Elke cel begint zijn leven wanneer hij zich scheidt van de moedercel en eindigt zijn bestaan, waardoor zijn dochtercellen verschijnen. De natuur biedt meer dan één manier om hun kern te verdelen, afhankelijk van hun structuur.
Methoden van celdeling
Nucleaire deling hangt af van celtype:
- Binaire splitsing (gevonden in prokaryoten).
- Amitosis (directe deling).
- Mitose (gevonden in eukaryoten).
- Meiose (ontworpen voor de deling van kiemcellen).
Typen nucleaire deling worden bepaald door de natuur en komen overeen met de structuur van de cel en de functie die het vervult in het macro-organisme of op zichzelf.
Binaire splitsing
Dit type komt het meest voor in prokaryotische cellen. Het bestaat uit een verdubbeling van het circulaire DNA-molecuul. Binaire splitsing van de kern wordt zo genoemd omdat er twee identieke dochtercellen uit de moedercel verschijnen.
Nadat het genetische materiaal (DNA- of RNA-molecuul) op een geschikte manier is bereid, dat wil zeggen verdubbeld, uit de celwand beginter wordt een transversaal septum gevormd, dat geleidelijk versm alt en het cytoplasma van de cel in twee ongeveer identieke delen verdeelt.
Het tweede splitsingsproces wordt ontluikende of ongelijke binaire splitsing genoemd. In dit geval verschijnt een uitsteeksel op de plaats van de celwand, die geleidelijk groeit. Nadat de grootte van de "nier" en de moedercel gelijk zijn, zullen ze scheiden. En een deel van de celwand wordt opnieuw gesynthetiseerd.
Amitose
Deze nucleaire indeling is vergelijkbaar met degene die hierboven is beschreven, met het verschil dat er geen verdubbeling van genetisch materiaal is. Deze methode werd voor het eerst beschreven door de bioloog Remak. Dit fenomeen doet zich voor in pathologisch veranderde cellen (tumordegeneratie) en is ook een fysiologische norm voor leverweefsel, kraakbeen en hoornvlies.
Het proces van nucleaire deling wordt amitose genoemd, omdat de cel zijn functies behoudt en niet verliest, zoals tijdens mitose. Dit verklaart de pathologische eigenschappen die inherent zijn aan cellen met deze delingsmethode. Bovendien vindt directe nucleaire deling plaats zonder splijtspindel, waardoor het chromatine in de dochtercellen ongelijk verdeeld is. Vervolgens kunnen dergelijke cellen de mitotische cyclus niet gebruiken. Soms resulteert amitose in de vorming van meerkernige cellen.
Mitose
Dit is een indirecte kernsplijting. Het wordt meestal gevonden in eukaryote cellen. Het belangrijkste verschil tussen dit proces is dat de dochtercellen en de moedercel hetzelfde aantal chromosomen bevatten. Daarbijhet vereiste aantal cellen wordt in het lichaam gehandhaafd en de processen van regeneratie en groei zijn ook mogelijk. Flemming was de eerste die mitose in een dierlijke cel beschreef.
Het proces van nucleaire deling is in dit geval verdeeld in interfase en direct mitose. Interfase is de rusttoestand van de cel tussen divisies. Het kan in verschillende fasen worden verdeeld:
1. Presynthetische periode - de cel groeit, eiwitten en koolhydraten hopen zich daarin op, ATP (adenosinetrifosfaat) wordt actief gesynthetiseerd.
2. Synthetische periode - Genetisch materiaal is verdubbeld.
3. Postsynthetische periode - cellulaire elementen verdubbelen, eiwitten verschijnen die de delingsspoel vormen.
Mitose fasen
De deling van de kern van een eukaryote cel is een proces dat de vorming van een extra organel vereist - het centrosoom. Het bevindt zich naast de kern en de belangrijkste functie ervan is de vorming van een nieuw organel - de delingsspoel. Deze structuur helpt de chromosomen gelijkmatig over de dochtercellen te verdelen.
Er zijn vier fasen van mitose:
1. Profase: Chromatine in de kern condenseert tot chromatiden, die zich in de buurt van het centromeer verzamelen om in paren chromosomen te vormen. De nucleoli vallen uiteen en de centriolen verplaatsen zich naar de polen van de cel. Er wordt een splijtingsspil gevormd.
2. Metafase: Chromosomen staan in een lijn door het midden van de cel en vormen de metafaseplaat.
3. Anafase: chromatiden bewegen van het centrum van de cel naar de polen, en dan splitst het centromeer zich in tweeën. Zo eenbeweging is mogelijk dankzij de delingsspoel, waarvan de draden samentrekken en de chromosomen in verschillende richtingen uitrekken.
4. Telofase: Dochterkernen worden gevormd. Chromatiden veranderen weer in chromatine, de kern wordt gevormd en daarin - de nucleoli. Het eindigt allemaal met de deling van het cytoplasma en de vorming van een celwand.
Endomitose
De toename van genetisch materiaal zonder nucleaire deling wordt endomitose genoemd. Het wordt gevonden in plantaardige en dierlijke cellen. In dit geval is er geen vernietiging van het cytoplasma en de schil van de kern, maar het chromatine verandert in chromosomen en despiraliseert dan weer.
Dit proces produceert polyploïde kernen met een verhoogd DNA-geh alte. Vergelijkbaar komt voor in kolonievormende cellen van het rode beenmerg. Bovendien zijn er gevallen waarin DNA-moleculen in grootte verdubbelen, terwijl het aantal chromosomen hetzelfde blijft. Ze worden polytene genoemd en zijn te vinden in insectencellen.
Betekenis van mitose
Mitotische nucleaire deling is een manier om een constante set chromosomen te behouden. Dochtercellen hebben dezelfde set genen als de moeder, en alle kenmerken die daaraan inherent zijn. Mitose is vereist voor:
- groei en ontwikkeling van een meercellig organisme (door de fusie van kiemcellen);
- verplaatsen van cellen van de onderste naar de bovenste, evenals het vervangen van bloedcellen (erytrocyten, leukocyten, bloedplaatjes);
- herstel van beschadigde weefsels (bij sommige dieren is het vermogen om te regenerereneen noodzakelijke voorwaarde om te overleven, zoals zeesterren of hagedissen);
- ongeslachtelijke voortplanting van planten en sommige dieren (ongewervelde dieren).
Meiose
Het mechanisme van nucleaire deling van kiemcellen verschilt enigszins van somatisch. Als resultaat worden cellen verkregen die de helft minder genetische informatie hebben dan hun voorgangers. Dit is nodig om een constant aantal chromosomen in elke cel van het lichaam te behouden.
Meiosis vindt plaats in twee fasen:
- reductiefase;
- vergelijkingsfase.
Het juiste verloop van dit proces is alleen mogelijk in cellen met een even aantal chromosomen (diploïde, tetraploïde, hexapoïde, enz.). Natuurlijk blijft het mogelijk om meiose te ondergaan in cellen met een oneven set chromosomen, maar dan is het nageslacht misschien niet levensvatbaar.
Het is dit mechanisme dat zorgt voor steriliteit in huwelijken tussen soorten. Omdat de geslachtscellen verschillende sets chromosomen bevatten, is het voor hen moeilijk om samen te smelten en levensvatbare of vruchtbare nakomelingen te produceren.
Eerste deling van meiose
De naam van de fasen herha alt die in mitose: profase, metafase, anafase, telofase. Maar er zijn een aantal significante verschillen.
1. Profase: een dubbele set chromosomen voert een reeks transformaties uit, die door vijf stadia gaan (leptoteen, zygotene, pachytene, diplotene, diakinese). Dit alles gebeurt dankzij vervoeging en oversteken.
Conjugatie is het samenbrengen van homologe chromosomen. In leptoten tussen hen worden gevormddunne draden, dan in de zygoten, worden de chromosomen in paren verbonden en als resultaat worden structuren van vier chromatiden verkregen.
Crossingover is het proces van kruisuitwisseling van secties van chromatiden tussen zuster- of homologe chromosomen. Dit gebeurt in het stadium van pachytene. Er ontstaan kruisingen (chiasmata) van chromosomen. Een persoon kan vijfendertig tot zesenzestig van dergelijke uitwisselingen hebben. Het resultaat van dit proces is de genetische heterogeniteit van het resulterende materiaal, of de variabiliteit van geslachtscellen.
Wanneer het diplotene stadium komt, breken de complexen van vier chromatiden af en stoten de zusterchromosomen elkaar af. Diakinese voltooit de overgang van profase naar metafase.
2. Metafase: Chromosomen staan opgesteld in de buurt van de evenaar van de cel.
3. Anafase: de chromosomen, die nog steeds uit twee chromatiden bestaan, bewegen uit elkaar naar de polen van de cel.
4. Telofase: de spil breekt af, wat resulteert in twee haploïde cellen met tweemaal de hoeveelheid DNA.
Tweede deling van meiose
Dit proces wordt ook wel "mitose van meiose" genoemd. Op het moment tussen twee fasen vindt geen DNA-duplicatie plaats en gaat de cel de tweede profase in met dezelfde set chromosomen die hij had achtergelaten na telofase 1.
1. Profase: chromosomen condenseren, het celcentrum scheidt zich (de restanten divergeren naar de polen van de cel), de nucleaire envelop wordt vernietigd en een delingsspoel wordt gevormd, die loodrecht op de spil staat vanaf de eerste deling.
2. Metafase: chromosomen bevinden zich op de evenaar, gevormdmetafase plaat.
3. Anafase: Chromosomen verdelen zich in chromatiden, die uit elkaar bewegen.
4. Telofase: een kern wordt gevormd in dochtercellen, chromatiden despiraliseren in chromatine.
Aan het einde van de tweede fase, van één oudercel, hebben we vier dochtercellen met een halve set chromosomen. Als meiose optreedt in combinatie met gametogenese (dat wil zeggen, de vorming van geslachtscellen), dan is de deling abrupt, ongelijk en wordt één cel gevormd met een haploïde set chromosomen en drie reductielichamen die niet de noodzakelijke genetische informatie bevatten. Ze zijn nodig zodat slechts de helft van het genetische materiaal van de oudercel in het ei en het sperma wordt bewaard. Bovendien zorgt deze vorm van nucleaire deling voor de opkomst van nieuwe combinaties van genen, evenals voor de overerving van zuivere allelen.
In protozoa is er een variant van meiose, wanneer slechts één deling plaatsvindt in de eerste fase en in de tweede is er een kruising. Wetenschappers suggereren dat deze vorm een evolutionaire voorloper is van normale meiose in meercellige organismen. Er kunnen andere manieren van kernsplijting zijn die wetenschappers nog niet kennen.
