Door Kevin Beck
Bijgewerkt op 30 augustus 2022

Andrew Brookes/Afbeeldingsbron/GettyImages

Celdeling is de hoeksteen van het leven en vindt plaats op twee verschillende manieren die verschillende biologische functies dienen. Mitose, de niet-seksuele deling van somatische cellen, zorgt voor groei, herstel en ongeslachtelijke voortplanting. Meiose, beperkt tot de geslachtsklieren, creëert haploïde gameten en stimuleert de genetische diversiteit door recombinatie en onafhankelijk assortiment.

Wat zijn cellen?

Cellen zijn de fundamentele eenheden van het leven en bezitten vijf kerncapaciteiten:omgevingswaarneming, groei, voortplanting, homeostase en complexe chemie. Ondanks de opmerkelijke diversiteit aan organismen lijkt de architectuur van een menselijke cel op microscopisch niveau op die van een plantencel:beide bevatten een kern, cytoplasma en gedefinieerde grenzen.

Prokaryoten versus eukaryoten

Prokaryoten (bacteriën en archaea) zijn vrijwel uitsluitend eencellig, planten zich ongeslachtelijk voort via binaire splitsing en hebben geen membraangebonden organellen. Eukaryoten (dieren, planten, schimmels en protisten) zijn grotendeels meercellig, bezitten complexe organellen en zijn voor hun voortplanting en diversificatie afhankelijk van mitose en meiose.

De celcyclus

Bij eukaryoten regelt de celcyclus de groei en deling. Interfase (G1, S, G2) bereidt de cel voor:G1 omvat groei en duplicatie van organellen; S repliceert het DNA; G2 assembleert de machines voor de deling. De cyclus culmineert in de M-fase —mitose — gevolgd door cytokinese, die de twee dochtercellen fysiek scheidt.

Basisprincipes van chromosomen

Genetisch materiaal in eukaryoten is verpakt als chromatine – DNA gewikkeld rond histoneiwitten – waardoor verschillende chromosomen worden gevormd. Mensen hebben 46 chromosomen:22 paar autosomen en een paar geslachtschromosomen (XX of XY). Hoewel homologe chromosomen een vergelijkbare structuur delen, verschillen hun nucleotidesequenties, waardoor recombinatie tijdens de meiose mogelijk is.

Mitose versus meiose

Beide processen beginnen met gedupliceerde chromosomen (92 chromatiden in een diploïde cel). Bij mitose scheiden de 46 paren zusterchromatiden zich uit om twee genetisch identieke dochtercellen te produceren. Meiose vermindert echter het aantal chromosomen met de helft en introduceert genetische variatie.

De fasen van mitose

• Profase: Chromosomen condenseren; de nucleaire envelop lost op; de mitotische spil vormt zich.
• Prometafase: Chromosomen hechten zich aan de microtubuli van de spil en beginnen te bewegen.
• Metafase: Chromosomen komen uit op de metafaseplaat.
• Anafase: Zusterchromatiden scheiden zich naar tegenovergestelde polen.
• Telofase: Nucleaire enveloppen hervormen zich rond elke set chromosomen, die decondenseren.

Cytokinese volgt, waarbij twee dochtercellen worden geproduceerd die elk een nieuwe celcyclus ingaan.

De twee fasen van de meiose

Meiose bestaat uit twee opeenvolgende divisies – meiose I en meiose II – die vier haploïde gameten produceren. Elke divisie bevat fasen die analoog zijn aan mitose, maar met unieke kenmerken.

Meiose I

• Profase I: Homologe chromosomen paren zich om bivalente chromosomen (tetrads) te vormen en ondergaan kruisingen, waarbij genetisch materiaal door elkaar wordt geschud.
• Metafase I: Bivalenten komen uit op de metafaseplaat; de oriëntatie van elke homoloog is willekeurig, waardoor er maximaal 2 ²³ ontstaat (≈8,4 miljoen) mogelijke gametencombinaties.
• Anafase I: Homologe chromosomen segregeren naar tegenovergestelde polen, terwijl zusterchromatiden vast blijven zitten.
• Telofase I: Er vormen zich twee haploïde cellen, die elk nog steeds gedupliceerde chromatiden bevatten.

Meiose II

• Meiosis II weerspiegelt mitose:de gedupliceerde chromatiden scheiden zich, wat resulteert in vier genetisch verschillende haploïde cellen.
• Deze cellen worden gameten (sperma bij mannen en eieren bij vrouwen), die elk een enkele kopie van de 23 chromosomen dragen.
• Geslachtsbepaling vindt plaats tijdens deze fase:sperma dat Y draagt, leidt tot mannelijke nakomelingen; sperma met X kan alleen maar bijdragen aan dochters.

Meiose en genetische diversiteit

Meiose integreert twee mechanismen – kruising en onafhankelijk assortiment – om de enorme genetische diversiteit te genereren die wordt gezien bij eukaryoten. Het begrijpen van deze processen is essentieel voor het begrijpen van concepten in de genetica, evolutie en geneeskunde.