В профазата е първият етап на клетъчното делене чрез митоза и мейоза. Това е фазата след етапа на синтеза на ДНК (S фаза на клетъчния цикъл). На този етап хромозомите достигат висока степен на кондензация и индивидуалност.
В мейозата има две профази, които са много различни една от друга и от митозата. Само при мейотична профаза I например се появява рекомбинация. Тази фаза е разделена на различни етапи: лептотен, зиготен, пахитен, диплотен и диакинеза.
Профаза. Leomonaci98, от Wikimedia Commons
По време на профазата, в допълнение към кондензацията, достигната от дублираните хромозоми, процесите на промяна се извършват на извънядрено ниво. Най-важното цитоплазмено събитие по време на профаза е образуването на ахроматичното вретено на всеки клетъчен полюс. Това позволява мобилизирането на хромозомите в последователни етапи на клетъчното делене, за да се гарантира правилната им сегрегация.
Съществуват важни разлики между клетъчните деления на животинските клетки и растителните клетки. Някои ще бъдат споменати по-късно. Като цяло обаче има пълна реорганизация на клетката.
Следователно митозата и мейозата се фокусират върху съдбата на ДНК и ядрото. Но истината е, че когато една клетка се раздели, тя разделя всичко и всичко участва в процеса.
По този начин всички клетъчни компоненти претърпяват радикални промени по време на профазите на митозата и мейозата. Ендоплазменият ретикулум и комплексът Голджи сякаш изчезват: те обаче променят само структурата си. Митохондриите и хлоропластите също се разделят, пораждайки нови органели.
Профаза в митоза
Клетъчно делене чрез митоза. Взета от es.wikipedia.org
Профаза на животните
Животинските клетки имат единична центриола. След завършване на синтеза на ДНК в подготовка за митоза, центриолът също се подготвя за разделяне.
Центриолите са изградени от двойка идентични структури, наречени диплозоми, перпендикулярни една на друга. Тези отделни и всеки от тях ще бъде калъп за генезиса на нов. Синтезът на новата диплозома се случва, когато всяка стара диплосома мигрира към противоположни полюси на клетката.
Другото определящо събитие на профазата и това, което се споделя с растителните клетки, е уплътняването на хроматина. Това е може би най-забележимият цитологичен елемент на профазата по време на клетъчното делене.
ДНК достига висока степен на уплътняване и за първи път се наблюдава като морфологично индивидуализирана хромозома.
Уплътнените хромозоми включват сестрински хроматиди на всяка от тях, все още обединени от един и същ центромер. Въпреки че този центромер наистина е двоен, той се държи като единичен.
Хромозомите ще се разглеждат като X, защото това са две копия хроматиди, прикрепени към един и същ център. Следователно всяка клетка в профаза ще има двоен брой хроматиди, в сравнение с брой центромери, равен на броя "2n" на вида.
Тоест, профазна митотична клетка е диплоидна по брой центромери, но тетраплоидната (4n) по брой хроматиди.
Растителна профаза
В растителните клетки има фаза преди профазата, наречена префаза. При подготовката за клетъчно делене голямата клетъчна вакуола се разпада.
Благодарение на това се образува свободна или незаета цитоплазмена лента, наречена фрагмосома. Това позволява ядрото на растителната клетка да се позиционира към екватора на клетката.
Освен това кортикалната организация на микротубулите се срива към едно и също място. Това ще породи това, което е известно като префазовата лента (BPP).
Предпрофазната лента на деленето на растителните клетки. Взета от en.wikipedia.org
Препрофазната лента ще се появи първо като пръстен, но в крайна сметка ще покрие ядрото. Тоест микротубулите, които линират вътрешно клетъчната мембрана, всички ще се мобилизират към фрагмосомата.
Тогава префазовата лента, която заобикаля екваториалното ядро, ще позволи локално да организира мястото, където в крайна сметка ще се появи фрагментът, който ще го замести.
Динамично казано, микротубулите на растителната клетка ще преминават от една фаза в друга без очевидни преходи. Тоест от кортикално подреждане до фраггмосома и оттам до фраггмопласт.
Мястото на всички тези структурни промени в растителната клетка е същото, където ще се случи отлагането на клетъчната плоча. И следователно, тя представлява равнината, в която клетката ще се дели.
За всичко останало растителната профаза е идентична с тази, наблюдавана в профазата на животинските клетки
Профаза в мейоза
Мейотичното разделение. Взета от es.wikipedia.or
Само в профаза I на мейоза се среща генетична рекомбинация. Следователно, образуването на сложни структури между хромозомите изисква две разделяния в мейозата.
При предишен синтез на ДНК, сестринските хроматиди се получават на всяка хромозома. С тяхното уплътняване имаме двойни хромозоми, които в мейоза, в допълнение, се сдвояват между хомолози.
Това води до генериране на биваленти (две взаимодействащи хомоложни хромозоми). Тъй като всеки от тях е дублиран, всъщност говорим за тетради. Тоест, на хроматидни тетради, обединени в структура, която трябва да бъде разрешена чрез две клетъчни деления.
В първия хомоложните хромозоми ще бъдат разделени, докато във втория сестрите хроматиди трябва да бъдат разделени.
Профаза I
В мейотичната профаза I сестринските хроматиди са организирани върху компактни протеинови структури, които съставляват централната хромозомна ос.
На тази ос ще се образува синаптонемичен комплекс (CS), който ще поддържа хомоложните чифтосващи хромозоми заедно. По време на Профаза I синаптонемичният комплекс ще позволи на хомоложни хромозоми да влязат в синапси.
На тези етапи могат да се образуват междусекционни точки, видими като хиазми, където ще се проведе процесът на генетична рекомбинация. Тоест, физическият обмен между участващите ДНК молекули, който определя пахитена.
Профаза II
Профаза II не се предхожда от предишен синтез на ДНК. Тук са наследени двойни хромозоми, съединени от един и същ (двоен) центромер. Това е така, защото синтезът на ДНК, както в митозата, така и в мейозата, се осъществява само във фазата S (синтез) на клетъчния цикъл.
В това второ разделение ще имаме четири мейоцита. Мейоцитът е клетка, която е продукт на мейотично деление.
Следователно Профаза II ще отговаря за разделянето на сестринските хроматиди от хромозомите, наследени от профаза I. Следователно в края на мейотичния процес всеки мейоцит ще има хаплоидния набор от хромозоми на вида.
Препратки
- Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Molecular Biology of the Cell (6th Edition). WW Norton & Company, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
- Goodenough, UW (1984) Генетика. WB Saunders Co. Ltd, Филаделфия, Пенсилвания, САЩ.
- Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Въведение в генетичния анализ (11 изд.). Ню Йорк: WH Freeman, Ню Йорк, Ню Йорк, САЩ.
- Ишигуро, К.-I. (2018) Кохезиновият комплекс при мейоза на бозайници. Гени до клетки, doi: 10.1111 / gtc.12652
- Rasmussen, CG, Wright, AJ Müller, S. (2013) Ролята на цитоскелета и асоциираните протеини за определяне на равнината на делене на растителните клетки. The Plant Journal, 75: 258-269.