Anatomie-Lexicon

meiosis

definitie

Meiose is een speciale vorm van celdeling en wordt ook wel volwassenheidsdeling genoemd. Het bevat twee divisies die een diploïde oudercel in vier haploïde dochtercellen veranderen.

Deze dochtercellen bevatten elk een chromatide-chromosoom van 1 en zijn niet identiek. Deze kiemcellen zijn nodig voor seksuele voortplanting.

invoering

Bij mannen zijn de kiemcellen de zaadcellen die in de testikels worden gevormd. Het equivalent bij vrouwen zijn de eicellen die ze vanaf de geboorte heeft.

Een haploïde kiemcel van elke ouder versmelt tot een dubbele set chromosomen, die in alle andere lichaamscellen te vinden zijn.

Als een van de twee divisies defect is tijdens meiose, numerieke chromosomale afwijkingen zoals trisomie 21 (bekend als het syndroom van Down).

Wat is de functie van meiose?

De functie van meiose is de productie van kiemcellen in zowel vrouwelijke als mannelijke levende wezens. Deze zijn nodig voor seksuele voortplanting en worden daarom aangetroffen bij zoogdieren en mensen.

Na meiose, een cel met een dubbele (diploïde) Chromosoomset van vier cellen met een eenvoudige (haploïde) Set chromosomen.

Deze reductie van de set chromosomen is erg belangrijk, omdat anders twee kiemcellen met een dubbele set chromosomen samen zouden smelten tijdens de bevruchting. Het resultaat zou een levend wezen zijn met vier keer (tetraploïde) Set chromosomen. Deze chromosoomafwijking is verantwoordelijk voor ongeveer 5% van alle miskramen.

Naast het verminderen van het aantal chromosomen en het produceren van kiemcellen, heeft meiose nog een andere functie. Door de chromatiden willekeurig over de vier dochtercellen te verdelen, zorgt meiose voor genetische diversiteit.

Naast de willekeurige verdeling van het genoom is er ook de uitwisseling van genetische informatie tussen moederlijke en vaderlijke chromosomen. Dit proces staat bekend als cross-over en verhoogt de genetische recombinatie en diversiteit verder.

Dit onderwerp is wellicht ook interessant voor u: Functies van de celkern

Hoe verloopt de meiose?

Het proces van meiose is altijd hetzelfde en kan grofweg in twee delen worden verdeeld. Deze bestaan op hun beurt uit meerdere fasen, die echter in beide divisies identiek zijn.

Eerste divisie van meiose

Meiose begint met het verdubbelen van de twee chromatiden, zodat de cel een dubbele set chromosomen heeft met vier chromatiden.Dit wordt gevolgd door de eerste deling van meiose, waarbij de twee paren chromosomen van elkaar worden gescheiden.

De resulterende twee cellen hebben elk een chromosoom met twee chromatiden. Deze deling wordt reductiedeling genoemd, omdat de dubbele set chromosomen wordt gehalveerd. Het werkt in verschillende fasen, die dezelfde namen hebben als bij mitose:

Profase
Metafase
Anafase
Telofase.

Bovendien wordt in dit deel van de meiose het genetisch materiaal nog steeds gerecombineerd binnen de chromosomen. Het is een uitwisseling van bepaalde stukjes DNA tussen de twee chromosomen, wat bekend staat als cross-over.

Tweede divisie van meiose

Het tweede deel van meiose bestaat uit de zogenaamde vergelijkingsdeling. Hier zijn de twee zusterchromatiden van elkaar gescheiden. Er ontstaan in totaal vier kiemcellen die als genetisch materiaal maar één chromatide bevatten.

Net als bij de eerste meiotische deling, zijn de vier fasen (Profase, metafase, anafase, telofase) opnieuw vinden.

De scheiding van de zusterchromatiden in het tweede deel van de meiose kan worden vergeleken met mitose, omdat daar de chromatiden worden gescheiden en naar tegenovergestelde celpolen worden getrokken.

Wat zijn de fasen van meiose?

Meiose is belangrijk voor de ontwikkeling van kiemcellen en kan worden onderverdeeld in verschillende stadia. Allereerst moet onderscheid worden gemaakt tussen meiose I en meiose II. Deze classificatie is logisch omdat tijdens de meiose twee celdelingen plaatsvinden.

De eerste divisie wordt de reductiedeling genoemd omdat de twee homologe chromosomen van elkaar gescheiden zijn. Een enkele set chromosomen wordt dus gemaakt uit een dubbele set chromosomen.

Deze eerste meiose kan worden onderverdeeld in vier fasen:

Profase i
Metafase I.
Anafase I.
Telofase I.

De oorspronkelijke cel heeft twee chromosomen die door replicatie worden gedupliceerd. Het resultaat is een cel met vier chromatiden.

In profase worden de chromosomen gecomprimeerd en naderen ze elkaar. Deze ruimtelijke nabijheid van beide chromosomen is belangrijk voor de volgende kruising. Beide chromosomen wisselen genetisch materiaal uit, waardoor de genetische diversiteit toeneemt.

Vervolgens komt de metafase, waarin de twee homologe chromosomen in het equatoriale vlak zijn gerangschikt. Tegelijkertijd wordt het spilapparaat gevormd.

In de anafase worden de chromosoomparen van elkaar gescheiden en naar de tegenoverliggende celpolen getrokken.

In de laatste fase, de telofase, vernauwt het celmembraan zich zodat er twee dochtercellen ontstaan. Deze hebben een eenvoudige set chromosomen, maar het bestaat uit twee chromatiden.

Vervolgens komt de tweede divisie van meiose. Dit wordt vergelijkingsdeling genoemd en heeft invloed op beide haploïde dochtercellen. Tijdens deze deling worden de zusterchromatiden van elkaar gescheiden, zodat er in totaal vier cellen met één chromatide resultaat zijn.

Meiose II lijkt sterk op mitose en kan ook in dezelfde fasen worden verdeeld:

Profase II
Metafase II
Anafase II
Telophase II

In de profase condenseren de zusterchromatiden en begint het spilapparaat zich te vormen.

In de metafase zijn de chromatiden in het equatoriale vlak gerangschikt, zodat beide chromatiden zich ongeveer op dezelfde afstand van de celpool bevinden.

In de anafase worden de zusterchromatiden van elkaar gescheiden en migreren ze naar de celpool.

In de telofase vernauwt het celmembraan zich weer en worden nieuwe nucleaire enveloppen gevormd.

Dit resulteerde in totaal vier dochtercellen die een eenvoudige set chromosomen bevatten in de vorm van een chromatide als genetisch materiaal.

Deze kiemcellen, geslachtscellen of gameten, worden bij beide geslachten anders aangemaakt.

Bij vrouwen zijn de eicellen vanaf de geboorte aanwezig, maar tot de puberteit in een soort slapende toestand. Met het begin van de geslachtsrijpheid rijpt er maandelijks een eicel, die vervolgens bevrucht kan worden.

Bij mannen begint de productie van sperma in de testikels pas bij het begin van de puberteit. In tegenstelling tot vrouwen zijn mannen nog in staat om tot ver in de ouderdom kiemcellen te vormen.

Wat is het verschil met mitose?

Meiose lijkt erg op mitose met betrekking tot de tweede meiotische deling, maar er zijn enkele verschillen tussen de twee celkerndelingen.

Resultaat

Het resultaat van meiose zijn kiemcellen met een eenvoudige set chromosomen die geschikt zijn voor seksuele voortplanting. Mitose creëert dochtercellen die identiek zijn aan elkaar en een dubbele set chromosomen hebben. Deze cellen hebben niet de voortplantingsfunctie, maar vervangen oude, dode of niet meer volledig functionele lichaamscellen.

Aantal divisies

Een ander verschil tussen meiose en mitose is het verschillende aantal divisies. Bij meiose zijn twee afdelingen nodig. In de eerste reductiedeling zijn de twee chromosomenparen gescheiden; in de volgende vergelijkingsdeling zijn de twee zusterchromatiden van elkaar gescheiden.

Bij mitose daarentegen is één deling voldoende. In deze ene divisie worden de zusterchromatiden gescheiden zodat er twee genetisch identieke dochtercellen ontstaan.

Looptijd

Meiose en mitose verschillen echter niet alleen in hun functie en het aantal delingen, maar ook in hun duur. Mitose is een relatief snel proces dat ongeveer een uur in beslag neemt. Meiose daarentegen duurt veel langer en kan in één fase meerdere jaren of zelfs decennia stagneren.

Dit is het geval met de eicellen die al bij de geboorte worden aangemaakt, maar allemaal in slaapstand zijn totdat ze geslachtsrijp zijn.

Ook de ontwikkeling van mannelijke geslachtscellen, het sperma, duurt ongeveer 64 dagen. Hiervan vallen ongeveer 24 dagen tot meiose.

U kunt meer informatie over dit onderwerp vinden op: Mitose - eenvoudig uitgelegd!

Wat is de oversteek?

De kruising beschrijft de uitwisseling van genetisch materiaal tussen twee chromatiden. Deze benaderen elkaar daarbij, kruisen elkaar en wisselen vervolgens bepaalde DNA-fragmenten uit.

Dit proces vindt plaats tijdens de kiemceldeling (meiosis) in plaats van. De oversteek kan worden toegewezen aan profase I, die kan worden onderverdeeld in vijf fasen.

Voordat de eerste deling van de meiose begint, wordt het DNA verdubbeld zodat er vier chromatiden in de cel zitten. De eerste fase van profase I is dat Leptoteen, waarin de chromosomen condenseren en zichtbaar worden onder de lichtmicroscoop.

Dit is de volgende Zygotene, waarbij de chromosomen elkaar naderen en een homologe chromosoomparing ontstaat. Deze ruimtelijke nabijheid van beide chromosomen is een voorwaarde om genetisch materiaal uit te kunnen wisselen. Tegelijkertijd wordt het synaptonemale-complex gevormd. Dit is een complex van meerdere eiwitten dat wordt gevormd tussen de chromosomen en zorgt voor hun exacte positie.

Hierna Pachytan de daadwerkelijke oversteek vindt nu plaats. In de twee voorgaande fasen waren er al breuken in het DNA. Nu kruisen twee chromatiden elkaar en worden de breekpunten gerepareerd. De chromosomen van moeder en vader wisselen kleine stukjes DNA uit. Deze cross-overs zijn zichtbaar als chiasmata onder de lichtmicroscoop.

in de Diploma het synaptonemale complex lost op en de chromosomen zijn alleen bij de chiasmata met elkaar verbonden.

In de laatste fase van profase I, de Diakinese, het kernmembraan lost op, de mitotische spoel begint zich op te bouwen en meiose kan plaatsvinden in de gebruikelijke volgorde.

De kruising wordt gebruikt voor intrachromosomale recombinatie en speelt, samen met de willekeurige toewijzing van het genetisch materiaal aan de geslachtscellen, een belangrijke rol bij de verscheidenheid aan kenmerken.

Hoe komt trisomie 21 voor?

Trisomie 21 is een ziekte die wordt veroorzaakt door de drievoudige aanwezigheid van het 21e chromosoom. In gezonde cellen worden de chromosomen gedupliceerd, zodat mensen in totaal 46 chromosomen hebben. Een patiënt met trisomie 21 heeft 47 chromosomen en heeft het syndroom van Down.

De drievoudige aanwezigheid van het 21ste chromosoom wordt in de meeste gevallen veroorzaakt door een fout in de meiose.

Meiose verandert een cel met vier chromatiden in vier kiemcellen, elk met één chromatide, door twee delen. In beide looptijden kunnen echter fouten optreden. Hierdoor worden de chromatiden niet goed verdeeld over de kiemcellen en volgen kiemcellen met twee chromatiden.

Deze kiemcellen hebben individuele chromosomen gedupliceerd, bij het syndroom van Down het 21e chromosoom. Als zo'n eicel versmelt met een gezond sperma, heeft het embryo het 21e chromosoom in drie exemplaren.

De symptomen van deze numerieke chromosomale afwijking zijn divers en kunnen in ernst variëren. Vaak zijn zulke kinderen geestelijk gehandicapt, belemmerd en hebben ze aangeboren hartafwijkingen.

De kans op het krijgen van de ziekte neemt toe met de leeftijd van de moeder, waardoor veel oudere zwangere vrouwen er de voorkeur aan geven een vruchtwatertest te laten doen.

Als je nog meer interesse hebt in dit onderwerp, lees dan ons volgende artikel hieronder: Downsyndroom