Profas II

vad händer under profas II?

meios II förekommer i båda dottercellerna som bildades under meios I. eftersom ingen DNA-replikation sker i detta andra steg av meios börjar celldelningsprocessen omedelbart., Prophase II förbereder cellen för sekundär meiotisk division där två haploidceller så småningom bildar fyra haploidceller, vardera innehållande hälften av den genetiska informationen som tidigare fanns i den ursprungliga, replikerade diploidcellen. En mycket mindre komplex fas än profas I, profas II omfattar inte stegen i leptoten, zygoten, pachytene, diploten och diakinesis men mer liknar den enklare processen av mitotisk profas i icke-gamete (somatisk) celldelning.,

profas II börjar omedelbart efter cytokinesis – uppdelningen av diploid gamete i två haploid dotterceller. För att förbereda sig för nästa uppdelning kondenserar profas II kromatin först till kromatider och sedan tätare in i kromosomer. Samtidigt upplöses kärnmembranet och lämnar ett öppet område av cytoplasma där ett nätverk av proteiner (mikrotubuli) har tillräckligt med utrymme för att skapa vägar som når från ena sidan av cellen till den andra – spindelapparaten.,

efter kondensering av kromatin i kromosomer, och efter sönderfallet av kärnhöljet innehållande dessa kromosomer migrerar centrosomerna till endera Polen. Även i avsaknad av centrosomer kan rekonstruktionen av spindelapparaten som används under meios jag initieras. Dessa fyra steg karakteriserar profas II.

bygga en Spindelapparat utan centrosomer

aktuell forskning tittar på rollen som centrioler i mänsklig spindelapparat bildning, som kvinnliga gameter-oocyter-inte har dem., Centrioler är konstruerade från mikrotubuler och, säkert i manliga gameter och under mitotisk celldelning, spelar en viktig roll i spindelapparatens konstruktion. Under den normala cellcykeln replikerar centrioler för att bilda par som senare omsluts i pericentriolärt material (PCM). Från denna punkt kallas de centrosomer. Två centrosomer, som var och en innehåller ett centriolepar, migrerar till vardera änden av cellen-polerna., Under mitos och i manliga könsceller är centrosomer ansvariga för att bygga ett nätverk av mikrotubuler som sträcker sig inifrån centrosomet mot cellens centrum. Byggandet av detta nätverk sker i en senare fas.

kvinnliga reproduktionsceller har dock upptäckts för att inte innehålla centrosomer och istället bilda spindelapparaten från befintliga mikrotubuler i cytoplasman., Bristen på en kromosom eller närvaron av en extra kromosom i dotterceller orsakade av fel under kromosomseparation kallas nondisjunction, där resulterande könsceller producerar onormala embryon. Nondisjunction av kromosomer är den främsta orsaken till infertilitet och missfall, eftersom det är under kvinnlig gamete division (meios I och II) att kromosomer sannolikt kommer att vara ojämnt uppdelade mellan dotterceller. Även då, de flesta källor lista centrosomes som tillverkare av mikrotubuli som utgör spindelapparaten., Detta kan vara sant när det gäller spermatozoa och somatiska celler, men gäller inte högre växter och ägg av många andra arter, inklusive mänskligheten.

det betyder att, medan det är underförstått att de flesta mänskliga celler kräver minst två centrioler, innehåller den befruktade zygoten bara en som den ärvt från den manliga gameten. Som med DNA replikeras inte manliga gamete centrioler under profas II., Men när zygoten växer via mitos innehåller ytterligare celler två centrioler; det är ännu inte helt förstått hur den andra centriolen bildas men dess utseende kan kopplas till prekursorproteiner som finns antingen i spermatozoa eller ägg.

skillnad mellan profas i och II

profas I består av fem steg. Dessa fem steg är inte representerade i profas II., Profas II omfattar fyra olika mekanismer; nämligen den snäva inslagning av DNA i kromosomer, upplösning av kärn membranet, migration av centrosomerna (när närvarande), och återuppbyggnaden av spindelapparaten.

i profas i är det första steget känt som leptoten. Detta stadium innebär avveckling av DNA-strukturen för att möjliggöra en utbyte av alleler mellan homologa kromosompar. Ingen korsning över förekommer i profas II. därför har profas II inte leptoten.,

den andra etappen av profas i heter zygotene. Detta innebär fastsättning av ett kromosompar innan de passerar över. Eftersom ingen korsning sker i profas II ingår inte detta stadium. Detta är också fallet för efterföljande faser: pachytene (korsning över), diplotene (brytning av korsningen-över nätverket), och diakinesis (förflyttning av korsning-över kanalen till kromatidarmar).

vissa delar av profas i och II är likartade. Dessa inkluderar upplösningen av kärnkuvertet och centrosome migration., Trots detta jämförs profas II av meios II vanligtvis med mitos profas, där kärnkuvertet bryts ner tillsammans med centrosommigration, kondensering av kromosomer och bildandet av spindelapparaten. I profas II är den korrekta termen för den senare av dessa mekanismer reformering, eftersom de mikrotubuler som utgjorde spindelapparaten som tidigare konstruerats i meios I fortfarande är tillgängliga.

och varför skillnaden?,

När man tittar på skillnaderna mellan primär meiotisk uppdelning och sekundär meiotisk uppdelning är det alltid bra att komma ihåg målet med meios – att producera fyra olika gameter (spermatozoa eller ägg) som innehåller en enda men fullständig del av genetiska data som, när de kombineras med en annan gamete, skapar en cell (zygote) som har en komplett (dubbel) uppsättning genetisk information från var och en av två föräldrar.,

genetisk Variation

för att säkerställa att denna genetiska information inte är exakt densamma och därmed bidrar till den genetiska variationen inom en art, omfattar meios i en fas där alleler byts mellan ett kromosompar (korsar över) för att producera rekombinanta kromosomer. Detta måste ske innan cellen delar sig och äger rum i meios första profas I. När detta har inträffat kommer de två dottercellerna att innehålla lite olika gener.

det betyder att det inte finns något behov av att passera över under den andra celldelningen., Också, som korsning sker endast mellan två replikerade, parade kromosomer detta är helt enkelt inte möjligt i en haploid cell, som inte innehåller replikerade par, bara par.

skillnaden mellan kromosomparning och replikering är ofta förvirrande, som när man betraktar den andra celldelningen i meios II, verkar vissa bilder visa en enda X-formad kromosom som delas i hälften för att ge en halv kromosom. Detta är mycket felaktigt.

den mänskliga kromosomen, som ses på karyotypen nedan, består av 46 enskilda kromosomer., Mänskligt DNA innehåller genetiska data för hela människokroppen inom dessa 46 kromosomer, men dessa data upprepas som det kommer från två föräldrar. Med hjälp av kromosom 1 som exempel, som innehåller cirka 8% av den genetiska information som krävs för att producera en människa, kan vi stryka ut mycket onödig förvirring.

i bilden nedan utgör två DNA-strängar kromosom 1., Dessa enskilda strängar brukar kallas kromatider, även om detta är tekniskt felaktigt eftersom skillnaden mellan kromatid och kromosom är mer att göra med det sätt på vilket DNA-molekylen är förpackad. Men genom att ringa varje sträng en chromatid blir replikeringsprocessen mindre förvirrande.

en kromatid härstammar från faderns spermatozon – en fullständig uppsättning data i cellen som skapats under slutskedet av meios II., Den andra kromatiden härrör från moderns ägg. Återigen, en fullständig uppsättning data i varje somatisk cell som skapas på samma sätt under slutskedet av meios II. tillsammans innehåller båda kromatiderna två uppsättningar information med små skillnader – de har samma gener i samma positioner (loci), men kan innehålla olika alleler.

brist på ett homologt kromosompar

standardnumret för kromatider i någon mänsklig cell (förutom gamete) är 46. Under förberedelserna för celldelning para ihop dessa 46 kromatider upp-som att gilla., Chromatid 1 av Fadern drar nära chromatid 1 av modern, och så vidare. I detta exempel är homolog kromosom 1 resultatet. Under hela den mänskliga karyotypen är 23 par homologa kromosomer som inte är fysiskt knutna till varandra resultatet. En cell som innehåller 23 par homologa kromosomer är känd som en diploid cell. Nedan visar den vänstra bilden ett par icke-replikerade homologa kromosomer( kromatider); gul och orange betecknar den genetiska informationen från varje förälder.,

under cellcykelns replikationsprocess och före någon typ av celldelning replikeras allt DNA. Kromatid 1 av fadern replikeras, som är kromatid 1 av modern, och så vidare. Varje replikerad kromosom är fäst vid sin kopia genom en centromere, som bildar den typiska X-formen som ofta ses i läroböcker. Kromosom 1 består inte längre av två separata kromatider, utan av ett par tvilling-eller systerkromatider., Den fullständiga mänskliga karyotypen består fortfarande av 23 par kromosomer (en från fadern, en från moderen), men varje förälders enda kromatidsträng har fördubblats för att göra två systerkromatider. Medan den mänskliga karyotypen före replikering representeras av 23 homologa par av 46 kromatider representeras den replikerade karyotypen av 23 homologa par av 92 kromatider. Det är därför alltid viktigt att antingen ange eller vara medveten om huruvida ett kromosompar replikeras eller inte., Den högra bilden nedan visar tydligt de ursprungliga och replikerade systerkromosomerna i ett enda homologt kromosompar.

i den meiotiska profasen i sker korsning över. Denna process swappar över en mängd olika alleler för att producera sexceller (gameter) som inte är kloner av någon förälder. När korsningen har inträffat är det homologa paret känt med andra namn-tetrad, bivalenta eller rekombinanta kromosomer / kromatider., Det är lätt att se att korsning sker mellan liknande alleler av varje förälders kromatider i diagrammet nedan. Genetiska data utbyts inte mellan systerkromatider av en enda kromosom utan mellan det homologa parets kromatider. Frånvaron av homologa par i haploida celler är anledningen till att ingen ytterligare korsning sker under profas II.,

efter korsningen kan tetraderna (rekombinanta kromosompar) separeras. Tetrad innehåller 23 kromosompar bestående av 92 kromatider. Under nästa steg av meios i separeras varje tetrad från sin parade partner (och kallas därför inte längre ett tetrad, bivalent eller rekombinant par)., Istället flyttas en enda replikerad kromatid (X-form) till ena sidan av cellen, och den andra halvan av det tidigare paret flyttas till andra sidan. Som rekombinanta replikerade kromatider innehåller de en blandning av alleler från båda föräldrarna.

i profas II sker ingen korsning eftersom detta måste ske mellan homologa kromosompar. Spindelapparaten bildas för att bryta isär de replikerade kromatiderna. I en kvinna resulterar detta i sekundära polära kroppar, som var och en innehåller en enda kromatid (det kan lika enkelt kallas en kromosom) som i sig innehåller hela det mänskliga genomet., En eller flera av dessa kommer att utvecklas till ett ägg. Hos män är resultatet fyra spermatozoa. Skillnaden är tydlig i bilden nedan, med röda och blå kromosomer eller kromatider som visar föräldraskapet, men efter metafas i korsas små delar av gener över.

två uppsättningar kromosomer från två olika källor

målet med meios är att producera avkomma av samma art men med genetiska variationer., Följande bild visar rekombinanta kromatider i ägg och spermier som kombinerar vid befruktning av ägget för att producera en zygot. Zygoten beskrivs som en haploidcell eftersom den innehåller kromosompar men dessa separeras av kärnor. Endast under sin första mitotiska uppdelning kommer dessa kärnor att lösa upp och tillåta kromosomerna hos båda föräldrarna att anpassa sig till spindelapparaten som par. De resulterande två embryonala cellerna kommer att vara diploid.

i exemplet nedan möter spermier ägg för att producera en zygot som innehåller båda uppsättningarna av genetisk information., Denna bild är dock ett typiskt exempel på varför replikering och kromosompar ofta förvirrar eller misstolkas. Den genetiska informationen i ägg, sperma och zygot avbildas här som replikerade par. Omedelbart efter befruktning bör ägg, spermier och zygote inte ha X-formade kromosomer utan ensträngskromatider. Endast som förberedelse för zygotens första division, och efter att DNA-replikation har ägt rum, kan denna genetiska information representeras korrekt av X-formade kromosomer.,