Профазы первый этап деления клеток путем митоза и мейоза. Это фаза после стадии синтеза ДНК (S-фаза клеточного цикла). На этом этапе хромосомы достигают высокой степени уплотнения и индивидуальности.
В мейозе есть две профазы, которые сильно отличаются друг от друга и от митоза. Только в мейотической профазе I, например, происходит рекомбинация. Эта фаза делится на разные стадии: лептотена, зиготена, пахитена, диплотена и диакинез.
Профаза. Leomonaci98, из Wikimedia Commons
Во время профазы, помимо конденсации, достигаемой удвоенными хромосомами, происходят процессы изменения на внеядерном уровне. Наиболее важным цитоплазматическим событием во время профазы является формирование ахроматического веретена на каждом полюсе клетки. Это позволяет мобилизовать хромосомы на последовательных стадиях деления клеток, чтобы гарантировать их правильную сегрегацию.
Есть важные различия между клеточными делениями в клетках животных и клетках растений. Некоторые будут упомянуты позже. Однако в целом происходит полная перестройка клетки.
Следовательно, митоз и мейоз сосредоточены на судьбе ДНК и ядра. Но правда в том, что когда клетка делится, она делит все, и все участвует в этом процессе.
Таким образом, все компоненты клетки претерпевают радикальные изменения в профазах митоза и мейоза. Эндоплазматический ретикулум и комплекс Гольджи, кажется, исчезают, но они меняют только свою структуру. Митохондрии и хлоропласты также делятся, давая начало новым органеллам.
Профаза в митозе
Деление клетки митозом. Взято с es.wikipedia.org
Профаза животных
Клетки животных имеют единственную центриоль. По завершении синтеза ДНК для подготовки к митозу центриоль также готовится к делению.
Центриоли состоят из пары идентичных структур, называемых диплосомами, перпендикулярных друг другу. Они разделены, и каждая из них станет шаблоном для зарождения новой. Синтез новой диплосомы происходит по мере того, как каждая старая диплосома мигрирует к противоположным полюсам клетки.
Другое определяющее событие профазы, которое является общим с растительными клетками, - это уплотнение хроматина. Это, пожалуй, самый заметный цитологический элемент профазы во время деления клетки.
ДНК достигает высокой степени уплотнения и впервые наблюдается как морфологически индивидуализированная хромосома.
Компактные хромосомы включают сестринские хроматиды каждой из них, все еще объединенные одной центромерой. Хотя эта центромера действительно двойная, она ведет себя как одиночная.
Хромосомы будут обозначены буквой X, потому что они представляют собой две копии хроматиды, прикрепленные к одному и тому же центру. Следовательно, каждая клетка в профазе будет иметь двойное число хроматид по сравнению с числом центромер, равным числу "2n" вида.
То есть профазная митотическая клетка диплоидна по числу центромер, но тетраплоидна (4n) по числу хроматид.
Овощная профаза
В растительных клетках есть фаза, предшествующая профазе, называемая препрофазой. При подготовке к делению клеток большая клеточная вакуоль распадается.
Благодаря этому образуется свободная или незанятая цитоплазматическая полоса, называемая фрагмосомой. Это позволяет ядру растительной клетки располагаться к экватору клетки.
Кроме того, кортикальная организация микротрубочек разрушается к тому же месту. Это приведет к появлению так называемой препрофазной полосы (BPP).
Предпрофазная полоса деления растительной клетки. Взято с en.wikipedia.org
Предпрофазная полоса сначала появится в виде кольца, но в конечном итоге закроет ядро. То есть микротрубочки, которые выстилают клеточную мембрану изнутри, все мобилизуются к фрагмосоме.
Тогда препрофазная полоса, которая окружает экваториальное ядро, позволит локально организовать место, где в конечном итоге появится фрагмопласт, который заменит его.
Говоря динамически, микротрубочки растительной клетки будут переходить из одной фазы в другую без очевидных переходов. То есть от коркового слоя до фрагмосомы, а оттуда до фрагмопласта.
Место всех этих структурных изменений в растительной клетке совпадает с местом отложения клеточной пластинки. И поэтому он представляет собой плоскость, в которой клетка будет делиться.
Во всем остальном профаза растений идентична той, которая наблюдается в профазе клеток животных.
Профаза в мейозе
Мейотическое деление. Взято с es.wikipedia.or
Только в профазе I мейоза происходит генетическая рекомбинация. Следовательно, образование сложных структур между хромосомами требует двух делений в мейозе.
При предыдущем синтезе ДНК сестринские хроматиды образовывались на каждой хромосоме. Благодаря их уплотнению мы получаем двойные хромосомы, которые в мейозе, кроме того, спариваются между гомологами.
Это приводит к образованию бивалентов (двух взаимодействующих гомологичных хромосом). Поскольку каждый из них дублируется, мы фактически говорим о тетрадах. То есть тетрад хроматид, объединенных в структуру, которая должна быть разрешена посредством двух делений клеток.
В первом случае должны быть разделены гомологичные хромосомы, а во втором - сестринские хроматиды.
Профаза I
В профазе I мейоза сестринские хроматиды организованы на компактных белковых структурах, которые составляют центральную хромосомную ось.
На этой оси будет формироваться синаптонемический комплекс (CS), который будет удерживать вместе гомологичные хромосомы спаривания. Во время профазы I синаптонемический комплекс позволяет гомологичным хромосомам проникать в синапсы.
На этих стадиях могут образовываться точки пересечения, видимые как хиазмы, где будет происходить процесс генетической рекомбинации. То есть физический обмен между участвующими молекулами ДНК, который определяет пахитены.
Профаза II
Профазе II не предшествовал предыдущий синтез ДНК. Здесь наследуются двойные хромосомы, соединенные одной (двойной) центромерой. Это так, потому что синтез ДНК, как в митозе, так и в мейозе, происходит только в фазе S (синтез) клеточного цикла.
Во втором делении у нас будет четыре мейоцита. Мейоцит - это клетка, являющаяся продуктом мейотического деления.
Профаза II, следовательно, будет отвечать за отделение сестринских хроматид от хромосом, унаследованных от профазы I. Следовательно, в конце мейотического процесса каждый мейоцит будет иметь гаплоидный набор хромосом данного вида.
Ссылки
- Альбертс, Б., Джонсон, А.Д., Льюис, Дж., Морган, Д., Рафф, М., Робертс, К., Уолтер, П. (2014) Молекулярная биология клетки (6-е издание). WW Norton & Company, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
- Гуденаф, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филадельфия, Пенсильвания, США.
- Гриффитс, AJF, Весслер, Р., Кэрролл, С.Б., Добли, Дж. (2015). Введение в генетический анализ (11-е изд.). Нью-Йорк: WH Freeman, Нью-Йорк, Нью-Йорк, США.
- Исигуро, К.-И. (2018) Комплекс когезинов в мейозе млекопитающих. Гены в клетки, DOI: 10.1111 / gtc.12652
- Расмуссен, К. Г., Райт, А. Дж. Мюллер, С. (2013) Роль цитоскелета и связанных белков в определении плоскости деления растительной клетки. Журнал растений, 75: 258-269.