Doorgeven van DNA tijdens celdelingen Thema 8 Doorgeven van DNA tijdens celdelingen DEEL 3 Gentisch materiaal en celdelingen

1 Interfase als voorbereiding op de celdelingsfase Celyclus: tijdens de interfase wordt het DNA gekopieerd Situering van de DNA-replicatie in de interfase

1.1 Verloop van DNA-replicatie 1.1.1 Start DNA-replicatie en werking van DNA-helicase Start op plaatsen waar veel A en T basen voorkomen Start op meerdere plaatsen tegelijk DNA-helicase verbreekt de waterstofbruggen replicatievork replicatievork

1.1.2 Werking van DNA-polymerasen Hechten nieuwe nucleotiden vast op DNA-enkelstreng Werken enkel in de 5’  3’ richting van de nieuwe streng Complementaire basenparing

Op de originele 5’  3’ gebeurt de replicatie discontinu Er ontstaan korte fragmenten die nadien met DNA-ligase aan elkaar moeten geplakt worden: OKAZAKI-fragmenten Okazaki-fragmenten

1.1.3 Werking van DNA-ligase

1.2 Resultaat van DNA-replicatie DNA-replicatie is semi-conservatief: elk nieuwe molecule bestaat uit een oude en een nieuwe streng

2 2.1 Van chromatine tot chromosoom De celkern in de delingsfase Bij de aanvang van de celdeling spiraliseren de chromatinevezels tot chromosomen Chromosomen zijn sterk gespiraliseerd en gecondenseerd

Elk chromosoom bestaat uit 2 identieke kopieën van de oorspronkelijke chromatinedraad: de chromatiden De beide zusterchromatiden hangen aan elkaar in het centromeer

2.2 Eigenschappen van chromosomen 2.2.1 Aantallen chromosomen Aantal chromosomen per soort is constant Altijd een even aantal in lichaamscellen  diploïde aantal (2n)  mens: 2n = 46 In gameten is slechts de helft van het diploïde aantal chromosomen aanwezig  haploïde aantal (n)  mens: n = 23 Bij bevruchting versmelten de gameten tot een zygote  n + n = 2n  mens: 23 + 23 = 46 chromosomen

Aantal chromosomen in lichaamscellen van enkele plant- en diersoorten

2.2.2 Homologe chromosomen Chromosomen die even lang zijn en hun centromeer op dezelfde plaats hebben Bevatten geen identieke informatie, maar wel informatie van dezelfde aard op overeenkomstige plaatsen bv. op het ene homoloog: info voor blauwe ogen op het andere homoloog: info voor bruine ogen

2.2.3 Autosomen en heterosomen Autosomen: dragen info over lichaamskenmerken Alle chromosomen die geen geslachtschromosomen zijn Mens: 44 autosomen of 22 paar homologe chromosomen Heterosomen = geslachtschromosomen (X en Y) = niet homoloog Dragen eigenschappen (genen) die geslachtsgebonden zijn

2.3 Karyogram of karyotype Autosomen worden in homologe paren geordend Genummerd van 1 - 22 (van groot naar klein)

Karyogrammen worden dikwijls gebruikt voor diagnostische doeleinden bv. syndroom van Down of trisomie 21

3 Verschillende soorten celdelingen Mitose: aanmaak nieuwe somatische cellen 2n  2X 2n diploïde moedercel  2 diploïde dochtercellen Meiose: vorming van gameten 2n  2X n diploïde moedercel  2 haploïde dochtercellen

4 4.1 Mitose als onderdeel van de celcyclus Mitose Toename celvolume DNA-replicatie Aanmaak histonen Verdubbeling van het centriolenpaar

4.2 Verloop van mitose en cytokinese in een dierlijke cel Mitose: kerndeling Cytokinese: verdeling van cytoplasma Vorming van 2 asterfiguren door verdubbeling van het centriolenpaar Mitose: 4 fasen profase metafase anafase telofase

4.2.1 Profase Chromatinedraden spiraliseren tot chromosomen Vorming spoelfiguur  kinetochoren  niet-kinetochoren Kernmembraan en nucleoli verdwijnen

Kinetochoren (trekdraden) hechten vast aan het centromeer Kinetochoren zijn opgebouwd uit microtubuli

4.2.2 Metafase De chromosomen zijn nu maximaal gecondenseerd Gebonden aan de trekdraden bevinden de chromosomen zich in het evenaarsvlak tussen beide polen

4.2.3 Anafase Trekdraden worden korter Zusterchromatiden worden gescheiden thv. centromeer Enkelvoudige chromosomen worden naar de polen van de cel getrokken

4.2.4 Telofase Spoelfiguur verdwijnt Chromosomen despiraliseren en decondenseren en evolueren naar chromatinevezels Nieuwe kernmembranen Nieuwe nucleoli

4.2.5 Cytokinese Insnoering van de cel door ring van actine- en myosinevezels 2 dochtercellen

overzicht mitose

4.3 Celdeling bij planten Mitose gebeurt volgens zelfde schema als bij dierlijke cel Planten hebben geen centriolen  geen asterfiguur Spoelfiguur wordt gevormd uit microtubuli tegen het celmembraan  uiteinden : poolkapjes

A B BENOEM DE FASEN C D

Animaties en film mitose http://nl.youtube.com/watch?v=5gV5OML7jtA&feature=related mitose (animatie)   http://nl.youtube.com/watch?v=o6u7RUwT8pY&feature=related mitose dierlijke cel (film) https://www.youtube.com/watch?v=-1Mldnj5HFg mitose plantaardige cel (film) http://nl.youtube.com/watch?v=JHRBJgq50dk&feature=related mitose gezongen !

4.4 Belang van de mitose Groei en ontwikkeling In stand houden van het organisme  cel heeft beperkte levensduur Herstel van beschadigde weefsels

Vermenigvuldiging van de soort:  klonen of vegetatieve vermenigvuldiging  alle individuen zijn erfelijk identiek

4.5 Belang van telomeren voor mitose Herhalende basensequenties op uiteinde chromosomen Bij mens: ( TTAGGG )n Bij elke DNA-replicatie: verkorting van de telomeren Verkorting  veroudering van de cel Meer telomerase  langer leven???

4.6 Kanker door ongecontroleerde celdeling

Goedaardige tumoren  woekering blijft beperkt tot weefsel waar de cellen deel van uitmaken Kwaadaardige tumoren  woekering blijft niet beperkt tot weefsel waar de cellen deel van uitmaken  uitzaaiingen of metastasen Huidkanker door UV-straling

Meiose 5 5.1 Verloop van meiose

5.1.1 Meiose 1 of eerste meiotische deling Reductiedeling: aantal chromosomen wordt gehalveerd Profase 1 Spiralisatie en condensatie van chromatine Vorming asterfiguur en spoelfiguur Paring van homologe chromosomen  tetraden Mogelijkheid tot crossing-over  chiasmata  uitwisseling van stukjes homologe chromosomen  ontstaan van genetische recombinaties

profase 1  Tijdens crossing-over Na crossing-over  n = 2

Metafase 1 Tetraden in evenaarsvlak Trekdraden aan 1 centromeer

Anafase 1 Disjunctie van homologen Diploïd  haploïd

Telofase 1 en cytokinese n chromosomen bij de polen Zusterchromatiden niet meer identiek door crossing-over Er wordt geen kernmembraan gevormd

5.1.2 Meiose 2 of tweede meiotische deling ! Spoelfiguur loodrecht op de richting van de spoelfiguur in de 1ste meiotische deling

Overzicht meiose p. 217

5.2 Verschillen tussen mitose en meiose

5.3 Belang van de meiose 5.3.1 Productie van haploïde gameten Meiose voorkomt progressieve verdubbeling van de chromosomen bij bevruchting 5.3.2 Productie van genetisch unieke gameten Door crossing-over ontstaat er genetische variatie bij de gameten van eenzelfde organisme

Genetische recombinatie neemt nog toe doordat crossing-over tussen 2, 3 of 4 chromatiden kan gebeuren 2 3 4

Mixing: toevallige combinaties van chromosomen: paternale en maternale chromosomen komen in toevallige combinaties samen in de gameten

Animaties meiose http://nl.youtube.com/watch?v=47vf2m-Iyb8&feature=related http://www.bioplek.org/animaties/cel/meiose.html