Informatie

10.E: Celreproductie (Oefeningen) - Biologie


10.1: Celdeling

De continuïteit van het leven van de ene cel naar de andere heeft zijn basis in de reproductie van cellen door middel van de celcyclus. De mechanismen die betrokken zijn bij de celcyclus zijn sterk gereguleerd.

10.2: De celcyclus

De celcyclus is een geordende reeks gebeurtenissen met betrekking tot celgroei en celdeling die twee nieuwe dochtercellen produceert. Cellen op weg naar celdeling doorlopen een reeks nauwkeurig getimede en zorgvuldig gereguleerde stadia van groei, DNA-replicatie en deling die twee identieke (kloon) cellen produceren. De celcyclus heeft twee hoofdfasen: de interfase en de mitotische fase.

10.3: Controle van de celcyclus

De lengte van de celcyclus is zeer variabel, zelfs binnen de cellen van een enkel organisme. Bij mensen varieert de frequentie van celvernieuwing van enkele uren in de vroege embryonale ontwikkeling, tot gemiddeld twee tot vijf dagen voor epitheelcellen, en tot een heel mensenleven dat in G0 wordt doorgebracht door gespecialiseerde cellen, zoals corticale neuronen of hartspiercellen. cellen. Er is ook variatie in de tijd die een cel doorbrengt in elke fase van de celcyclus.

10.4: Kanker en de celcyclus

Kanker is het resultaat van ongecontroleerde celdeling veroorzaakt door een afbraak van de mechanismen die de celcyclus reguleren. Het verlies van controle begint met een verandering in de DNA-sequentie van een gen dat codeert voor een van de regulerende moleculen. Verkeerde instructies leiden tot een eiwit dat niet functioneert zoals het zou moeten. Elke verstoring van het monitoringsysteem kan ertoe leiden dat andere fouten worden doorgegeven aan de dochtercellen. Elke volgende celdeling zal leiden tot dochtercellen met nog meer schade

Beoordelingsvragen

___________ zijn veranderingen in de volgorde van nucleotiden in een DNA-segment dat codeert voor een eiwit.

  1. Proto-oncogenen
  2. Tumorsuppressorgenen
  3. Genmutaties
  4. Negatieve regelgevers

C

Een gen dat codeert voor een positieve celcyclusregulator wordt a(n) _____ genoemd.

  1. kinase-remmer.
  2. tumorsuppressorgen.
  3. proto-oncogen.
  4. oncogeen.

C

Een gemuteerd gen dat codeert voor een gewijzigde versie van Cdk die actief is in de afwezigheid van cycline is a(n) _____.

  1. kinase-remmer.
  2. tumorsuppressorgen.
  3. proto-oncogen.
  4. oncogeen.

NS

Welk molecuul is een Cdk-remmer die wordt aangestuurd door p53?

  1. cycline
  2. anti-kinase
  3. Rb
  4. p21

NS

Gratis antwoord

Geef een overzicht van de stappen die ertoe leiden dat een cel kanker wordt.

Als een van de genen die regulerende eiwitten produceert, gemuteerd wordt, produceert het een misvormde, mogelijk niet-functionele, celcyclusregulator, waardoor de kans groter wordt dat meer mutaties in de cel niet worden hersteld. Elke volgende generatie cellen loopt meer schade op. De celcyclus kan versnellen als gevolg van het verlies van functionele checkpoint-eiwitten. De cellen kunnen het vermogen tot zelfvernietiging verliezen en uiteindelijk "vereeuwigd" worden.

Leg het verschil uit tussen een proto-oncogen en een tumorsuppressorgen.

Een proto-oncogen is een DNA-segment dat codeert voor een van de positieve regulatoren van de celcyclus. Als dat gen zodanig wordt gemuteerd dat het een hyperactief eiwitproduct produceert, wordt het als een oncogen beschouwd. Een tumorsuppressorgen is een DNA-segment dat codeert voor een van de negatieve celcyclusregulatoren. Als dat gen zodanig wordt gemuteerd dat het eiwitproduct minder actief wordt, loopt de celcyclus ongecontroleerd. Een enkel oncogen kan abnormale celdelingen initiëren; tumorsuppressors verliezen echter hun effectiviteit alleen wanneer beide kopieën van het gen zijn beschadigd.

Maak een lijst van de regulerende mechanismen die verloren kunnen gaan in een cel die defect p53 produceert.

Regelgevende mechanismen die verloren kunnen gaan, zijn onder meer het monitoren van de kwaliteit van het genomische DNA, het aanwerven van reparatie-enzymen en het op gang brengen van apoptose.

p53 kan apoptose veroorzaken als bepaalde celcyclusgebeurtenissen mislukken. Hoe komt deze regelgevende uitkomst ten goede aan een meercellig organisme?

Als een cel DNA heeft beschadigd, is de kans groter dat er defecte eiwitten worden aangemaakt. De dochtercellen van zo'n beschadigde oudercel zouden ook defecte eiwitten produceren die uiteindelijk kanker kunnen worden. Als p53 deze schade herkent en de cel ertoe aanzet zichzelf te vernietigen, wordt het beschadigde DNA afgebroken en gerecycled. Er komt geen verdere schade aan het organisme. Een andere gezonde cel wordt in plaats daarvan getriggerd om te delen.

10.5: Prokaryote celdeling

Bij zowel prokaryotische als eukaryote celdeling wordt het genomische DNA gerepliceerd en vervolgens wordt elke kopie toegewezen aan een dochtercel. Bovendien wordt de cytoplasmatische inhoud gelijkmatig verdeeld en verdeeld over de nieuwe cellen. Er zijn echter veel verschillen tussen prokaryotische en eukaryote celdeling. Bacteriën hebben een enkel, circulair DNA-chromosoom maar geen kern. Daarom is mitose niet nodig bij bacteriële celdeling.

Beoordelingsvragen

Welke eukaryote celcyclusgebeurtenis ontbreekt bij binaire splitsing?

  1. celgroei
  2. DNA-duplicatie
  3. karyokinese
  4. cytokinese

C

FtsZ-eiwitten sturen de vorming van een _______ die uiteindelijk de nieuwe celwanden van de dochtercellen zal vormen.

  1. contractiele ring
  2. celwand
  3. cytoskelet
  4. tussenschot

B

Gratis antwoord

Noem de gemeenschappelijke componenten van eukaryote celdeling en binaire splitsing.

De gemeenschappelijke componenten van eukaryote celdeling en binaire splitsing zijn DNA-duplicatie, segregatie van gedupliceerde chromosomen en verdeling van de cytoplasmatische inhoud.

Beschrijf hoe de gedupliceerde bacteriële chromosomen worden verdeeld in nieuwe dochtercellen zonder de richting van de mitotische spoel.

Terwijl het chromosoom wordt gedupliceerd, beweegt elke oorsprong weg van het startpunt van replicatie. De chromosomen zitten via eiwitten aan het celmembraan vast; de groei van het membraan naarmate de cel langer wordt, helpt bij hun beweging.


Vergelijking tussen mitose en meiose | Celverdeling

Mitose omvat één nucleaire divisie. Het is het belangrijkste voortplantingsprocédé in veel eencellige organismen. Elke deling zorgt voor verdubbeling van chromosomen.

Als gevolg van mitose behouden dochterkernen hetzelfde aantal chromo­somes als voor de deling (diploïde chromosoomset).

3. Voorkomen in het lichaam:

Mitose is de algemene wijze van deling van lichaamscellen. De resulterende cellen zijn vergelijkbaar.

4. Doel van de verdeling:

Het algemene doel van mi-shytotische deling is de materiële toename van het aantal cellen.

5. Tijd van DNA-synthese:

Synthese van DNA vindt strikt plaats in de interfase. Bovendien moet in elke interfase synthese plaatsvinden.

Profase is de langste fase. Chromosomen worden zichtbaar en met de tijd verschijnen ze als gepaarde draden van chromatiden. Nucleair mem­brane verdwijnt en de spindels verschijnen. Gewoonlijk vindt er geen bivalente, chi­asma en kruising plaats, hoewel er wel gevallen zijn van somatische kruising met de paring van chro­mosomen. Maar vorming van chiasma ontbreekt in die gevallen.

Chromosomen worden het duidelijkst en nemen de equatoriale positie in. Elk hecht aan de spilvezel in het centromeergebied.

Centromeer verdeelt. Chromosomen worden in de lengterichting naar de tegenovergestelde polen getrokken en aangezien elk chromosomaal materiaal uit twee chromatiden bestaat, beweegt één chromatide van elk chromosoom naar één pool van de spil.

Chromosomen beginnen de draadachtige toestand weer aan te nemen door het geleidelijke proces van ontrollen. Spindels vallen uiteen. Dochterkernen (en cellen na cytokinese) resulteren.

Cellen gaan door de inter­phase toestand totdat verdere deshyvision op dezelfde manier plaatsvindt. De duur van de enshytire mitotische deling varieert van 30 minuten tot enkele uren.

Vergelijking # Meiosis:

1. Nucleaire deling en chromosoomduplicatie:

Nucleaire deling vindt twee keer kort na elkaar plaats, maar de chromosomen worden slechts één keer gedupliceerd.

Meiotische deling resulteert in vier dochtercellen. Het aantal chro­mosomen in elk van deze cellen is gehalveerd (haploïde chromosomenset).

3. Voorkomen in het lichaam

Meiose treedt op in de gespecialiseerde weefsels zoals testis en eierstok, resulterend in respectievelijk sperma en eicellen (reproductieve cellen) in seksueel reproducerende organismen. De resulterende cellen kunnen verschillend zijn (zoals in het geval van oögenese).

4. Doel van de verdeling:

Meiose is een belangrijke voorwaarde voor seksuele voortplanting. De haploïde set chromosomen in gameten versmelt om de diploïde zygote te vormen en zo blijft het gebruikelijke aantal chromosomen van de soort behouden.

5. Tijd van DNA-synthese:

Synthese kan zich zelfs uitstrekken tot de vroege profase (I).

Voorbijgaande interfase na de eerste meiotische deling is verstoken van synthetische fase.

Dit is ook de langste fase zoals bij mitose, maar is veel gecompliceerder.

De gehele fase is onderverdeeld in:

(iii) Pachytene of Pachynema,

(iv) diplotene of diplonema en

De kenmerkende gebeurtenissen zijn:

Chromosomen worden discreet, zichtbaar en georiënteerd op een gepolariseerde manier. De homologe chromosomen raken verstrengeld. Deze gepaarde chromosomen worden nu bivalenten genoemd. Nu splitst elk chromosoom in het bivalente zich in twee chromatiden. Dit wordt gevolgd door het breken en opnieuw samenvoegen van chromatidesegmenten, wat resulteert in uitwisseling van genetisch materiaal tussen de homolo en verlegen chromosomen (crossing-over).

Dit gaat gepaard met chiasma voor­matie. Chiasma is het cytologische equivalent van oversteken. De biva­lenten beginnen zich nu op de spindel te oriënteren. Elk heeft twee centro­meres. Uitwisseling van chromosomaal materiaal waarbij genetische uitwisseling betrokken is, maakt evolutie in zijn dynamiek.

Centromeren hechten zich vast met spindelvezels. Bivalenten oriënteren zich op de evenaar op een zodanige manier dat elk van de homologe chromosomen naar de omgekeerde pool kan bewegen.

Kenmerkend voor de meiotische anafase (I) is dat het resulteert in de segregatie van homologe chromosomen naar de tegenovergestelde polen.

Elk van deze afscheidende leden van de homologe verzameling (met zijn nieuwe genetische samenstelling als gevolg van kruising) kan uiteindelijk deelnemen aan de genetische constitutie van twee individuen van de volgende generatie door bevruchting van de resulterende geslachtscellen. Het fenomeen is van absoluut belang vanuit het oogpunt van evolutie.

Twee dochterkernen (en uiteindelijk cellen) worden op dezelfde manier gevormd of de twee sets chromosomen kunnen direct in de tweede meiotische deling terechtkomen.

De duur van de gehele meiotische deling is gewoonlijk veel langer in vergelijking met die van mitose. De tweede meiotische deling omvat twee dochters-kernen of cellen.

De kenmerken zijn:

(i) Centromeer splitst zich zodat in ana­fase (II) de chromatiden naar de twee polen kunnen bewegen.

(ii) In telofase (II) vormt zich kernmembraan rond elke massa chromosomale materialen. Het resultaat is vier kernen (en cellen na cytokine & shysis), die elk slechts één set homologe chromo & shysomes bevatten.


Invoering

Laboratoriumoefeningen stellen studenten in staat om fenomenen te ervaren, en studenten hebben baat bij dit soort leren (Kolb, 2015). Aan de andere kant laten laboratoriumoefeningen vaak de zichtbare resultaten van fenomenen zien zonder de onderliggende mechanismen te illustreren. Daarom kunnen studenten de stappen van sommige oefeningen voltooien zonder bijvoorbeeld te begrijpen hoe de laboratoriummethode werkt (bijv. Gelelektroforese) of waarom een ​​wijziging aan een organisme een zichtbare verandering veroorzaakt (bijv. Planaria snijden resulterend in weefselregeneratie). Het overwinnen van dit dilemma omvat het gebruik van wetenschappelijke modellering, zodat studenten de mechanismen op moleculaire schaal kunnen voorspellen en tekenen. Dit artikel beschrijft een voorbeeld van hoe modellering is opgenomen in een traditionele laboratoriumoefening.

Planaria, kleine platwormen die voorkomen in zoetwater- en mariene habitats, staan ​​bekend om hun regeneratief vermogen. In de natuur hechten sommige vlakke soorten zich af en toe aan een substraat en breken zichzelf in een of meer delen. Elk deel regenereert binnen enkele weken tot een volledig functionerend individu (Handberg-Thorsager et al., 2008). In het laboratorium ontwikkelen stukjes van slechts 1/279 van het organisme zich tot functionerende individuen (Handberg-Thorsager et al., 2008). Moleculaire mechanismen die aan het werk zijn, omvatten celdeling, stamceldifferentiatie en celsignalering. Vanwege hun regeneratieve vermogen, relatief gemak van zorg en lage kosten, worden planaria vaak gebruikt in laboratoriumoefeningen op middelbare scholen en universiteiten voor onderzoek naar celdeling en genexpressie (bijv. Rose & MacRae, 1969 Accorsi et al., 2017) . Deze oefeningen omvatten observaties tijdens en na regeneratie, soms tijdens het testen op de effecten van veranderende omgevingsfactoren, zoals licht of chemicaliën in het water. Ze geven zichtbare resultaten, maar laten de moleculaire oorzaken niet zien, zoals cellen die signaleren voor celdeling. Om dit dilemma aan te pakken, maken studenten getekende modellen die de concepten uit het lab koppelen aan moleculaire processen die in de klas worden beschreven.


10.E: Celreproductie (Oefeningen) - Biologie

Celreproductie en conceptie


De meeste menselijke cellen worden tijdens het leven van een individu vaak gereproduceerd en vervangen. Het proces varieert echter met het soort cel. somatisch of lichaamscellen, zoals die waaruit huid, haar en spieren bestaan, worden gedupliceerd door mitose . De geslachtscellen , sperma en eicellen, worden geproduceerd door meiosis in speciale weefsels van mannelijke testikels en vrouwelijke eierstokken. Aangezien de overgrote meerderheid van onze cellen somatisch is, is mitose de meest voorkomende vorm van celreplicatie.


Mitose

Het celdelingsproces dat nieuwe cellen produceert voor groei, herstel en de algemene vervanging van oudere cellen wordt mitose genoemd. In dit proces deelt een lichaamscel zich in twee compleet nieuwe cellen die identiek zijn aan de oorspronkelijke. Menselijke lichaamscellen doorlopen de 6 fasen van mitose in 1/2 tot 1 1/2 uur, afhankelijk van het soort weefsel dat wordt gedupliceerd.


Sommige menselijke lichaamscellen worden vaak vervangen door nieuwe en andere cellen worden zelden gedupliceerd. Haar, huid, vingernagels, smaakpapillen en de beschermende voering van de maag worden gedurende ons hele leven voortdurend en in snel tempo vervangen. Daarentegen worden hersen- en zenuwcellen in het centrale zenuwstelsel zelden geproduceerd nadat we een paar maanden oud zijn. Als ze later worden vernietigd, is het verlies meestal permanent, zoals in het geval van dwarslaesie. Levercellen planten zich meestal niet voort nadat een persoon is gegroeid en worden niet vervangen, behalve wanneer er sprake is van een verwonding. Rode bloedcellen zijn ook enigszins een uitzondering. Terwijl ze constant in ons beenmerg worden geproduceerd, hebben de gespecialiseerde cellen waaruit ze komen geen kernen, noch de rode bloedcellen zelf.


Meiosis

Meiose is een enigszins vergelijkbaar maar complexer proces dan mitose. Dit geldt vooral bij vrouwen. Terwijl mitose 2 dochtercellen produceert uit elke oudercel, resulteert meiose in 4 geslachtscellen, of gameten bij mannen en 1 bij vrouwen. In tegenstelling tot de cellen die door mitose worden gecreëerd, zijn gameten niet identiek aan de oudercellen. Bij mannen wordt meiose aangeduid als: spermatogenese omdat er zaadcellen worden aangemaakt. Bij vrouwen heet het o genese omdat eicellen, of eieren, het belangrijkste uiteindelijke product zijn. De onderstaande afbeelding toont de 8 fasen van spermatogenese.

Hoe cellen delen - zij aan zij simulaties van mitose en meiose
Deze link brengt u naar een externe website. Om hier terug te keren, moet je
klik op de knop "back" in uw browserprogramma.


conceptie

Sperma draagt ​​de chromosomen van de vader naar die van de moeder eicel waar ze zich combineren met haar chromosomen op het moment van conceptie. Spermacellen zijn microscopisch klein, maar bij sommige soorten kunnen eicellen groot genoeg zijn om met het blote oog zichtbaar te zijn. Menselijke eicellen hebben ongeveer de diameter van een haar .

De twee opeenvolgende delingsprocessen van meiose culmineren in de productie van gameten met slechts de helft van het aantal chromosomen van somatische cellen. Als gevolg hiervan hebben menselijk sperma en eicellen elk slechts 23 enkelstrengs chromosomen.

Samenvatting van reductie
deling in meiose

Menselijke somatische cellen, met hun volledige set van 46 chromosomen, hebben wat genetici een diploïde aantal chromosomen noemen. Gameten hebben een haploïde nummer (23). Wanneer de conceptie plaatsvindt, combineren een menselijk sperma en een eicel hun chromosomen om een zygoot (bevruchte eicel) met 46 chromosomen. Dit is hetzelfde aantal dat de ouders elk in hun somatische cellen hadden. Daarbij handelt de natuur conservatief. Elke generatie erft hetzelfde aantal chromosomen. Zonder eerst hun aantal met de helft te verminderen in meiose, zou elke nieuwe generatie het dubbele aantal chromosomen in hun cellen hebben als de vorige. Binnen slechts 15 generaties zouden mensen meer dan 1 miljoen chromosomen per cel hebben en zouden ze een radicaal ander soort dier zijn. In feite, wanneer een zygote een extra set chromosomen heeft, wordt deze meestal spontaan afgebroken door het voortplantingssysteem van de moeder - het is een dodelijke aandoening.

Het volledige meioseproces bij menselijke mannen duurt ongeveer 74 uur. Spermatogenese begint meestal op de leeftijd van 12-13 jaar en gaat door gedurende het hele leven. Er worden dagelijks enkele honderden miljoenen zaadcellen geproduceerd door gezonde jonge volwassen mannen. Bij elke zaadlozing komen normaal gesproken tussen de 200 en 600 miljoen zaadcellen vrij. Aangezien er maar één zaadcel nodig is voor de conceptie, lijkt dit enorme aantal een extreme overkill. Maar liefst 20% van de zaadcellen is waarschijnlijk defect en het vrouwelijke voortplantingsstelsel is zelfs vijandig tegenover gezonde - het is zuur en bevat antilichamen die de zaadcellen opsporen en vernietigen. Het gelijktijdig ejaculeren van grote aantallen sperma is de manier van de natuur om deze moeilijkheden te overwinnen en de kans op bevruchting te vergroten. Het aantal geproduceerde zaadcellen kan aanzienlijk worden verminderd door psychologische en fysiologische stress. Het aantal zaadcellen neemt ook geleidelijk af met de leeftijd na het bereiken van een piek, meestal in de vroege jaren '20. Bovendien neemt het percentage sperma dat willekeurig in plaats van in een rechte lijn beweegt over het algemeen toe bij oudere mannen. Het resultaat is een afname van de mannelijke vruchtbaarheid. De genen die verantwoordelijk zijn voor de productie van sperma bevinden zich in het Y-geslachtschromosoom. Helaas wordt aangenomen dat de mutatiesnelheid voor het Y-chromosoom duizenden keren hoger is dan voor die in andere chromosomen. Dit kan een belangrijke oorzaak zijn van mannelijke onvruchtbaarheid. Als gevolg hiervan begint genetische testen te worden gebruikt om het te diagnosticeren.

Menselijk vrouwelijk voortplantingssysteem

Meiose bij menselijke vrouwen is complexer. Tegen de 5e maand na de conceptie beginnen zich onrijpe geslachtscellen te ontwikkelen in de foetale eierstokken, maar stoppen in een vroeg stadium van meiose (na profase I). Ze blijven in deze voorloper-eicel, of primaire o cyte , fase tot de puberteit wanneer hormonen elke maand een hervatting van meiose veroorzaken voor één tot meerdere cellen. Ze gaan door naar de 1e en 2e reductieafdelingen en stoppen weer met ontwikkelen. In dit stadium zijn ze secundaire o cyten . Wanneer uiteindelijk een secundaire oöcyt uit de eierstokken in de eileider wordt vrijgelaten (tijdens de ovulatie), heeft het ei de laatste fase van de meiose nog steeds niet voltooid. Dat gebeurt alleen bij de conceptie als gevolg van chemische veranderingen die optreden wanneer het grootste deel van een zaadcel de eicel binnengaat.

Vrijwel alle (99,9%) geslachtscellen in de eierstokken van een vrouw ontwikkelen zich nooit verder dan het stadium van de primaire oöcyt en worden uiteindelijk opnieuw opgenomen door haar lichaam. 20 weken na de conceptie zijn er ongeveer 7.000.000 primaire oöcyten. Op ongeveer 1.200.000 na zijn ze allemaal verloren gegaan door de geboorte. In de puberteit zijn er nog maar zo'n 400.000 over. Gedurende het hele leven is er een constante afname van het aantal potentiële eieren. Elke keer dat er een met succes wordt geovuleerd, gaan er maar liefst 2000 verloren. Normaal gesproken hebben vrouwen gemiddeld 11-14 ovulaties per jaar gedurende 33-36 jaar. Dit betekent dat er gewoonlijk minder dan 500 secundaire oöcyten worden geproduceerd uit de opslag van honderdduizenden primaire oöcyten. Het werkelijke aantal ovulaties is zeer variabel en vaak veel lager, omdat het proces wordt bepaald door hormonen en uiteindelijk andere factoren, waaronder psychologische stress, voeding, fysieke activiteit en pathologische aandoeningen. Het feit dat vrouwen zelden meer dan een paar kinderen krijgen, is het bewijs dat slechts een klein deel van de succesvol geovuleerde eieren wordt bevrucht en levensvatbare zygoten worden. Vanaf ongeveer 27 jaar neemt de vruchtbaarheid van een vrouw geleidelijk af. Rond de 35-37 jaar wordt de achteruitgang veel steiler en is de kans op bevruchting beduidend lager. Tegen het begin van de jaren 50 beginnen de meeste vrouwen de overgang naar de menopauze wanneer ze helemaal stoppen met ovuleren. De tijdelijke stopzetting van de eisprong en daaropvolgende onvruchtbaarheid kan veel eerder in het leven optreden als gevolg van verlaagde oestrogeenspiegels in het bloed veroorzaakt door overmatige fysieke activiteit. Dit is zeer waarschijnlijk de reden dat ongeveer een kwart van de Amerikaanse vrouwelijke atleten op de middelbare school en op de universiteit geen menstruatie meer heeft. Het resulteert ook in een significante afname van hun botdichtheid.

OPMERKING: Mensen zijn mogelijk de enige diersoort waarin vrouwtjes nu normaal gesproken vele jaren na de menopauze leven. Omdat ze zelf geen kinderen meer hebben, zijn menselijke grootmoeders in staat om hun eigen dochters en zonen te helpen bij het opvoeden van hun nakomelingen. Dit vergroot mogelijk de kans dat kleinkinderen zullen overleven, waardoor onze soort een voordeel krijgt ten opzichte van andere dieren in de competitie om te overleven. Mensen leefden echter zelden voorbij de menopauze tot iets meer dan een eeuw geleden, toen de moderne geneeskunde en andere technologische ontwikkelingen dit mogelijk maakten. Voor die tijd waren we vaker zoals andere dieren, omdat de meesten van ons bezweken aan ziekten, ongelukken of roofdieren vóór de middelbare leeftijd en de menopauze.

OPMERKING: Lopend onderzoek suggereert dat het mogelijk is om binnen een paar jaar de vruchtbaarheid van postmenopauzale vrouwen te herstellen door stamcellen in hun eierstokken te stimuleren om nieuwe eieren te produceren.

Studie suggereert manier om nieuwe eieren bij vrouwen te maken - audioverslag van de National Public Radio op 27 februari 2012.
Om hier terug te keren, moet u op de knop "back" in uw browserprogramma klikken. (4 minuten, 3 seconden)

Wanneer menselijke geslachtsgemeenschap plaatsvindt, duurt het ongeveer 5 minuten voordat het sperma het bovenste uiteinde van de eileiders bereikt, waar de conceptie gewoonlijk plaatsvindt. Van de honderden miljoenen zaadcellen die een vagina binnendringen, passeren er zelden meer dan een paar honderd met succes de baarmoederhals en baarmoeder. Slechts ongeveer 100 bereiken het bovenste uiteinde van de eileiders. Spermacellen worden over dit pad geleid, meestal door warmtedetectie. De bovenste uiteinden van de eileiders zijn ongeveer twee graden warmer dan de onderste uiteinden. Secundaire oöcyten scheiden chemicaliën af die ook spermacellen naar hen kunnen leiden als ze in de buurt zijn. Gewoonlijk bereiken alleen de meest levensvatbare zaadcellen de secundaire oöcyten en spelen ze een rol bij de bevruchting. Die zaadcellen die falen in deze competitie zijn vaak genetisch abnormaal. De uithoudingstest die ze moeten doorstaan ​​in het vrouwelijke voortplantingsstelsel is de manier van de natuur om deze armere exemplaren te elimineren.

Bij mensen vindt bevruchting meestal plaats binnen een dag na de eisprong. Het duurt ongeveer 4 dagen voordat secundaire oöcyten door de eileider gaan op hun reis naar de baarmoeder. De conceptie moet vroeg in dit proces plaatsvinden. Sperma kan gewoonlijk tot 48 uur levensvatbaar blijven in het vrouwelijke voortplantingsstelsel, maar secundaire oöcyten blijven slechts ongeveer 24 uur levensvatbaar nadat ze de eierstokken hebben verlaten. Dit betekent dat geslachtsgemeenschap moet plaatsvinden van enkele dagen voor tot een dag na de eisprong als bevruchting gewenst is. Bij de meeste niet-menselijke zoogdieren, vogels, reptielen, vissen en insecten wordt bevruchting waarschijnlijker gemaakt door het feit dat vrouwtjes pas seksueel ontvankelijk zijn rond de tijd van de eisprong. Deze periode van vrouwelijke seksuele ontvankelijkheid wordt genoemd oestrus. Bij de meeste soorten is het gebruikelijk dat alle vrouwtjes hun eisprong rond dezelfde tijd van het jaar hebben. Deze reproductiesynchronisatie resulteert in een gemeenschappelijk paarseizoen. Bij mensen en sommige andere primaten is seksualiteit veel minder gerelateerd aan de timing van de eisprong. Onder deze soorten is er geen paartijd. Om precies te zijn, het hele jaar is een paartijd omdat ze een min of meer chronische interesse in seks hebben. Dit is een andere manier waarop de natuur ervoor heeft gekozen om de kans op bevruchting te vergroten.

De helft van de geproduceerde zaadcellen draagt ​​normaal gesproken het X-chromosoom en de helft heeft het Y-chromosoom. Vervolgens zouden we verwachten dat 50% van de menselijke baby's mannen en 50% vrouwen zouden zijn, maar dit is meestal niet het geval. De verhouding tussen mannelijke en vrouwelijke pasgeborenen in de VS en het grootste deel van de wereld is 105-110 mannen tot 100 vrouwen. De verhouding tussen mannen en vrouwen bij de conceptie is over het algemeen zelfs hoger dan bij de geboorte. Dit is op de lange termijn een geluk voor de samenleving, omdat mannelijke spontane abortussen en kindersterfte hoger zijn. Bovendien hebben mannen meer kans om te overlijden door ongelukken en gevechten als tieners en jonge mannen. Mannen in ontwikkelde landen die de volwassen leeftijd bereiken, kunnen ook verwachten dat ze op jongere leeftijd zullen sterven dan vrouwen.

Man-vrouwverhoudingen in de Verenigde Staten

mannen vrouwen
bij conceptie 130-150 100
bij de geboorte 105-110 100
op 20-jarige leeftijd 98 100
op de leeftijd van 65+ 68 100

De huidige culturele praktijken in China en India resulteren in nog hogere geboortecijfers van mannen. Sinds 1979 heeft China een nationaal beleid waarbij ouders slechts één kind mogen krijgen om de bevolkingsgroei te verminderen. Een traditionele voorkeur voor mannelijke kinderen en de snelle beschikbaarheid van ultrasone technologie heeft geleid tot grote aantallen abortussen van vrouwelijke foetussen. Dit gebeurt ondanks het feit dat abortus om de geboorte van vrouwelijke kinderen te voorkomen illegaal is. Er zijn nu 119 jongens geboren voor elke 100 meisjes in China, en in sommige regio's is de verhouding zelfs 144 op 100. Een gevolg van deze praktijk is de groeiende schaarste aan huwbare vrouwen. Bij de volkstelling van 2005 waren er 32 miljoen meer jonge mannen dan vrouwen in China. Hoewel India geen éénkindbeleid heeft, kampt het met een soortgelijk probleem vanwege de selectieve abortus van vrouwelijke foetussen, vooral in de meer welvarende staten van Noord-India. Dit wordt gedreven door de economische moeilijkheid om grote gezinnen groot te brengen en de voorkeur voor mannelijke kinderen. Het enorme overschot aan huwbare mannen in China en India zou in de nabije toekomst sociaal en politiek explosief kunnen zijn.

In samenlevingen die een vorm van huwelijk aanmoedigen waarin één man meer dan één vrouw tegelijkertijd heeft (polygynie), worden gewoonlijk meer vrouwelijke kinderen geboren dan in de overwegend monogame landen. Waarom dit omgekeerde geboorteverhoudingspatroon optreedt, wordt niet helemaal begrepen. Het hangt echter zeer waarschijnlijk samen met het feit dat elke vrouw minder frequente geslachtsgemeenschap heeft. Meisjes hebben meer kans om verwekt te worden wanneer de conceptie dicht bij het tijdstip van de eisprong ligt. Wanneer er ook op andere momenten geslachtsgemeenschap is, is de kans groter dat de zaadcellen aan de bovenkant van de eileiders wachten op de eisprong. Ze hoeven niet zo ver te gaan om het ei te bereiken.

Het grootste wonder van het leven: video uit de PBS Nova-serie over conceptie, zwangerschap en geboorte
Deze link brengt u naar een externe website. Om hier terug te keren, moet u op de knop "back" klikken
op uw browserprogramma. (8 delen van elk 4-10 minuten)

Waarom Tweelingen?

Meerdere geboorten tegelijk zijn zeldzaam voor mensen en de meeste andere soorten primaten. Het hebben van broederlijke, maar niet identieke, tweelingen loopt blijkbaar in familielijnen, en is ook iets waarschijnlijker voor vrouwen ouder dan 30.

Eiige tweelingen kunnen er hetzelfde uitzien, maar zijn niet genetisch identiek. In feite zijn ze niet meer identiek dan welke broer of zus dan ook. Ze delen de baarmoeder van hun moeder tijdens de zwangerschap, maar komen uit twee verschillende eieren die zijn bevrucht met verschillende sperma. Vervolgens worden ze genoemd dizygote tweeling . Daarentegen zijn identieke tweelingen meestal genetisch identiek omdat ze het resultaat zijn van een zygote die binnen een paar dagen na de conceptie in twee of meer afzonderlijke splitst. Als gevolg daarvan worden ze genoemd monozygote tweelingen . Als de deling van de oorspronkelijke zygote niet plaatsvindt tot de 9e tot de 12e dag na de conceptie, is de kans groot dat de monozygote tweeling spiegel tweeling . Dat wil zeggen dat ze zowel intern als extern kleine spiegelbeeldverschillen zullen hebben. De ene kan bijvoorbeeld linkshandig zijn en de andere rechtshandig. Evenzo zal de cowlick in hun haar aan de achterkant van het hoofd aan weerszijden zijn. Als de deling van de zygote plaatsvindt na dag 13, is de kans groot dat de monozygote tweeling siamese wordt geboren.

EENEventuele verschillen tussen monozygote tweelingen op latere leeftijd zijn meestal het gevolg van omgevingsinvloeden in plaats van genetische overerving. Het is echter mogelijk dat monozygote tweelingen niet allemaal dezelfde sequenties van mitochondriaal DNA delen. Dit komt door het feit dat de mitochondriën in een cel enigszins verschillende versies van DNA kunnen hebben, en de mitochondriën kunnen ongelijk worden verspreid wanneer een zygote splijt. Vrouwelijke monozygote tweelingen kunnen ook verschillen vanwege verschillen tussen hen in X-chromosoominactivatie. Vervolgens kan een vrouwelijke tweeling een X-gebonden aandoening hebben zoals spierdystrofie en kan de andere tweeling hiervan vrij zijn.

OPMERKING: X-chromosoominactivatie bij vrouwen werd beschreven aan het einde van het eerste onderwerpgedeelte van deze tutorial ("Basic Cell Structures") en mitochondriaal DNA wordt beschreven in het laatste onderwerpgedeelte ("Molecular Level of Genetics").

Er is ten minste één geregistreerd exemplaar van een tweeling die identiek is aan moeders kant, maar slechts de helft van de genen van hun vader deelt. Deze "semi-identieke" tweelingen zijn het resultaat van twee zaadcellen die dezelfde eicel bevruchten. Deze dubbele bevruchting van een eicel komt blijkbaar voor bij ongeveer 1% van de menselijke concepties. In de meeste gevallen is het embryo niet levensvatbaar en sterft het.

NS Izygote tweelingen kunnen ook worden geproduceerd wanneer een vrouw geslachtsgemeenschap heeft met meer dan één man rond de tijd dat ze ovuleert. Als er meerdere levensvatbare eicellen uit haar eierstokken worden vrijgegeven, kunnen ze elk worden bevrucht door sperma van een andere man. Dit wordt aangeduid als heteropaterniteit.


Waarom Interseks?

Normaal gesproken combineert bij de mens één zaadcel zijn chromosomen met die van één eicel bij de conceptie en dat ontwikkelt zich op zijn beurt tot een enkel embryo dat een foetus zal worden. Zeer zelden fuseren echter twee zygoten tot een enkel embryo. Als het de zwangerschap overleeft , er zal een baby geboren worden die een echte is hersenschim --het zijn genetisch gezien twee "mensen" in één lichaam. Als die twee "mensen" niet van hetzelfde geslacht zijn, is de baby waarschijnlijk een intersekse individueel (ook bekend als hermafrodiet) )--het zal zowel mannelijke als vrouwelijke geslachtsorganen en andere lichaamsweefsels hebben. Sommige onderzoekers zijn van mening dat de frequentie van de geboorte van chimeren zal toenemen naarmate in-vitrofertilisatie vaker voorkomt, omdat bij deze procedure meestal twee of meer embryo's in de baarmoeder worden geplaatst.

NIEUWS: Op 16 januari 2005 beviel een 66-jarige Roemeense vrouw, Adriana Iliescu, van een dochter. Dit maakt haar de oudste vrouw die zwanger wordt en een levende baby ter wereld brengt. Ze kreeg een bevruchte eicel van een gezonde jongere vrouw. De baby was 6 weken te vroeg en woog slechts 1,4 kilogram (3,1 pond), wat minder is dan de helft van het normale pasgeboren gewicht. Twee andere foetussen stierven tijdens de zwangerschap (Nieuws op Nature.com, 17 januari 2005).

NIEUWS: In het nummer van 23 augustus 2009 van: Biologie Brieven, presenteerde Kristen Navara van de Universiteit van Georgia de resultaten van een 202 landenenquête van gegevens over de verhouding tussen mannen en vrouwen bij de geboorte. Ze merkte op dat er een scheeftrekking is van de geslachtsverhoudingen die overeenkomt met de breedtegraad. Op gematigde en subarctische breedtegraden worden iets meer jongens geboren dan op tropische breedtegraden. Navara zei dat deze verschillen onafhankelijk waren van culturele praktijken en de sociaal-economische status van gezinnen.

Copyright 1997-2014 door Dennis O'Neil. Alle rechten voorbehouden.
illustratie credits


Jezelf kopiëren met ongeslachtelijke voortplanting

Gist is een eencellig organisme dat u misschien kent. Dit is een organisme dat we veel in ons voedsel gebruiken. Het is wat brood laat rijzen en het fermenteert suikers in sommige dranken zoals kombuchathee. Gist is een schimmel die zich seksueel kan voortplanten door haploïde sporen te vormen die zich combineren met andere sporen. Maar gist plant zich vaak voort zonder sporen te vormen, via een proces dat ontluiken wordt genoemd. Ontluikend is wanneer een "ouder" gistcel een nieuwe "dochter" -cel laat groeien als een kleine, ronde knop. Als het klaar is, springt deze dochtercel eruit, groeit tot volledige grootte en leeft op zichzelf. Bij het ontluiken ontvangt de dochtercel een kopie van de volledige set genen van de oudercel. Deze manier van nieuw leven maken is een voorbeeld van ongeslachtelijke voortplanting.

Sommige organismen kunnen zich voortplanten door een deel van hun eigen lichaam of weefsel af te breken. Dit proces kan ontluikend of fragmentatie worden genoemd, afhankelijk van hoe complex het organisme is. Hier zien we een staartfragment van een platworm, die zal uitgroeien tot een complete platworm. Afbeelding door Pierre Gros via PLOS.

Een andere manier om zich ongeslachtelijk voort te planten is met "parthenogenese", waarbij een ei uitgroeit tot een plant of dier zonder te versmelten met sperma. Andere aseksuele organismen kunnen splijting of fragmentatie gebruiken. Splijting is wanneer een organisme doelbewust zijn lichaam in tweeën splitst. Fragmentatie is wanneer een deel van een lichaam afbreekt en een nieuw lichaam kan vormen.

Bij ongeslachtelijke voortplanting komt het DNA voor een nieuw organisme van een alleenstaande ouder. DNA in de nieuwe cel is identiek aan het DNA in de oudercel, tenzij er een mutatie is. Dit, of een soortgelijk proces, is de belangrijkste manier waarop de meeste eencellige organismen zoals bacteriën en amoeben zich voortplanten. Bepaalde planten zoals aardbeien planten zich ook ongeslachtelijk voort. Sommige ongewervelde dieren kunnen zich ook ongeslachtelijk voortplanten, zoals sommige soorten zeesterren, wormen en sommige insecten. Onder gewervelde dieren gebruiken sommige vissen, sommige zweepstaarthagedissen en sommige slangen ongeslachtelijke voortplanting.

Ongeslachtelijke voortplanting heeft een enorm voordeel, in die zin dat er heel snel een grote populatie kan ontstaan ​​uit een alleenstaande ouder. Maar hieraan zijn enkele nadelen verbonden. De gelijkenis van DNA tussen individuen in een populatie van klonen kan het voor deze soorten gemakkelijker maken om door ziekten te worden uitgeroeid.

Extra afbeeldingen via Wikimedia Commons en PIxabay. Ontluikende gist van Masur.


10.E: Celreproductie (Oefeningen) - Biologie

BASISFUNCTIES VAN HET LEVEN VAN ORGANISMEN

Woordenschat, woordenschat, woordenschat .

Dit is de 'typische' woordenschat uit Unit één van je biologiehandleiding. (Handleiding, je weet wel, de witte map die je leraar je gaf & vertelde je om & te gebruiken en niet mee naar huis te nemen.) Nadat je & je aantekeningen hebt gelezen, test je jezelf met de bijpassende oefeningen hieronder.

LEVENSFUNCTIES - WOORDENSCHAT

WOORDENBANK : Groep 1

ABSORPTIE
ASSIMILATIE
CIRCULATIE
DIFFERENTIATIE
SPIJSVERTERING
EGESTIE
EXCRETIE
GROEI
INSLIKKEN
METABOLISME
VOEDING
ADEMHALING
REGULATIE
REPRODUCTIE
SYNTHESE

WOORDENBANK : Groep 2

AEROBIC
ANAEROROBE
ASEKSUEEL
AUTOTROFISCHE VOEDING
BIOLOGIE
CEL
HETEROTROFISCHE VOEDING
HOMEOSTASE
NUTRINTEN
ORGANISME
SEKSUEEL
VERVOER

Terug naar het overzicht van biologieonderwerpen

ALS U (GOED OF SLECHT) OPMERKINGEN HEEFT OVER DEZE OF EEN VAN MIJN BIOLOGIE PAGINA'S, LESSEN OF IETS ANDERS IN HET ALGEMEEN, LAAT MIJ EEN OPMERKINGEN :
[email protected]

LEVENSFUNCTIES - WOORDENSCHAT ANTWOORDEN

Groep 1 : ANTWOORDEN
1. voeding
2. inname
3. spijsvertering
4. egestie (studietip: spijsvertering afval geëlimineerd ---> d.w.z. poepen)
5. absorptie:
6. circulatie
7. ademhaling
8. synthese
9. assimilatie
10. groei
11. differentiatie (studie hint: cellen worden verschillend ---> differentiatie)
12. uitscheiding (tip: metabolisch afval Uitgang ---> excretie)
13. regelgeving
14. reproductie
15. metabolisme

GROEP 2 : ANTWOORDEN
1. biologie
2. organisme
3. cel
4. ongeslachtelijke voortplanting
5. seksuele reproductie
6. homeostase
7. aërobe ademhaling
8. anaëroob
9. vervoer
10. voedingsstoffen
11. heterotrofe voeding
12. autotrofe voeding


Mitose - Internetles

In deze internetles bekijk je de stappen van mitose en bekijk je videosimulaties van celdeling. U ziet ook een wortelpunt van een ui en berekent het percentage cellen in elk van de stadia van celdeling.

Mitose-zelfstudie op http://www.cellsalive.com/

Klik op de link naar '147MITOSIS'148 Lees de tekst op deze pagina en bekijk de animatie, je kunt de video vertragen door stap voor stap door de fasen te klikken.

1. In welke fase vindt het volgende plaats:

Chromatine condenseert tot chromosomen ___________________________________________
Chromosomen richten zich in het midden van de cel. ___________________________________________
Langste deel van de celcyclus. ___________________________________________
Nucleaire envelop breekt. ___________________________________________
Cel wordt gesplitst in twee nieuwe dochtercellen. ___________________________________________
Dochterchromosomen komen aan bij de polen. ___________________________________________
Chromatiden worden uit elkaar getrokken ___________________________________________

Bekijk de video aandachtig.

2. De gekleurde chromosomen stellen chromatiden voor. Er zijn er twee van elke kleur omdat de ene een exacte kopie is van de andere. -Hoeveel chromosomen zijn zichtbaar aan het begin van de mitose? ________________

-- Hoeveel zijn er in elke dochtercel aan het einde van de mitose? __________________

--De kleine groene T-vormige dingen op de cel zijn: ____________________________

-- Wat gebeurt er met de centriolen tijdens de mitose? _________________________________________

3.Identificeer de stadia van deze cellen:

Ui Wortelpunt

Lees de inleiding en klik vervolgens op de knop '“next'148.

Je hebt 36 cellen om te classificeren. Als u klaar bent, noteert u uw gegevens in de onderstaande tabel. Rond af op hele getallen.


10.2 De celcyclus

In deze sectie onderzoek je de volgende vragen:

  • Welke processen vinden plaats tijdens de drie stadia van interfase?
  • Hoe gedragen de chromosomen zich tijdens de mitotische fase?

Aansluiting voor AP ® Cursussen

De celcyclus beschrijft een geordende opeenvolging van gebeurtenissen die sterk gereguleerd zijn. Bij eukaryoten bestaat de celcyclus uit een lange voorbereidende periode (interfase) gevolgd door mitose en cytokinese. Interfase is verdeeld in drie fasen: Gap 1 (G1), DNA-synthese (S) en Gap 2 (G2). Interfase vertegenwoordigt het deel van de celcyclus tussen nucleaire divisies. Tijdens deze fase worden voorbereidingen getroffen voor deling, waaronder groei, duplicatie van de meeste celinhoud en replicatie van DNA. Het DNA van de cel wordt gerepliceerd tijdens de S-fase. (We zullen de details van DNA-replicatie bestuderen in het hoofdstuk over DNA-structuur en -functie.) Na de G2 stadium van interfase, begint de cel met mitose, het proces van actieve deling waarbij gedupliceerde chromosomen (chromatiden) zich hechten aan spoelvezels, zich uitlijnen langs de evenaar van de cel en vervolgens van elkaar scheiden.

Na mitose ondergaat de cel cytokinese, de splitsing van de oudercel in twee dochtercellen, compleet met een volledige aanvulling van genetisch materiaal. In dierlijke cellen worden dochtercellen gescheiden door een actinering, terwijl plantencellen worden gescheiden door de celplaat, die zal uitgroeien tot een nieuwe celwand. Soms gaan cellen een Gap-nul in (G0) fase, waarin ze zich niet actief voorbereiden op het verdelen van de G0 fase kan tijdelijk zijn totdat deze wordt geactiveerd door een extern signaal om G . binnen te gaan1, of permanent, zoals rijpe hartspiercellen en zenuwcellen.

Informatie die wordt gepresenteerd en de voorbeelden die worden benadrukt in de sectie ondersteunen concepten en leerdoelen die worden beschreven in Big Idea 3 van het AP ® Biology Curriculum Framework, zoals weergegeven in de tabellen. De leerdoelen die in het leerplankader worden vermeld, bieden een transparante basis voor de AP ® Biologie-cursus, een op onderzoek gebaseerde laboratoriumervaring, educatieve activiteiten en AP ® -examenvragen. Een leerdoel voegt vereiste inhoud samen met een of meer van de zeven wetenschapspraktijken.

Groot idee 3 Levende systemen slaan informatie op, halen deze op, verzenden en reageren op informatie die essentieel is voor levensprocessen.
Blijvend begrip 3.A Erfelijke informatie zorgt voor continuïteit van het leven.
Essentiële kennis 3.A.2 Bij eukaryoten wordt erfelijke informatie doorgegeven aan de volgende generatie via processen die de celcyclus en mitose of meiose plus bevruchting omvatten.
Wetenschapspraktijk 6.4 De student kan beweringen en voorspellingen doen over natuurlijke fenomenen op basis van wetenschappelijke theorieën en modellen.
Leerdoel 3.7 De student kan voorspellingen doen over natuurlijke fenomenen die optreden tijdens de celcyclus.
Essentiële kennis 3.A.2 Bij eukaryoten wordt erfelijke informatie doorgegeven aan de volgende generatie via processen die de celcyclus en mitose of meiose plus bevruchting omvatten.
Wetenschapspraktijk 1.2 De student kan representaties en modellen van natuurlijke of kunstmatige fenomenen en systemen in het domein beschrijven.
Leerdoel 3.8 De student kan de gebeurtenissen beschrijven die plaatsvinden in de celcyclus.
Essentiële kennis 3.A.2 Bij eukaryoten wordt erfelijke informatie doorgegeven aan de volgende generatie via processen die de celcyclus en mitose of meiose plus bevruchting omvatten.
Wetenschapspraktijk 5.3 De student kan het bewijs geleverd door datasets evalueren met betrekking tot een bepaalde wetenschappelijke vraag.
Leerdoel 3.11 De student kan het bewijs evalueren dat wordt geleverd door datasets ter ondersteuning van de bewering dat erfelijke informatie via mitose van de ene generatie op de andere generatie wordt doorgegeven.

Ondersteuning voor docenten

Bespreek met de leerlingen het verschil tussen diploïde en haploïde cellen. Laat de leerlingen een afbeelding van het verschil zien.

Bespreek met de leerlingen hoe bij mitose de ploïdie van de cel constant blijft. In een celcultuur van menselijke lichaamscellen zullen alle cellen diploïde zijn. In tegenstelling tot het DNA-gehalte, zal de hoeveelheid DNA in een celcultuur veranderen naarmate de cellen repliceren (de S-fase ondergaan en hun DNA repliceren). In relatieve hoeveelheden wordt de aanvankelijke hoeveelheid DNA als 1x beschouwd, na de S-fase 2x, enzovoort. Meer informatie over de methoden die wetenschappers gebruiken om ploïdie te volgen, vindt u hier.

Introduceer mitose met behulp van beelden zoals deze video.

Studenten denken misschien dat interfase een rustfase is, waarin geen gebeurtenissen plaatsvinden. Herinner de leerlingen eraan dat cellen in deze fase metabolisch actief zijn. Cellen in G0 fase bereiden zich niet actief voor om te verdelen. De cel bevindt zich in een ruststadium (inactief) dat optreedt wanneer cellen de celcyclus verlaten. Sommige cellen gaan G . binnen0 tijdelijk totdat een extern signaal het begin van G . activeert1. Andere cellen die zich nooit of zelden delen, zoals rijpe hartspier- en zenuwcellen, blijven in G0 permanent.

Bovendien realiseren studenten zich misschien niet dat de gebeurtenissen van mitose continu zijn, en de organisatie in afzonderlijke fasen is voor het gemak. Laat leerlingen een time-lapse-video zien om dit te illustreren, zoals hier te vinden.

De stadia van de celcyclus kunnen worden aangeleerd met behulp van de afbeeldingen die hier beschikbaar zijn.

De Science Practice Challenge-vragen bevatten aanvullende testvragen voor dit gedeelte die u zullen helpen bij de voorbereiding op het AP-examen. Deze vragen hebben betrekking op de volgende normen:
[APLO 2.35][APLO 2.15][APLO 2.19][APLO 3.11][APLO 2.33][APLO 2.36][APLO 2.37][APLO 2.31]

De celcyclus is een geordende reeks gebeurtenissen met betrekking tot celgroei en celdeling die twee nieuwe dochtercellen produceert. Cellen op weg naar celdeling doorlopen een reeks nauwkeurig getimede en zorgvuldig gereguleerde stadia van groei, DNA-replicatie en deling die twee identieke (kloon) cellen produceren. De celcyclus heeft twee hoofdfasen: de interfase en de mitotische fase (Figuur 10.5). Tijdens de interfase groeit de cel en wordt het DNA gerepliceerd. Tijdens de mitotische fase worden het gerepliceerde DNA en de cytoplasmatische inhoud gescheiden en deelt de cel zich.

De celcyclus bestaat uit de interfase en de mitotische fase. Tijdens de interfase groeit de cel en wordt het nucleaire DNA gedupliceerd. Interfase wordt gevolgd door de mitotische fase. Tijdens de mitotische fase worden de gedupliceerde chromosomen gescheiden en verdeeld in dochterkernen. Het cytoplasma wordt meestal ook gedeeld, wat resulteert in twee dochtercellen.

Interfase

Tijdens de interfase ondergaat de cel normale groeiprocessen terwijl hij zich ook voorbereidt op celdeling. Om ervoor te zorgen dat een cel van de interfase naar de mitotische fase gaat, moet aan veel interne en externe voorwaarden worden voldaan. De drie stadia van interfase worden G . genoemd1, S en G2.

G1 Fase (eerste tussenruimte)

De eerste fase van interfase heet de G1 fase (eerste opening) omdat microscopisch gezien weinig verandering zichtbaar is. Echter, tijdens de G1 stadium is de cel behoorlijk actief op biochemisch niveau. De cel verzamelt de bouwstenen van chromosomaal DNA en de bijbehorende eiwitten en verzamelt voldoende energiereserves om de taak van het repliceren van elk chromosoom in de kern te voltooien.

S-fase (synthese van DNA)

Gedurende de interfase blijft nucleair DNA in een semi-gecondenseerde chromatineconfiguratie. In de S-fase kan DNA-replicatie verlopen via de mechanismen die resulteren in de vorming van identieke paren DNA-moleculen - zusterchromatiden - die stevig vastzitten aan het centromeer gebied. Het centrosoom wordt gedupliceerd tijdens de S-fase. De twee centrosomen zullen aanleiding geven tot de mitotische spoel, het apparaat dat de beweging van chromosomen tijdens mitose orkestreert. In het midden van elke dierlijke cel zijn de centrosomen van dierlijke cellen geassocieerd met een paar staafachtige objecten, de centriolen, die haaks op elkaar staan. Centriolen helpen bij het organiseren van celdeling. Centriolen zijn niet aanwezig in de centrosomen van andere eukaryote soorten, zoals planten en de meeste schimmels.

G2 Fase (tweede opening)

in de G2 fase vult de cel zijn energievoorraden aan en synthetiseert eiwitten die nodig zijn voor chromosoommanipulatie. Sommige celorganellen worden gedupliceerd en het cytoskelet wordt ontmanteld om middelen te verschaffen voor de mitotische fase. Er kan extra celgroei zijn tijdens G2. De laatste voorbereidingen voor de mitotische fase moeten worden voltooid voordat de cel in staat is om de eerste fase van de mitose in te gaan.

De mitotische fase

De mitotische fase is een meerstapsproces waarbij de gedupliceerde chromosomen worden uitgelijnd, gescheiden en naar twee nieuwe, identieke dochtercellen worden verplaatst. Het eerste deel van de mitotische fase wordt karyokinese of nucleaire deling genoemd. Het tweede deel van de mitotische fase, cytokinese genaamd, is de fysieke scheiding van de cytoplasmatische componenten in de twee dochtercellen.

Link naar leren

Bezoek de stadia van mitose opnieuw op deze site.

  1. Colchicine verhoogt de ontsteking door de mitose te remmen. Remming van de mitose resulteert in een verlaagd aantal witte bloedcellen.
  2. Colchicine vermindert ontstekingen door mitose te remmen. Remming van de mitose resulteert in een verlaagd aantal witte bloedcellen.
  3. Colchicine verhoogt de ontsteking door de mitose te remmen. Remming van de mitose resulteert in een verhoogd aantal witte bloedcellen.
  4. Colchicine vermindert ontstekingen door mitose te remmen. Remming van de mitose resulteert in een verhoogd aantal witte bloedcellen.

Karyokinese (mitose)

Karyokinese, ook bekend als mitose, is verdeeld in een reeks fasen - profase, prometafase, metafase, anafase en telofase - die resulteren in de deling van de celkern (Figuur 10.7).

Dagelijkse verbinding voor AP®-cursussen

Deze ontluikende planten vertonen ongeslachtelijke voortplanting, een van de belangrijkste doelen van mitose. De andere twee doelen zijn groei en herstel.

Welke van de volgende uitspraken beschrijft het beste de relatie tussen mitose en ongeslachtelijke voortplanting?

  1. Mitose is een proces dat kan leiden tot ongeslachtelijke voortplanting.
  2. Mitose is een proces dat altijd resulteert in ongeslachtelijke voortplanting.
  3. Aseksuele voortplanting is een proces dat altijd resulteert in mitose.
  4. Aseksuele voortplanting is een proces dat kan leiden tot mitose.

Visuele verbinding

  1. Zusterchromatiden staan ​​opgesteld op de metafaseplaat. De kinetochoor wordt gehecht aan de mitotische spoel. De kern hervormt en de cel deelt zich. Cohesine-eiwitten breken af ​​en de zusterchromatiden scheiden.
  2. De kinetochoor wordt gehecht aan de mitotische spoel. Cohesine-eiwitten breken af ​​en de zusterchromatiden scheiden. Zusterchromatiden staan ​​opgesteld op de metafaseplaat. De kern hervormt en de cel deelt zich.
  3. De kinetochoor wordt gehecht aan de cohesine-eiwitten. Zusterchromatiden staan ​​opgesteld op de metafaseplaat. De kinetochoor wordt afgebroken en de zusterchromatiden scheiden zich. De kern hervormt en de cel deelt zich.
  4. De kinetochoor wordt gehecht aan de mitotische spoel. Zusterchromatiden staan ​​opgesteld op de metafaseplaat. Cohesine-eiwitten breken af ​​en de zusterchromatiden scheiden. De kern hervormt en de cel deelt zich.

Tijdens profase, de "eerste fase", begint de nucleaire envelop te dissociëren in kleine blaasjes, en de vliezige organellen (zoals het Golgi-complex of Golgi-apparaat en endoplasmatisch reticulum), fragmenteren en verspreiden zich naar de periferie van de cel. De nucleolus verdwijnt (verspreidt). De centrosomen beginnen te bewegen naar tegenovergestelde polen van de cel. Microtubuli die de mitotische spil vormen, strekken zich uit tussen de centrosomen en duwen ze verder uit elkaar naarmate de microtubulusvezels langer worden. De zusterchromatiden beginnen met behulp van condensine-eiwitten strakker op te rollen en worden zichtbaar onder een lichtmicroscoop.

Tijdens de prometafase, de "eerste veranderingsfase", gaan veel processen die in de profase zijn begonnen, door. De overblijfselen van het nucleaire envelopfragment. De mitotische spil blijft zich ontwikkelen naarmate meer microtubuli zich verzamelen en zich uitstrekken over de lengte van het voormalige nucleaire gebied. Chromosomen worden meer gecondenseerd en discreter. Elke zusterchromatide ontwikkelt een eiwitstructuur die een kinetochoor wordt genoemd in het centromeer gebied (Figuur 10.8). De eiwitten van de kinetochoor trekken mitotische spoelmicrotubuli aan en binden ze eraan. Aangezien de spilmicrotubuli zich uitstrekken van de centrosomen, komen sommige van deze microtubuli in contact met en binden zich stevig aan de kinetochoren. Zodra een mitotische vezel zich aan een chromosoom hecht, zal het chromosoom worden georiënteerd totdat de kinetochoren van zusterchromatiden naar de tegenovergestelde polen zijn gericht. Uiteindelijk zullen alle zusterchromatiden via hun kinetochoren worden gehecht aan microtubuli van tegenovergestelde polen. Spindelmicrotubuli die de chromosomen niet aangrijpen, worden polaire microtubuli genoemd. Deze microtubuli overlappen elkaar halverwege de twee polen en dragen bij aan celverlenging. Astrale microtubuli bevinden zich in de buurt van de polen, helpen bij de oriëntatie van de spil en zijn nodig voor de regulatie van mitose.

Tijdens de metafase, de "veranderingsfase", zijn alle chromosomen uitgelijnd in een vlak dat de metafaseplaat wordt genoemd, of het equatoriale vlak, halverwege tussen de twee polen van de cel. De zusterchromatiden zijn nog steeds stevig aan elkaar gehecht door cohesine-eiwitten. Op dit moment zijn de chromosomen maximaal gecondenseerd.

Tijdens de anafase, de "opwaartse fase", worden de cohesine-eiwitten afgebroken en scheiden de zusterchromatiden zich bij het centromeer. Elke chromatide, nu een chromosoom genoemd, wordt snel naar het centrosoom getrokken waaraan zijn microtubulus is bevestigd. De cel wordt zichtbaar langwerpig (ovaalvormig) als de polaire microtubuli tegen elkaar schuiven op de metafaseplaat waar ze elkaar overlappen.

Tijdens de telofase, de "afstandsfase", bereiken de chromosomen de tegenovergestelde polen en beginnen te decondenseren (ontrafelen), ontspannen in een chromatineconfiguratie. De mitotische spindels worden gedepolymeriseerd tot tubulinemonomeren die zullen worden gebruikt om cytoskeletcomponenten voor elke dochtercel samen te stellen. Nucleaire enveloppen vormen zich rond de chromosomen en nucleosomen verschijnen in het nucleaire gebied.

Cytokinese

Cytokinese, of "celbeweging", is de tweede hoofdfase van de mitotische fase, waarin de celdeling wordt voltooid via de fysieke scheiding van de cytoplasmatische componenten in twee dochtercellen. De deling is pas compleet als de celcomponenten zijn verdeeld en volledig zijn gescheiden in de twee dochtercellen. Hoewel de stadia van mitose vergelijkbaar zijn voor de meeste eukaryoten, is het proces van cytokinese heel anders voor eukaryoten met celwanden, zoals plantencellen.

In cellen zoals dierlijke cellen die geen celwanden hebben, begint de cytokinese tijdens de late anafase. Een samentrekkende ring bestaande uit actinefilamenten vormt zich net binnen het plasmamembraan op de voormalige metafaseplaat. De actinefilamenten trekken de evenaar van de cel naar binnen en vormen een spleet. Deze spleet, of "scheur", wordt de splitsingsgroef genoemd. De groef wordt dieper naarmate de actinering samentrekt en uiteindelijk wordt het membraan in tweeën gesplitst (Figuur 10.9).

In plantencellen moet zich een nieuwe celwand vormen tussen de dochtercellen. Tijdens de interfase accumuleert het Golgi-apparaat enzymen, structurele eiwitten en glucosemoleculen voordat het in blaasjes breekt en zich door de delende cel verspreidt. Tijdens de telofase worden deze Golgi-blaasjes op microtubuli getransporteerd om een ​​phragmoplast (een vesiculaire structuur) op de metafaseplaat te vormen. Daar smelten de blaasjes samen en vloeien ze samen vanuit het midden naar de celwanden. Deze structuur wordt een celplaat genoemd. Naarmate meer blaasjes samensmelten, wordt de celplaat groter totdat deze samengaat met de celwanden aan de periferie van de cel. Enzymen gebruiken de glucose die zich tussen de membraanlagen heeft opgehoopt om een ​​nieuwe celwand te bouwen. De Golgi-membranen worden onderdelen van het plasmamembraan aan weerszijden van de nieuwe celwand (Figuur 10.9).

Science Practice Connection voor AP®-cursussen

Werkzaamheid

  • Gebruik een set pijpenragers (of ander materiaal zoals aangegeven door je leraar) die je kunt gebruiken om chromosomen te modelleren tijdens mitose en meiose:
    1. Elk van de pijpenragers vertegenwoordigt een enkel, niet-gerepliceerd chromosoom. Elk chromosoom moet in grootte verschillen, zoals bij de meeste organismen. Stel dat je delende cel 3 chromosomen bevat: genummerd chromosoom 1, 2 en 3.
    2. Gebruik beide leden van elk homoloog paar voor chromosomen 1-3 om te modelleren hoe de chromosomen eruit zouden zien in een cel die net de S-fase van de celcyclus had beëindigd. Zodra je leraar je model heeft goedgekeurd, laat je een lid van je groep het model documenteren door het te fotograferen of te tekenen.
    3. Herhaal nu stap 2, maar toon de cel in metafase tijdens mitose.
    4. Modelleer ten slotte de twee dochtercellen die het gevolg zullen zijn van mitose. Nogmaals, laat een lid van uw groep het model documenteren.
    5. Herhaal stap 2-5 voor zowel meiose I als meiose II. Onthoud dat je aan het einde van meiose II vier dochtercellen zou moeten hebben. Vergeet ook niet om je leraar om goedkeuring te vragen en je model te documenteren voordat je doorgaat naar de volgende fase van meiose.
    6. Ruil/kopieer alle tekeningen of foto's die uw groep van uw modellen heeft gemaakt. Maak als groep of individueel (zoals aangegeven door je leraar) een rapport om die labels in te leveren en elke afbeelding van je model uit te leggen.
  • De ploïdietelling van een organisme is het totale aantal chromosoomsets in elke lichaamscel. De meeste organismen hebben een ploïdieniveau van 2, wat betekent dat ze twee sets chromosomen hebben vanwege de aanwezigheid van homologe paren. Sommige planten zijn echter multiploïd, wat betekent dat ze ploïdieniveaus van meer dan 2 kunnen hebben. De tabel toont mogelijke multiploïde niveaus van enkele veelvoorkomende gewassen.
Gemeenschappelijke naam Multiploïde aantal chromosomen Normaal aantal chromosomen
Bananen3311
Aardappelen4812
Tarwe427
Suikerstok8010

Analyseer de gegevens met een partner of in een groep zoals aangegeven door je docent. Beantwoord op een apart vel papier de volgende vragen.

  1. Hoe verhoudt de multiploïde telling van de gewassen zich tot hun normale aantal chromosomen?
  2. Leg de basis uit voor de relatie die je in deel a hebt beschreven, in termen van wat er gebeurt met chromosomen tijdens replicatie en meiose.
  3. Geef een extra voorbeeld van een mogelijk multiploïde aantal chromosomen voor elke soort in de bovenstaande tabel.

A. Een vergelijking van de relatieve tijdsintervallen van mitotische stadia kan worden gemaakt door de beschreven taak uit te voeren. Bij het evalueren van elk tijdsinterval suggereert het probleem dat u ervan uitgaat dat de tijdsduur om één celcyclus te voltooien 24 uur is. Hoe kan die veronderstelling worden getoetst?

Stel dat je een groeikamer hebt waarin wortels van een pas ontkiemde plant visueel kunnen worden onderzocht met een lens die zorgt voor een vergroting waaruit lengtes kunnen worden bepaald met een precisie van ± 0,05 mm. Het gezichtsveld kan worden gedraaid zodat metingen kunnen worden gedaan aan zowel de lengte als de diameter van de groeipunt. Een groot aantal groeiende wortels kan worden bestudeerd. Tips kunnen worden bemonsterd, in secties verdeeld en microscopisch worden onderzocht met een vergroting van 25x, zodat schattingen van de diameter en lengte van cellen kunnen worden gemaakt.

Cellen in de groeiende punt van de wortel ondergaan snel mitose, net als de witvisblastula beschreven in figuur 10.10. Naarmate de afstand tot de groeipunt toeneemt, neemt de snelheid waarmee mitose optreedt af totdat weefsel wordt bereikt waarin de start van de celcyclus wordt vertraagd.

A. Beschrijven een reeks metingen die kunnen worden gebruikt om de aanname te testen dat de celcyclus, eenmaal gestart, een totale tijdsinterval van 24 uur heeft. Tip: In plaats van cellen te tellen, kan het handig zijn om de lengte van de wortelpunt en de gemiddelde lengte van een cel te meten.

B. Hoe kan de snelheid van celdeling worden berekend met behulp van de gegevens die zijn verkregen uit uw metingen beschreven in deel A?

Een experiment dat misschien lijkt op het experiment dat u heeft voorgesteld, is eerder uitgevoerd (Beemster en Baxter, 1998), en de resultaten staan ​​in de tabel.

Afstand (mm) Per uur
0 0.035 ± 0.01
0.1 0.047 ± 0.005
0.2 0.044 ± 0.01
0.3 0.039 ± 0.01
0.4 0.042 ± 0.01
0.5 0.031 ± 0.005

C. Met behulp van deze gegevens, schatting de tijdsduur van de celcyclus, inclusief een schatting van de precisie door de standaarddeviatie te berekenen.

Groeifactoren zijn signalen die celdeling in eukaryoten initiëren. (De gegevens in de bovenstaande tabel laten zien dat cellen in de plantenwortel op minder dan een mm van de wortelpunt een vermindering van de groeisnelheid laten zien.) De interactie van twee plantenhormonen, auxine en brassinosteroïden, is aangetoond [Chaiwanon en Wang, Cel, 164(6), 1257, 2016] om de celdeling in wortelpunten te reguleren. Auxineconcentraties zijn hoger nabij de wortelpunt en nemen af ​​met de afstand tot de punt. Brassinosteroïden nemen in concentratie af nabij de wortelpunt. Auxine wordt actief tussen cellen getransporteerd, terwijl brassinosteroïden een beperkt transport tussen cellen hebben.

D. Op basis van deze gegevens en de waargenomen verdeling van brassinosteroïden en auxine in de groeiende wortel, voorspellen een mechanisme voor hun interactie en de claim rechtvaardigen dat de synthese van brassinosteroïden negatief wordt gereguleerd door auxine dat naar de cel wordt getransporteerd, en dat auxine positief wordt gereguleerd en versterkt.

Denk er over na

Chemotherapie medicijnen zoals vincristine en colchicines verstoren de mitose door te binden aan tubuline (de subeenheid van microtubuli) en interfereren met de assemblage en demontage van microtubuli. Op welke mitotische structuur zijn deze medicijnen gericht en welk effect zou dit hebben op de celdeling?

Ondersteuning voor docenten

De eerste activiteit is een toepassing van Leerdoel 3.8 en Wetenschapspraktijk 1.2 omdat leerlingen stappen van de celcyclus modelleren, inclusief mitose en meiose. Er kan een verscheidenheid aan materialen worden gebruikt om chromosomen in het model weer te geven, zolang de leerlingen maar gemakkelijk onderscheid kunnen maken tussen de drie chromosomen (bijvoorbeeld door pijpenragers van verschillende grootte te hebben) en homologen van elkaar te onderscheiden (bijvoorbeeld door twee kleuren pijpreiniger). Zorg ervoor dat u voldoende chromosomen verstrekt om zusterchromatiden weer te geven in zowel de mitose- als de meiose-modellen. Het kritieke punt om te benadrukken is dat studenten bij het modelleren van mitose homologe chromosomen (elk met een zusterchromatide) boven en onder elkaar moeten plaatsen tijdens de metafase, zodat een zusterchromosoom van elke homoloog elke dochtercel binnengaat. Omgekeerd, in metafase I van meiose, zullen de homologe chromosomen (elk met een zusterchromatide) naast elkaar paren, zodat elke cel slechts één van de twee homologen ontvangt.

De tweede activiteit is een toepassing van leerdoel 3.11 en wetenschapspraktijk 5.3 omdat leerlingen hun kennis van meiose gebruiken om mogelijke ploïdieniveaus in gewassen te verklaren en te voorspellen. De leerlingen moeten in tweetallen of als groep werken.

Een uitgebreid laboratoriumonderzoek naar mitose en meiose, waarbij uiencellen worden bestudeerd die mitose ondergaan (deel 2), en karyotype-analyse (deel 3) is verkrijgbaar bij de College Board's ® AP Biology Investigative Labs: een op onderzoek gebaseerde benadering bij onderzoek 7.

Mogelijk antwoord

  1. Het aantal multiploïden is altijd een veelvoud van een geheel getal van het normale aantal chromosomen.
  2. Vóór meiose (en mitose) worden alle chromosomen van een organisme gerepliceerd voordat enige segregatie plaatsvindt. Daarom zullen ploïdieniveaus altijd hele veelvouden van de oorspronkelijke chromosoomniveaus omvatten.
  3. De antwoorden zullen variëren, maar alle antwoorden moeten gehele veelvouden zijn van de normale chromosoomaantallen.

De Think About It-vraag is een toepassing van Leerdoel 3.7 en Science Practice 6.4 omdat de leerling de gebeurtenissen in de celcyclus moet kunnen beschrijven voordat je een voorspelling kunt doen over de effecten van een verstoring van de mitose.

Mogelijk antwoord

De mitotische spoel wordt gevormd door microtubuli. Microtubuli zijn polymeren van het eiwit tubuline, daarom is het de mitotische spoel die door deze medicijnen wordt verstoord. Zonder een functionele mitotische spoel zullen de chromosomen tijdens de mitose niet worden gesorteerd of gescheiden. De cel zal stoppen in mitose en sterven.

G0 Fase

Niet alle cellen houden zich aan het klassieke celcycluspatroon waarin een nieuw gevormde dochtercel onmiddellijk de voorbereidende fasen van de interfase binnengaat, op de voet gevolgd door de mitotische fase. Cellen in G0 fase bereiden zich niet actief voor om te verdelen. De cel bevindt zich in een ruststadium (inactief) dat optreedt wanneer cellen de celcyclus verlaten. Sommige cellen gaan G . binnen0 tijdelijk totdat een extern signaal het begin van G . activeert1. Andere cellen die zich nooit of zelden delen, zoals rijpe hartspier- en zenuwcellen, blijven in G0 permanent.

Verbinding wetenschappelijke methode

Bepaal de tijd doorgebracht in celcyclusstadia

Probleem: Hoe lang brengt een cel in interfase door in vergelijking met elk stadium van mitose?

Achtergrond: Een geprepareerd microscoopglaasje van blastula-doorsneden zal cellen laten zien die in verschillende stadia van de celcyclus zijn gestopt. Het is niet visueel mogelijk om de stadia van interfase van elkaar te scheiden, maar de mitotische stadia zijn gemakkelijk te identificeren. Als 100 cellen worden onderzocht, geeft het aantal cellen in elk identificeerbaar celcyclusstadium een ​​schatting van de tijd die de cel nodig heeft om dat stadium te voltooien.

Probleemstelling: Geef een schatting van de lengte van elke fase op basis van een 24-uurs celcyclus, rekening houdend met de gebeurtenissen in de gehele interfase en de gebeurtenissen die plaatsvinden in elk stadium van de mitose. Formuleer je hypothese voordat je verder gaat.

Test je hypothese: Test uw hypothese door het volgende te doen:

  1. Plaats een vaste en gekleurde microscoopglaasje van witvis blastula dwarsdoorsneden onder de scandoelstelling van een lichtmicroscoop.
  2. Lokaliseer en focus op een van de secties met behulp van het scanobjectief van uw microscoop. Merk op dat de sectie een cirkel is die is samengesteld uit tientallen dicht opeengepakte individuele cellen.
  3. Schakel over naar het low-power objectief en stel opnieuw scherp. Met dit doel zijn individuele cellen zichtbaar.

Schakel over naar het krachtige objectief en beweeg de schuif langzaam van links naar rechts en op en neer om alle cellen in de sectie te bekijken (Figuur 10.10). Terwijl u scant, zult u merken dat de meeste cellen geen mitose ondergaan, maar zich in de interfaseperiode van de celcyclus bevinden.

Noteer uw waarnemingen: Maak een tabel vergelijkbaar met Tabel 10.2 waarin je je waarnemingen vastlegt.

Fase of faseIndividuele totalenGroepstotalenprocent
Interfase
profase
metafase
Anafase
Telofase
Cytokinese
Totalen100100100 procent

Analyseer uw gegevens/rapporteer uw resultaten: Om de tijdsduur te vinden die blastulacellen van witvis in elke fase doorbrengen, vermenigvuldigt u het percentage (opgenomen als een decimaal) met 24 uur. Maak een tabel die lijkt op tabel 10.3 om uw gegevens te illustreren.


Hoofdstuk 12 - De celcyclus

  • Het vermogen van organismen om hun soort te reproduceren is het enige kenmerk dat levende wezens het beste onderscheidt van niet-levende materie.
  • De continuïteit van het leven is gebaseerd op de reproductie van cellen of celdeling.

Celdeling functioneert bij reproductie, groei en reparatie.

  • De deling van een eencellig organisme reproduceert een heel organisme, waardoor de populatie toeneemt.
  • Celdeling op grotere schaal kan nakomelingen produceren voor sommige meercellige organismen.
  • Dit omvat organismen die kunnen groeien door stekken.
  • Door celdeling kan een meercellig organisme zich ontwikkelen uit een enkele bevruchte eicel of zygote.
  • In een meercellig organisme functioneert celdeling om cellen te repareren en te vernieuwen die afsterven door normale slijtage of ongelukken.
  • Celdeling maakt deel uit van de celcyclus, het leven van een cel vanaf zijn oorsprong in de deling van een oudercel tot zijn eigen deling in twee.

Concept 12.1 Celdeling resulteert in genetisch identieke dochtercellen

  • Celdeling vereist de distributie van identiek genetisch materiaal - DNA - naar twee dochtercellen.
  • Opmerkelijk is de getrouwheid waarmee DNA zonder verdunning van generatie op generatie wordt doorgegeven.
  • Een delende cel dupliceert zijn DNA, wijst de twee kopieën toe aan tegenovergestelde uiteinden van de cel en splitst zich vervolgens in twee dochtercellen.
  • De genetische informatie van een cel, verpakt als DNA, wordt het genoom genoemd.
    • Bij prokaryoten is het genoom vaak een enkel lang DNA-molecuul.
    • Bij eukaryoten bestaat het genoom uit verschillende DNA-moleculen.
    • Elke eukaryote soort heeft een karakteristiek aantal chromosomen in elke celkern.
      • Menselijke somatische cellen (lichaamscellen) hebben 46 chromosomen, bestaande uit twee sets van 23 (één van elke ouder).
      • Menselijke gameten (sperma of eieren) hebben één set van 23 chromosomen, de helft van het aantal in een somatische cel.
      • Elk afzonderlijk chromosoom bevat één lang, lineair DNA-molecuul met honderden of duizenden genen, de eenheden die de erfelijke eigenschappen van een organisme specificeren.
      • De chromatiden zijn aanvankelijk vastgehecht door adhesieve eiwitten langs hun lengtes.
      • Naarmate de chromosomen condenseren, krimpt het gebied waar de chromatiden zich verbinden tot een smal gebied, het centromeer.
      • Zodra de zusterchromatiden scheiden, worden ze als individuele chromosomen beschouwd.
      • Ieder van ons erfde 23 chromosomen van elke ouder: één set in een eicel en één set in sperma.
      • De bevruchte eicel, of zygote, onderging cycli van mitose en cytokinese om een ​​volledig ontwikkelde meercellige mens te produceren die bestond uit 200 biljoen somatische cellen.
      • Deze processen gaan elke dag door om dode en beschadigde cellen te vervangen.
      • In wezen produceren deze processen klonen - cellen met identieke genetische informatie.
      • Meiose levert vier niet-identieke dochtercellen op, elk met de helft van de chromosomen van de ouder.
      • Bij mensen vermindert meiose het aantal chromosomen van 46 naar 23.
      • Bevruchting smelt twee gameten samen en verdubbelt het aantal chromosomen weer tot 46.

      Concept 12.2 De mitotische fase wordt afgewisseld met interfase in de celcyclus

      • De mitotische (M) fase van de celcyclus wordt afgewisseld met de veel langere interfase.
        • De M-fase omvat mitose en cytokinese.
        • Interfase is goed voor 90% van de celcyclus.
        • Tijdens alle drie de subfasen groeit de cel door eiwitten en cytoplasmatische organellen te produceren, zoals mitochondriën en endoplasmatisch reticulum.
        • Chromosomen worden echter alleen tijdens de S-fase gedupliceerd.
        • Van deze tijd zou de M-fase minder dan een uur duren, terwijl de S-fase 10-12 uur of de helft van de cyclus zou kunnen duren.
        • De rest van de tijd zou worden verdeeld over de G1- en G2-fasen.
        • De G1-fase varieert het meest in lengte van cel tot cel.
        • Een kernmembraan begrenst de kern, die een of meer nucleoli bevat.
        • Het centrosoom is gerepliceerd om twee centrosomen te vormen.
        • In dierlijke cellen heeft elk centrosoom twee centriolen.
        • De nucleoli verdwijnen.
        • De mitotische spoel begint zich te vormen.
          • Het is samengesteld uit centrosomen en de microtubuli die zich daaruit uitstrekken.
          • Elk van de twee chromatiden van een chromosoom heeft een kinetochoor, een gespecialiseerde eiwitstructuur die zich in het centromeer bevindt.
          • Kinetochore microtubuli van elke pool hechten aan een van de twee kinetochoren.
          • Nonkinetochore microtubuli interageren met die van tegenovergestelde uiteinden van de spil.
          • Elk wordt nu naar de paal getrokken waaraan het is bevestigd door spilvezels.
          • Tegen het einde hebben de twee polen gelijkwaardige verzamelingen chromosomen.
          • Nucleaire enveloppen ontstaan ​​uit de fragmenten van de nucleaire envelop van de oudercel en andere delen van het endomembraansysteem.
          • De chromosomen worden minder strak opgerold.

          De mitotische spoel verdeelt chromosomen naar dochtercellen: een nadere blik.

          • De mitotische spoel, vezels samengesteld uit microtubuli en geassocieerde eiwitten, is een belangrijke drijvende kracht bij mitose.
          • Terwijl de spil samenkomt tijdens de profase, zijn de elementen afkomstig van een gedeeltelijke demontage van het cytoskelet.
          • De spilvezels worden langer door meer subeenheden van het eiwit tubuline op te nemen.
          • De assemblage van de spilmicrotubuli begint in het centrosoom.
            • Het centrosoom (microtubuli-organiserend centrum) is een niet-membraanachtig organel dat de microtubuli van de cel organiseert.
            • In dierlijke cellen heeft het centrosoom een ​​paar centriolen in het midden, maar de centriolen zijn niet essentieel voor celdeling.
            • Terwijl de spilmicrotubuli daaruit groeien, worden de centriolen uit elkaar geduwd.
            • Tegen het einde van de prometafase bevinden ze zich aan tegenovergestelde uiteinden van de cel.
            • De kinetochoren van de samengevoegde zusterchromatiden zijn in tegengestelde richtingen gericht.
            • Zodra de chromosomen afzonderlijke, volwaardige chromosomen zijn, gaan ze naar tegenovergestelde polen van de cel.
            • Ondertussen depolymeriseren de overtollige microtubuli-secties aan hun kinetochooruiteinden.
            • Deze microtubuli grijpen in elkaar en overlappen elkaar over de metafaseplaat.
            • Tijdens de anafase wordt het overlappingsgebied verkleind, omdat motoreiwitten die aan de microtubuli zijn gehecht, ze van elkaar wegleiden, met behulp van energie van ATP.
            • Terwijl microtubuli uit elkaar duwen, worden de microtubuli langer door de toevoeging van nieuwe tubulinemonomeren aan hun overlappende uiteinden, waardoor voortdurende overlapping mogelijk is.

            Cytokinese verdeelt het cytoplasma: een nadere blik.

            • Cytokinese, deling van het cytoplasma, volgt typisch op mitose.
            • In dierlijke cellen vindt cytokinese plaats door een proces dat splitsing wordt genoemd.
            • Het eerste teken van splitsing is het verschijnen van een splitsingsgroef in het celoppervlak nabij de oude metafaseplaat.
            • Aan de cytoplasmatische zijde van de splitsingsgroef bevindt zich een samentrekkende ring van actine-microfilamenten geassocieerd met moleculen van het motoreiwit myosine.
              • Contractie van de ring knijpt de cel in tweeën.
              • De plaat wordt groter totdat de membranen aan de rand versmelten met het plasmamembraan.
              • De inhoud van de blaasjes vormt nieuw celwandmateriaal tussen de dochtercellen.

              Mitose in eukaryoten is mogelijk geëvolueerd van binaire splitsing in bacteriën.

              • Prokaryoten reproduceren door binaire splitsing, niet door mitose.
              • De meeste bacteriële genen bevinden zich op een enkel bacterieel chromosoom dat bestaat uit een circulair DNA-molecuul en bijbehorende eiwitten.
              • Hoewel bacteriën kleiner en eenvoudiger zijn dan eukaryote cellen, hebben ze nog steeds grote hoeveelheden DNA die moeten worden gekopieerd en gelijkelijk over twee dochtercellen moeten worden verdeeld.
              • Het circulaire bacteriële chromosoom is sterk gevouwen en opgerold in de cel.
              • Bij binaire splitsing begint chromosoomreplicatie op één punt in het circulaire chromosoom, de plaats van oorsprong van replicatie, waardoor twee oorsprongen worden geproduceerd.
                • Terwijl het chromosoom zich blijft repliceren, beweegt één oorsprong naar elk uiteinde van de cel.
                • Terwijl het chromosoom zich repliceert, wordt de cel langer.
                • Wanneer de replicatie is voltooid, groeit het plasmamembraan naar binnen om de oudercel te verdelen in twee dochtercellen, elk met een compleet genoom.
                • De beweging is vergelijkbaar met de poolwaartse bewegingen van de centromeergebieden van eukaryote chromosomen.
                • Bacteriële chromosomen missen echter zichtbare mitotische spindels of zelfs microtubuli.
                • Verschillende eiwitten zijn geïdentificeerd en spelen een belangrijke rol.
                • Er zijn aanwijzingen dat mitose zijn oorsprong had in bacteriële binaire splitsing.
                • Sommige van de eiwitten die betrokken zijn bij binaire splijting zijn verwant aan eukaryote eiwitten.
                • Twee hiervan zijn gerelateerd aan eukaryote tubuline en actine-eiwitten.
                • In dinoflagellaten zijn gerepliceerde chromosomen bevestigd aan de nucleaire envelop.
                • Bij diatomeeën ontwikkelt de spil zich in de kern.

                Concept 12.3 De celcyclus wordt gereguleerd door een moleculair controlesysteem

                • De timing en snelheid van celdeling in verschillende delen van een dier of plant zijn cruciaal voor normale groei, ontwikkeling en onderhoud.
                • De frequentie van celdeling varieert met het celtype.
                  • Sommige menselijke cellen delen zich vaak gedurende het hele leven (huidcellen).
                  • Anderen hebben het vermogen om te delen, maar houden het in reserve (levercellen).
                  • Rijpe zenuw- en spiercellen lijken zich na de volwassenheid helemaal niet te delen.

                  Cytoplasmatische signalen sturen de celcyclus aan.

                  • De celcyclus lijkt te worden aangedreven door specifieke chemische signalen die in het cytoplasma aanwezig zijn.
                  • Een deel van het eerste bewijs voor deze hypothese kwam van experimenten waarbij gekweekte zoogdiercellen in verschillende fasen van de celcyclus werden gefuseerd tot een enkele cel met twee kernen.
                    • Fusie van een S-fasecel en een G1-fasecel induceert de G1-kern om de S-fase te starten.
                      • Dit suggereert dat chemicaliën die aanwezig zijn in de S-fasekern de gefuseerde cel stimuleerden.
                      • Cyclisch werkende moleculen triggeren en coördineren belangrijke gebeurtenissen in de celcyclus.
                      • De regelcyclus heeft een ingebouwde klok, maar wordt ook geregeld door externe aanpassingen en interne controles.
                      • De signalen worden binnen de cel overgedragen via signaaltransductieroutes.
                      • Dierlijke cellen hebben over het algemeen ingebouwde stopsignalen die de celcyclus op controlepunten stoppen totdat ze worden opgeheven door go-ahead-signalen.
                      • Veel signalen die bij controleposten worden geregistreerd, zijn afkomstig van cellulaire bewakingsmechanismen.
                      • Deze geven aan of belangrijke cellulaire processen correct zijn voltooid.
                      • Checkpoints registreren ook signalen van buiten de cel.
                      • Als de cel een signaal ontvangt bij het G1-controlepunt, voltooit deze gewoonlijk de celcyclus en deelt zich.
                      • Als het geen startsignaal ontvangt, verlaat de cel de cyclus en schakelt over naar een niet-delende toestand, de G0-fase.
                        • De meeste cellen in het menselijk lichaam bevinden zich in deze fase.
                        • Levercellen kunnen worden "teruggeroepen" naar de celcyclus door externe signalen, zoals groeifactoren die vrijkomen tijdens letsel.
                        • Zeer gespecialiseerde zenuw- en spiercellen delen zich nooit.
                        • Deze regulerende moleculen omvatten eiwitkinasen die andere eiwitten activeren of deactiveren door ze te fosforyleren.
                        • Niveaus van cycline-eiwitten fluctueren cyclisch.
                        • Vanwege de vereiste voor binding van een cycline, worden de kinasen cycline-afhankelijke kinasen of Cdks genoemd.
                        • MPF bevordert de mitose door een verscheidenheid aan andere eiwitkinasen te fosforyleren.
                        • MPF stimuleert fragmentatie van de nucleaire envelop door fosforylering van verschillende eiwitten van de nucleaire lamina.
                        • Het veroorzaakt ook de afbraak van cycline, het verlagen van de cycline- en MPF-niveaus tijdens mitose en het inactiveren van MPF.
                          • Het niet-cycline-deel van MPF, de Cdk, blijft in inactieve vorm in de cel totdat het associeert met nieuwe cycline-moleculen die worden gesynthetiseerd tijdens de S- en G2-fasen van de volgende ronde van de cyclus.

                          Interne en externe signalen helpen de celcyclus te reguleren.

                          • Terwijl onderzoekswetenschappers weten dat actieve Cdks functioneren door eiwitten te fosforyleren, wordt de identiteit van al deze eiwitten nog onderzocht.
                          • Wat Cdks eigenlijk in de meeste gevallen doen, weten wetenschappers nog niet.
                          • Sommige stappen in de signaalroutes die de celcyclus reguleren, zijn duidelijk.
                            • Sommige signalen komen van binnen in de cel, andere van buiten.
                            • Dit zorgt ervoor dat dochtercellen niet eindigen met ontbrekende of extra chromosomen.
                            • Dit houdt het anafase-bevorderende complex (APC) in een inactieve toestand.
                            • Wanneer alle kinetochoren zijn bevestigd, wordt de APC geactiveerd, waardoor de afbraak van cycline en inactivatie van eiwitten die zusterchromatiden bij elkaar houden, worden geïnactiveerd.
                            • Cellen delen zich bijvoorbeeld niet als een essentiële voedingsstof uit het kweekmedium wordt weggelaten.
                            • Van bloedplaatjes afgeleide groeifactoren (PDGF), geproduceerd door bloedplaatjesbloedcellen, binden bijvoorbeeld aan tyrosinekinasereceptoren van fibroblasten, een type bindweefselcel.
                            • Dit activeert een signaaltransductieroute waardoor cellen het G1-controlepunt kunnen passeren en delen.
                            • Fibroblasten in kweek zullen zich alleen delen in aanwezigheid van een medium dat ook PDGF bevat.
                            • De resulterende proliferatie van fibroblasten helpt de wond te genezen.
                            • Gekweekte cellen delen zich normaal gesproken totdat ze een enkele laag vormen op het binnenoppervlak van de kweekcontainer.
                            • Als er een gat wordt gemaakt, zullen de cellen groeien om het gat te vullen.
                            • Bij hoge dichtheden is de hoeveelheid groeifactoren en voedingsstoffen onvoldoende om doorgaande celgroei mogelijk te maken.
                            • Om te delen, moeten ze worden verankerd aan een substraat, meestal de extracellulaire matrix van een weefsel.
                            • Controle lijkt te worden gemedieerd door routes met betrekking tot plasmamembraaneiwitten en elementen van het cytoskelet die daaraan zijn gekoppeld.

                            Kankercellen zijn ontsnapt uit celcycluscontroles.

                            • Kankercellen delen overmatig en dringen andere weefsels binnen omdat ze vrij zijn van de controlemechanismen van het lichaam.
                              • Kankercellen stoppen niet met delen als de groeifactoren uitgeput zijn.
                              • Dit komt doordat een kankercel zijn eigen groeifactoren produceert, een afwijking heeft in de signaalroute of een abnormaal controlesysteem voor de celcyclus heeft.
                              • Daarentegen delen bijna alle zoogdiercellen 20 tot 50 keer onder kweekomstandigheden voordat ze stoppen, verouderen en sterven.
                              • HeLa-cellen van een tumor die in 1951 bij een vrouw (Henrietta Lacks) is verwijderd, reproduceren zich nog steeds in cultuur.
                              • Normaal gesproken herkent en vernietigt het immuunsysteem getransformeerde cellen.
                              • Echter, cellen die vernietiging ontwijken prolifereren om een ​​tumor te vormen, een massa abnormale cellen.
                              • De meeste veroorzaken geen ernstige problemen en kunnen volledig worden verwijderd door een operatie.
                              • Kankercellen zijn in veel opzichten abnormaal.
                              • Ze kunnen een ongebruikelijk aantal chromosomen hebben, hun metabolisme kan uitgeschakeld zijn en ze kunnen op een constructieve manier niet meer functioneren.
                              • Kankercellen kunnen signaalmoleculen afscheiden die ervoor zorgen dat bloedvaten naar de tumor groeien.
                              • Deze behandelingen zijn gericht op actief delende cellen.
                              • Chemotherapeutische geneesmiddelen interfereren met specifieke stappen in de celcyclus.
                              • Taxol voorkomt bijvoorbeeld mitotische depolymerisatie, waardoor wordt voorkomen dat cellen voorbij de metafase gaan.
                              • De bijwerkingen van chemotherapie zijn te wijten aan de effecten van het medicijn op normale cellen.
                              • De oorzaken zijn divers, maar cellulaire transformatie omvat altijd de wijziging van genen die het controlesysteem van de celcyclus beïnvloeden.

                              Lezingsoverzicht voor Campbell/Reece Biology, 7e editie, © Pearson Education, Inc. 12-1


                              10.E: Celreproductie (Oefeningen) - Biologie

                              Wetenschappelijke werkbladen en online oefeningen
                              Taal: Engels Onderwerp: Wetenschap

                              Delen van de plant
                              Rang/niveau: 4° graad
                              door MissMaggieCandlish

                              Levende en niet-levende dingen
                              Rang/niveau: Eerste leerjaar
                              door Miss_Dianita

                              Materie sorteren
                              Rang/niveau: k-2
                              door asherman5

                              Zonnestelsel
                              Rang/niveau: Graad K
                              door Jennifer Rivera

                              Delen van de plant
                              Rang/niveau: primero
                              door Achavez

                              Materialen 1
                              Rang/niveau:
                              door diegomartinez13

                              Woordzoeker wilde dieren
                              Rang/niveau: 1E RANG
                              door Lisby Ramirez

                              Levenscyclus van planten
                              Rang/niveau: Eerste leerjaar
                              door Miss_Dianita

                              Voedselketen
                              Rang/niveau: graad 3
                              door leer metalessia

                              Ons zonnestelsel
                              Rang/niveau: Graad 3 - Graad 4
                              door Victor

                              Delen van een plant
                              Rang/niveau: kleuterschool
                              door MissNoraKG

                              toestanden van materie
                              Rang/niveau: 2
                              door MsFerguson242

                              Vijf zintuigen
                              Rang/niveau: Peuter
                              door mooimama83

                              Energiesoorten
                              Rang/niveau: Elementair
                              door Miss Fatii

                              Voedselketen
                              Rang/niveau: 6
                              door IndhuMS

                              Energie
                              Rang/niveau: 5de leerjaar
                              door mariabm91

                              Staten van materie
                              Rang/niveau: Graad 4
                              door cdlruchon

                              Vink het juiste antwoord aan
                              Rang/niveau: 1º Primair
                              door Elena1973

                              Natuurlijke bronnen
                              Rang/niveau: 1e graad
                              door mevrouwBereCSJB

                              Energie - Warmte, licht en geluid
                              Rang/niveau: Baby 2
                              door shirlenejohn

                              Duwen en trekken
                              Rang/niveau: Peuter
                              door Laing

                              Dieren geluiden
                              Rang/niveau: Peuter
                              door cherziah


                              Bekijk de video: Examen biologie - Genotype en fenotype Erfelijkheid (Januari- 2022).