DIAKINESE: KENMERKEN EN SUBFASEN - BIOLOGIE - 2025

De diakinese is de vijfde en laatste subfase profase I van meiose, waarin de chromosomen, filamenteus vóór meiose, maximaal samentrekken. De samentrekking van de chromosomen maakt ze beter manoeuvreerbaar tijdens daaropvolgende delingbewegingen die leiden tot de vorming van haploïde cellen of gameten.

Aan het einde van de diakinese wordt de kernspil gevormd waarvan de hechting aan de kinetochoren van de chromosomen door microtubuli ze naar de polen van de cel trekt. Dit fenomeen inspireerde de term diakinese, afgeleid van de Griekse woorden die bewegingen in tegengestelde richtingen betekenen.

Bron: pixabay.com

Plaats in meiose

De functie van meiose is om vier haploïde cellen te produceren uit één diploïde cel. Om dit te doen, moeten in meiose de chromosomen worden geclassificeerd en verdeeld, zodat hun aantal met de helft wordt verminderd.

Meiose bestaat uit twee fasen, meiose I en II genaamd, elk onderverdeeld in vijf fasen, profase, prometafase, metafase, anafase en telofase genoemd. De gelijknamige stadia van meiose I en II worden onderscheiden door "I" of "II" toe te voegen.

In meiose I deelt de oorspronkelijke cel zich in tweeën. In meiose II produceert een nieuwe divisie vier gameten.

Gezien op het niveau van een paar allelen, zou de oorspronkelijke cel A, a hebben. Vóór de meiose zorgt DNA-replicatie ervoor dat deze cel A, A heeft; een, een. Meiose I produceert een cel met A, A en een andere met a, a. Meiose II verdeelt beide cellen in gameten met A, A, a, a.

Meiose profase I is de langste en meest complexe fase van meiose. Het bestaat uit vijf subfasen: leptoteen, zygoteen, pachytene, diplotene en diakinese.

Tijdens dit proces condenseren chromosomen (trekken samen), herkennen homologe chromosomen elkaar (synapsen) en wisselen ze willekeurig segmenten uit (crossover). Het kernmembraan valt uiteen. De nucleaire spil verschijnt.

Vorige subfasen (leptoteen tot diplotene)

Tijdens leptoteen beginnen de chromosomen die zich tijdens de voorafgaande periode van celgroei en genexpressie hadden gerepliceerd en zich in een diffuse toestand bevonden, te condenseren en zichtbaar te worden onder een lichtmicroscoop.

Tijdens zygoteen beginnen de homologe chromosomen op één lijn te komen. Synaps vindt plaats, vergezeld van de vorming van een eiwitstructuur, het synaptonema-complex genaamd, tussen gepaarde chromosomen

Tijdens pachytene staan ​​homologe chromosomen volledig op één lijn en vormen ze tweewaardige of tetraden, die elk twee paar zusterchromatiden of monaden bevatten. In deze deelfase vindt de crossover tussen elk van deze paren plaats. De contactpunten van de gekruiste chromatiden worden chiasmen genoemd.

Tijdens diplotene worden chromosomen steeds korter en dikker. Het synaptonemale complex verdwijnt bijna volledig. Homologe chromosomen beginnen elkaar af te stoten totdat ze alleen worden samengevoegd door chiasmata.

Diplotene kan lang meegaan, tot 40 jaar bij vrouwen. Meiose in menselijke eitjes stopt in diplotene tegen de zevende maand van de ontwikkeling van de foetus, en vordert naar diakinese en meiose II, met als hoogtepunt bevruchting van de eicel.

kenmerken

Bij diakinese bereiken de chromosomen hun maximale contractie. De nucleaire of meiotische spoel begint zich te vormen. De bivalenten beginnen hun migratie naar de celevenaar, geleid door nucleair gebruik (deze migratie wordt voltooid tijdens metafase I).

Voor het eerst in de loop van de meiose kunnen de vier chromatiden van elke bivalent worden waargenomen. De crossover-sites overlappen elkaar, waardoor de chiasmen duidelijk zichtbaar zijn. Het synaptonemale-complex verdwijnt volledig. De nucleoli verdwijnen ook. Het kernmembraan valt uiteen en verandert in blaasjes.

De condensatie van chromosomen tijdens de overgang van diplotene naar diakinese wordt gereguleerd door een bepaald complex van eiwitten genaamd condensin II. Bij diakinese eindigt de transcriptie en begint de overgang naar metafase I.

Belang

Het aantal chiasmen dat bij diakinese wordt waargenomen, maakt een cytologische schatting van de totale lengte van het genoom van een organisme mogelijk.

Diakinese is een ideaal stadium om chromosoomtellingen uit te voeren. De extreme condensatie en afstoting tussen bivalenten zorgen voor een goede definitie en scheiding ervan.

Tijdens diakinese is de kernspil niet volledig aan de chromosomen gehecht. Hierdoor kunnen ze goed van elkaar worden gescheiden, waardoor ze kunnen worden waargenomen.

Recombinatiegebeurtenissen (crossovers) kunnen worden waargenomen in diakinese cellen met conventionele cytogenetische technieken.

Bij mannen met het syndroom van Down wordt de aanwezigheid van het extra chromosoom 21 in de meeste cellen in pachytene niet gedetecteerd vanwege het verborgen zijn in het geslachtsblaasje.

Deze structurele complexiteit maakt individuele chromosoomidentificatie moeilijk. Dit chromosoom daarentegen kan gemakkelijk worden gevisualiseerd in de overgrote meerderheid van cellen bij diakinese.

De aldus bewezen relatie tussen chromosoom 21 en het XY-complex tijdens pachytene zou de oorzaak kunnen zijn van spermatogeen falen bij het syndroom van Down, zoals algemeen is waargenomen bij hybride dieren, waarbij de associatie van een extra chromosoom met dit complex produceert het mannelijke onvruchtbaarheid.

Observatie van recombinatie

De observatie van chiasmen tijdens diakinese maakt direct onderzoek mogelijk van het aantal en de locatie van recombinaties op individuele chromosomen.

Hierdoor is bijvoorbeeld bekend dat één cross-over een tweede cross-over in dezelfde regio kan remmen (chiasmatische interferentie), of dat vrouwtjes meer chiasmen hebben dan mannetjes.

Deze techniek heeft echter enkele beperkingen:

1) Diakinese is van zeer korte duur, dus het vinden van geschikte cellen kan moeilijk zijn. Om deze reden verdient het, als het type onderzoek het toelaat, de voorkeur om cellen te gebruiken die zijn verkregen tijdens pachytene, een deelfase van veel langere duur.

2) Het verkrijgen van cellen bij diakinese vereist de extractie van eicellen (vrouwtjes) of de uitvoering van testiculaire biopsieën (mannetjes). Dit vormt een ernstig nadeel bij studies bij mensen.

3) Vanwege hun hoge condensatie zijn chromosomen van cellen in diakinese niet optimaal voor kleuringsprocedures, zoals G-, C- of Q-banding.Dit probleem maakt het ook moeilijk om andere morfologische details waar te nemen die duidelijker zijn in niet-chromosomen. gecontracteerd.

Referenties

1. Angell, RR 1995. Meiose I in menselijke oöcyten. Cytogenet. Cell Genet. 69, 266-272.
2. Brooker, RJ 2015. Genetica: analyse en principes. McGraw-Hill, New York.
3. Clemons, AM Brockway, HM, Yin, Y., Kasinathan, B., Butterfield, YS, Jones, SJM Colaiácovo, MP, Smolikove, S. 2013. akirin is vereist voor diakinese bivalente structuur en synaptonemale complexe demontage bij meiotische profase I. MBoC, 24, 1053-1057.
4. Crowley, PH, Gulati, DK, Hayden, TL, Lopez, P., Dyer, R. 1979. Een chiasma-hormonale hypothese met betrekking tot het syndroom van Down en de leeftijd van de moeder. Nature, 280, 417-419.
5. Friedman, CR, Wang, H.-F. 2012. Kwantificering van meiose: gebruik van de fractale dimensie, D _f , om Prophase I-stoffen en Metafase I te beschrijven en te voorspellen, blz. 303–320, in: Swan, A., ed. Meiose - moleculaire mechanismen en cytogenetische diversiteit. InTech, Rijeka, Kroatië.
6. Hartwell, LH, Goldberg, ML, Fischer, JA, Hood, L. 2015. Genetica: van genen tot genomen. McGraw-Hill, New York.
7. Hultén, M. 1974. Chiasma-distributie bij diakinese bij de normale menselijke man. Hereditas 76, 55-78.
8. Johannisson, R., Gropp, A., Winking, H., Coerdt, W., Rehder, H.Schwinger, E. 1983. Syndroom van Down bij de man. Reproductieve pathologie en meiotische studies. Human Genetics, 63, 132-138.
9. Lynn, A., Ashley, T., Hassold, T. 2004. Variatie in menselijke meiotische recombinatie. Jaaroverzicht van genomica en menselijke genetica, 5, 317-349.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Cytogenetica - planten, dieren, mensen. Springer-Verlag, New York.
11. Snustad, DP, Simmons, MJ 2012. Principes van genetica. Wiley, New York.