H1: Chromosomen en celdeling

Bouwstenen van het menselijk lichaaam

• organen

• weefsel

  • epitheel weefsel

    • Herstelt littekens

  • bindweefsel

  • spierweefsel

  • zenuwweefsel

    • Onherstelbaar, zeer lang

• cellen

  • Kleinste bouwstenen

Indeling cellen

op de cel zitten er receptoren, deze vangen info op over of ze moeten groeien, delen of sterven

• Celkern (nucleus)

  • Erfelijk materiaal

  • Nucleolus

  • Chromosomen

    • Enkel zichtbaar tijdens de celdeling

• Cytoplasma

  • Mitochondiriën

    • Zetten glucose om in energie

  • Endoplastisch reticulum

    • Buizennetwerk voor eiwitproductie en -modificatie

  • Ribosomen

    • Vertalen DNA naar eiwit

  • Golgi apparaat

    • Afvoeren afvalstoffen

In de nucleus

• Erfelijk materiaal

• Nucleolus

• Chromosomen

  • Enkel zichtbaar tijdens de celdeling

In het cytoplasma

• Mitochondiriën

  • Zetten glucose om in energie

• Endoplastisch reticulum

  • Buizennetwerk voor eiwitproductie en -modificatie

• Ribosomen

  • Vertalen DNA naar eiwit

• Golgi apparaat

  • Afvoeren afvalstoffen

• Peroxisomen

  • Blaasjes voor de afbraak van vetzuren

Mitochondriën

Zetten glucose om in energie

Wanneer zijn de chromosomen zichtbaar?

Tijdens de celdeling

Endoplastisch recticulum

Buizennetwerk voor eiwitproductie en -modificatie

Ribosomen

Vertalen DNA naar eiwit

Golgi aparaat

Afvoeren van afvalstoffen

Peroxisomen

Blaasjes voor de afbraak van vetzuren.

Etimologie van chromossom

• Chroma → kleur

• Soma → lichaam

• Chromosoom → gekleurde lichaampjes

Cytogenetica

de studie van chromosomen

bandering

streepjescode op de chromosomen

Chromatine

Chromosomen zijn enkel zichtbaar tijdens de celdeling, wanneer de cel in rust is, zien we enkel chromatinen

Het genoom

De mens heeft 46 chromosomen, deze zijn gerangschikt in 23 paren

• 44 autosomen

• 2 geslachtschromosomen (X en Y)

• Paren homologe chromosomen

  • 1 van de vader en 1 van de moeder

Soorten cellen

• Somatische cellen

  • Alle cellen buiten de geslachtscellen

  • Diploïd

    • 46 chromosomen = 2n

• Geslachtscellen

  • Ei- en zaadcel

  • Haploïd

    • 23 chromosomen = n

Structuur van de chromosoom

• Telomeer

  • Deze slijten af tot de chromosoom afsterft

• zusterchromatiden

  • Links en rechtse beentje

• p

  • Korte arm

• q

  • Lange arm

• Centromeer

  • Midden

  • 3 soorten

    • Metacentrisch centromeer

      • In het midden

      • p en q zijn even lang

    • Submetacentrisch centromeer

      • Meer naar boven toe

      • q is langer

    • Acrocentrisch centromeer

      • Nog meer naar boven toe

      • Er is bijna geen korte arm meer

        • Het is niet erg als chromosomen geen p arm meer hebben

Telomeren

Uiteinden van chromosomen, deze slijten af naarmate de cel deelt waardoor ze bijhouden hoe vaak de cel al gedeeld heeft.

Soorten centromeren

• Metacentrisch centromeer

  • In het midden

  • p en q zijn even lang

• Submetacentrisch centromeer

  • Meer naar boven toe

  • q is langer

• Acrocentrisch centromeer

  • Nog meer naar boven toe

  • Er is bijna geen korte arm meer

    • Het is niet erg als chromosomen geen p arm meer hebben

Metacentrisch centromeer

• Centromeer in het midden

• p en q zijn even lang

Submetacentrisch centromeer

• Centromeer meer naar boven toe

• q is langer

Acrocentrisch

• Centromeer nog meer naar boven toe

• Er is bijna geen korte arm meer

  • Het is niet erg als chromosomen geen p arm meer hebben

Rangschikken op een chromosomenkaart

• Volgens grootte

• Volgens de plaats van het centromeer

• Volgens banderingspatroon

Karotype

Geeft de chromosomale samenstelling van een individu weer

• Man

  • 46, XY

• Vrouw

  • 46, XX

Genen liggen vooral op het X-chromosoom, ij de vrouw wordt 1 ervan uitgeschakeld waardoor die genen niet tot uiting komen

ISCN

• International Systel for hman Cytogenetic Nomenclature

• Internationale naamegeving

Celcyclus

• (G0-fase)

  • Duur

    • /

  • Gebeurtenis

    • De cel ontsnapt eventjes uit de celcyclus

• G1-fase

  • Duur

    • Uren tot jaren

  • Gebeurtenis

    • Decondenserende chromosomen despiraliseren

    • De kern bestaat uit chromatine

    • Veel RNA- en eiwitsynthese als voorbereiding op de S-fase (groei)

• S-fase

  • Duur

    • 6 - 8 uur

  • Gebeurtenis

    • Replicatie van DNA

    • Vorming van 2 zusterchromatiden

      • Er zijn nog steeds 46 chromosomen, maar dus 92 zusterchromatiden

• G2-fase

  • Duur

    • 2 - 4 uur

  • Gebeurtenis

    • Verdere aanmaak van RNA en eiwitten

      • Voorbereiding op mitose

• Mitose

  • Duur

    • 1 uur

  • Gebeurtenis

    • Begin

      • 46 ontdubbede chromosomen (met 2 zusterchromatiden)

    • Eind

      • Elke cel heeft 46 chromosomen, maar elk chromosoom bestaat slechts uit 1 chromatide

G0-fase

De cel ontsnpt eventjes uit de celcyclus

G1-fase

• Duur

  • Uren tot jaren

• Gebeurtenis

  • Decondenserende chromosomen despiraliseren

  • De kern bestaat uit chromatine

  • Veel RNA- en eiwitsynthese als voorbereiding op de S-fase (groei)

S-fase

• Duur

  • 6 - 8 uur

• Gebeurtenis

  • Replicatie van DNA

  • Vorming van 2 zusterchromatiden

    • Er zijn nog steeds 46 chromosomen, maar dus 92 zusterchromatiden

G2-fase

• Duur

  • 2 - 4 uur

• Gebeurtenis

  • Verdere aanmaak van RNA en eiwitten

    • Voorbereiding op mitose

Mitose

• Duur

  • 1 uur

• Gebeurtenis

  • Begin

    • 46 ontdubbede chromosomen (met 2 zusterchromatiden)

  • Eind

    • Elke cel heeft 46 chromosomen, maar elk chromosoom bestaat slechts uit 1 chromatide

Duur celcyclus

±24 uur

Interfase

• G1-fase + G2-fase + S-fase

• cel in rust, geen celdeling

Mitose

• 1 diploïde moedercel wordt 2 diploïde dochtercellen

  • Het aantal chromosomen blijft constant

• De celdeling na bevruchting, de bevruchte eicel bevat erfelijk materiaal

• Voor de mitose bestaat elke chromosoom uit 2 identieke chromatiden (= zusterchromatiden) die zich zullen splitsen tijdens de mitose

Fasen in de mitose

• Interfase

  • G1- + S- + G2-fase

• Profase

  • De nucleolus valt uit elkaar

  • Condensatie

    • De chromatine wordt korter en dikker

  • Vormng spoelfiguur (microtubili)

• (Prometafase)

  • Vorming van kinetochoren

  • Chromatine korter en dikker

  • Chromosomen zijn zichtbaar

  • Het nucleair membraan desintegreet

• Metafase

  • Maximale condensatie chromosomen

  • Schikking in evenaarsvlak

  • Chromosomenonderzoek gebeurt meestal hier

• Anafase

  • Zusterchromatiden zijken uit elkaar

  • Onafhankelijke dochterchromatiden gaan naar de polen

• Telofase

  • Decondensatie van de chromosomen

  • Vorming van ht nuclair membraan rond de dochterkernen

  • De cel snoert in

• Cytokinese

  • Dochetcelen elk 1 zusterchromatide

  • Chromosomen worden weer chromatine

Profase

• De nucleolus valt uit elkaar

• Condensatie

  • De chromatine wordt korter en dikker

• Vormng spoelfiguur (microtubili)

Condensatie

Chromatine wordt korter en dikker

Prometafase

• Vorming van kinetochoren

• Chromatine korter en dikker

• Chromosomen zijn zichtbaar

• Het nucleair membraan desintegreet

Metafase

• Maximale condensatie chromosomen

• Schikking in evenaarsvlak

• Chromosomenonderzoek gebeurt meestal hier

Anafase

• Zusterchromatiden zijken uit elkaar

• Onafhankelijke dochterchromatiden gaan naar de polen

Telofase

• Decondensatie van de chromosomen

• Vorming van ht nuclair membraan rond de dochterkernen

• De cel snoert in

Cytokinese

• Dochetcelen elk 1 zusterchromatide

• Chromosomen worden weer chromatine

Belangrijkste gebeurtenisen tijdens de mitose

• Condensatie van chromatine

  • De vorming van chromosomen

• Segregatie

  • De vorming van 2 dochtercellen (identiek)

• Resultaat

  • 2 dochtercellen krijgen erfelijk materiaal uit 1 cel (gecopieerd in de S-fase)

Meiose

• Geslachtsdeling

  • Vorming van gameten

• Reductiedeling

  • Diploïde cel → haploïde cel

Kiembaancellen

Cellen die voorbestemd zijn voor het worden van geslachtscellen

Onderdelen van de meiose

• Meisose 1

  • Redyctedeling van homologechromosomen

• Meiose 2

  • Scheiding zusterchromatiden

Fasen van meiose 1

• Interfase 1

  • G1- + S- + G2-fase

• Profase 1

  • Leptoteen

    • Begin condensatie

    • Zusterchromatiden zichtbaar

  • Zygoteen

    • Synaptenomaal complex

      • Paring van homologe chromosomen

  • Pachyteen

    • Verdere condensatie

    • Synaps volledig

    • Homologe chromosomen zichtbaar als bivalent

      • 2 zusterchromosomen zichtbaar

    • Recombinatie (CO)

      • Vaderlijke en moederlijke chromosomen mixen

  • Diploteen

    • Synaptenomaal complex verdwijnt na CO

    • Chiasmata zichtbaar (= X-structuur)

  • Diakinesis

    • Maximale condensatie en dus ook maximale zichtbaarheid

• (Prometafase 1)

  • Nucleair membraan verdwijnt

  • Vorming van spoelfiguur en kinetochoren

  • Vashechting bivalenten aan spoeldraden

• Metafase 1

  • Spoelfiguur is volledig gevormd

  • Bivalenten gaan naar het evenaarsvlak

• Anafase 1

  • Disjunctie van homologe chromosomen (van paren, niet chromatiden)

• Telofase 1

  • 2 haploïde sets van chromosomen groeperen zich aan polen

Profase 1

• Leptoteen

  • Begin condensatie

  • Zusterchromatiden zichtbaar

• Zygoteen

  • Synaptenomaal complex

    • Paring van homologe chromosomen

• Pachyteen

  • Verdere condensatie

  • Synaps volledig

  • Homologe chromosomen zichtbaar als bivalent

    • 2 zusterchromosomen zichtbaar

  • Recombinatie (CO)

    • Vaderlijke en moederlijke chromosomen mixen

• Diploteen

  • Synaptenomaal complex verdwijnt na CO

  • Chiasmata zichtbaar (= X-structuur)

• Diakinesis

  • Maximale condensatie en dus ook maximale zichtbaarheid

Leptoteen

• Begin condensatie

• Zusterchromatiden zichtbaar

Zygoteen

Synaptenomaal complex

• Paring van homologe chromosomen

Pachyteen

• Verdere condensatie

• Synaps volledig

• Homologe chromosomen zichtbaar als bivalent

  • 2 zusterchromosomen zichtbaar

• Recombinatie (CO)

  • Vaderlijke en moederlijke chromosomen mixen

Diploteen

• Synaptenomaal complex verdwijnt na CO

• Chiasmata zichtbaar (= X-structuur)

Diakinesis

Maximale condensatie en dus ook maximale zichtbaarheid

Prometafase 1

• Nucleair membraan verdwijnt

• Vorming van spoelfiguur en kinetochoren

• Vashechting bivalenten aan spoeldraden

Metafase 1

• Spoelfiguur is volledig gevormd

• Bivalenten gaan naar het evenaarsvlak

Anafase 1

Disjunctie van homologe chromosomen (van paren, niet chromatiden)

Telofase 1

2 haploïde sets van chromosomen groeperen zich aan polen

Fasen van meiose 2

• Profase 2

  • De nucleolus valt uit elkaar

  • Condensatie

    • De chromatine wordt korter en dikker

  • Vormng spoelfiguur (microtubili)

• Metafase 2

  • Maximale condensatie chromosomen

  • Schikking in evenaarsvlak

  • Chromosomenonderzoek gebeurt meestal hier

• Anafase 2

  • Zusterchromatiden zijken uit elkaar

  • Onafhankelijke dochterchromatiden gaan naar de polen

• Telofase 2

  • Decondensatie van de chromosomen

  • Vorming van ht nuclair membraan rond de dochterkernen

  • De cel snoert in

!! er is geen S-fase, dus ook geen verdubbeling van de chromosomen

Profase 2

• De nucleolus valt uit elkaar

• Condensatie

  • De chromatine wordt korter en dikker

• Vormng spoelfiguur (microtubili)

Metafase 2

• Maximale condensatie chromosomen

• Schikking in evenaarsvlak

• Chromosomenonderzoek gebeurt meestal hier

Anafase 2

• Zusterchromatiden zijken uit elkaar

• Onafhankelijke dochterchromatiden gaan naar de polen

Telofase 2

• Decondensatie van de chromosomen

• Vorming van ht nuclair membraan rond de dochterkernen

• De cel snoert in

Hoeveelheid chromosomen doorheen de fasen

• Voor interfase

  • 46 chromosomen

• Na interfase

  • 46 chromosomen

• Na meiose 1

  • 23 chromosomen

• Na meiose 2

  • 23 chromosomen

Hoeveelheid chromatiden doorheen de fasen

• Voor interfase

  • 46 chromatiden

• Na interfase

  • 96 chromatiden

• Na meiose 1

  • 46 chromatiden

• Na meiose 2

  • 23 chromatiden

Eindresultaat van meiose

• 2 haploïde dochtercellen → 4 haploïde gameten

• 23 chromosomen (elk 23 zusterchromosomen) → 23 chromosomen (elk 1 chromatide)

Belang van meiose

Genetisch materiaal doorgeven en contstand houden + voor genetische diversiteit zorgen

Wat is gametogonese

De vorming van geslachtscellen

• Vrouw: oögenese

• Man: spermatogenese

Oögenese

= eicelvorming

• Week 4: embryonale ontwikkeling

  • Primordiale geslachtscellen (2n) in endoderm vruchtzak (buiten de embryo) ontwikkelen zich tot oögenia in het ovarium (2n).

• ± Maand 3: oögenia ontwikkelen zich tot primaire oöclyten (meestal is profase 1 al aangevat)

  • Primaire oöclyten zijn meer gespecialiseerde cellen die aan meiose 1 zullen beginnen.

• Oöclyten blijven in profse 1 tot de rijping van de follikel

• Snelle finalisaite van meiose 1 en de vorming van het secundaire oöcyt (ovum) en 1ste poollichaampje.

• Start meiose 2 tot metafase tijdens ovulatie

• Einde meiose 2 pas bij de fertilisatie waarbij ook de expulsie van het 2de poollichaampje gebeurt

Dit vindt allemaal plaats in de eierstokken

• Bij de geboorte

  • Er zijn enkele miljoenen primaire oöcyten in het diloteen (~ ruststadium) aanwezig in de ovaria.

• Tussen de geboorte en puberteit

  • Het overgrote deel van de primaire oöclyten gaat verloren.

• Bij de puberteit (± 12 jaar)

  • Voor het eerst zal 1 van de primire oöclyten (die nog over zijn) de 1ste meiotische deling voltooien

    = menstruatie

    • De 2 dochtercellen die hier ontstaan zijn ongelijk van grootte

      • De 1ste van beide dochtercellen: de secundaire oöcyt

        • Krijgt door asymetrische klieving of splitsing bijna al het cytoplasma

        • Deze is ook haploïd

      • De andere: het 1ste poollichaampje

        • Bevat nauwelijks meer dan een kern

    • Dit proces speelt zich af in de follikel (in de eierstok of ovarium die na het voltooien van de 1ste meiotische deling openbarst: de ovulatie of eisprong!

      • De 2de meiotische deling volgt alleen wanneer de secundaire oöclyt bevruchtigd wordt.

        • In dit geval wordt het cytoplasma opnieuw ongelijk verdeeld zodat het 2de poollichaampje ontstaat

      • Als de secundaire oöclyt niet bevrucht wordt gaat deze verloren tijdens de daaropvolgende menstruatiebloeding

Dit proces gaat door tot de menopauze, die bij de meeste vrouwen optreed rond het 50ste levensjaar.

Oögenese bij de puberteit

Voor het eerst zal 1 van de primire oöclyten (die nog over zijn) de 1ste meiotische deling voltooien

= menstruatie

• De 2 dochtercellen die hier ontstaan zijn ongelijk van grootte

  • De 1ste van beide dochtercellen: de secundaire oöcyt

    • Krijgt door asymetrische klieving of splitsing bijna al het cytoplasma

    • Deze is ook haploïd

  • De andere: het 1ste poollichaampje

    • Bevat nauwelijks meer dan een kern

• Dit proces speelt zich af in de follikel (in de eierstok of ovarium die na het voltooien van de 1ste meiotische deling openbarst: de ovulatie of eisprong!

  • De 2de meiotische deling volgt alleen wanneer de secundaire oöclyt bevruchtigd wordt.

    • In dit geval wordt het cytoplasma opnieuw ongelijk verdeeld zodat het 2de poollichaampje ontstaat

  • Als de secundaire oöclyt niet bevrucht wordt gaat deze verloren tijdens de daaropvolgende menstruatiebloeding

Oögonia

Ongedifferentieerde primitieve eicellen

Primaire oöclyten

Meer gespecialiseerde cellen die aa meiose 1 zullen beginnen

Menstruatiebloeding

Als de secundaire oöclyt niet bevrucht wordt, gaat deze verloren

Spermatogenese

= Zaadcelvorming

• Week 4: embryonale ontwikkeling

  • Primordiale geslachtscellen (2n) zijn al in de testes (buiten de embrio) aanwezig en ontwikkelen zich tot spermatogonia door mitotische deling.

• Week 6: het migreren naar de genitale groeven van de embryo

  • aanleg primitieve gonade

• Mitotische deling wordt gevolgd door een rustperiode

• Ook na de puberteit, wanneer de spermatogenese begint, blijven mitotische delingen continu doorgaan

  • Er ontstaan 2 dochtecellen bepaalde spermatogonia

    • 1 dochtercel zal het cyclisch delingsproces in stand houden

    • e andere zal zich verder ontwikkelen tot een primaire spermatocyt (2n)

• Bij de aanvang van de puberteit beginnen deze primaire spermatocyten aan meiose

  • Meiose 1

    • 1 primaire spermatocyt wordt 2 seundaire spermatocyten (n)

    • Er is een gelijkmatige verdeling van het cytoplasma

  • Meiose 2

    • Uit elke secundaire spermatocyt ontstaan er 2 spermatiden

      • Deze ontwikkelen zich verder tot rijpe spermatozoa

• Dus 1 primaire spermatocyt vormt 4 spermatozoa

Dit hele proces duurt ± 60 dagen

Duur van de spermatogenese

60 dagen

Hoeveel zaadcellen zijn er aanwezig per zaadlozing?

± 100 - 200 miljoen

Welk kenmerk van de baby worden door de man bepaald?

Het geslacht

• Enkel de man kan de Y-chromosomen doorgeven

Fasen bij oögenese vs spermatogenese

• Oögenese

  • Begin meiose

    • Intra-uretien (1ste trimester)

  • Duur meiose

    • 12 - 45 jaar

  • Aantal mitosen

    • 20 - 30

  • Aantal gameten per meiose

    • 1 eicel (poollichaampjes)

  • Gametenproductie

    • 1/menstruele cyclus

• Spermatogenese

  • Begin meiose

    • Vanaf de puberteit

  • Duur meiose

    • 60 - 65 dagen

  • Aantal mitosen

    • 30 - 500

  • Aantal gameten per meiose

    • 4 zaadcellen

  • Gametenproductie

    • 100 - 200/ejaculaat

Problemen bij gametogenese

• Vrouw

  • Het diploteen stadium (meiose 1) duurt extreem lang bij de vorming van eicellen.

    • Toename van kinderen chromosomale afwijkingen ten gevolge van meiotische delingstoornissen op oudere leeftijd.

• Man

  • Continu proces van meiose waardoor men gevoeliger is voor omgevingsfactoren zoals radiateie en toxische stoffen

Homologe chromosomen

Een paar identieke chromosomen