Profaz - Prophase

Profaz, mitozda hücre bölünmesinin ilk basamağıdır. İnterfazın G2'sinden sonra meydana geldiği için, faz başladığında DNA zaten eşlenmiştir.
Profazdaki iki fare hücre çekirdeğinin floresan mikroskobu görüntüsü (ölçek çubuğu 5 um'dir).

Profaz (dan Yunan πρό "daha önce" ve φάσις, "aşaması") ilk aşaması olan hücre bölünmesi hem de mitoz ve mayoz . Sonra başlayarak interfaz , DNA sırasında önceden çoğaltılmış hücre profaz girer. Profazdaki ana olaylar, kromatin retikulumun yoğunlaşması ve çekirdekçiklerin kaybolmasıdır .

Boyama ve mikroskopi

Mikroskopi , mayoz ve mitoz boyunca hareket ederken yoğunlaştırılmış kromozomları görselleştirmek için kullanılabilir .

Hücreleri tedavi etmek için çeşitli DNA lekeleri kullanılır, böylece yoğunlaşan kromozomlar , faz boyunca hareket olarak görselleştirilebilir.

Giemsa G-bantlama tekniği yaygın tanımlamak için kullanılan memeli kromozom ancak teknolojiyi kullanan bitki hücreleri , bitki hücrelerinde kromozom sıkıştırma yüksek derecede bağlı zordu. G-bandı tamamen her iki boyunca 1990 bitki kromozomlar için gerçekleştirilmiştir mayoz ve mitotik profaz, Giemsa lekeleme ortaya çıkarmak için hücrelere uygulanabilir G-bant içinde kromozom . İle birlikte gümüş boyama, daha modern teknoloji, giesma boyama görüntüye kullanılabilecek karmaşık sinaptonemal çeşitli aşamalarında mayoz profaz. Gerçekleştirmek için G-bantlama , kromozomlar düzeltilmesi gereken, ve böylece canlı hücreler üzerinde gerçekleştirmek mümkün değildir.

Floresan lekeleri gibi DAPI hem canlı kullanılabilen bitki ve hayvan hücreleri . Bu lekeler kromozomları bantlamaz , bunun yerine belirli bölgelerin ve genlerin DNA'sının araştırılmasına izin verir . Kullanımı floresan mikroskobu büyük ölçüde gelişme gösterdi uzaysal çözünürlüğü .

Mitotik profaz

Profaz ilk aşamasıdır mitoz olarak hayvan hücreleri ve ikinci aşama mitoz olarak bitki hücreleri . Faz başlangıcında, interfazdaki replikasyon nedeniyle hücrede her bir kromozomun iki özdeş kopyası vardır . Bu kopyalara kardeş kromatitler denir ve sentromer adı verilen DNA elementi ile bağlanırlar . Profazın ana olayları şunlardır: kromozomların yoğunlaşması , sentrozomların hareketi , mitotik iğcik oluşumu ve nükleollerin parçalanmasının başlangıcı .

Kromozomların yoğunlaşması

DNA edildi çoğaltılmış olarak interfaz uzunlukları 0.2-0.3 um kadar 0.7 um ulaşan DNA iplikçikleri yoğunlaştırılmaktadır. Bu süreç, kondensin kompleksini kullanır . Yoğunlaştırılmış kromozomlar , sentromerde birleştirilen iki kardeş kromatitten oluşur .

sentrozomların hareketi

Hayvan hücrelerinde profaz sırasında , sentrozomlar bir ışık mikroskobu kullanılarak çözülmek için yeterince uzaklaşır . Her sentrozomdaki mikrotübül aktivitesi , γ-tubulin alımı nedeniyle artar . Çoğaltılmış sentrozomlar gelen interfaz by hücrenin karşıt kutuplarına doğru ayrı hareket , sentrozom ilişkili motor protein . Her bir sentrozomdan gelen interdijital interpolar mikrotübüller birbirleriyle etkileşime girerek sentrozomların zıt kutuplara taşınmasına yardımcı olur .

Mitotik iğ oluşumu

Mikrotübüller karışan interfaz çoğaltılmış olarak iskele yıkmak sentrozomlar ayırın. Hayvan hücrelerinde sentrozomların zıt kutuplara hareketine, her bir sentromer tarafından bireysel radyal mikrotübül dizilerinin (asterler) organizasyonu eşlik eder . Her iki sentrozomdan gelen interpolar mikrotübüller etkileşime girerek mikrotübül kümelerini birleştirir ve mitotik iğin temel yapısını oluşturur . Bitki hücreleri sentrozomlar yoktur ve kromozomlar olabilir çekirdeklendirmek mikrotubulu içine montaj mitotik aparatı . Olarak bitki hücreleri , mikrotübül zıt kutuplarda toplamak ve oluşmaya başlar mili düzeneği odakları olarak adlandırılan yerlerde. Mitotik iğ sürecinde büyük önem taşımaktadır mitoz bölünme ve sonunda ayrılacak olan kardeş kromatidler içinde metafaz .

Nükleol parçalanmasının başlangıcı

Nükleol ribozom üretimin kesilmesi ile sonuçlanan, profaz yıkmak başlar. Bu, hücresel enerjinin genel hücresel metabolizmadan hücresel bölünmeye yeniden yönlendirildiğini gösterir . Çekirdek zarı bu işlem sırasında bozulmadan kalır.

mayotik faz

Mayoz , iki tur kromozom ayrışmasını içerir ve bu nedenle iki kez faza girer, bu da faz I ve faz II ile sonuçlanır. Profaz I, tüm mayoz bölünmedeki en karmaşık fazdır, çünkü homolog kromozomların eşleşmesi ve genetik bilgi alışverişi yapması gerekir . Profaz II, mitotik profaza çok benzer .

Profaz I

Profaz I beş evreye ayrılır: leptoten, zigoten, pakiten, diploten ve diyakinez. Mitotik profazda meydana gelen olaylara ek olarak, bu fazlarda homolog kromozomların eşleşmesi ve bu homolog kromozomlar arasında karşılıklı genetik materyal değişimi gibi birkaç önemli olay meydana gelir . Profaz I, türe ve cinsiyete bağlı olarak farklı hızlarda meydana gelir . Birçok türün tutuklama mayoz kadar profaz I diploten içinde yumurtlama . İnsanlarda, oositler profaz I'de sadece yumurtlamadan önce mayoz I'i hızla tamamlamak için tutuklu kaldıkları için on yıllar geçebilir .

leptoten

Ana madde: Leptoten aşaması

Profaz I'in ilk aşamasında, leptoten (Yunancadan "hassas" anlamına gelir), kromozomlar yoğunlaşmaya başlar. Her kromozom haploid bir durumdadır ve iki kardeş kromatitten oluşur ; Ancak kromatin ait kardeş kromozomlardalerde henüz çözülebilir olması için yeterli yoğunlaşmış değil mikroskobu . Homolog kromozom çiftleri içindeki homolog bölgeler birbirleriyle ilişki kurmaya başlar.

zigoten

Profaz I'in ikinci aşamasında, zigoten (Yunancadan "konjugasyon" anlamına gelir), anneden ve babadan türetilen tüm kromozomlar homolog eşlerini bulmuşlardır . Homolog çiftler daha sonra, sinaptonemal kompleksin (proteinli bir yapı) , homolog kromozom çiftlerinin maternal ve paternal olarak türetilmiş kardeş olmayan kromatitleri üzerinde karşılık gelen genetik bilgi bölgelerini hizaladığı bir süreç olan sinapsiye maruz kalır . Sinaptonemal kompleks tarafından bağlanan eşleştirilmiş homolog kromozom , bivalentler veya tetradlar olarak adlandırılır . Cinsiyet (X ve Y) kromozomları tam olarak sinaps yapmaz çünkü kromozomların sadece küçük bir bölgesi homologdur.

Çekirdekçik çevresel bir konuma bir merkezi doğru hareket eder çekirdeği .

pakiten

Profaz I'in üçüncü aşaması olan pachytene (Yunancadan "kalın" anlamına gelir), sinapsin tamamlanmasıyla başlar. Kromatin , kromozomların artık mikroskopta çözülebileceği kadar yoğunlaşmıştır . Rekombinasyon nodülleri adı verilen yapılar üzerinde meydana karmaşık sinaptonemal ait iki değerlikli . Bu rekombinasyon nodülleri , çapraz geçiş veya genetik rekombinasyon olarak bilinen bir olayda sinaptonemal kompleksin kardeş olmayan kromatitleri arasındaki genetik alışverişi kolaylaştırır . Her bivalentte birden fazla rekombinasyon olayı meydana gelebilir. İnsanlarda her kromozomda ortalama 2-3 olay meydana gelir.

diploten

Profaz I'in dördüncü aşamasında, diploten (Yunancadan "iki kat" anlamına gelir), çaprazlama tamamlanır. Homolog kromozomlar , tam bir genetik bilgi setini muhafaza eder; bununla birlikte, homolog kromozomlar artık karışık anne ve baba kökenlidir. Chiasmata adı verilen görünür bağlantılar , sinaptonemal kompleks çözülürken rekombinasyonun meydana geldiği yerlerde homolog kromozomları bir arada tutar . Bu aşamada birçok türde mayotik tutuklama meydana gelir .

diakinezi

Profaz I'in beşinci ve son aşamasında, diakinezi (Yunancadan "çift hareket" için), tam kromatin yoğunlaşması meydana geldi ve dört kardeş kromatidin tümü , mikroskopi ile iki değerliklilerde görülebilir . Fazın geri kalanı mitotik prometafazın erken aşamalarına benzer , çünkü mayotik profaz, iş mili aparatının oluşmaya başlaması ve nükleer membranın parçalanmaya başlamasıyla sona erer .

Profaz II

Arasında Profaz II mayoz profaz çok benzer mitoz bölünme . En göze çarpan fark, faz II'nin , mitotik fazdaki diploid sayısının aksine, haploid sayıda kromozomla gerçekleşmesidir . Her iki hayvan ve bitki hücrelerine kromozomlar de-yoğunlaşabilir sırasında telophase I profaz II-yoğunlaştırarak yeniden bunları gerektirir. Kromozomların yeniden yoğunlaşması gerekmiyorsa, model organizma Arabidopsis'te görüldüğü gibi, faz II genellikle çok hızlı ilerler .

Profaz I tutuklama

Dişi memeliler ve kuşlar, gelecekteki yumurtlamalar için gerekli tüm oositlere sahip olarak doğarlar ve bu oositler mayozun profaz I aşamasında tutuklanır . Örnek olarak insanlarda, oositler fetüste gebeliğin üç ila dört ayı arasında oluşur ve bu nedenle doğumda bulunurlar. On yıllarca sürebilen bu profaz I evresi ( dictyate ) sırasında , oositlerde genomun dört kopyası bulunur . Profaz I'in uyarlanabilir önemi hala tam olarak anlaşılmamıştır. Bununla birlikte, dört genom kopya aşamasında oocty'lerin tutuklanmasının , germ hattının DNA'sındaki hasarı onarmak için gereken bilgi fazlalığını sağlayabileceği öne sürülmüştür . Kullanılan onarım işlemi, homolog rekombinasyon onarımı gibi görünmektedir. Profaz tarafından tutuklanan oositler, DNA hasarlarının verimli bir şekilde onarılması için yüksek bir kapasiteye sahiptir . DNA onarım yeteneği, dişi germ hattında kilit bir kalite kontrol mekanizması ve doğurganlığın kritik bir belirleyicisi gibi görünmektedir .

Bitki ve hayvan hücresi profazındaki farklılıklar

Arabidopsis thaliana hücresi ön fazda, fazda ve prometafazda. Resim 1–3'teki hücre duvarı boyunca ön faz bandı mevcuttur, resim 4'te soluyor ve resim 5'te kayboluyor.

Bitki hücrelerindeki ve hayvan hücrelerindeki profaz arasındaki en belirgin fark, bitki hücrelerinde sentriyol bulunmamasından kaynaklanır . Mil aparatının organizasyonu , hücrenin zıt kutuplarındaki odaklarla ilişkilidir veya kromozomlar aracılık eder. Bir başka dikkate değer bir fark olduğunu preprophase , bitki ilave bir aşama mitoz oluşumu ile sonuçlanır bu preprophase bant , bir yapı oluşur mikrotübüllerin . Gelen mitotik bitkilerin profaz I, bu bant kaybolur.

Hücre kontrol noktaları

Profaz I mayoz içinde oluşur profaz en karmaşık yineleme bitki hücreleri ve hayvan hücrelerine . Homolog kromozomların eşleşmesini ve genetik materyalin rekombinasyonunun düzgün bir şekilde gerçekleşmesini sağlamak için hücresel kontrol noktaları mevcuttur . Mayotik kontrol noktası ağı, çift ​​iplikli kopma onarımını, kromatin yapısını ve kromozomların hareketini ve eşleşmesini kontrol eden bir DNA hasar yanıt sistemidir . Sistem , hücrenin rekombinasyon nedeniyle hatalarla metafaz I'e girmesini önleyen çoklu yoldan ( mayotik rekombinasyon kontrol noktası dahil) oluşur .

Ayrıca bakınız

Referanslar

  1. ^ a b Nussbaum RL, McInnes RR, Huntington F (2016). Tıpta Thompson & Thompson Genetiği . Philadelphia: Elsevier. s. 12–20. ISBN'si 9781437706963.
  2. ^ Bir b c Schermelleh L Carlton PM, Haase S Shao L, Winoto L, KNER P, ve ark. (Haziran 2008). "3D yapılandırılmış aydınlatma mikroskobu ile nükleer çevrenin Subdifraction çok renkli görüntüleme" . Bilim . 320 (5881): 1332–6. Bibcode : 2008Sci...320.1332S . doi : 10.1126/science.1156947 . PMC  2916659 . PMID  18535242 .
  3. ^ a b c d e f g h i j k l m n o p q r s t u v w x y Hartwell LH, Hood L, Goldberg ML, Reynolds AE, Silver LM, Veres RC (2008). Genlerden Genomlara Genetik . New York: McGraw-Hill. s.  90–103 . ISBN'si 978-0-07-284846-5.
  4. ^ a b c Singh RJ (2017). Bitki Sitogenetiği (Üçüncü baskı). Boca Raton, FL: CBC Press, Taylor & Francis Group. P. 19. ISBN'si 9781439884188.
  5. ^ Wang HC, Kao KN (1988). "Bitki kromozomlarında G-bantlanması". genom . 30 : 48-51. doi : 10.1139/g88-009 – ResearchGate aracılığıyla.
  6. ^ Kakeda K, Yamagata H, Fukui K, Ohno M, Fukui K, Wei ZZ, Zhu ES (Ağustos 1990). "G-bantlama yöntemleri ile mısır kromozomlarında yüksek çözünürlüklü bantlar". Teorik ve Uygulamalı Genetik . 80 (2): 265–72. doi : 10.1007/BF00224397 . PMID  24220906 . S2CID  6600449 .
  7. ^ Pathak S, Hsu TC (Ocak 1979). "Memeli mayotik profazda gümüş lekeli yapılar". kromozom . 70 (2): 195–203. doi : 10.1007/bf00288406 . PMID  85512 . S2CID  27763957 .
  8. ^ Sumner AT (Mayıs 1982). "Kromozom bantlamanın doğası ve mekanizmaları". Kanser Genetiği ve Sitogenetiği . 6 (1): 59–87. doi : 10.1016/0165-4608(82)90022-x . PMID  7049353 .
  9. ^ de Jong H (Aralık 2003). "Mikroskopi ile DNA alanlarını ve dizilerini görselleştirme: elli yıllık moleküler sitogenetik tarihi". genom . 46 (6): 943–6. doi : 10.1139/g03-107 . PMID  14663510 .
  10. ^ a b c d e f g h i j k Taiz L, Zeiger E, Moller IM, Murphy A (2015). Bitki Fizyolojisi ve Gelişimi . Sunderland MA: Sinauer Ortakları. s. 35–39. ISBN'si 978-1-60535-255-8.
  11. ^ a b Zeng XL, Jiao MD, Wang XG, Song ZX, Rao S (2001). "Physarum Polycephalum'un Gümüş Boyalı Nucleolar Cycle üzerinde elektron mikroskobik çalışmalar" (PDF) . Acta Botanica Cinica . 43 (7): 680–5 . Erişim tarihi: 24 Şubat 2015 .
  12. ^ a b c d e f g Nussbaum RL, McInnes RR, Willard HF (2016). Tıpta Thompson & Thompson Genetiği . Philadelphia: Elsevier. s. 12–20. ISBN'si 978-1-4377-0696-3.
  13. ^ a b c d e f Alberts B, Bray D, Hopkin K, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P (2004). Temel Hücre Biyolojisi . New York NY: Garland Bilimi. s.  639-658 . ISBN'si 978-0-8153-3481-1.
  14. ^ Zickler D, Kleckner N (1998). "Mayozun leptoten-zigoten geçişi". Genetiğin Yıllık İncelemesi . 32 : 619-97. doi : 10.1146/annurev.genet.32.1.619 . PMID  9928494 .
  15. ^ a b c Mira A (Eylül 1998). "Neden mayoz bölünme tutuklandı?". Teorik Biyoloji Dergisi . 194 (2): 275-87. Bibcode : 1998JThBi.194..275M . doi : 10.1006/jtbi.1998.0761 . PMID  9778439 .
  16. ^ a b c Stringer JM, Winship A, Zerafa N, Wakefield M, Hutt K (Mayıs 2020). "Oositler, genetik bütünlüğü geri kazanmak ve yavruların sağlığını korumak için DNA çift sarmal kopmalarını verimli bir şekilde onarabilir" . Amerika Birleşik Devletleri Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri . 117 (21): 11513–11522. doi : 10.1073/pnas.2001124117 . PMC  7260990 . PMID  32381741 .
  17. ^ Hochwagen A, Amon A (Mart 2006). "Molalarınızı kontrol etmek: mayotik rekombinasyonun gözetim mekanizmaları" . Güncel Biyoloji . 16 (6): R217-28. doi : 10.1016/j.cub.2006.03.009 . PMID  16546077 .
  18. ^ MacQueen AJ, Hochwagen A (Temmuz 2011). "Kontrol noktası mekanizmaları: mayotik fazın kukla ustaları". Hücre Biyolojisindeki Eğilimler . 21 (7): 393-400. doi : 10.1016/j.tcb.2011.03.004 . PMID  21531561 .

Dış bağlantılar

  • İlgili Medya Profaz Wikimedia Commons