Wat is meiose?

  • Joseph Norman
  • 0
  • 3161
  • 292

Alle cellen komen voort uit andere cellen door het proces van celdeling. Meiose is een gespecialiseerde vorm van celdeling die voortplantingscellen produceert, zoals planten- en schimmelsporen en zaad- en eicellen.

In het algemeen houdt dit proces in dat een "oudercel" wordt gesplitst in twee of meer "dochter" -cellen. Op deze manier kan de oudercel zijn genetisch materiaal van generatie op generatie doorgeven.

Eukaryote cellen en hun chromosomen

Op basis van de relatieve complexiteit van hun cellen, worden alle levende organismen globaal geclassificeerd als prokaryoten of eukaryoten. Prokaryoten, zoals bacteriën, bestaan ​​uit een enkele cel met een eenvoudige interne structuur. Hun DNA zweeft vrij in de cel in een gedraaide, draadachtige massa die de nucleoïde wordt genoemd.

Dieren, planten en schimmels zijn allemaal eukaryoten. Eukaryote cellen hebben gespecialiseerde componenten die organellen worden genoemd, zoals mitochondriën, chloroplasten en het endoplasmatisch reticulum. Elk van deze heeft een specifieke functie. In tegenstelling tot prokaryoten is eukaryoot DNA verpakt in een centraal compartiment dat de kern wordt genoemd.

Binnen de eukaryote kern zijn lange dubbel-helixvormige DNA-strengen stevig gewikkeld rond eiwitten die histonen worden genoemd. Dit vormt een staafachtige structuur die het chromosoom wordt genoemd.

Cellen in het menselijk lichaam hebben 23 paar chromosomen, of 46 in totaal. Dit omvat twee geslachtschromosomen: twee X-chromosomen voor vrouwen en één X- en één Y-chromosoom voor mannen. Omdat elk chromosoom een ​​paar heeft, worden deze cellen "diploïde" cellen genoemd.

Aan de andere kant hebben menselijke sperma en eicellen slechts 23 chromosomen, of de helft van de chromosomen van een diploïde cel. Ze worden dus "haploïde" cellen genoemd.

Wanneer het sperma en het ei tijdens de bevruchting worden gecombineerd, wordt het totale aantal chromosomen hersteld. Dat komt omdat seksueel voortplantende organismen een set chromosomen van elke ouder ontvangen: een set van moeder en vader. Elk chromosoom heeft een overeenkomstig paar, orhomolog.

Mitose versus meiose

Eukaryoten zijn in staat tot twee soorten celdeling: mitose en meiose

Mitose zorgt ervoor dat cellen identieke kopieën van zichzelf kunnen maken, wat betekent dat het genetisch materiaal wordt gekopieerd van ouder- naar dochtercellen. Mitose produceert twee dochtercellen uit één oudercel.

Eencellige eukaryoten, zoals amoeben en gist, gebruiken mitose om zich ongeslachtelijk voort te planten en hun populatie te vergroten. Meercellige eukaryoten gebruiken, net als mensen, mitose om beschadigde weefsels te laten groeien of te genezen.

Meiose, aan de andere kant, is een gespecialiseerde vorm van celdeling die voorkomt in organismen die zich seksueel voortplanten. Zoals hierboven vermeld, produceert het reproductieve cellen, zoals zaadcellen, eicellen en sporen in planten en schimmels.

Bij mensen ondergaan speciale cellen, kiemcellen genaamd, meiose en geven uiteindelijk aanleiding tot sperma of eieren. Kiemcellen bevatten een complete set van 46 chromosomen (23 maternale chromosomen en 23 vaderlijke chromosomen). Tegen het einde van de meiose hebben de resulterende voortplantingscellen of gameten elk 23 genetisch unieke chromosomen.

Het algehele proces van meiose produceert vier dochtercellen uit één enkele oudercel. Elke dochtercel is haploïde, omdat deze de helft van het aantal chromosomen heeft als de oorspronkelijke oudercel.

"Meiose is reducerend", zegt M. Andrew Hoyt, een bioloog en professor aan de Johns Hopkins University.

In tegenstelling tot mitose, zijn de dochtercellen die tijdens de meiose worden geproduceerd genetisch divers. Homologe chromosomen wisselen stukjes DNA uit om genetisch unieke, hybride chromosomen te creëren die bestemd zijn voor elke dochtercel.

Meiose nader bekeken

Voordat de meiose begint, vinden er enkele belangrijke veranderingen plaats binnen de oudercellen. Ten eerste maakt elk chromosoom een ​​kopie van zichzelf. Deze gedupliceerde chromosomen staan ​​bekend als zusterchromatiden. Ze zijn samengesmolten en het punt waar ze zijn samengevoegd, staat bekend als de centromeer. Gefuseerde zusterchromatiden lijken ongeveer op de vorm van de letter "X".

Meiose vindt plaats in de loop van twee ronden van nucleaire divisies, meiose I en meiose II genoemd, volgens Scitable van Nature Education. Verder zijn meiose I en II elk onderverdeeld in vier hoofdfasen: profase, metafase, anafase en telofase.

Meiose I is verantwoordelijk voor het creëren van genetisch unieke chromosomen. Zusterchromatiden paren met hun homologen en wisselen genetisch materiaal met elkaar uit. Aan het einde van deze deling produceert een oudercel twee dochtercellen, die elk een set zusterchromatiden bevatten.

Meiose II lijkt sterk op mitose. De twee dochtercellen gaan in deze fase zonder verdere chromosoomduplicatie. Bij deze deling worden de zusterchromatiden uit elkaar getrokken. In de loop van meiose II worden in totaal vier haploïde dochtercellen geproduceerd.

Meiose is het proces waarbij chromosomen worden gekopieerd, gekoppeld en gescheiden om eicellen of sperma te maken. (Afbeelding tegoed: NIGMS.)

Meiose I

De vier stadia van meiose zijn als volgt, volgens "Molecular Biology of the Cell." (Garland Science, 2002):

Profase I: In dit stadium worden chromosomen compacte, dichte structuren en zijn ze gemakkelijk zichtbaar onder de microscoop. De homologe chromosomen paren aan elkaar. De twee sets zusterchromatiden lijken op twee X-en naast elkaar opgesteld. Elke set wisselt stukjes DNA uit met de andere en recombineert, waardoor genetische variatie ontstaat. Dit proces staat bekend als kruising of recombinatie.

Hoewel bij mensen de mannelijke geslachtschromosomen (X en Y) geen exacte homologen zijn, kunnen ze toch paren en DNA uitwisselen. Oversteken vindt plaats binnen slechts een klein gebied van de twee chromosomen.

Tegen het einde van profase I breekt het kernmembraan af.

Metafase I: De meiotische spoel, een netwerk van eiwitfilamenten, komt tevoorschijn uit twee structuren, de centriolen genaamd, die aan beide uiteinden van de cel zijn gepositioneerd. De meiotische spil vergrendelt op de gefuseerde zusterchromatiden. Tegen het einde van metafase I zijn alle gefuseerde zusterchromatiden aan hun centromeren vastgemaakt en in het midden van de cel opgesteld. De homologen zien er nog steeds uit als twee X's die dicht bij elkaar zitten.

Anafase I: De spilvezels beginnen samen te trekken en trekken de versmolten zusterchromatiden mee. Elk X-vormig complex beweegt van het andere af, naar tegenovergestelde uiteinden van de cel.

Telofase I: De gefuseerde zusterchromatiden bereiken beide uiteinden van de cel en het cellichaam splitst zich in tweeën.

Meiose I resulteert in twee dochtercellen, die elk een reeks gefuseerde zusterchromatiden bevatten. De genetische samenstelling van elke dochtercel is verschillend vanwege de DNA-uitwisseling tussen homologen tijdens het kruisingsproces.

Meiose II

"Meiose II lijkt op mitose", vertelde Hoyt. "Het is een equationele divisie."

Met andere woorden, tegen het einde van het proces is het chromosoomnummer ongewijzigd tussen de cellen die meiose II ingaan en de resulterende dochtercellen.

De vier stadia van meiose II zijn als volgt, volgens “Molecular Biology of the Cell, 4e editie.”

Profase II: Het kernmembraan valt uiteen, en meiotische spillen beginnen zich weer te vormen.

Metafase II: De meiotische spindels klemmen zich vast aan de centromeer van de zusterchromatiden en ze staan ​​allemaal in het midden van de cel.

Anafase II: De spilvezels beginnen samen te trekken en trekken de zusterchromatiden uit elkaar. Elk afzonderlijk chromosoom begint nu naar beide uiteinden van de cel te bewegen.

Telophase II: De chromosomen bereiken tegenovergestelde uiteinden van de cel. Het kernmembraan vormt zich weer en het cellichaam splitst zich in tweeën

Meiose II resulteert in vier haploïde dochtercellen, elk met hetzelfde aantal chromosomen. Elk chromosoom is echter uniek en bevat een mix van genetische informatie van de chromosomen van de moeder en de vader in de oorspronkelijke oudercel.

Waarom is meiose belangrijk??

Gepast “chromosomale segregatie,” of de scheiding van zusterchromatiden tijdens meiose I en II is essentieel voor het genereren van gezonde sperma en eicellen, en bij uitbreiding, gezonde embryo's. Als chromosomen niet volledig segregeren, wordt dit nondisjunctie genoemd en kan dit resulteren in de vorming van gameten die ontbrekende of extra chromosomen hebben, volgens "Molecular Biology of the Cell, 4e editie."

Wanneer gameten met abnormale chromosoomaantallen bevrucht worden, overleven de meeste van de resulterende embryo's niet. Niet alle chromosomale afwijkingen zijn echter fataal voor het embryo. Het syndroom van Down treedt bijvoorbeeld op als gevolg van het hebben van een extra kopie van chromosoom 21. En mensen met het Klinefelter-syndroom zijn genetisch mannelijk maar hebben een extra X-chromosoom.

De belangrijkste impact van meiose is dat het genetische diversiteit genereert, en dat is een groot voordeel voor het overleven van soorten.

"Door de genetische informatie te schudden, kun je nieuwe combinaties vinden die misschien beter passen in de echte wereld", zei Hoyt.




Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.

De meest interessante artikelen over geheimen en ontdekkingen. Veel nuttige informatie over alles
Artikelen over wetenschap, ruimte, technologie, gezondheid, milieu, cultuur en geschiedenis. Duizenden onderwerpen uitleggen, zodat u weet hoe alles werkt