Biologie - ingangsexamen geneeskunde - m5: celcyclus en celdeling

celcyclus

de georganiseerde manier waarop de cel groeit en daarna deelt. Opgedeeld in een delingsfase (mitose en cytokinese) en interfase (celgroei - DNA-synthese en replicatie - celgroei)

M-fase

• =Celdeling: verdeling over 2 cellen

• Mitose: hier gebeurd deling van de celkern en het DNA

• Cytokinese: opslplitsing cytoplasma over 2 dochtercellen

G1-fase

• = celgroei

• De cel groeit, kopiert organellen, maakt bouwstenen volgende fases

• Meer transcriptie en translatie DNA dan normaal

G0-fase

• cel kan hierin afsplitsen tijdens G1 en celcyclus verlaten

• zit in rust, zal niet verder delen

• bv. spiercellen

S-fase

• = DNA-synthese en replicatie

• Cel synthetiseert een kopie van het DNA (= replicatie)

G2-fase

• = celgroei

• de cel groeit verder, maakt eiwitten en organellen

• reorganisatie vna de inhoud als voorbereiding voor de mitose

DNA-helicase

• breekt waterstofbruggen tussen basenparen ter hoogte van grote A-T concentratie (maar 2 waterstofbruggen dus makkelijker te breken)

• vormt replicatievork en schuift op terwijl de 2 strengen aangevuld worden met basenparen adhv andere eiwitten

semi-conservatief betekenis

dubbele streng wordt gebroken en elke streng wordt gebruikt als voorbeeld om aan te vullen met nieuwe complementaire basen. Dit betekent dat de nieuwe dubbele strengen die ontstaan telkens bestaan uit 1 oude en 1 nieuwe streng en ze dus ‘semi-conservatief’ zijn

bidirectioneel verloop helicase

streng wordt in 2 richtingen tegelijk gesplitst waardoor replicatielus ontstaat. er ontstaan ook verschillende lussen tegelijk zodat heel het proces op veel verschillende plekken tegelijk verloopt en zo sneller gaat

replicatievork

y-vormige uiteinde van een replicatielus, hier splitst de helicase en vertrekt heel het proces

primase

• aangezien DNA-polymerase enkel een bestaande streng kan verleggen heb je primase nodig

• bindt een primer - kort stukje RNA, complementair aan basen - aan het 3’ uiteinde van de streng. van hier kan DNA -polymerase verder en dit vervangt ook het RNA-stukje door DNA

antiparallelle primers

de primers hebben een tegengestelde oriëntatie op de bovenste vs onderste lus aangezien ze altijd aan het 3’ beginnen. DNA-polymerase herkent het 3’ uiteinde van de primer als start

DNA-polymerase

• repliceert het DNA

• kan enkel strengen verlengen → herkent 3’ uiteinde van primer als start en verlengt DNA van hieruit zodat het van 5’ → 3’ gaat

snelle streng

• leading strand

• onderste streng → kan gewoon van 5’ → 3’ bouwen zonder te onderbreken

trage streng

• lagging strand

• moet van 3’ naar 5’ bouwen wat niet kan. Dit zorgt dat er hier discontinu verder gebouwd moet worden adhv okazaki fragmenten. De primase zet telkens een primer waarvan DNA-polymerase een klein stukje basen kan binden. Daarna kan er niet verder gegaan worden maar moet er een nieuwe primer gemaakt worden

• DNA polymerase schuift erover en vervangt de eerdere primers door DNA

ligase

• bindt alle individuele okazaki fragmenten aan elkaar als lijm

informatie op DNA

• genetisch materiaal met instructies

  • celgroei

  • celfunctie

  • reacties op de omgeving

Histonen

gespecialiseerde eiwitten die DNA organiseren en structureren, DNA rolt zich hierrond op

bobijntje/octomeer

groepje van 8 + geladen histoen waar - geladen DNA omheen zit ggewikkeld

nucleosoom

complex van 2 DNA-windingen rond 8 histonen

chromatinevezel

• het totale complex van DNA, histonen en extra eiwitten

• 11 nm breed, parelsnoervormig

euchromatine

• niet gecompacteerde chromatinevezels

• DNA is toegankelijk om te lezen en kopiëren

• meest voorkomende staat tijdens groei en functioneren van de cel

heterochromatine

• strak opgerold DNA als voorbereiding op celdeling

• DNA niet toegankelijk om te lezen

H1-histonen

• histonen die binden tussen nucleosomen om dna te compacteren en spiraliseren en zo klein mogelijk op e rollen

• gecompacteerde chromatinevezel: 30 nm diameter

lusovmrig DNA - zeer sterk gecompacteerd (breedtes)

• lus: 300 nm breed

  • nog verder: 700 nm

chromosoom

• verst opgerolde staat van compactering

• langwerpige deeltjes van 1400 nm breedte, erg kort

chromosoom opbouw

• 2 identieke zusterchromatiden (1 basis en 1 gekopiërde)

• verbonden in het centromeer

• uiteinden van de chromosomen: telomeren

• korte armen: p-armen

• lange armen: q-armen

telomeren

• uiteinden van de chromosomen

• bestaan uit kleine stukjes DNA dat meermaals herhaald is

• bedoelt om de rest van het DNA te beschermen tegen verlies van nucleotiden tijdens de replicatie. Na elke replicatie stukje telomeer verloren

• aangemaakt adhv het enzym telomerase

  • bv. stamcellen veel telomerase want delen veel

homologen

• = chromosomenpaar

• 2 chromosomen met dezelfde grootte, vorm en gelijkaardige informatie op dezelfde plekken (bv. beide info over bloedgroep hoewel wat de info zegt kan verschillen)

• 1 van moeder 1 van vader

diploide cellen

• gepaarde chromosomen, van elk 2

• bevatten 46 chromosomen opgedeeld in 23 paren

• 2n

• lichaamscellen

haploide cellen

• ongepaarde chromosomen, van elk maar 1

• bevat 23 chromosomen zonder paren

• n

• geslachtscellen

karyogram (namen - hoe gemaakt - doel - wat te zien)

• = karyotype = chromosomenkaart

• chromosomen van een delende cel worden gekleurd, gefotografeerd onder een lichtmicroscoop en gerangschikt. Autosome: groot → klein / 1→ 22. Heterosomen: rechtsonder nr. 23

• gebruikt om afwijkingen in aantal of vorm van chromosomen op te sporen

autosomen

• 22 paar, geeft lichaamskenmerken

heterosomen

• 1 paar, geeft geslachtskenmerken

• geslachtschromosomen

trisomie 21

• 3 chromosomen ipv 2 bij nr 21 → 47 chromosomen

• syndroom van down, lichamelijke en mentale gevolgen

turner-syndroom

• maar 1 heterosoom: X → 45 chromosomen

• meisjes worden onvruchtbaar geboren

mitose (wat + fases)

• delingsfase v/d celcyclus

• DNA wordt opgesplitst (chromosomen ontstaan, zusterchromatiden worden opgesplitst en elk 1 helft komt bij nieuwe dochtercel)

• profase (vroge profase - prometafase) → metafase → anafase → telofase

cytokinese (wat + wanneer)

• opdeling van het cytoplasma over dochtercellen

• begint tegelijk met anafase / telofase (afh van cel)

mitose: late G2-fase

• DNA is verdubbeld, chromosomen zijn aan het vormen en bestaan uit 2 zusterchromatiden

• centriolen zijn verdubbeld

• celmembraan en nucleolus nog aanwezig

mitose - vroege profase

• chromosomen compacteren

• spoelfiguur gevormd uit microtubuli tussen het centriolenpaar, organisert en verschuift de chromosomen ijdens de mitosen

• nucleus verdwijnt

  • signaal naar celkern om af te breken

prometafase (late profase)

• gecompacteerd chromosoom klaar

• kernmembraan verdwijnt, chromosomen vrij in cytoplasma

• microtubulus grijpen de chromosomen en brengen in positie

kinetochore microtubulus

microtubuli die binden aan het kinetochoor en chromosomen in positie zullen brengen

kinetochoor

eiwitdeel op centromeer van elke zusterchromatide, hier zullen de kinetochore microtubuli hen vastgrijpen

polaire microtubulus

grijpen microtubuli van de ander epool vast om de spoelfiguur te stabiliseren. Groeien van de asterfiguur naar het midden en zullen later de cel uit elkaar trekken

asterfiguur

verankert aan het celmembraan. gevormd door microtubuli die tijdens de prometafase (late profase) naar de rand van de cel grijpen

metafase

• cel neemt toe in volume

• de chromosomen worden naar het evenaarsvlak gebracht adhv de kinetochore microtubuli

  • de kinetochoren van de zusterchromatiden zijn vastgehecht aan de microtubuli van de tegenegestelde spoelpool

• spoelcontrolepunt

  • cel checkt of alle chromosomen op de juiste plek zitten en de kinetochoren correct gebonden zijn om het genetisch material correct te delen. anders wordt de deling stil gelegd tot proleem is opgelost

anafase

• kinetochore microtubuli trekken 1 chromosoom vn het paar naar de pool zodat de zusterchromatiden doorbreken

  • eiwitverbindingen van de centromeer worden afgebroken

• de polaire microtubuli verlengen en duwen zich van elkaar af zodat de cel langer en langer wordt en de centriolen steeds verder uit elkaar staan

telofase

• cel is bijna klaar met delen

• microtubuli en spoelfiguren verdwijnen, nieuwe celkernnen en kernmembraan worden gevormd

• elke nieuwe celkern heeft een zusterchromatide

cytokinese dierencel

• deling van het cytoplasma, start tijdens ana/telofase afhankelijk van soort cel

• cel wordt dichtgeknepen zoals met een touw adhv een eiwitring van actine

• klievingsplooi ontstaat in beide kanten en cel wordt ‘afgesnoerd’

cytokinese plantencel

• celwand is te stijf om eiwitring te kunnen vormen

• celplaat wordt gevormd vanuit het midden van de cel en vormt een nieuwe celwand die de oorpsronkelijke cel in 2 splitst

gameten

geslachtscellen, eicle en zaadcel

principe meiose

diploide cel 2n → 4 haploïde cellen n

meiose I

proces verloopt zoals mitose behalve:

• Profase 1: corssing over

• metafase 1: homologe paren komen op evenaarsvlak en worden uit elkaar gehaald ipv chromatiden

• anafase 1: hele chomosomen worden naar pool gebracht

crossing over

• tijdens profase 1

• homologe chromosomen komen adhv synaptonemaal eiwitcomplex exact te overlappen

  • overeenkomstige delen liggen samen, meerdere crossings over vinden plaats → unieke chromosomen met unieke allelencombinaties

meiose 2

• mitose voor haploïde cellen

• profase 2: centriolenpaar verdubbeld, spoelfiguur gevormd en microtubuli nemen chromosoom

  • anders: compacteren dna en afbreken van kernmembraan is niet nodig

• Metafase, anafase, telofase en cytokinese zelfde als bij mitos

restulaat na meiose II

• 4 haploide cellen met elk 1 chromatide

• bv. 1 diploide cel 4 chromosomen → 4 haploide cellen elk 2 chromatiden met elk unieke combinatie genetisch materiaal

non-disjunctie

tijdens de anafase van meiose 2 kunnen er fouten optreden waardoor een ongelijk aantal genetsich materiaal in de dochtercellen terrecht komt - bv. trisomie 21