Het proces van celdeling begrijpen (uitgelegd met diagram)

Lees dit artikel voor meer informatie over het Process of Cell-Division (uitgelegd met diagram)!

Het bestaan ​​en de bestendiging van het leven hangt af van het functioneren van cellen en hun afdelingen. Er zijn twee belangrijke processen van celdeling, die onlosmakelijk met elkaar verbonden zijn om de voortgang van het leven te behouden. Deze processen zijn mitose en meiose.

Na bevruchting, wanneer een spermacel en een eicel zich verenigen om een ​​nieuw organisme te vormen, wordt verwacht dat ze een dubbel aantal chromosomen dragen omdat beide ouders hun hele aantal chromosomen inbrengen zoals geschikt voor de respectieve soort. Maar het proces meiose voorkomt de verdubbeling van de chromosomen.

Het vermindert het totale aantal chromosomen in de helft zodat de nakomelingen (nieuw gevormde cellen) hetzelfde aantal chromosomen kunnen behouden als soortgelijke ouders. Aan de andere kant vergemakkelijkt mitose de vorming van twee dochtercellen uit een enkele cel, waarbij elke nieuwe cel in alle opzichten op de oudercel lijkt. In tegenstelling tot meiose, omvat mitose duplicatie van chromosomale paren, wat essentieel is voor cellulaire reproductie, vooral tijdens de groei.

Het mechanisme van mitose:

Een specifiek proces is vereist om twee dochtercellen uit een moedercel te vormen. Dit proces staat bekend als mitose en is meestal verdeeld in vier fasen: profase, metafase, anafase en telofase. In sommige gevallen is het handig om de overgang van profase naar metafase aan te duiden met de naam premetafase. Het hele proces van de mitosecyclus is echter een continu proces.

1. Profase:

Aan het begin van het profase-stadium bereidt de cel zich voor om de chromosomen te delen. Het is rustfase wanneer de kern een beetje groter wordt. Het omvat ook de condensatie van de eerder diffuse, onzichtbare of verspreide draden in zichtbare chromosomen.

Elk chromosoom is optisch dubbel, dat is samengesteld uit twee identieke en nauw parallelle strengen of chromatiden die over hun lengte liggen. Een chromosoom draagt ​​een vernauwing of een smal gebied van bevestiging aan de spil, dat wordt genoemd als centromeer.

Afwijkingen anders dan de centromeer worden soms 'secundaire vernauwingen' genoemd. In de fase van de profase zien de centromere en secundaire vernauwingen er hetzelfde uit, maar volgens de metafase is dit onderscheid duidelijk omdat ze volkomen verschillende relaties met de spil ontwikkelen.

In deze fase (profase) vertonen de contouren van de chromatiden een enigszins onregelmatig wollig of behaard uiterlijk. Ze vertonen over het algemeen geen reeks korrels (chromomeren) zoals die te zien zijn in de meiotische profase en waarschijnlijk is dit een echt verschil tussen de twee. Tegen het einde van de profase verdwijnt het wollige uiterlijk bijna en is een gladde omtrek zichtbaar.

2. Premetafase:

Aan het einde van de profase verdwijnt het kernmembraan meestal en deze fase kan worden gedefinieerd als de periode van spindelvorming. Tijdens deze fase geven de chromosomen een indruk van worstelen en duwen onderling om de evenaar van de ontwikkelende spil te bereiken. De spil is relatief een vast gelatineus lichaam. Blijkbaar is het bijna volledig samengesteld uit eiwitten met een zeer kleine hoeveelheid RNA.

Het centrosoom lijkt op te treden als organisator van de spil. Het centrosoom is het gedifferentieerde gebied van cytoplasma dat centriol bevat, wat een minuut granule is net buiten het kernmembraan. Na het verdwijnen van het kernmembraan wordt het centriol verdubbeld en de twee centriolen bewegen van elkaar om de polen van de spil te vormen.

De spilvezels zijn waarschijnlijk de bundels van eiwitmoleculen. Er kan een onderscheid worden gemaakt tussen continue vezels en chromosomale vezels. De continue vezels lopen van pool naar pool, terwijl de chromosomale vezels de centromeren verbinden met de polen.

In het geval van bipolaire spillen bevindt het equatoriale vlak zich loodrecht op de lange as, die zich halverwege tussen de polen bevindt. Naarmate de premetafase vordert, rangschikken de chromosomen zichzelf met hun centromeren, op het equatoriale vlak van de spil. Het is de meest dynamische fase die aanleiding geeft tot een relatief statische metafase.

3. Metafase:

De nucleolus verdwijnt bij de premetafase en aan het einde van de premetafase vertonen de chromosomen de maximale mate van condensatie. Niet alleen dat, op dit moment verwerven de chromosomen een gladde contour. De twee chromatiden van elk chromosoom liggen parallel of losjes om elkaar gewikkeld en blijven alleen bij de centromeer verenigd.

Ze zien er bijna uit als verdeelde chromosomen, maar zonder scheiding van de dochter-centromeren. Metafase is dus een stadium waarin weinig of geen zichtbare verandering plaatsvindt in de cel; het is een statische fase en meestal een korte.

4. Anafase:

De anafase wordt gemarkeerd door het begin van een scheiding van de dochter-centromeren van elkaar. De centromeren splitsen plotseling en hun helften stoten elkaar actief af. Terwijl de centromeres van de dochter omhoog bewegen naar de tegenovergestelde polen, slepen ze de chromatiden die eraan vastzitten weg van elkaar.

In feite bewegen de twee helften of de identieke sets van chromatiden naar twee tegengestelde polen van de spil. Deze beweging is autonoom. Dus de mitotische scheiding van chromatiden begint altijd bij de centromeer en verloopt langs de chromosomen in beide richtingen. Na een volledige scheiding van de chromatiden van elkaar, worden ze dochterchromosomen genoemd.

Tegen die tijd worden de polen van de spil verder uiteen dan die van de metafasespil. De dochter-centromeren worden ook van elkaar gescheiden en het equatoriale gebied ertussen lijkt langer te zijn.

Naarmate het equatoriale deel van de spil langwerpig wordt, worden de polen dienovereenkomstig versmald en uiteindelijk verschijnt het geheel als een dunne bundel van draadachtige structuren. Deze draadachtige structuur tussen de twee scheidingsgroepen van dochterchromosomen wordt het stamlichaam genoemd.

5. Telofase:

In de regel zijn de twee groepen chromatiden nu bekend als de twee groepen dochterchromosomen die naar tegenovergestelde polen van de spil passeren. De polaire doppen van de spil lijken te verdwijnen aan het begin van Telophase, maar het stamlichaam kan nog lang aanhouden.

De twee groepen dochterchromosomen verliezen snel hun gladde contouren en ondergaan de-condensatie. Een ogenschijnlijk nieuw nucleair membraan dat het chromosoom omringt, ontwikkelt zich in dit stadium en de nucleus verschijnt opnieuw. Maar in dit telofasestadium bestaat het chromosoom uit slechts één chromatide in plaats van twee en is er maar de helft van de hoeveelheid DNA, zodat het verschijnen van profase- en telofase-kernen in hetzelfde weefsel bijna altijd kenmerkend anders is. Uiteindelijk worden er echter twee dochtercellen gevormd.

Mitotische celdeling is erg belangrijk omdat de bestanddelen van de chromosomen nooit worden veranderd en in alle dochtercellen identiek blijven. Zo zijn de dochterkernen vergelijkbaar met de moederkern. Dientengevolge produceert het proces van celdeling een groot aantal dochtercellen, die geleidelijk andere functies gaan aannemen, en op deze manier worden de verschillende delen van het lichaam gevormd.

Het mechanisme van Meiose:

De kennis van erfelijkheid is essentieel in de manier om het mechanisme van meiose te begrijpen. Eigenlijk is meiose de antithese van bevruchting. In dit proces van celdeling wordt het diploïde aantal chromosomen gereduceerd tot het haploïde (half) getal. Het is een heel belangrijk proces.

Omdat we weten dat het leven voorkomt als een fusie tussen mannelijke en vrouwelijke gameten, wordt in de zygote verwacht dat het aantal chromosomen verdubbelt omdat beide gameten hun specifieke aantal chromosomen bijdragen.

Het chromosoomgetal zou dus blijven vermenigvuldigen van generatie op generatie. De oplossing van de natuur voor dit probleem is Meiose of de reductiedivisie. Bij hogere dieren vindt dit proces plaats vlak voordat de geslachtscellen worden gevormd.

De meiose van de mannelijke gameten wordt spermatogenese genoemd, terwijl hetzelfde mechanisme bij vrouwelijke gameten wordt aangeduid als oogenese. Meiose bestaat echter uit twee soorten divisies die zich na elkaar voordoen. In het geval van een eerste verdeling wordt het aantal chromosomen verminderd tot de helft, maar in de tweede divisie wordt het aantal verdubbeld.

Meiose is daarom een ​​zeer ingewikkeld mechanisme van nucleaire divisie, dat op de volgende manier kan worden besproken:

Eerste Meiotische Divisie:

De eerste 'meiotische verdeling' begint altijd met een lange profassase, die in veel opzichten verschilt van een eenvoudige mitotische verdeling. Deze 'Profase' vertoont een aantal onderstadia, die bekend staan ​​als leptotene, zygotene, pachytene, diplotene en diakinese. Naast Prophase is er een korte pre-metafase, die wordt gevolgd door de metafase van de eerste 'meiotische divisie'. We moeten echter beginnen met de subfasen van Prophase.

1. Leptotene:

Het is meestal een kort stadium waarin de chromosomen er langwerpig en slank uitzien. Deze chromosomen hebben een gepolariseerde oriëntatie met al hun uiteinden gericht op één klein gebied aan één kant van de kern. Deze polarisatie lijkt helemaal geen effect op de centromeren te hebben. Elk chromosoom draagt ​​een bepaald aantal korrels, die een ketting vormen van kralen van verschillende grootten die bekend staan ​​als chromomeren.

2. Zygotene:

In dit stadium komen de homologe chromosomen in paren samen en worden ze over hun gehele lengte dichter bij elkaar. Dit fenomeen wordt paring of synapsis genoemd. Dit proces van synapsis lijkt meestal te beginnen aan het einde van het chromosoom en gaat dan door totdat het volledig is, behalve voor sommige geslachtsschromosomen. Het paar- of synaptische proces wordt ongetwijfeld gefaciliteerd door de gepolariseerde oriëntatie van de chromosomen, die hun uiteinden dicht bij elkaar brengt.

3. Pachytene:

Pachytene begint wanneer de synaps tot een einde komt en het eindigt wanneer de homologe chromosomen van elkaar af beginnen te bewegen.

De belangrijkste gebeurtenissen die zich tijdens deze fase voordoen, zijn:

a) Er is een verdere condensatie van chromosomen zodat de chromosoomparen korter en dikker worden,

b) Als gevolg van synapsis tussen homologe chromosomen is het aantal waarneembare chromosomen slechts de helft (dwz n) van het somatische chromosoomgetal. In de meeste soorten worden deze haploïde aantallen chromosoomparen tweewaardige groepen genoemd. Elk bivalent toont vier chromatiden of strengen. Deze strengen zijn ongeveer op gelijke afstand van elkaar, zodat ze een vierkante doorsnede vormen.

c) In deze fase vindt de overgang tussen homologe chromosomen plaats. Een kleine hoeveelheid (0, 3%) DNA-synthese die plaatsvindt tijdens pachyten wordt verondersteld een cruciale rol te spelen bij het oversteken. Pachytene is echter meestal een lang stadium.

4. Diplotene:

De synaptische aantrekkingskracht tussen de homologe chromosomen loopt plotseling ten einde en homologe chromosomen van elk bivalent beginnen van elkaar weg te bewegen. Dit markeert het begin van de Diplote-etappe. De twee homologen van elk bivalent lijken met elkaar verbonden te zijn op een of meer punten, bekend als Chaisma (meervoud: Chiasmata). Er wordt aangenomen dat aanvankelijk chiasmata zich bevinden op de punten van feitelijke kruising tussen de homologe chromosomen.

Naarmate de Diplote vordert, bewegen de chiasmata langzaam naar de uiteinden van de homologe chromosomen. Deze beweging wordt chiasma-terminisatie genoemd. Verdere condensatie van chromosomen is ook zichtbaar in deze fase, zodat ze geleidelijk korter en dikker worden.

5. Diakinese:

Er is geen essentieel verschil tussen late diplotene en diakinese. In feite keren de slanke diplotene bivalenten geleidelijk over naar dikke chromosomen en worden ze erg kort. Ze blijven schaars verspreid door de kern en alle lussen tussen de chiasmata liggen haaks op elkaar. 'Rotatie' wordt meestal voltooid door het begin van diakinese, maar 'terminisatie' kan doorgaan tot de eerste metafase.

Premetaphase:

In deze fase verdwijnt het kernmembraan en vormt de spindel zich. De nucleolus blijkt ook te verdwijnen en de bivalente chromosomen bewegen naar het equatoriale vlak terwijl de twee centromeren van elk bivalent aan tegenovergestelde zijden van het vlak gaan.

1. Eerste metafase:

In dit stadium hechten de chromosomen zich vaak ergens tussen de evenaar en de paal aan de spil. Het centromeer is bevestigd aan de spilvezels op de evenaar.

2. Eerste anafrase:

De chromosomen worden nu gescheiden en gaan naar tegenovergestelde polen. De centromeren splitsen niet, maar elke centromeer beweegt zich in de richting van de dichtstbijzijnde pool zoals de dochter centromeren van een gewone mitotische deling.

3. Eerste telofase:

Deze fase verschilt niet wezenlijk van die van een gewone somatische mitose. Hier worden twee dochterkernen met een paar chromatiden gevormd aan de polen. Op deze manier bevatten twee dochterkernen een haploïde aantal chromosomen.

Tweede Meiotische Divisie:

1. Tweede profase:

Het presenteert een onderscheidende fase, die altijd kort is en geen complicaties bevat. De spindels worden snel georganiseerd.

2. Tweede metafase:

Het aantal chromosomen is de helft van het somatische getal en de chromatiden lopen wijd uiteen, alleen bij elkaar gehouden op de centromeren.

3. Tweede anafrase:

De centromeren verdelen zich en beginnen naar de polen te bewegen, aangezien de chromatiden vrij van elkaar zijn.

4. Tweede Telofase:

Deze fase verschilt niet van die van een somatische verdeling, behalve het aantal chromosomen. Er worden vier dochterkernen gevormd, elk met een haploïde aantal chromosomen. Er kan worden geconcludeerd dat de eerste meiotische deling de vermindering van het aantal chromosomen veroorzaakt, maar de centromeer faalt te delen. Tijdens de tweede meiotische verdeling delen de centromeren zich niet, de chromatiden delen zich niet.

Ze gaan eenvoudig uit elkaar en vormen vier dochtercellen met een haploïde nummer. Het belangrijkste belang van dit proces ligt in het handhaven van een constant aantal chromosomen in de soort. In alle seksueel reproducerende planten en dieren zijn de gameten haploïde (X) in het aantal chromosomen. Seksuele reproductie is de samensmelting van een mannelijke gameet (X) met een vrouwelijke (X) en resulteert in de vorming van een zygote (2X) waaruit een nakomeling wordt ontwikkeld. Een ander belang van meiose is helpen bij segregatie, assortiment en recombinatie van gen.