Chapter 13: Sexual Life Cycles and Meiosis
De transmissie van eigenschappen van een generatie wordt erfelijkheid genoemd. Zonen en dochters
zijn niet identieke kopieën van hun ouders. Door de erfelijke gelijkenissen zijn er wel variaties.
Genetica is de studie van erfelijkheid en de gelijkenissen variaties.
13.1 Offspring acquire genes from parents by inheriting chromosomes
Ouders geven hun nakomelingen informatie in de vorm van erfelijkheid gevonden in de genen. De
genen die wij erven van onze vader en moeder zijn een genetische link naar onze ouders toe. Het
genetische programma is specifiek waarbij eigenschappen naar voren komen tijdens het moment dat
de eicel bevrucht is. De geërfde informatie wordt doorgeven door de vorm van elke gen-specifieke
sequentie van DNA nucleotiden. De meeste genen programmeren cellen om specifieke enzymen en
andere eiwitten te synthetiseren, waarvan de cumulatieve actie een overgeërfde karakteristiek
oplevert. In dieren en planten worden de reproductieve cellen gameten genoemd. Gameten
(gametes) zijn de sperma en de eicellen. In een eukaryotische cel zit het DNA in de chromosomen.
Mensen hebben 46 chromosomen in de lichaamscellen (somatic cel). Een chromosoom bestaat uit
honderd tot een paar duizend genen. Een gen specifieke locatie langs de lengte van de chromosoom
wordt de genlocus (locus) genoemd.
• Bij aseksuele reproductie krijg je nakomelingen dat exact een genetische kopie is. Hierbij heb
je maar een ouder dan (bv. Bij eencellige eukaryoten cellen). Het geeft reden voor een
klonering, een groep van genetische identieke individuen.
• Bij seksuele reproductie krijg je nakomelingen vanuit twee ouders, waarbij een unieke
combinatie van de genetische erfelijkheid ontstaat.
13.2 Fertilization and meiosis alternate in sexual life cycles
Een levenscyclus is de generatie tot generatie van een opeenvolging van stadie in de
voortplantingsgeschiedenis. Ieder menselijke lichaamscel heeft 46 chromosomen. Tijdens de mitose,
worden de chromosomen genoeg gecondenseerd zodat ze zichtbaar zijn onder een licht microscoop.
Hier kunnen de grootte gezien worden, de positie van de centromeren, het patroon van de gekleurde
banden geproduceerd bij een chromatine-binding streng.
Er zijn twee chromosomen van elk van de 23 typen.
• Het maternal set is het deel wat je krijgt van je moeder.
• Het paternal set is het deel wat je krijgt van je vader.
Een display met alle chromosomen is een karyotype. De twee chromosomen van een paar hebben
dezelfde lengte, centromeren positie en het gekleurde patroon = homo-logische chromosomen
(homologous chromosomes). Beide chromosomen van een paar hebben dezelfde erfelijke karakters.
X en Y zijn belangrijk bij de sperma en eicellen, het worden ook wel de seks chromosomen genoemd
(sex chromosomes). Vrouwen hebben XX, terwijl mannen een X en een Y hebben. De andere
chromosomen zijn autosomes.
Figuur 1: Karyotype
,Een cel met een set van twee chromosomen wordt een diploïde cel genoemd (2n). Bij mensen is het
aantal diploïde cel 46 (2n=46), het getal van de chromosomen in de lichaamscellen. Gameten cellen
hebben een single set van elk van de chromosomen en worden haploïde cellen genoemd (n). Bij
mensen is het aantal haploïde cellen 23 (n=23). De set van 23 bestaat uit 22 autosomen en een single
seks chromosoom. Een onbevruchte eicel bevat een X chromosoom. Een sperma cel bevat een X en Y
chromosoom.
Figuur 2: Chromosomen
Een menselijke leven cyclus begint wanneer een haploïde spermacel van de vader fuseert met een
haploïde eicel van de moeder. Het fuseren in de nuclei, wordt bevruchting (fertilization) genoemd.
Figuur 3: The human life cycle
Het bevruchte eicel (zygote) is diploïde cel, want het bestaat uit twee haploïde set van
chromosomen. De enige cellen die niet worden geproduceerd tijdens de mitose zijn de gameten.
Deze zouden dan namelijk diploïd worden en bij de volgende bevruchting zouden er dan dubbel
zoveel chromosomen zijn. Met meiose (meiosis) is een type cel deling voor de gameten.
Figuur 4: Three types of sexual life cycles
Bij het type dat voorkomt in menselijk en meest andere dierlijke, gameten hebben de enigste
haploïde cellen. Meiose komt voor in kiem cellen (germ) tijdens de productie van gameten. Planten
en sommige soorten algen die een tweede type van leven cyclus heten alternatief van generatie. Dit
type bevat beide, diploïde en haploïde stage die meercellig zijn. De meercellige diploïde stadia wordt
sporophyte genoemd. Meiose in de sporophyte produceert haploïde cellen genaamd spores.
Gametophyte is een meercellig haploïde stadia die opgewekt is. Een derde type is in meeste fungi en
sommige protists, inclusief sommige algen. Meiose produceert geen gameten maar haploïde cellen
dat verdeelt wordt bij de mitose en reden geeft om een van beide eencellige nakomelingen of een
haploïde meercellig ouder organsime.
,13.3 Meiosis reduces the number of chromosome sets from diploid to
haploid
De enkele verdubbeling wordt niet alleen gevolgd via een maar via twee
opeenvolgende cel delingen, genaamd meiose I en meiose II. Deze delingen
zorgen voor 4 dochtercellen.
De stadia van meiose
De zuster chromatide zijn twee kopieën van een chromosoom. Deze zorgen
voor een verdubbeling.
Meiose I:
• Profase I:
Centrosoom bewegingen, spindelvormingen en kerndefecten van de
envelop treden (net zoals bij mitose).
De chromosomen condenseren geleidelijk in de profase I. Tijdens de
vroege profase I, komt elk chromosomenpaar met de homoloog,
uitgelijnd gen voor gen en kruising (crossing over) voor: de DNA Figuur 5: Chromosomen bij meiose
moleculen van nonsiter- chromatiden worden verbroken (door eiwitten) en worden weer
met elkaar verbonden.
Elke homoloog paar heeft een of meer X vormige gebieden = chiasmate, waar kruispunten
zijn opgetreden. Later in het stadia, microtubules gaan van de ene pool of de andere hechten
aan de kinetochoren, een op het centromeer van elk homoloog. De microtubules verplaatsen
de homologe paren naar de metafase plaat.
• Metafase I:
Paren van een homoloog chromosoom zijn nu geregeld op de metafase plaat, waar een
chromosoom van elk paar tegenover elke pool zit. Beide chromatiden van een homoloog zijn
gehecht door kinetochore microtubules van een pool. De chromatiden van de andere
homologen zijn bevestigd aan de microtubules van de tegenovergestelde pool.
• Anafase I:
De afbraak van eiwitten die verantwoordelijk zijn voor zuster chromatide cohesion langs
chromatidewapens maakt het mogelijk dat homologen scheiden. De homologen bewegen
naar de tegenovergestelde polen, geleid door het spindelapparaat. De samenhang van
zusterchromatide blijft bestaan op het centromeer, waardoor chromatide als een eenheid
naar dezelfde pool bewegen.
• Telofase I en cytokinese (cytokinesis):
Als de telofase I begint, heeft elke helft van de cel een complete haploïde set van
gedupliceerde chromosomen. Elke chromosoom bestaat uit twee zuster chromatiden; een of
beide chromatide omvatten gebieden van niet zuster chromatide DNA.
Figuur 6: Meiose I
, Cytokinese komt meestal gelijktijdig voor met de telofase I die twee haploïde dochtercellen
vormt. In dierlijke cellen wordt een splitsing gevormd. Bij sommige soorten, chromosomen
decondense en de kern omhult de vorm. Er vindt geen chromosoomduplicatie plaat tussen
meiosis I en meisose II.
Meiose II:
• Profase II:
Er wordt een spindelmachine gevormd. In de late profase II, chromosomen, ieder
samengesteld uit twee chromatide verbonden aan het centromeer, verhuisd door de
microtubules, naar de metafaseplaat II.
• Metafase II:
De chromosomen zijn gepositioneerd op de metafase plaat. Door de overstreek in meisose I
zijn de twee zuster chromatiden van elk chromosoom niet genetisch identiek. De
kinetochoren van zusterchromatiden worden bevestigd aan de microtubules die zich
uitstrekken vanaf de tegenovergestelde polen.
• Anafase II:
Omdat eiwitten die de zuster chromatiden bij elkaar houden op het centromeer, laat het de
chromatiden scheiden. De chromatiden bewegen zich tegenover de polen als afzonderlijke
chromosomen.
• Telofase II en cytokinesis:
De nuclei vormt, de chromosomen beginnen met decondensatie en de cytokinese treedt op.
De meiotische verdeling van een oudercel produceert vier dochtercellen, elk met een
haploïde set van (ongedupliceerde) chromosomen. De vier dochtercellen zijn genetisch
verschillend van elkaar en vormen de oudercel.
Figuur 7: Meiose II
Na de interfase zijn de chromsomen gedupliceerd en de zusterchromatide zijn met elkaar verbonden
door eiwitten genaamd cohesins. Vroeg in de profase I, elk gen van de twee homologen paren is
precies uitgelijnd met het passende allel van het gen aan het andere homoloog. Het DNA van twee
nonzuster chromatide (moederlijk en vaderlijk) is gebroken bij een specifiek eiwit. De formatie van
de ritsachtige structuur genaamd de synoptonemaal complex (synaptonemal) houd een homoloog
strak tegen de andere. Tijdens de associatie, genaamd de synapsis, de DNA pauze worden gesloten,
zodat ieder gebroken einde is toegetreden tot het corresponderende segment van de non zuster
chromatide. Na het synoptonemaal complex disassembles, de homologen bewegen lichtjes van
elkaar af, maar hechten nog door de zuster chromatiden cohesion. Een deel van het DNA is niet
langer gehecht aan zijn orgineel chromosoom.
