Module 6 De Celcyclus en Celdelingen bij Eukaryoten PDF

Module 6 De Celcyclus en Celdelingen bij Eukaryoten H1: De Structuur en Verdubbeling van Chromosomen 1 DNA in de celkern DNA als dubbele helix → DNA is een nucleïnezuur (polymeren waarin een groot aantal nucleotiden lineair aan elkaar gebonden zijn) →...

Module 6 De Celcyclus en Celdelingen bij Eukaryoten H1: De Structuur en Verdubbeling van Chromosomen 1 DNA in de celkern DNA als dubbele helix → DNA is een nucleïnezuur (polymeren waarin een groot aantal nucleotiden lineair aan elkaar gebonden zijn) → Nucleotiden zijn gebonden tussen fosfaatgroep van ene nucleotide en monosacharide van volgende nucleotide → 4 verschillende soorten nucleotiden in DNA die bestaat uit: - Monosacharide desoxyribose - Fosfaatgroep - Stikstofbase of N-base → DNA bestaat uit 2 strengen van polynucleotiden opgerold tot DNA-dubbelehelixstructuur → DNA-strengen worden met elkaar gebonden ter hoogte van stikstofbasen waartussen waterstofbruggen worden gevormd → Adenine (A) altijd gekoppeld met thymine (T) met 2 waterstofbruggen → Cytosine (C) altijd gekoppeld met guanine (G) met 3 waterstofbruggen → Afwisseling van monosachariden en fosfaatgroepen vormt ruggengraat → Strengen zijn complementair (lopen in tegengestelde richting) 1  → DNA is drager van genetische informatie → Die informatie ligt in volgorde waarin nucleotiden aan elkaar gekoppeld zijn → Aangegeven met letters van N-basen & wordt in proces van eiwitsynthese vertaald naar precieze volgorde van aminozuren en vorming van eiwit → Op beide strengen liggen genen (gen is deel van DNA dat code voor eiwit bevat) → Ook verschillende types RNA zijn betrokken bij vertaling van genetische informatie in eiwitsynthese → RNA (ribonucleïnezuur) bestaat uit een enkele polynucleotidestreng Chromosomen, chromatiden en chromatine → In menselijk lichaam: 46 DNA-moleculen of chromosomen → Als je deze achter elkaar plaatst vormen ze een molecule van ongeveer 2 meter in compacte opgerolde vorm die in een celkern past → Die opvouwing is mogelijk door specifieke eiwitten → Chromatine = complex van DNA en eiwitten in de kern van eukaryoten cellen → Voordat cel zich deelt wordt geheel van DNA en eiwitten maximaal opgevouwen → Onder microscoop zijn chromosomen korte, dikke staafjes → Tussen 2 celdelingen komen chromosomen voor als chromatinenetwerk → Bij niet delende cel komt DNA voor als chromatine → Meest compacte vorm van chromosoom is vlak voordat cel zich gaat delen → Chromosomen bestaan uit twee helften (zusterchromatiden) die aan elkaar vastzitten met cohesine-eiwitten ter hoogte van centromeer → Ligging van centromeer bepaalt de vorm van het chromosoom → Aan buitenzijde van centromeer zit een eiwitcomplex waaraan microtubuli zullen binden → Die structuur noem je kinetochoor → Microtubuli zorgen ervoor dat zusterchromatiden van chromosoom uit elkaar worden getrokken (trekdraden) → Elk van de 2 dochtercellen krijgt 1 chromatide van oorspronkelijk chromosoom 2  Karyogram → Chromosomenkaart of karyogram = afbeelding in paren volgens grootte en vorm → 1 paar geslachtschromosomen of heterosomen dat geslacht bepaalt (als laatste op karyogram) → Vrouwelijk XX & mannelijk XY → Andere chromosomen zijn lichaamschromosomen of autosomen → Aantal chromosomen en grootte ervan zijn verschillend tussen soorten → Menselijke eicel en zaadcel bevatten elk een set van 23 chromosomen → In bevruchte eicel zitten 2 chromosomensets → Elk chromosomenpaar bestaat uit 2 homologe chromosomen (gelijkaardige vorm en grootte & genen voor hetzelfde kenmerken dragen) → Diploïd = cel heeft 2 exemplaren van elk chromosoom (2n = 46) → Haploïd = voortplantingscellen bezitten helft van aantal chromosomen (n = 23) → Letter n staat voor aantal verschillende chromosomen → 2 haploïde voortplantingscellen vormen diploïde zygote → Afwijkend aantal chromosomen = aandoening → Dat kan je zien op het karyogram → Bij trisomieën zijn er 3 kopieën van bepaald chromosoom aanwezig → Bij trisomie-21 zijn er 3 kopieën van chromosoom 21 (downsyndroom) SAMENVATTING In menselijke cel bevinden zich 46-DNA moleculen, de chromosomen. Op die chromosomen liggen genen, DNA-fragmenten die de code voor eiwitten bevatten. Tussen twee celdelingen komt het erfelijk materiaal voor als netwerk van chromatine. Aan begin van de celdeling wordt het maximaal opgevouwen. Dan zijn de chromosomen met lichtmicroscoop zichtbaar als korte staafjes. Op dat moment bestaat een chromosoom uit twee zusterchromatiden, die aan elkaar vast zitten ter hoogte van het centromeer. Het aantal chromosomen in de lichaamscellen en de grootte ervan zijn kenmerkend voor een soort. Bij de mens zijn er 23 chromosomenparen, waarvan 22 paren lichaamschromosomen (autosomen) en 1 paar geslachtschromosomen (heterosomen). 3 2 DNA-replicatie → Vooraleer cel zich kan delen wordt haar erfelijk materiaal verdubbeld → Dochtercellen die bij deling ontstaan moeten elk ook kopie van DNA van oudercel krijgen → DNA-replicatie = proces waarbij die kopie wordt aangemaakt → 2 stappen DNA-replicatie - Stap 1: DNA wordt ontrolt - Stap 2: nieuwe complementaire streng gevormd, daarvoor zijn heel wat eiwitten en nucleotiden aanwezig Stap 1 DNA ontrollen → De twee strengen worden uit elkaar gehaald in dubbele helix met behulp van het enzym helicase → Losse nucleotiden op elk van de enkelstrengen zijn nu bruikbaar als template voor aanmaak van twee nieuwe nucleotidestrengen → Om te voorkomen dat het stuk enkelstrengig DNA lussen gaat vormen, binden er speciale eiwitten op Stap 2 complementaire strengen aanmaken → Enzymen die zorgen voor aanmaak van nieuwe nucleotidestreng zijn DNA-polymerasen → DNA-polymerase kan enkel keten verlengen en heeft daarom primer nodig om nieuwe nucleotiden aan vast te hechten → Primer is kort stukje RNA dat wordt aangemaakt door enzym primase → DNA-polymerase hecht telkens nieuw nucleotide met zijn fosfaatgroep aan de OH-groep van vorige nucleotide → Die verlenging gebeurt aan leidende streng of leading strand → Tegenover leading strand ligt lagging strand of achterblijvende streng → Invulrichting voor DNA-polymerase is omgekeerd aan richting waarin helicase meer DNA opent, het invullen van de lagging strand gebeurt daarom in stukjes 4 → Wanneer nieuw stuk DNA is vrijgemaakt, plaatst primase een nieuwe primer en begint DNA-polymerase met invullen → Op ingevulde lagging strand komen daarom meer primers voor dan op leading strand → Stukjes van lagging strand die elk bestaan uit RNA-primer en stukje DNA noem je Okazaki-fragmenten → RNA-primers worden verwijderd en vervangen door DNA-nucleotiden → Okazaki-fragmenten zullen omgezet worden in fragmenten die alleen uit DNA bestaan → Die DNA-fragmenten worden ten slotte verbonden met DNA-ligase → De uit elkaar gehaalde DNA-strengen dienen als template voor de aanmaak van nieuwe nucleotidestreng → Zo worden twee nieuwe dubbelstrengen gevormd die elk bestaan uit ouderlijke streng en nieuwe streng → DNA = desoxyribonucleïnezuur 5  H2: De Celcyclus bij Eukaryoten 1 Fasen van de celcyclus bij eukaryoten → Een cel doorloopt een fase waarin ze in omvang toeneemt, daarna deelt ze zich in 2 → Dat noem je de levenscyclus van een cel of celcyclus → Bestaat uit 2 fasen: - Groeifase of interfase - Fase van celdeling → Duur van celcyclus verschilt naargelang het soort organisme en celtype Interfase → Hier vindt DNA-replicatie plaats Fase van celdeling → Ook als lichaam volgroeid is komen celdelingen voor (afgestorven cellen vervangen, voortplantingscellen aanmaken, …) → Enkel cellen met chromosomen in hun kern (eukaryoten) kunnen zich delen → Cytokinese zorgt dat de cel wordt ingesnoerd en verdeelt het cytoplasma over de 2 dochtercellen → Twee soorten celdelingen: - Mitose (vorming van nieuwe lichaamscellen waardoor weefsel groeien en herstellen) - Meiose (vorming van gameten ‘zaad- en eicellen’ in voortplantingsorganen) A) De mitotische celdeling bij dierlijke cellen → Bij mitotische deling ontstaan er door mitose en cytokinese 2 dochtercellen uit de oorspronkelijke cel → Mitose zorgt dat er 2 nieuwe celkernen worden gevormd in verschillende fasen: - Vroege profase = chromosomen worden zichtbaar + spoelfiguur buiten kern vormt zich die bestaat uit steundraden - Late profase = cel breekt kernmembraan af + trekdraden hechten zich vast aan chromosomen door te binden op de kinetochoor - Metafase = chromosomen liggen in evenaarsvlak + trekdraad is vast aan chromosomen maar steundraad niet - Anafase = centromeer van elk chromosoom breekt + chromatiden uit elkaar getrokken, elk naar een kant van de cel + vormen de chromosomen van de zustercellen - Telofase = vorming nieuw cytoskelet + nieuw kernmembraan rond elke groep chromosomen 6 A2) Cytokinese → Zorgt ervoor dat cel insnoert en het cytoplasma zich verdeelt over de twee dochtercellen → Vormt hiervoor een ring die kan samentrekken tussen de twee asterfiguren → Cytokinese eindigt wanneer laatste verbinding tussen dochtercellen wordt afgesnoerd A3) Belang van mitotische celdeling → Groei en ontwikkeling → In stand houden van organisme → Herstel van beschadigde weefsels → In stand houden van soort B) De meiotische celdeling bij dierlijke cellen → Voor de vorming van de gameten gebeurt er na de interfase 2x een deling van de kern → Meiose 1 & meiose 2 met twee keer cytokinese, daardoor ontstaan er 4 geslachtscellen uit de oorspronkelijke cel B1) Meiose 1 en cytokinese - Profase 1 = chromosomen worden zichtbaar en vormen paren (homologe chromosomen) + homologe chromosomen wisselen stukjes DNA uit (crossing-over) - Metafase 1 = chromosomenparen liggen in het midden van de cel - Anafase 1 = homologe chromosomen worden elk naar een kant van cel getrokken - Telofase 1 en cytokinese = twee nieuwe kernen vormen zich, en de cel splitst in twee dochtercellen B2) Meiose 2 en cytokinese - Profase 2 = chromosomen worden weer zichtbaar, en de spoelfiguur vormt zich opnieuw - Metafase 2 = chromosomen liggen opnieuw in het midden van elke cel - Anafase 2 = zusterchromatiden wordt naar een kant van cel getrokken - Telofase 2 en cytokinese = vier nieuwe cellen vormen zich, elk met de helft van het aantal chromosomen 7