Celdelingscyclus, regulatie celdeling, geprogrameerde celdood

Question 1

Bespreek aneuploïdie.

Answer 1

Dit is een genoommutatie waarbij een celkern één of meer chromosomen mist of te veel heeft door non-disjunctie (gebrek aan splitsing) in de anafase van meiose 1 of meiose 2. Dit kan leiden tot aandoeningen zoals het syndroom van Down of het syndroom van Turner.

Question 2

Wat is crossing-over?

Answer 2

Crossing-over is een proces dat plaatsvindt tijdens het pachyteen van de profase 1 van de M-fase. De uiteinden van de homologe chromosomen (dus paternaal en maternaal) gaan over elkaar heen liggen en er ontstaan dwarsbreuken, dit is crossing-over. Indien de chromatidensegmenten permanent uitwisselen, dat wil zeggen het genetisch materiaal van de uiteinden van de 2 homologe chromosomen zijn verwisseld, heet het proces recombinatie. Deze processen kunnen enkel plaatsvinden tussen homologe chromosomen en niet tussen zusterchromatiden, omdat deze identiek aan elkaar zijn en het dus geen verschil zou uitmaken.
Samen met de willekeurige herverdeling van de chromosomen zorgt crossing-over voor de volledige herschikking van het genoom, aan het einde van de M-fase krijgen we dus 4 genetisch verschillende dochtercellen.

Question 3

Wat is een middenlichaampje?

Answer 3

Aan het einde van de M-fase (mitose) bij celreplicatie vindt de cytokinese plaats. Hierbij deelt het cytoplasma zich en vormt de ouderlijke cel 2 dochtercellen met identieke genetische informatie. De 2 dochtercellen zijn nog verbonden door een smalle cytoplasmabrug die volgepropt zit met microtubuli. Ze overlappen in het middenvlak, dit wordt de midbody of het middenlichaampje genoemd. De dochtercellen zullen scheiden en hun cytoskelet zal opnieuw opgebouwd worden.

Question 4

Wat is separase?

Answer 4

Dit is een enzym dat de start van de anafase induceert. Structuren genaamd cohesines houden de zusterchromatiden bij elkaar, deze gaan klieven en worden zo vernietigd door separase. Hierdoor komen de zusterchromatiden van elkaar los waarna ze elk naar een andere pool getrokken worden door verkorting van de microtubuli.
Dit proces hangt samen met de spindle checkpoint, of metafase checkpoint, in de kwaliteitscontrole van de celcyclus. De spindle checkpoint eiwitten inhiberen het Cdc20. Bij de juiste microtubuli aanhechting wordt Cdc20 vrijgesteld van het inhiberend complex wat het APC activeert. Het APC fosforyleert securin wat separase vrijstelt dat de cohesines, die de zusterchromatiden vasthouden, vernietigt.

Question 5

Wat is cytochroom C?

Answer 5

Dit is een intermembranaire proteïne die een rol speelt bij de apoptose-inductie via stress op mitochondriën.
Bij apoptose wordt de buitenste mitochondriale membraan permeabel door porievorming, hierdoor is er een vrijstelling van intermembranaire proteïnen, zoals cytochroom C of AIF, in het cytoplasma.
Bij de vrijstelling van cytochroom C wordt een caspase-activerend complex gevormd: het apoptosoom. Dit is een complex van het cytochroom C, Apaf-1, dATP en procaspase 9. Het apoptosoom zorgt voor de activatie van caspase 9 wat dan leidt tot de activatie van caspase-3, -6 en -7 en de rest van de proteolytische cascade.
Bij ER stress worden de eiwitten verkeerd of niet gevouwen en accumuleren in het ER lumen. Bij deze route is capsase-12 de initiator caspase en is er eveneens een downstream vrijstelling van cytochroom C.

Question 6

Bespreek AIF.

Answer 6

AIF staat voor Apoptosis Inducing Factor en is een eiwit dat een centrale rol speelt in de caspase-onafhankelijke apoptose. AIF is gelokaliseerd in de intermembranaire ruimte van de mitochondriën.
Wanneer de cel signalen ontvangt om te sterven:

• Wordt AIF vrijgesteld uit de mitochondriën.
• Transloceert AIF naar de nucleus.
• Bindt AIF met DNA.
• Triggert AIF DNA-afbraak en celdood.

Question 7

bespreek mitose

Answer 7

1. Start met de Interfase. Hierbij hoort de G1 fase, S fase en G2 fase.
   
   1. De G1 fase is de eerste rustfase waarbij de celinhoud wordt verdubbeld en DNA wordt voorbereid op volgende fase. Hieronder valt ook de G0 fase.
   2. S fase is synthese fase. Hier gebeurt DNA replicatie. De ketens worden gescheiden door helicase. Tegen de templates aan worden nieuwe strengen gevormd. De aanhechting van nucleoproteïne zorgt voor chromatine.
   3. Als laatst G2 fase. Deze bevat een checkpoiny en is de premitotische rustfase. Hierin gebeurt synthese RNA en eiwitten.
2. Mfase: mitose.
   
   1. Start met profase. Hierin chromosoomcondensatie, waarbij de kernmembraan verdwijnt en de mitotische spoelfiguur ontstaat door aanhechting microtubuli op de kinetochoren. De zusterchromatines worden bijeengehouden door cohesines, welke bestaan uit 2 platen van kinetochoren. De aanhechting gebeurd pas nadat de kernmembraan afgebroken is.
   2. Vervolgens prometafase, waarin microtubuli vastgehecht zitten.
   3. metafase, hier liggen de chromosomen op het evenaarsvlak.
   4. anafase. chromosomen splitsen en elk afzonderlijk chromatide gaat naar eigen pool hierdoor ontstaan 2 anafase groepen.
   5. Telofase. De chromosomen hebben de polen bereikt en vloeien daar samen tot 1 massa. Er vormen zich nieuwe kernomhulsels.
3. Cytokinese: De klievingsgroeve voor het splitsen van de cellen ontstaat. De cytoplasmabrug hierin zit volgepropt met microtubuli die op het middenvlak overlappen=middenlichaampje. Het cytoskelet wordt opnieuw opgebouwt.

Bij Mitose ontstaat er een perfecte kloon van de gedeelde cel. Er is dus geen genetische variatie tengevolge hiervan.

Question 8

Bespreek meiose

Answer 8

Voorafgaand weer Interfase, hierna M fase

1. Meiose 1: verdubbeling genetisch materiaal, maternale en paternale chromosomen wisselen stukjes uit door crossing over, hierdoor uiteindelijk 4 unieke dochtercellen.
   
   1. Profase 1. genetisch materiaal wordt verdubbeld. Chromosomen gaan in homologe paren ligen en doen crossing over.
      
      1. leptoteen: chromosomen condenseren en zitten gewikkeld rondom dunne draden. Elk chromosoom bestaat uit 2 zusterchromatiden die aan beide einden vastzitten aan het kernmembraan.
      2. zygoteen: chromosomen iets compacter, eerste contact tussen homologe chromosomen= synapsis. Vanuit deze plaatsen ritssluitingeffect.
      3. pachyteen: crossing over tussen homologe chromosomen
      4. diploteen: chromosomen komen weer van elkenaar los=desynapsis. De cross-overs blijven zichtbaar als chiasmata. Bij oöcyten stopt hier de meiose.
      5. diakinese: chromosomen condenseren zeer sterk. De zusterchromatiden zijn verbonden door centromeren, de homologe chromosomen door chiasmata. De chromosomen wijken nu verder van elkaar, maar blijven verbonden. Gaat bij oöcyten weer verder in pubertijd.
   2. Metafase 1: kernmembraan en nucleoli verdwijnen, spoelfiguren ontwikkelen. Homologe paren gaan in midden van cel liggen, op evenaarsvlak.
   3. Anafase 1: Volledig centromeer gaat naar 1 celpool, wie naar waar door toeval. De zusterchromatiden zitten dus nog steeds aan elkaar vast, maar de homologe paren gaan elk hun eigen weg.
   4. Telofase 1: kernmembraan opnieuw gevormd, cel splits uiteen(cytokinese).
2. Meiose 2. Deze keer geen Interfase. Hier gaan de twee ontstane cellen uit meiose 1 nog verder ontwikkelen zodat het uiteindelijke resultaat 4 cellen is. De twee meiose 1 cellen splitsen zich dus nog eens.
   
   1. Profase 2: geen crossing over, wel weer ontstaan spoelfiguur.
   2. Metafase 2: Chromosomen gaan in evenaarsvlak liggen.
   3. Anafase 2: Chromatiden worden uitelkaar getrokken en gaan naar eigen polen toe. Dus geen centromeren meer.
   4. Telofase 2: Chromatiden hebben polen bereikt, cellen delen. Er zijn nu in totaal 4 nieuwe cellen, allemaal ontstaan uit 1.

Bij ovogenese degenereert na de eerste meiotische deling 1 van de twee cellen tot het eerste poollichaampje, dus gaat er maar 1 cel de tweede deling in. Ook na meiose 2 degenereert 1 van de cellen tot het tweede poollichaampje, zodat er uiteindelijk slechts 1 cel overblijft: de eicel. Bij de spermatogenese ontstaan er wel 4 cellen.