DIAKINESIS: CARATTERISTICHE E SOTTOFASI - BIOLOGIA - 2025

La diachinesi è la quinta e ultima sottofase I della meiosi, durante la quale i cromosomi, filamentosi prima della meiosi, si contraggono al massimo. La contrazione dei cromosomi li rende più manovrabili durante i successivi movimenti di divisione che portano alla formazione di cellule aploidi, o gameti.

Al termine della diachinesi si forma il fuso nucleare il cui attaccamento ai cinetocori dei cromosomi tramite microtubuli li tira verso i poli della cellula. Questo fenomeno ha ispirato il termine diakinesis, derivato dalle parole greche che significano movimenti in direzioni opposte.

Fonte: pixabay.com

Posto nella meiosi

La funzione della meiosi è quella di produrre quattro cellule aploidi da una cellula diploide. Per fare ciò, nella meiosi, i cromosomi devono essere classificati e distribuiti in modo che il loro numero si riduca della metà.

La meiosi consiste in due fasi, chiamate meiosi I e II, ciascuna suddivisa in cinque fasi, chiamate profase, prometafase, metafase, anafase e telofase. Gli stadi omonimi della meiosi I e II si distinguono aggiungendo "I" o "II".

Nella meiosi I, la cellula originale si divide in due. Nella meiosi II una nuova divisione produce quattro gameti.

Vista a livello di una coppia di alleli, la cella originale avrebbe A, a. Prima della meiosi, la replicazione del DNA fa sì che questa cellula abbia A, A; aa. La meiosi I produce una cellula con A, A e un'altra con a, a. La meiosi II divide entrambe le cellule in gameti con A, A, a, a.

La profase di meiosi I è la fase più lunga e complessa della meiosi. Consiste di cinque sottofasi: leptotene, zigotene, pachitene, diplotene e diakinesis.

Durante questo processo, i cromosomi si condensano (si contraggono), i cromosomi omologhi si riconoscono (sinapsi) e si scambiano segmenti casualmente (crossover). La membrana nucleare si disintegra. Appare il fuso nucleare.

Sottofasi precedenti (da leptotene a diplotene)

Durante il leptotene, i cromosomi che durante il precedente periodo di crescita cellulare e di espressione genica si erano replicati e si trovavano in uno stato diffuso, iniziano a condensarsi diventando visibili al microscopio ottico.

Durante lo zigotene i cromosomi omologhi iniziano ad allinearsi. La sinapsi ha luogo, accompagnata dalla formazione di una struttura proteica, chiamata complesso sinaptonemico, tra cromosomi accoppiati

Durante il pachitene, i cromosomi omologhi si allineano completamente, formando bivalenti o tetradi, ciascuno dei quali contiene due coppie di cromatidi fratelli o monadi. In questa sottofase avviene il crossover tra ciascuna di queste coppie. I punti di contatto dei cromatidi incrociati sono chiamati chiasmi.

Durante il diplotene, i cromosomi continuano ad accorciarsi e ad ispessirsi. Il complesso sinaptonemico scompare quasi completamente. I cromosomi omologhi iniziano a respingersi a vicenda fino a quando non vengono uniti solo dai chiasmi.

Il diplotene può durare a lungo, fino a 40 anni nelle donne. La meiosi negli ovuli umani si interrompe nel diplotene entro il settimo mese di sviluppo fetale, progredendo verso la diacinesia e la meiosi II, culminando nella fecondazione dell'ovulo.

caratteristiche

Nella diachinesi, i cromosomi raggiungono la loro massima contrazione. Il fuso nucleare, o meiotico, inizia a formarsi. I bivalenti iniziano la loro migrazione verso l'equatore cellulare, guidati dall'uso nucleare (questa migrazione è completata durante la metafase I).

Per la prima volta nel corso della meiosi si possono osservare i quattro cromatidi di ogni bivalente. I siti di crossover si sovrappongono, rendendo i chiasmi chiaramente visibili. Il complesso sinaptonemico scompare completamente. Anche i nucleoli scompaiono. La membrana nucleare si disintegra e si trasforma in vescicole.

La condensazione dei cromosomi durante il passaggio dal diplotene alla diakinesi è regolata da un particolare complesso di proteine ​​chiamato condensina II. Nella diacinesia, la trascrizione termina e inizia il passaggio alla metafase I.

Importanza

Il numero di chiasmi osservati nella diakinesi consente di effettuare una stima citologica della lunghezza totale del genoma di un organismo.

La diakinesis è una fase ideale per eseguire il conteggio dei cromosomi. L'estrema condensazione e repulsione tra i bivalenti permette una buona definizione e separazione degli stessi.

Durante la diachinesi, il fuso nucleare non si è completamente attaccato ai cromosomi. Questo permette loro di essere ben separati, permettendo la loro osservazione.

Eventi di ricombinazione (crossover) possono essere osservati nelle cellule diakinesis mediante tecniche citogenetiche convenzionali.

Negli uomini con sindrome di Down, la presenza del cromosoma 21 in più non viene rilevata nella maggior parte delle cellule del pachitene a causa del suo occultamento nella vescicola sessuale.

Questa complessità strutturale rende difficile l'identificazione dei singoli cromosomi. Al contrario, questo cromosoma può essere facilmente visualizzato nella stragrande maggioranza delle cellule in diakinesis.

La relazione così evidenziata tra il cromosoma 21 e il complesso XY durante il pachitene potrebbe essere la causa del fallimento spermatogeno nella sindrome di Down, come è stato generalmente osservato nei casi di animali ibridi, in cui l'associazione di un cromosoma aggiuntivo con questo complesso si produce sterilità maschile.

Osservazione della ricombinazione

L'osservazione dei chiasmi durante la diakinesi consente l'esame diretto del numero e della posizione delle ricombinazioni sui singoli cromosomi.

Di conseguenza, è noto, ad esempio, che un crossover può inibire un secondo crossover nella stessa regione (interferenza chiasmatica) o che le femmine hanno più chiasmi dei maschi.

Tuttavia, questa tecnica presenta alcune limitazioni:

1) La diakinesis ha vita molto breve, quindi trovare cellule adatte può essere difficile. Per questo motivo, se il tipo di studio lo consente, è preferibile utilizzare cellule ottenute durante il pachitene, che è una sottofase di durata molto più lunga.

2) L'ottenimento di cellule in diakinesi richiede l'estrazione di ovociti (femmine) o l'esecuzione di biopsie testicolari (maschi). Questo rappresenta un grave inconveniente negli studi sull'uomo.

3) A causa della loro elevata condensazione, i cromosomi delle cellule in diakinesi non sono ottimali per le procedure di colorazione, come le bande G, C o Q. Questo problema rende anche difficile osservare altri dettagli morfologici che sono più evidenti nei non cromosomi. contratta.

Riferimenti

1. Angell, RR 1995. Meiosi I negli ovociti umani. Cytogenet. Cell Genet. 69, 266-272.
2. Brooker, RJ 2015. Genetica: analisi e principi. McGraw-Hill, New York.
3. Clemons, AM Brockway, HM, Yin, Y., Kasinathan, B., Butterfield, YS, Jones, SJM Colaiácovo, MP, Smolikove, S. 2013. akirin è necessaria per la struttura bivalente della diachinesi e il disassemblaggio del complesso sinaptonemico alla profase meiotica I. MBoC, 24, 1053-1057.
4. Crowley, PH, Gulati, DK, Hayden, TL, Lopez, P., Dyer, R. 1979. Un'ipotesi chiasma-ormonale relativa alla sindrome di Down e all'età materna. Natura, 280, 417-419.
5. Friedman, CR, Wang, H.-F. 2012. Quantificazione della meiosi: uso della dimensione frattale, D _f , per descrivere e prevedere le sostanze Prophase I e Metaphase I. Pp. 303–320, in: Swan, A., ed. Meiosi: meccanismi molecolari e diversità citogenetica. InTech, Rijeka, Croazia.
6. Hartwell, LH, Goldberg, ML, Fischer, JA, Hood, L. 2015. Genetica: dai geni ai genomi. McGraw-Hill, New York.
7. Hultén, M. 1974. Distribuzione del chiasma alla diacinesia nel maschio umano normale. Hereditas 76, 55-78.
8. Johannisson, R., Gropp, A., Winking, H., Coerdt, W., Rehder, H. Schwinger, E. 1983. Sindrome di Down nel maschio. Patologia riproduttiva e studi meiotici. Genetica umana, 63, 132-138.
9. Lynn, A., Ashley, T., Hassold, T. 2004. Variazione nella ricombinazione meiotica umana. Revisione annuale di genomica e genetica umana, 5, 317–349.
10. Schulz-Schaeffer, J. 1980. Citogenetica - piante, animali, esseri umani. Springer-Verlag, New York.
11. Snustad, DP, Simmons, MJ 2012. Principi di genetica. Wiley, New York.