Inhoud
- Haploïde cellen en diploïde cellen
- Meiose versus mitose: de overeenkomsten
- The Phases of Eukaryotic Cell Division
- Fundamenteel verschil: mitose versus meiose
- Meiose is betrokken bij seksuele reproductie
- Crossing Over (Recombinatie)
- Onafhankelijk assortiment
- Mitose helpt bij celomzet en groei
Eukaryotische cellen, alle cellen die niet tot de prokaryotische organismen in de bacteriën en archaea-domeinen behoren, maken kopieën van zichzelf door hun genetisch materiaal te repliceren en vervolgens van binnenuit in tweeën te splitsen.
Dit is echter anders dan de eenvoudige verdeling van celinhoud die wordt genoemd binaire splijting gezien in prokaryotes. Het komt in een van twee vormen: mitosis en meiosis.
Haploïde cellen en diploïde cellen
Mitosis is het eenvoudiger van deze twee gerelateerde celdelingsprocessen en is vergelijkbaar met binaire splijting in die zin dat het een single deling die resulteert in de vorming van twee genetisch identiek dochtercellen met hetzelfde diploïde aantal chromosomen als de oudercel (46 bij mensen).
Meiose omvat echter twee opeenvolgende afdelingen, met als resultaat vier dochtercellen met een haploïde chromosoomnummer (23 bij mensen); deze dochtercellen zijn genetisch verschillend van de oudercel en van elkaar.
Meiose versus mitose: de overeenkomsten
Zowel mitose als meiose beginnen met een diploïde oudercel die zich splitst in dochtercellen. Het diploïde getal is het gevolg van het feit dat elke cel één kopie bevat van elk chromosoom (genummerd één tot 22 bij mensen, plus één geslachtschromosoom) van de moeder van het organisme en één van de vader. Deze kopieën van elke chromosomen staan bekend als homologe chromosomen en worden alleen gevonden in het domein van seksuele reproductie.
Omdat de cel zijn chromosomen eerder in de celcyclus heeft gerepliceerd, omvat het genetische materiaal bij het begin van mitose of meiose 92 afzonderlijke chromatiden, gerangschikt in identieke paren van zus chromatiden verbonden met een structuur genaamd a centromeer om een gedupliceerd chromosoom.
Beide processen kunnen bovendien worden onderverdeeld in vier substages of fasen: profase, metafase, anafase en telofase, met mitose eindigt na een ronde van dit schema en meiose gaat door een tweede.
The Phases of Eukaryotic Cell Division
De essentiële kenmerken van de respectieve fasen van zowel mitose als meiose bij mensen zijn:
Na deze scheiding van de kern en zijn inhoud, cytokinese, de verdeling van de gehele bovenliggende cel, volgt in korte volgorde.
Omdat meiose hiervan twee rondes omvat, worden deze netjes meiose I en meiose II genoemd. Meiose I omvat dus profase I, metafase I enzovoort en dienovereenkomstig voor meiose II. Het is tijdens profase I en metafase I van meiose dat de gebeurtenissen plaatsvinden die genetische diversiteit bij nakomelingen verzekeren. Deze worden genoemd oversteken (of recombinatie) en onafhankelijk assortiment respectievelijk.
Fundamenteel verschil: mitose versus meiose
Mitose is het proces waarbij cellen van een organisme continu worden aangevuld nadat ze sterven als gevolg van fysiek trauma van buitenaf of natuurlijke veroudering van binnenuit. Het komt daarom voor in elke eukaryotische cel, hoewel de omzetsnelheid sterk verschilt tussen weefseltypen (bijvoorbeeld de omzet van spiercellen en huidcellen is meestal erg hoog, terwijl de omzet van hartcellen dat niet is).
Meiose, aan de andere kant, komt alleen voor in gespecialiseerde klieren genaamd de geslachtsklieren (testikels bij mannen, eierstokken bij vrouwen).
Zoals opgemerkt, heeft mitose ook een ronde van fasen die aanleiding geeft tot twee dochtercellen, terwijl meiose twee fasen heeft en aanleiding geeft tot vier dochtercellen. Het helpt om deze schema's te organiseren als je dat in gedachten houdt meiose II is gewoon een mitotische deling. Ook omvat geen van beide fasen van meiose de replicatie van nieuw genetisch materiaal. DNA-replicatie is een resultaat van de één-twee punch-combinatie van en onafhankelijk assortiment.
Meiose is betrokken bij seksuele reproductie
De dochtercellen die het gevolg zijn van meiose worden gameten genoemd. Mannen produceren gameten die sperma worden genoemd (spermatocyten), terwijl vrouwen gameten produceren die bekend staan als eicellen (eicellen). Menselijke mannen hebben één X-geslachtschromosoom en één Y-geslachtschromosoom, dus zaadcellen bevatten een enkel X- of een enkel Y-chromosoom. Menselijke vrouwtjes hebben twee X-chromosomen en dus hebben al hun eicellen een enkel X-chromosoom.
Uiteindelijk is elke dochtercel van meiose genetisch "half identiek" aan zijn ouder ongeacht het resultaat, maar onderscheidt zich niet alleen van de oudercel maar ook van andere dochtercellen.
Crossing Over (Recombinatie)
In profase I worden chromosomen niet alleen meer gecondenseerd, maar worden homologe chromosomen naast elkaar geplaatst om te vormen tetradsof bivalenten. Eén bivalent bevat dus de zusterchromatiden van een gegeven gelabeld chromosoom (1, 2, 3 enzovoort tot 22) samen met die van het homologe chromosoom.
Crossing gaat over het verwisselen van DNA-lengten tussen aangrenzende niet-zuster-chromatiden in het midden van de bivalente. Hoewel er fouten optreden in dit proces, zijn ze vrij zeldzaam. Het resultaat zijn chromosomen die erg lijken op de originelen maar toch duidelijk verschillen in hun DNA-samenstelling.
Onafhankelijk assortiment
In metafase I van meiose liggen de tetrads langs de metafase plaatter voorbereiding om in anafase I uit elkaar te worden getrokken. Maar of de vrouwelijke bijdrage aan de tetrad aan een bepaalde zijde van de metafaseplaat belandt of dat de mannelijke bijdrage in plaats daarvan oprolt, is puur een kwestie van toeval.
Als mensen slechts één chromosoom hadden, zou een gamete eindigen met ofwel de afgeleide van de vrouwelijke homoloog of de afgeleide van de mannelijke homoloog (beide waarschijnlijk gemodificeerd door oversteken). Er zijn dus twee mogelijke combinaties van chromosomen in een bepaald gamete.
Als mensen twee chromosomen zouden hebben, zou het aantal mogelijke gameten vier zijn. Sinds mensen hebben 23 chromosomenkan een gegeven cel aanleiding geven tot 223 = bijna 8,4 miljoen verschillende gameten als gevolg van een onafhankelijk assortiment alleen al in meiosis 1.
Mitose helpt bij celomzet en groei
Terwijl meiose de motor is voor het aansturen van genetische diversiteit in eukaryotische reproductie, is mitose de kracht die dagelijkse, moment-tot-moment overleving en groei mogelijk maakt. Het menselijk lichaam bevat triljoenen Somatische cellen (dat wil zeggen cellen buiten de geslachtsklieren die geen meiose kunnen ondergaan) die via verschillende reparatiemechanismen moeten kunnen reageren op veranderende omgevingscondities.
Zonder mitose om het lichaam nieuwe cellen te geven om mee te werken, zou dit allemaal moeilijk zijn.
Mitose ontvouwt zich met enorm verschillende snelheden in het lichaam. In de hersenen delen volwassen cellen bijvoorbeeld bijna nooit. De epitheelcellen op het oppervlak van de huid, aan de andere kant, "draaien" meestal om de paar dagen.
Wanneer de cellen zich delen, kan het dan differentiëren in meer gespecialiseerde cellen als gevolg van specifieke intracellulaire signalen, of het kan blijven delen op een manier die zijn oorspronkelijke samenstelling behoudt, maar het vermogen tot differentiatie op commando. In beenmerg levert stamcelmitose bijvoorbeeld dochtercellen op die zich kunnen ontwikkelen tot rode bloedcellen, witte bloedcellen en andere soorten bloedcellen.
De "te differentiëren" maar nog niet-gespecialiseerde cellen staan bekend als stamcellen, en ze zijn van vitaal belang in medisch onderzoek, aangezien wetenschappers nieuwe technieken blijven ontdekken om cellen te porren om zich in specifiek bepaalde weefsels te verdelen in plaats van hun "natuurlijke" loop te behouden.
Gerelateerde onderwerpen: