Hoofdstuk 24
Overzicht van de celcyclus
De celcyclus begint wanneer 2 cellen worden gevormd door de
deling van een enkele ouderlijke cel en eindigt wanneer een van
deze cellen opnieuw deelt in 2 cellen
M-fase: het punt van de cyclus waarin de cel zich daadwerkelijk
deelt
de kern deelt eerst en het cytoplasma als 2de
=> nucleaire verdeling wordt mitose genoemd
=> verdeling van cytoplasma over de 2 dochtercellen wordt cytokinese genoemd
het begin van de mitose wordt gekenmerkd door condensatie (oprollen en vouwen)
van de chromatine die chromosomen genereert die dik genoeg zijn om afzonderljk
onder de microscoop te worden waargenomen
omdat DNA-replicatie al heeft plaatsgebonden, bestaat elk chromosoom eigenlijk uit
2 chromosoomkopieen die aan elkaar gehecht blijven totdat de cel zich deelt
=> zolang ze gehecht blijven worden de2 nieuwe chromosomen zusterchromatiden
genoemd
wanneer de chromatiden zichtbaar worden, breekt de envelop in fragmenten
in een beweging geleid door de microtubuli van de mitotische spoel scheiden de
zusterchromatiden en bewegen naar de tegenovergestelde uiteinden van de cel, nu
elk als een volwaardig chromosoom
tijdens de cytokinese omringen de nieuwe kernmembranen de 2 groepen
dochterchromosomen wanneer de celdeling is voltooid
de gebeurtenissen van de M-fase zijn een relatief klein deel van de totale celcyclus
=> cellen brengen het grootstte deel van hun tijd in de groeifase tussen delingen,
genaamd de interfase
=> de meeste cellulaire inhoud wordt tijdens de interfase continu
gesynthetiseerd, zodat de celmassa geleidelijk toeneemt naarmate de cel
deling nadert
de hieveelheid nuceair Dna verdubbelt tijdens een specifiek dee van de interfase, de
S-fase (synthese fase)
G1-fase scheidt het begin van de S-fase van de voorgaande M-fase
G2-fase scheidt het einde van de S-fase met het begin van de volgende M-fase
Het is gemakkelijk om de totale lengte van de celcyclus, de generatietijd, voor
gekweekte cellen te bepalen door de cellen onder een microscoop te tellen en te
bepalen hoelang het duurt voordat de celpopulatie is verdubbeld
=> in gekweekte zoogdiercellen duurt de totale cyclus ongeveer 18-24 uur
, Nadat de totale lengte van de cyclus is bepaald, is het mogelijk om de lengte an
specifieke fasen te bepalen
=> wordt gedaan door cellen gedurende korte tijd bloot te stellen aan een radioactief
gemerkte DNA voorloper (meestal 3H-thymine) en vervolgens de cellen te
onderzoeken met autoradiografie
=> de fractie van cellen met radioactiviteit in hun kernen vertegenwoordigt de
fractie van cellen die zich ergens in de S-fase bevinden toen de radioactieve
verbinding beschikbaar was
=> wanneer deze fractie wordt vermenigvuldgd met de totale lengte
van de celcyclus, is het resultaat een schatting van de gemiddelde
lengte van de S-fase
=> voor zoogdierencellen is die factie ongeveer 0,33 wat
aangeeft dat de S-fase ongeveer 6-8 uur lang is
=> ook kan de lengte van de M-fase worden geschat door de generatietijd te
vermenigvuldigen met het percentage cellen dat zich op enig moment in de
mitose bevindt
=> dit percentage wordt de mitotische index genoemd
=> de mitotische index voor zoogdiercellen is vaak ongeveer
3-5% wat betekent dat de M-fase minder dan een uur duurt
(meestal 30-45 minuten)
De lengte van de G1-fase is nogal variabel, afhankelijk van het celtype
=> tijdens de G1-fase wordt een belangrijke ‘beslissing’ genomen of de cel opnieuw
moet delen of niet
=> cellen die in de G1-fase worden gehouden in afwachting van een signaal
dat zegt wanneer ze terug aan celdeling mogen doen, bevinden zich in de G0-
fase
Er zijn ook cellen die de celcylus volledig verlaten en ondergaan een terminale
differentiatie
=> ze zijn voorbestemd om nooit meer te delen
=> de meeste van de zenuwcellen bevinden zich in deze fase
Er zijn ok cellen waar een tijdelijke stopzetting van de celcyclus opteedt in G2
=> G2 is in het algemeen korter dan G1 en varieert niet zo in duur, meestal 4-6 uur
Moderne celbiologen gebruiktn niet langer radioactief thymine maar thymine-
analogen
=> cellen tijdens de S-fase worden geincubeerd et 5-broomdeoxyuridine (BrdU) of 5-
ethynyl-2’-deoxyiridine (EdU)
=> welke cellen BrdU- of EdU-gelabeld zijn kunnen vervolgens worden
beoordeeld via fluorescentiemicroscopie met behulp van immunokleuring (bij
BrdU) of een chemishe reactie (bij EdU)
Celcyclusstudies zijn vergemakkelijkt door het gebruik van flowcytrometrie, een
techniek die geautomatierde analyse van de chemische samenstelling van vele
individuele cellen mogelijk maakt
,Nuceaire en celdeling
Mitose is onderverdeeld in de profase, prometafase, metafase, anafase en telofase
Mitose is onderverdeeld in 5 fasen op basis van veranderlijke uiterlijk en gedrag van de
chromosomen
=> profase, prometafase, metafase, anafase en telofase
Profase
Na de DNA replicatie voltooid is, verlaten de cellen de S-fase en gaan ze de G2-fase
binnen, waar de laatste voorbereidingen worden getroffe, voor het begin van de
mitose
Tegen het einde van de G2 beginnen de chromosomen te condenseren van de
chromatinevezels in compactere, gevouwen structuren die typerens zijn voor mitose
=> chromosoomcondensatie is een belangrijke gebeurtenis omdat chromatinevezels
zo lang en met elkaar verweven zijn dat ze verstrikt zouden geraken tijdens de
celdeling
Een cel wordt in profase beschouwd wanneer de chromosomen zijn gecondenseerd
tot het punt dat ze zochtbaar zijn als afzonderlijke objecten in de lichtmicroscoop
Omdat de chromosomale DNA-moleculen in de S-fase zijn gerepliceerd, bestaat elk
profasechromosoom uit 2 zusterchromatiden die nauw aan elkaar zijn gehecht
In dierlijke cellen verdwijnen de nucleoli gewoonlijk naarmate de chromosomen
condenseren
=> nucleoli in plantencellen kunnen als afzonderlijke entiteiten blijven, gedeeltelijke
verstoring ondergaan of volledig verdwijnen
Het centrosoom functioneert als microtubule-organizing centers (MTOCs) waar
microtubulis worden geassembleerd en verankerd
=> de positionering van centrosomen beinvloed de positie van de mitotische spoel
tijdens celdeling
Aan het begin van de profase scheiden de 2 centrosomen zich van elkaar en bewegen
naar tegenovergestelde zijden van de kern
In het centrosoom van dierlijke cellen bevinden zich een paar kliene cilindrische
microtubuli bevattende centriolen die meestal loodrecht op elkaar zijn georienteerd
=> omdat centriolen vaak afwezig zijn in bepaalde celtypen, waaronder de meeste
plantencellen, lijken ze niet essentieel te zijn voor het proces van mitose
=> ze lijken wel een cruciale rol te spelen bij het vormen van trilharen/ cilia en
zweepstaarten/ flagela
Op hetzelfde moment dat centrosomen worden gedupliceerd (G2-fase), repliceren de
centriolen
=> ‘dochter’ centriolen beginnen te groeien nabij het ene uiteinde van elke ‘moeder’
centriool in een loodrechte stand
, Terwijl ze van elkaar bewegen werkt elk centrosoom als een nucleatieplaats voor de
assemblage van microtubuli en begint het gebied tussen de 2 centrosomen zich te
vullen met microtubuli die bestemd zijn om de mitotische spoel te vormen, de
structuur die de chromsomen later naar de dochtercellen verdeeld
=> tijdens dit proces worden de cytoskelet microtubuli uit elkaar gehaald en worden
hun tubuline subeenheden toegevoegd aan de groeiende mitotische spoel
=> er vormt zich in de directe nabijheid van elk centrosoom een dichte stervorming
van microtubuli, aster genoemd
Prometafase / late profase
Het begin van de prometafase wordt gekenmerkd door de fragmentatie van de
membranen van de nucleaire envelop
Terwijl centrosomen hun beweging naar tegenovergestelde zijden van de kern
voltooien, maakt de afbraak van de nucleaire omhullig mogelijk dat de
spoelmicrotubuli contact maken met de chromsomen die in dit stadium nog steeds
uit gepaarde chromatiden bestaan
=> de spoelmicrotubuli zijn bestemd om te hechten aan de chromatiden in het
gebied van het centromeer, het vernauwde gebied waar de 2 lden van elk
chromatinepaar bij elkaar worden gehouden
=> het DNA van elk centromeer bestaat uit een tandembly repeated CEN-
sequentie, waarvan de samenstelling sterk verschilt tussen verschillende
soorten
=> in centromeren bevinden zich gespecialiseerde nucleosomen waarin histin
H3 wordt vervangen door een verwant eiwit dat bij mensen CENP-A
(centromere proteine A) wordt genoemd
=> speelt een belangrijke rol bij het aanwerven van extra eiwitten tot
het centromeer om kinetochoren te vormen
=> structuur die gepaarde chromatiden aan de
spoelmicrotubuli hecht
Kinetochoren eiwitten binden aan centromeer kort nadat DNA is gerepliceerd tijdens
de S-fase, waarna er nog andere eiwitten aangewerft worden om mature
kinetochoren te vormen
Elk chromsoom heeft 2 kinetochoren die beide naar een andere kant gericht zijn en
beide gebonden aan een van de 2 chromatiden
Tijdens de prometafase binden een paar spoel microtubuli aan deze kinetochoren
waardoor de chromosomen aan de spoel worden vastgemaakt
=> krachten uitgeoefend door deze kinetochore micortubuli verplaatst ze vervolgens
geleidelijk naar het midden van de cel
Figuur: toont de ingewikkelde strutuur van kinetochoren
=> de binnenste kinetochoor bevat eiwitten die zich binden aan
centromeer DNA
