hoofdstuk 11 - audesirk
DESCRIPTION
mitose, meiose, celregulatieTRANSCRIPT
The Continuity of Life: Cellular Reproduction
Hoofdstuk 11
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 1
MITOSEDeel 1
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 2
Waarom delen cellen?
• Voortplanting
– Ongeslachtelijke voortplanting
• eencelligen
• Groei
– Van bevruchte eicel tot meercellig organisme
• Herstel/vernieuwing
– Vervangen van cellen als gevolg van schade, slijtage
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 3
Een nieuwe cel …
• Kern
– DNA / chromosomen
• Cytoskelet
– Centriolen
• In dierlijke cel
– Kernspoeldraden
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 4
Kern
• Functie:
– Beschermt DNA
• Bouw:
– Dubbel kernmembraan
– Kernporiën
• Grote moleculen kunnen erdoor
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 5
Cytoskelet
• Functie:
– Steun
• Handhaaft vorm cel
• Aanhechting organellen
– Beweging
• Beweging van cel
• Cilia, flagellen, etc
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 6
Centriolen
• Functie:
– Kerndeling
• In dierlijke cellen
• Begeleiden met kernspoeldradende chromosomen tijdens mitose
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 7
De deling…
• Wat wordt doorgegeven aan dochtercellen?
– Een exacte kopie van het genetisch materiaal (DNA)
• Mitose = kerndeling
– Organellen, cytoplasma, celmembraan, enzymen
• Cytokinese = celdeling
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 8
Mitose
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 9
Interphase prophase (pro-metaphase)
metaphase anaphase telophase
Interfase
• 90% van de celcyclus
– Cel voert het ‘dagelijkse werk’ uit
• RNA synthese, eiwitsynthese
– Voorbereiding op celdeling
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 10
• Cel heeft een ‘cyclus’
Cel wordt gevormd
na mitotische deling
cel groeit & deelt
opnieuw
cell groeit & deelt
niet meer
G1, S, G2, M G1G0
epitheel cellen,
bloedcellen,
stamcellen
lever cellen
hersen / zenuwcellen
spiercellen
Cel cyclus
11Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010
Interfase
• Verdeeld in 3 fasen:
– G1 = 1e Groeifase
• ‘dagelijks werk’
• Groei cel
– S = DNA Synthese
• Kopiëren DNA
– G2 = 2e Groeifase
• voorbereiden op deling
• Groei cel
• Productie organellen, eiwitten, etcSint Oelbertgymnasium - 2009/2010 12
evt. G0 fase
Activiteit 1
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 13
Interfase
• Duidelijke kern
• DNA gedespiraliseerd
• Voorbereiding voor mitose
– Replicatie chromosomen
– Productie eiwitten en organellen
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 14
Profase
• Condensatie chromatine
– Zichtbare chromosomen
• Centrosomen (ieder bestaande uit 2 centriolen) begeven zich naar tegenoverliggende polen
• Vorming kernspoeldraden
• Nucleolus verdwijnt
• Afbraak kernmembraan
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 15
Pro-metafase
• Kernspoeldraden verbinden zich met het kinetochoor (gelegen op het centromeer)
• Chromosomen beginnen te bewegen
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 16
Metafase
• Chromosomen begeven zich naar middenvlak
– Gecoördineerd door kernspoeldraden
– Zorgt ervoor dat chromosomen correct splitsen
• Elke kern krijgt slechts 1 kopie vanelk chromosoom
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 17
Anafase
• Chromatiden splitsen op het kinetochoor
– Bewegen naar tegenoverliggende polen
– Via kernspoeldraden
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 18
Telofase
• Chromosomen arriveren op tegenoverliggende polen
– Dochter kernen vormen
– Nucleoli worden gevormd
– Chromosomen despiraliseren
• Kernspoeldraden verdwijnen
• Cytokinese start
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 19
Cytokinese in een dierlijke cel
• Cel deelt zich in twee dochtercellen
– Ring van microfilamenten rondom het centrum van de cel deze trekt zich samen
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 20
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 21
Cytokinese in een plantencel
• Golgi-apparaat vormt blaasjes
• Versmelting op het middenvlak
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 22
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 23
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 24
REGULATIE VAN CELDELINGDeel 2
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 26
Regulatie celdelingen
• Celdelingen in verschillende weefsels en organen moeten gereguleerd worden
– Van belang voor normale groei en ontwikkeling
• Reguleer wanneer cellen delen
• Reguleer hoe snel cellen delen
• Niet alle cellen hebben dezelfde celcyclus
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 27
Frequentie celdelingen
• Frequentie verschilt per celtype– embryo
• celcyclus < 20 minuten
– huidcellen• Delen je hele leven lang
• Delen elke 12-24 uur
– levercellen• Behouden vermogen tot delen, maar delen gemiddeld slechts
eens per twee jaar
– volgroeide zenuwcellen & spiercellen• Delen niet meer
• permanent in G0
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 28
• Twee onomkeerbare punten in de celcyclus
1. Replicatie van het genetisch materiaal (DNA)
2. Splitsen van chromatiden
• Checkpoint
– Beoordelen processen en eventueel stoppen
Regulatie celcyclus
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 29
Checkpoints
• Celcyclus gereguleerd door chemische STOP& GO signalen
• Signalen duiden aan of bepaaldeprocessen goed verlopenzijn
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 30
Checkpoints
• Drie belangrijke checkpoints
1. G1/S• kan DNA replicatie starten?
2. G2/M1. Is de DNA replicatie correct uitgevoerd?
3. Metafase/Anafase• Liggen de chromosomen correct op het middenvlak?
• Kunnen chromatiden correct gesplitst worden?
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 31
G1/S Checkpoint
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 32
G1/S Checkpoint
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 33
Activiteit 2
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 34
MEIOSEDeel 3
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 35
Mitose …
• Productie van cellen met identiek DNA
– Identieke dochtercellen
• Exacte kopieën
– Klonen
• Gelijke hoeveelheid DNA
– Gelijk aantal chromosomen
– Identieke genetische informatie
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 36
Ongeslachtelijke voortplanting
• Eencellige eukaryoten
– Schimmels
– Paramecium, Amoeba
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 37
• Simpele meercellige eukaryoten
– Hydra
Voordelen??
En wij dan ??
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 38
• Wat gebeurt er als een complex meercellig organisme (zoals wij) zich wil voortplanten?
– Versmelten van eicel en spermacel
• Maken we eicellen en spermacellen door middel van mitose?
46 46+ 92
eicel spermacel zygote
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 39
Vrouwelijk karyotype
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 40
Mannelijk karyotype
Homologe chromosomen
• Gepaarde chromosomen
– beide chromosomen dragen ‘gelijke’ informatie
• Bepalen dezelfde erfelijke eigenschappen
• Homoloog = dezelfde informatie
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 41
diploid2n
2n = 4
Eicellen en spermacellen …
• Het aantal chromosomen reduceren
– Halvering: 46 23
Sint Oelbertgymnasium -2009/2010
42
2346
4623
23
2346
Meiose
Zygote
Bevruchting
Gameten
Meiose: productie van gameten
• Alternerende stadia
– Diploïd haploïd
– 2n n
• Mensen: 46 23
– Meiose reduceert aantal chromosomen
• Creëert gameten
– Bevruchting herstelt aantalchromosomen
• Haploïd diploïd
• n 2n Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 43
haploïd
diploïd
Meiose
• Reductiedeling
– Speciaal voor geslachtelijkevoortplanting
– Diploïd haploïd
– 2n n
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 44
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 45
Meiose 1
• Verdelen van homologe paren
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 46
Meiose 2
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 47
• Verdelen van chromatiden
• Vergelijkbaar met mitose
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 48
Activiteit 3
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 49
• Profase 1
Crossing-over
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 50
Crossing-over
• Drie stappen
– Cross over
– Verbreken van DNA
– Opnieuw aanhechten van DNA
• Nieuwe combinatie van eigenschappen
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 51
Voordelen??
Activiteit 4
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 52
Mitose vs Meiose
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 53
• Mitose
– 1 deling
– dochter cellen genetisch identiek aan ouder cell
– produceert 2 cellen
– 2n 2n
– produceert cellen voor groei & herstel
– geen crossing over
• Meiose
– 2 delingen
– dochter cellen genetisch verschillend aan ouder cel
– produceert 4 cellen
– 2n 1n
– produceert gameten
– crossing over
Geslachtelijke voortplanting!
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 54
• Geslachtelijke voortplanting introduceert genetische variatie– combineren van chromosomen
– crossing over
– combineren van gameten
• Stuurt evolutie– Zorgt voor genetische variatie
Combineren van chromosomen
• Homologe chromosomen willekeurig verdeeld over dochtercellen
– 223 (8.388.608) verschillende combinaties in gameten
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 55
VaderMoeder Kindnieuwe gameten
van kind
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010
Crossing over
• Crossing over creëert compleet nieuwe combinaties van eigenschappen op elk chromosoom
Sint Oelbert Gymnasium - 2009 - Klas 4 56
Combineren van gameten
• Elk ouderpaar produceert een zygote met 223
x 223 mogelijke combinaties
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 57
Andere dieren, planten …
58Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010
Schimmels / eencelligen
59Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010
Mensen …
60Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010
Planten …
61Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010
Einde
Sint Oelbertgymnasium - 2009/2010 62