Informatie

7: Celdeling - Biologie


7: Celdeling

CELVERDELING: BINAIRE FISSIE EN MITOSE

Ondanks verschillen tussen prokaryoten en eukaryoten, zijn er verschillende gemeenschappelijke kenmerken in hun celdelingsprocessen. Er moet replicatie van het DNA plaatsvinden. Segregatie van de '8220originele'8221 en zijn '8220replica'8221 volgt. Cytokinese beëindigt het celdelingsproces. Of de cel nu eukaryoot of prokaryotisch was, deze basisgebeurtenissen moeten plaatsvinden.

Cytokinese is het proces waarbij een cel zich afsplitst van zijn zustercel. Het treedt meestal op na celdeling. De celcyclus is de volgorde van groei, DNA-replicatie, groei en celdeling die alle cellen doorlopen. Vanaf de cytokinese zijn de dochtercellen vrij klein en hebben ze weinig ATP. Ze verwerven ATP en worden groter tijdens de G1-fase van Interphase. De meeste cellen worden waargenomen in Interphase, het langste deel van de celcyclus. Na het verkrijgen van voldoende grootte en ATP ondergaan de cellen vervolgens DNA-synthese (replicatie van de originele DNA-moleculen, waardoor identieke kopieën worden gemaakt, één 'nieuw molecuul' dat uiteindelijk bestemd is voor elke nieuwe cel) die plaatsvindt tijdens de S-fase. Omdat de vorming van nieuw DNA een proces van energieafvoer is, ondergaat de cel een tweede groei- en energie-acquisitiefase, de G2-fase. De energie die tijdens G2 wordt verkregen, wordt gebruikt bij de celdeling (in dit geval mitose).

De celcyclus. Afbeelding van Purves et al., Life: The Science of Biology, 4e editie, door Sinauer Associates (www.sinauer.com) en WH Freeman (www.whfreeman.com), gebruikt met toestemming.

Regulering van de celcyclus wordt op verschillende manieren bereikt. Sommige cellen delen zich snel (bonen hebben bijvoorbeeld 19 uur nodig voor de volledige cyclus, rode bloedcellen moeten zich delen met een snelheid van 2,5 miljoen per seconde). Anderen, zoals zenuwcellen, verliezen hun vermogen om te delen zodra ze volwassen zijn. Sommige cellen, zoals levercellen, behouden hun delingscapaciteit maar gebruiken deze normaal gesproken niet. Levercellen zullen zich delen als een deel van de lever wordt verwijderd. De deling gaat door totdat de lever zijn vroegere grootte bereikt.

Kankercellen zijn cellen die een reeks snelle delingen ondergaan, zodat de dochtercellen zich delen voordat ze 'functionele volwassenheid' hebben bereikt. Omgevingsfactoren zoals veranderingen in temperatuur en pH, en afnemende nutriëntenniveaus leiden tot afnemende celdelingssnelheden. Wanneer cellen stoppen met delen, stoppen ze meestal op een punt laat in de G1-fase, het R-punt (voor restrictie).


Soorten celdeling

Prokaryotische celdeling

Prokaryoten repliceren via een type celdeling dat bekend staat als binaire splijting. Prokaryoten zijn een eenvoudig organisme, met slechts één membraan en geen interne verdeling. Dus wanneer een prokaryoot zich deelt, repliceert het eenvoudig het DNA en splitst het in tweeën. Het proces is iets gecompliceerder dan dit, omdat DNA eerst moet worden afgewikkeld door speciale eiwitten. Hoewel het DNA in prokaryoten meestal in een ring zit, kan het behoorlijk in de knoop raken als het door de cel wordt gebruikt. Om het DNA efficiënt te kopiëren, moet het worden uitgerekt. Hierdoor kunnen ook de twee nieuwe ringen van DNA die zijn gemaakt, worden gescheiden nadat ze zijn geproduceerd. De twee DNA-strengen scheiden zich in twee verschillende zijden van de prokaryote cel. De cel wordt dan langer en deelt zich in het midden. Het proces is te zien in de onderstaande afbeelding.

Het DNA is de verwarde lijn. De andere componenten zijn gelabeld. Plasmiden zijn kleine ringen van DNA die ook gekopieerd worden tijdens binaire splijting en kan worden opgepikt in de omgeving, uit dode cellen die uit elkaar vallen. Deze plasmiden kunnen vervolgens verder worden gerepliceerd. Als een plasmide gunstig is, zal het toenemen in een populatie. Dit is gedeeltelijk hoe antibioticaresistentie bij bacteriën gebeurt. De ribosomen zijn kleine eiwitstructuren die helpen bij het produceren van eiwitten. Ze worden ook gerepliceerd, zodat elke cel genoeg kan hebben om te functioneren.

Eukaryotische celdeling: mitose

Eukaryotische organismen hebben membraangebonden organellen en DNA dat op chromosomen aanwezig is, wat celdeling moeilijker maakt. Eukaryoten moeten hun DNA, organellen en celmechanismen repliceren voordat ze zich delen. Veel van de organellen delen met behulp van een proces dat in wezen is binaire splijting, vooraanstaande wetenschappers die geloven dat eukaryoten werden gevormd door prokaryoten die in andere prokaryoten leefden.

Nadat het DNA en de organellen zijn gerepliceerd tijdens interfase van de celcyclus kan de eukaryoot het proces van mitose beginnen. Het proces begint tijdens de profase, wanneer de chromosomen condenseren. Als de mitose zou doorgaan zonder dat de chromosomen condenseren, zou het DNA verstrikt raken en breken. Eukaryotisch DNA wordt geassocieerd met veel eiwitten die het in complexe structuren kunnen vouwen. Naarmate de mitose vordert, metafase de chromosomen liggen op een rij in het midden van de cel. Elke helft van een chromosoom, bekend als zuster chromatiden omdat ze gerepliceerde kopieën van elkaar zijn, wordt ze in elke helft van de cel gescheiden naarmate de mitose vordert. Aan het einde van de mitose, een ander proces genaamd cytokinese verdeelt de cel in twee nieuwe dochtercellen.

Eukaryotische celdeling: meiose

Bij seksueel voortplantende dieren is het meestal nodig om de genetische informatie vóór de bevruchting te verminderen. Sommige planten kunnen bestaan ​​met te veel kopieën van de genetische code, maar in de meeste organismen is het zeer schadelijk om te veel kopieën te hebben. Mensen met zelfs maar één extra kopie van één chromosoom kunnen nadelige veranderingen in hun lichaam ervaren. Om dit tegen te gaan, ondergaan seksueel voortplantende organismen een soort celdeling die bekend staat als: meiosis. Net als vóór mitose worden het DNA en de organellen gerepliceerd. Het proces van meiose bevat twee verschillende celdelingen, die back-to-back plaatsvinden. De eerste meiose, meiose I, scheidt homologe chromosomen. De homologe chromosomen die in een cel aanwezig zijn, vertegenwoordigen de twee allelen van elk gen dat een organisme heeft. Deze allelen worden opnieuw gecombineerd en gescheiden, zodat de resulterende dochtercellen slechts één allel voor elk gen hebben en geen homologe paren chromosomen. De tweede divisie, meiose II, scheidde de twee kopieën van DNA, net zoals bij mitose. Het eindresultaat van meiose in één cel is 4 cellen, elk met slechts één kopie van het genoom, wat de helft is van het normale aantal.

Organismen verpakken deze cellen meestal in: gameten, die in de omgeving kunnen reizen om andere gameten te vinden. Wanneer twee gameten van het juiste type elkaar ontmoeten, zal de ene de andere bevruchten en a . produceren zygoot. De zygote is een enkele cel die mitose zal ondergaan om de miljoenen cellen te produceren die nodig zijn voor een groot organisme. De meeste eukaryoten gebruiken dus zowel mitose als meiose, maar in verschillende stadia van hun levenscyclus.


CELDIVISIE: 11e biologie hoofdstuk 7 – Oefenoplossingen: Maharashtra State Board Nieuwe syllabus

C. In welk stadium van de mitose wordt het spindelapparaat gevormd?

A) Profase
B) Metafase
C) Anafase
D) Telofase

D. Chromosoomaantal van een cel is bijna verdubbeld tijdens & #8230

A) G1 – fase
B) S – fase
C) G2 – fase
D) G0-fase:

E. Hoeveel meiotische delingen zijn nodig voor de vorming van 80 spermacellen?

F. Hoeveel chromatiden zijn aanwezig in anafase – I van meiose- I van een diploïde cel met 20 chromosomen?

G. In welke van de volgende fasen van de mitose zijn de chromosomen gerangschikt op het equatoriale vlak?

A) Profase
B) Metafase
C) Anafase
D) Telofase

H. Vind onjuiste verklaring –
A. Condensatie van chromatinemateriaal vindt plaats in de profase.
B. Dochterchromatiden worden gevormd in de anafase.
C. Dochterkernen worden gevormd in de metafase.
D. Kernmembraan verschijnt weer in telofase.

Antwoord: C. Dochterkernen worden gevormd in metafase

I. Histon-eiwitten worden gesynthetiseerd tijdens ….
A. G 1 fase
B. S-fase
C.G 2 fase
C. Interfase

Dit waren allemaal de mcq van de celdelingsles.
Maar binnenkort komen er meer vragen en antwoorden
Ze worden op deze pagina bijgewerkt.


Qna Engels

1. Kies de juiste optie.

A. De verbindende schakel tussen Meiose-I en Meiose-II is.

A) Interfase-I
B) interfase-II
C) interkinese
D) anafase- I

Antwoord: C) interkinese

B. Synapsis koppelt .

A) twee willekeurige chromosomen
B) niet-homologe chromosomen
C) zusterchromatiden
D) homologe chromosomen

Antwoord: D) homologe chromosomen

C. In welk stadium van de mitose wordt het spindelapparaat gevormd?

A) Profase
B) Metafase
C) Anafase
D) Telofase

Antwoord: A) Profase:

D. Het aantal chromosomen van een cel wordt bijna verdubbeld tijdens.

A) G1 - fase
B) S - fase
C) G2 - fase
D) G0-fase:

Antwoord: B) S-fase:

E. Hoeveel meiotische delingen zijn nodig voor de vorming van 80 spermacellen?

A) 80
B) 40
C) 20
D) 10

Antwoord: C) 20

F. Hoeveel chromatiden zijn aanwezig in anafase - I van meiose - I van een diploïde cel met 20 chromosomen?

A) 4
B) 6
C) 20
D) 40

G. In welke van de volgende fasen van de mitose zijn de chromosomen gerangschikt op het equatoriale vlak?

A) Profase
B) Metafase
C) Anafase
D) Telofase

Antwoord: B) Metafase:

H. Vind onjuiste verklaring -

A. Condensatie van chromatinemateriaal vindt plaats in de profase.
B. Dochterchromatiden worden gevormd in de anafase.
C. Dochterkernen worden gevormd in de metafase.
D. Kernmembraan verschijnt weer in telofase.

Antwoord: C. Dochterkernen worden gevormd in metafase

I. Histon-eiwitten worden gesynthetiseerd tijdens.

A.G 1 fase
B. S-fase
C.G 2 fase
C. Interfase

Antwoord: S - fase


Dit waren allemaal de mcq van celdelingslessen.
Maar binnenkort komen er meer vragen en antwoorden
Ze worden op deze pagina bijgewerkt.



Inhoud

Bacteriële celdeling gebeurt door binaire splitsing of ontluikende. Het divisoom is een eiwitcomplex in bacteriën dat verantwoordelijk is voor celdeling, vernauwing van binnen- en buitenmembranen tijdens deling en peptidoglycaan (PG) synthese op de plaats van deling. Een tubuline-achtig eiwit, FtsZ speelt een cruciale rol bij de vorming van een samentrekkende ring voor de celdeling. [10]

Celdeling in eukaryoot is veel gecompliceerder dan prokaryoot. Afhankelijk van het chromosomale aantal kunnen verminderde of niet-eukaryote celdelingen worden geclassificeerd als mitose (equationele deling) en meiose (reducerende deling). Er wordt ook een primitieve vorm van celdeling gevonden die amitose wordt genoemd. De amitotische of mitotische celdeling is meer atypisch en divers in de verschillende groepen organismen zoals protisten (namelijk diatomeeën, dinoflagellaten enz.) en schimmels.

gesloten
intranucleair
pleuromitose

gesloten
extranucleair
pleuromitose

In mitotische metafase (zie hieronder), zijn typisch de chromosomen (elk met 2 zusterchromatiden die ze ontwikkelden als gevolg van replicatie in de S-fase van interfase) gerangschikt en zusterchromatiden splitsen en verdeelden zich naar dochtercellen.

Bij meiose, typisch in Meiose-I, worden de homologe chromosomen gepaard en vervolgens gescheiden en verdeeld in dochtercellen. Meiose-II is als mitose waarbij de chromatiden worden gescheiden. Bij mensen en andere hogere dieren en vele andere organismen wordt de meiose gametische meiose genoemd, dat wil zeggen dat de meiose aanleiding geeft tot gameten. Terwijl in veel groepen organismen, vooral in planten (waarneembaar in lagere planten maar rudimentaire fase in hogere planten), geeft de meiose aanleiding tot het soort sporen dat ontkiemt in de haploïde vegetatieve fase (gametofyt). Deze vorm van meiose wordt sporische meiose genoemd.

Interfase bewerken

Interfase is het proces dat een cel moet doorlopen vóór mitose, meiose en cytokinese. [11] Interfase bestaat uit drie hoofdfasen: G1, S en G2. G1 is een tijd van groei voor de cel waar gespecialiseerde cellulaire functies plaatsvinden om de cel voor te bereiden op DNA-replicatie. [12] Er zijn controlepunten tijdens de interfase die de cel in staat stellen om verder te gaan of verdere ontwikkeling te stoppen. Een van de controlepunten ligt tussen G1 en S, het doel van dit controlepunt is om te controleren op de juiste celgrootte en eventuele DNA-schade. Het tweede controlepunt bevindt zich in de G2-fase, dit controlepunt controleert ook op celgrootte maar ook op de DNA-replicatie. Het laatste controlepunt bevindt zich op de plaats van de metafase, waar wordt gecontroleerd of de chromosomen correct zijn aangesloten op de mitotische spindels. [13] In de S-fase worden de chromosomen gerepliceerd om de genetische inhoud te behouden. [14] Tijdens G2, ondergaat de cel de laatste groeifasen voordat deze de M-fase binnengaat, waar spindels worden gesynthetiseerd. De M-fase kan mitose of meiose zijn, afhankelijk van het type cel. Kiemcellen, of gameten, ondergaan meiose, terwijl somatische cellen mitose ondergaan. Nadat de cel met succes door de M-fase is gegaan, kan deze vervolgens celdeling ondergaan door middel van cytokinese. De controle van elk controlepunt wordt gecontroleerd door cycline en cycline-afhankelijke kinasen. De progressie van interfase is het resultaat van de verhoogde hoeveelheid cycline. Naarmate de hoeveelheid cycline toeneemt, hechten steeds meer cycline-afhankelijke kinasen zich aan cycline, wat de cel verder in de interfase signaleert. Op het hoogtepunt van de cycline, gehecht aan de cycline-afhankelijke kinasen, duwt dit systeem de cel uit de interfase en in de M-fase, waar mitose, meiose en cytokinese plaatsvinden. [15] Er zijn drie overgangscontrolepunten waar de cel doorheen moet voordat hij de M-fase ingaat. De belangrijkste is de G1-S overgangscontrolepunt. Als de cel dit controlepunt niet passeert, leidt dit ertoe dat de cel de celcyclus verlaat. [16]

Profase bewerken

Profase is de eerste fase van deling. De nucleaire envelop wordt in dit stadium afgebroken, lange strengen chromatine condenseren om kortere, meer zichtbare strengen te vormen die chromosomen worden genoemd, de nucleolus verdwijnt en microtubuli hechten zich aan de chromosomen bij de schijfvormige kinetochoren die aanwezig zijn in het centromeer. [17] Microtubuli die verband houden met de uitlijning en scheiding van chromosomen worden de spindel- en spindelvezels genoemd. Chromosomen zullen ook zichtbaar zijn onder een microscoop en zullen verbonden zijn aan het centromeer. Tijdens deze condensatie- en uitlijningsperiode in meiose ondergaan de homologe chromosomen een breuk in hun dubbelstrengs DNA op dezelfde locaties, gevolgd door een recombinatie van de nu gefragmenteerde ouderlijke DNA-strengen in niet-ouderlijke combinaties, bekend als oversteken. [18] Aangetoond is dat dit proces voor een groot deel wordt veroorzaakt door het sterk geconserveerde Spo11-eiwit via een mechanisme dat vergelijkbaar is met dat wat wordt gezien met toposomerase bij DNA-replicatie en transcriptie. [19]

Metafase bewerken

In de metafase komen de centromeren van de chromosomen samen op de metafase plaat (of equatoriale plaat), een denkbeeldige lijn die zich op gelijke afstanden van de twee centrosoompolen bevindt en bij elkaar wordt gehouden door complexe complexen die bekend staan ​​als cohesins. Chromosomen staan ​​opgesteld in het midden van de cel door microtubule-organiserende centra (MTOC's) die aan centromeren van beide chromatiden duwen en trekken, waardoor het chromosoom naar het centrum beweegt. Op dit punt condenseren de chromosomen nog steeds en zijn ze momenteel één stap verwijderd van de meest opgerolde en gecondenseerde die ze zullen zijn, en de spilvezels zijn al verbonden met de kinetochoren. [20] Tijdens deze fase zijn alle microtubuli, met uitzondering van de kinetochoren, in een staat van instabiliteit, wat hun progressie naar de anafase bevordert. [21] Op dit punt zijn de chromosomen klaar om te splitsen in tegenovergestelde polen van de cel in de richting van de spil waarmee ze zijn verbonden. [22]

Anafase Bewerken

Anafase is een zeer korte fase van de celcyclus en treedt op nadat de chromosomen zijn uitgelijnd op de mitotische plaat. Kinetochoren zenden anafase-remmingssignalen uit totdat ze aan de mitotische spoel zijn bevestigd. Zodra het laatste chromosoom correct is uitgelijnd en bevestigd, verdwijnt het laatste signaal en veroorzaakt het de abrupte verschuiving naar anafase. [21] Deze abrupte verschuiving wordt veroorzaakt door de activering van het anafase-bevorderende complex en zijn functie om de afbraak van eiwitten te markeren die belangrijk zijn voor de metafase-anafase-overgang. Een van deze eiwitten die wordt afgebroken, is securine, dat door zijn afbraak het enzym separase vrijgeeft dat de cohesine-ringen splitst die de zusterchromatiden bij elkaar houden, wat leidt tot de scheiding van de chromosomen. [23] Nadat de chromosomen in het midden van de cel zijn uitgelijnd, zullen de spilvezels ze uit elkaar trekken. De chromosomen worden uit elkaar gesplitst terwijl de zusterchromatiden naar tegenoverliggende zijden van de cel bewegen. [24] Terwijl de zusterchromatiden uit elkaar worden getrokken, worden de cel en het plasma verlengd door niet-kinetochoormicrotubuli. [25]

Telofase Bewerken

Telofase is de laatste fase van de celcyclus waarin een splitsingsgroef het celcytoplasma (cytokinese) en chromatine splitst. Dit gebeurt door de synthese van nieuwe nucleaire enveloppen die zich vormen rond het chromatine dat zich aan elke pool verzamelt en de hervorming van de nucleolus terwijl de chromosomen hun chromatine terugbrengen naar de losse staat die het bezat tijdens de interfase. [26] [27] De verdeling van de celinhoud is niet altijd gelijk en kan per celtype verschillen, zoals te zien is bij de vorming van eicellen, waarbij een van de vier dochtercellen de meerderheid van het cytoplasma bezit. [28]

Cytokinese Bewerken

De laatste fase van het celdelingsproces is cytokinese. In dit stadium is er een cytoplasmatische deling die optreedt aan het einde van mitose of meiose. In dit stadium is er een resulterende onomkeerbare scheiding die leidt tot twee dochtercellen. Celdeling speelt een belangrijke rol bij het bepalen van het lot van de cel. Dit komt door de mogelijkheid van een asymmetrische deling. Dit leidt tot cytokinese die ongelijke dochtercellen produceert die totaal verschillende hoeveelheden of concentraties van lotbepalende moleculen bevatten. [29]

Bij dieren eindigt de cytokinese met de vorming van een samentrekkende ring en daarna een splitsing. Maar bij planten gaat het anders. Eerst wordt een celplaat gevormd en vervolgens ontstaat er een celwand tussen de 2 dochtercellen.

In splijtingsgist (S. pombé) de cytokinese vindt plaats in de G1-fase [30]

Cellen worden grofweg ingedeeld in twee hoofdcategorieën: eenvoudige niet-gekiemde prokaryotische cellen en complexe genucleëerde eukaryote cellen. Vanwege hun structurele verschillen delen eukaryote en prokaryotische cellen zich niet op dezelfde manier. Ook is het patroon van celdeling dat eukaryote stamcellen omzet in gameten (spermacellen bij mannen of eicellen bij vrouwen), meiose genoemd, anders dan dat van de deling van somatische cellen in het lichaam. Afbeelding van de mitotische spoel in een menselijke cel met microtubuli in groen, chromosomen (DNA) in blauw en kinetochoren in rood.

Meercellige organismen vervangen versleten cellen door celdeling. Bij sommige dieren stopt de celdeling echter uiteindelijk. Bij mensen gebeurt dit gemiddeld na 52 delingen, de zogenaamde Hayflick-limiet. De cel wordt dan senescent genoemd. Bij elke deling worden de telomeren van cellen, beschermende DNA-sequenties aan het uiteinde van een chromosoom die afbraak van het chromosomale DNA voorkomen, korter. Deze verkorting is gecorreleerd aan negatieve effecten zoals leeftijdsgerelateerde ziekten en verkorte levensduur bij mensen. [32] [33] Van kankercellen wordt echter niet gedacht dat ze op deze manier degraderen, of helemaal niet. Een enzymcomplex genaamd telomerase, dat in grote hoeveelheden aanwezig is in kankercellen, herbouwt de telomeren door synthese van telomere DNA-herhalingen, waardoor de deling voor onbepaalde tijd kan doorgaan. [34]

Een celdeling onder de microscoop werd voor het eerst ontdekt door de Duitse botanicus Hugo von Mohl in 1835 toen hij over de groene alg werkte Cladophora glomerata. [35]

In 1943 werd de celdeling voor het eerst gefilmd [36] door Kurt Michel met behulp van een fasecontrastmicroscoop. [37]


Bekijk de video: Pembahagian sel. Biologi T4 (Januari- 2022).