske ordene som betyr bevegelser i motsatte retninger.

Kilde: pixabay.com

Plasser i meiose

Funksjonen til meiose er å produsere fire haploide celler fra en diploid celle. For å gjøre dette, ved meiose, må kromosomene klassifiseres og fordeles slik at antallet reduseres med halvparten.

Meiose består av to stadier, kalt meiose I og II, hver delt i fem faser, kalt profase, prometafase, metafase, anafase og telofase. De homonyme stadiene av meiose I og II skilles ved å legge til "I" eller "II".

I meiose I deler jeg den opprinnelige cellen i to. I meiosis II produserer en ny divisjon fire gameter.

Sett på nivået av et par alleler, ville den opprinnelige cellen ha A, a. Før meiose gjør DNA-replikasjon at denne cellen har A, A; a, a. Meiosis I produserer en celle med A, A og en annen med a, a. Meiosis II deler begge cellene i gameter med A, A, a, a.

Meiosis-profase I er den lengste og mest komplekse fasen av meiose. Den består av fem underfaser: leptoten, zygoten, pachytene, diploten og diakinesis.

Under denne prosessen kondenserer kromosomer (trekker seg sammen), homologe kromosomer kjenner igjen hverandre (synapser) og bytter ut tilfeldig segmenter (crossover). Atommembranen går i oppløsning. Atomspindelen vises.

Tidligere underfaser (leptotene til diplotene)

Under leptoten begynner kromosomene som i løpet av den foregående periode med cellevekst og genuttrykk replikert og var i en diffus tilstand, å kondensere og bli synlige under et lysmikroskop.

Under zygotene begynner de homologe kromosomene å stille seg opp. Synapse finner sted, ledsaget av dannelse av en proteinstruktur, kalt synaptonemal kompleks, mellom sammenkoblede kromosomer

Under pachytene stiller homologe kromosomer helt opp og danner bivalenter eller tetrader, som hver inneholder to par søsterkromatider eller monader. I denne delfasen finner overgangen mellom hvert av disse parene sted. Kontaktpunktene til kryssede kromatider kalles chiasmer.

Under diploten fortsetter kromosomer å forkorte og tykne. Synaptonemalskomplekset forsvinner nesten fullstendig. Homologe kromosomer begynner å frastøte hverandre til de bare blir forbundet med chiasmata.

Diplotene kan vare lenge, opptil 40 år hos kvinner. Meiose i menneskelige eggløsning stopper i diploten ved den syvende måneden av fosterutviklingen, og fortsetter til diakinesis og meiose II, og kulminerer med befruktning av egget.

kjennetegn

Ved diakinesis når kromosomene sin maksimale sammentrekning. Den kjernefysiske, eller meiotiske spindelen begynner å danne seg. Bivalentene begynner sin vandring mot celleekvatoren, styrt av kjernefysisk bruk (denne migrasjonen er fullført under metafase I).

For første gang i løpet av meiose kan de fire kromatider av hver bivalent observeres. Crossover-stedene overlapper hverandre, noe som gjør chiasmen tydelig synlig. Synaptonemalskomplekset forsvinner fullstendig. Nukleoliene forsvinner også. Atommembranen går i oppløsning og blir til vesikler.

Kondensasjonen av kromosomer under overgangen fra diploten til diakinesis er regulert av et spesielt kompleks av proteiner kalt kondensin II. Ved diakinesis slutter transkripsjonen og overgangen til metafase I begynner.

Betydning

Antall chiasmer observert ved diakinesis gjør det mulig å foreta et cytologisk estimat av den totale lengden på genomet til en organisme.

Diakinesis er et ideelt stadium for å utføre kromosomteller. Den ekstreme kondensasjonen og frastøtningen mellom bivalenter tillater en god definisjon og separasjon av det samme.

Under diakinesis har ikke kjernespindelen festet seg helt til kromosomene. Dette gjør at de kan skilles godt, slik at de kan observeres.

Rekombinasjonshendelser (crossovers) kan observeres i diakinesisceller ved konvensjonelle cytogenetiske teknikker.

Hos menn med Downs syndrom oppdages ikke tilstedeværelsen av det ekstra kromosomet 21 i de fleste celler i pachytene på grunn av det skjult i kjønnsblæren.

Denne strukturelle kompleksiteten vanskeliggjør identifikasjon av individuell kromosom. I kontrast kan dette kromosomet lett visualiseres i de aller fleste celler ved diakinesis.

Forholdet som således er påvist mellom kromosom 21 og XY-komplekset under pachytene, kan være årsaken til spermatogen svikt i Downs syndrom, slik det generelt er blitt observert i tilfeller av hybride dyr, der assosiasjonen til et ekstra kromosom med dette komplekset produserer det mannlig sterilitet.

Observasjon av rekombinasjon

Observasjon av chiasmer under diakinesis tillater direkte undersøkelse av antall og lokalisering av rekombinasjoner på individuelle kromosomer.

Som et resultat er det for eksempel kjent at en krysning kan hemme en annen krysning i samme region (chiasmatisk interferens), eller at kvinner har flere chiasmer enn hanner.

Imidlertid har denne teknikken noen begrensninger:

1) Diakinesis er veldig kortvarig, så det kan være vanskelig å finne passende celler. Av denne grunn, hvis typen undersøkelse tillater det, er det å foretrekke å bruke celler oppnådd under pachytene, som er en underfase med mye lengre varighet.

2) Innhenting av celler i diakinesis krever ekstraksjon av oocytter (kvinner), eller ytelsen til testikkelbiopsier (hanner). Dette representerer en alvorlig ulempe i humane studier.

3) På grunn av deres høye kondensering er kromosomer av celler i diakinesis ikke optimale for fargeprosedyrer, som G-, C- eller Q-bånding. Dette problemet gjør det også vanskelig å observere andre morfologiske detaljer som er tydeligere i ikke-kromosomer. kontrakt.

referanser

1. Angell, RR 1995. Meiosis I i humane oocytter. Cytogenet. Cell Genet. 69, 266-272.
2. Brooker, RJ 2015. Genetikk: analyse og prinsipper. McGraw-Hill, New York.
3. Clemons, AM Brockway, HM, Yin, Y., Kasinathan, B., Butterfield, YS, Jones, SJM Colaiácovo, MP, Smolikove, S. 2013. akirin er nødvendig for diakinesis bivalent struktur og synaptonemal kompleks demontering ved meiotisk profase I. MBoC, 24, 1053-1057.
4. Crowley, PH, Gulati, DK, Hayden, TL, Lopez, P., Dyer, R. 1979. En chiasma-hormonell hypotese om Downs syndrom og mors alder. Naturen, 280, 417-419.
5. Friedman, CR, Wang, H.-F. 2012. Kvantifisering av meiose: bruk av fraktaldimensjonen , D _f , for å beskrive og forutsi Prophase I-stoffer og Metafase I. S. 303–320, i: Swan, A., red. Meiose - molekylære mekanismer og cytogenetisk mangfold. InTech, Rijeka, Kroatia.
6. Hartwell, LH, Goldberg, ML, Fischer, JA, Hood, L. 2015. Genetikk: fra gener til genom. McGraw-Hill, New York.
7. Hultén, M. 1974. Chiasma-distribusjon ved diakinesis hos den normale menneskelige hannen. Hereditas 76, 55–78.
8. Johannisson, R., Gropp, A., Winking, H., Coerdt, W., Rehder, H. Schwinger, E. 1983. Downs syndrom hos hannen. Reproduktiv patologi og meiotiske studier. Human Genetics, 63, 132-138.
9. Lynn, A., Ashley, T., Hassold, T. 2004. Variasjon i human meiotisk rekombinasjon. Årlig gjennomgang av Genomics and Human Genetics, 5, 317–349.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetics - planter, dyr, mennesker. Springer-Verlag, New York.
11. Snustad, DP, Simmons, MJ 2012. Prinsipper for genetikk. Wiley, New York.