PACHYTENE LÀ GÌ VÀ ĐIỀU GÌ XẢY RA TRONG ĐÓ? - SINH HỌC - 2026

Các pachytene hoặc pachynema là giai đoạn thứ ba của phân bào giảm nhiễm prophase I; trong đó quá trình tái tổ hợp được xác minh. Trong nguyên phân có một prophase, và trong meiosis có hai: prophase I và prophase II.

Trước đây, ngoại trừ prophase II, các nhiễm sắc thể được nhân đôi, mỗi nhiễm sắc thể tạo ra một nhiễm sắc thể chị em. Nhưng chỉ trong prophase, tôi mới ghép đôi các phép tương đồng (bản sao), tạo thành các cặp song song.

Các sản phẩm của meiosis trong đó sự trao đổi chéo đã xảy ra trong quá trình pachytene (Prophase I). Lấy từ commons.wikimedia.org

Thuật ngữ paquiteno xuất phát từ tiếng Hy Lạp và có nghĩa là "sợi chỉ dày". Những "sợi chỉ dày" này là các nhiễm sắc thể tương đồng được ghép đôi mà sau khi nhân đôi sẽ tạo thành các tứ bội. Có nghĩa là, bốn "sợi", hoặc chuỗi, làm cho mỗi nhiễm sắc thể có vẻ dày lên.

Có những khía cạnh độc đáo của prophase meiotic giải thích các đặc điểm độc đáo của pachytene. Chỉ trong pachytene của prophase I của meiosis thì các nhiễm sắc thể mới tái tổ hợp.

Để làm điều này, việc nhận dạng và kết hợp các tương đồng được xác minh. Cũng như trong nguyên phân, phải có sự nhân đôi của các crômatit. Nhưng chỉ trong meiosis I pachytene thì các phức hợp trao đổi dải được hình thành, mà chúng ta gọi là chiasmata.

Ở chúng xảy ra điều xác định sức mạnh tái tổ hợp của meiosis: sự lai giữa các crômatit của các nhiễm sắc thể tương đồng.

Toàn bộ quá trình trao đổi DNA có thể thực hiện được là nhờ sự xuất hiện trước đó của phức hợp synaptonemic. Phức hợp đa protein này cho phép các nhiễm sắc thể tương đồng giao phối (khớp thần kinh) và tái tổ hợp.

Phức hợp synaptonemic trong pachytene

Phức hợp synaptonemic (CS) là khung protein cho phép gắn kết từ đầu đến cuối giữa các nhiễm sắc thể tương đồng. Nó chỉ xảy ra trong quá trình pachytene của meiosis I, và là nền tảng vật lý của sự kết cặp nhiễm sắc thể. Nói cách khác, nó là thứ cho phép các nhiễm sắc thể tiếp hợp và tái tổ hợp.

Phức hợp synaptonemic được bảo tồn cao giữa các sinh vật nhân chuẩn trải qua quá trình meiosis. Do đó, về mặt tiến hóa, nó rất cũ, và tương đương về cấu trúc và chức năng trong mọi sinh vật.

Nó bao gồm một phần tử trục trung tâm và hai phần tử bên được lặp lại giống như răng của dây kéo hoặc khóa đóng.

Phức hợp synaptonemic được hình thành từ các điểm cụ thể trên nhiễm sắc thể trong quá trình hợp tử. Những vị trí này tương đồng với những vị trí xảy ra đứt gãy DNA, nơi xảy ra các khớp thần kinh và tái tổ hợp trong pachytene.

Do đó, trong quá trình pachytene, chúng tôi có một khóa kéo đóng. Trong cấu trúc này, các điểm cụ thể được xác định nơi các dải DNA sẽ được trao đổi vào cuối giai đoạn.

Các thành phần của phức hợp synaptonemic và chiasms

Phức hợp meiotic synaptonemic chứa nhiều protein cấu trúc cũng được tìm thấy trong quá trình nguyên phân. Chúng bao gồm topoisomerase II, các chất ngưng tụ, các chất gắn kết, cũng như các protein liên kết với chất gắn kết.

Ngoài ra, các protein đặc trưng và duy nhất cho quá trình meiosis cũng có mặt, cùng với các protein của phức hợp tái tổ hợp.

Những protein này là một phần của recombinosome. Cấu trúc này nhóm tất cả các protein cần thiết để tái tổ hợp. Rõ ràng là recombinosome không hình thành trên các điểm giao nhau, nhưng được tuyển chọn, đã hình thành, hướng tới chúng.

Chiasmas

Chiasms là cấu trúc hình thái có thể nhìn thấy trên nhiễm sắc thể, nơi xảy ra trao đổi chéo. Nói cách khác, là biểu hiện vật lý của sự trao đổi các dải ADN giữa hai nhiễm sắc thể tương đồng. Chiasms là các dấu hiệu hình thái tế bào đặc biệt của pachytene.

Trong tất cả các bệnh meiosis, ít nhất một chiasm trên mỗi nhiễm sắc thể phải xảy ra. Điều này có nghĩa là mọi giao tử đều được tái tổ hợp. Nhờ hiện tượng này, các bản đồ di truyền đầu tiên dựa trên liên kết và tái tổ hợp có thể được suy ra và đề xuất.

Mặt khác, sự thiếu hụt các chiasms, và do đó xảy ra sự trao đổi chéo, gây ra sự biến dạng ở mức độ phân li của nhiễm sắc thể. Sự tái tổ hợp trong quá trình pachytene sau đó hoạt động như một sự kiểm soát chất lượng của sự phân ly meiotic.

Tuy nhiên, nói về mặt tiến hóa, không phải tất cả các sinh vật đều trải qua quá trình tái tổ hợp (ví dụ, ruồi giấm đực). Trong những trường hợp này, các cơ chế khác của sự phân li nhiễm sắc thể không phụ thuộc vào sự tái tổ hợp hoạt động.

A , sơ đồ thể hiện yếu tố trục giữa và các yếu tố bên của hai nhiễm sắc thể tiếp hợp hoàn toàn. B , chiasmata và lai tạp. Lấy từ wikimedia.org

Tiến trình pachytene

Khi ra khỏi hợp tử, phức hợp synaptonemic được hình thành đầy đủ. Điều này được bổ sung bằng việc tạo ra các đoạn DNA băng kép mà từ đó các phép lai chéo được xác minh.

DNA đứt đôi buộc tế bào phải sửa chữa chúng. Trong quá trình sửa chữa DNA, tế bào thu nhận recombinosome. Trao đổi băng tần được sử dụng, và kết quả là thu được các tế bào tái tổ hợp.

Khi phức hợp synaptonemic được hình thành đầy đủ, pachytene được cho là bắt đầu.

Các lưỡng chất trong khớp thần kinh trong pachytene tương tác cơ bản thông qua phần tử trục của phức hợp khớp thần kinh. Mỗi chromatid được tổ chức trong một tổ chức vòng, cơ sở của nó là phần tử trục trung tâm của phức hợp synaptonemic.

Phần tử trục của mỗi phần đối ứng liên hệ với phần tử kia qua các phần tử bên. Các trục chromatid chị em có độ nén chặt cao, và các vòng nhiễm sắc của chúng nhô ra ngoài từ phần tử trục trung tâm. Khoảng cách giữa các dây buộc (~ 20 mỗi micrômet) được bảo tồn về mặt tiến hóa trên tất cả các loài.

Đối với sự kết thúc của pachytene, sự giao nhau rõ ràng từ một số vị trí đứt gãy dải kép DNA. Sự xuất hiện của các điểm giao nhau cũng báo hiệu sự khởi đầu của việc làm sáng tỏ phức hợp synaptonemic.

Các nhiễm sắc thể tương đồng trở nên cô đặc hơn (trông riêng lẻ hơn) và bắt đầu phân tách, ngoại trừ ở các chiasms. Khi điều này xảy ra, pachytene kết thúc và diplotene bắt đầu.

Sự liên kết giữa recombinosome và các trục của phức hợp synaptonemic vẫn tồn tại trong suốt khớp thần kinh. Đặc biệt là trong các phép lai giữa gen tái sinh đến cuối pachytene, hoặc xa hơn một chút.

Người giới thiệu

1. Alberts, B., Johnson, AD, Lewis, J., Morgan, D., Raff, M., Roberts, K., Walter, P. (2014) Sinh học phân tử của tế bào (Phiên bản thứ 6). WW Norton & Company, New York, NY, Hoa Kỳ.
2. de Massy, ​​B. (2013) Khởi đầu tái tổ hợp meiotic: bằng cách nào và ở đâu? Sự bảo tồn và đặc điểm giữa các sinh vật nhân thực. Đánh giá hàng năm về Di truyền học 47, doi: 10.1146 / annurev-genet-110711-155423
3. Goodenough, UW (1984) Di truyền học. WB Saunders Co. Ltd, Philadelphia, PA, Hoa Kỳ.
4. Griffiths, AJF, Wessler, R., Carroll, SB, Doebley, J. (2015). Giới thiệu về Phân tích Di truyền (xuất bản lần thứ 11). New York: WH Freeman, New York, NY, Hoa Kỳ.
5. Zickler, D., Kleckner, N. (2015) Tái tổ hợp, bắt cặp và tiếp hợp các gen tương đồng trong quá trình meiosis. Các góc nhìn của Cold Spring Harbor trong Sinh học, doi: 10.1101 / cshperspect.a016626