Twee basistypen celdeling, mitose en meiose, komen voor bij planten, dieren, protisten en schimmels.
Bij dieren komt mitose voor in lichaamscellen om groei te produceren en lichaamsweefsels te herstellen en te onderhouden. Elke dochtercel is een genetische replica van de oorspronkelijke cel.
Meiose treedt op bij seksuele reproductie om variabele te genereren gameten, of eieren en sperma, die zich verenigen om een nieuw individu te vormen dat verschilt van de ouders.
Synapsis is de unieke manier waarop chromosomen op één lijn liggen in de eerste divisie van meiose, genaamd "meiose I", dus het gebeurt tijdens meiose maar niet tijdens mitose. Elk chromosoompaar is met elkaar verbonden, waarbij vaak genetisch materiaal tussen de afzonderlijke chromosomen wordt uitgewisseld. Deze uitwisseling, die oversteken wordt genoemd, is een belangrijke manier om de genetische variabiliteit in seksueel voortplantende organismen te vergroten.
Nieuwe genetische combinaties
Meiosis produceert cellen met half zoveel chromosomen als in lichaamscellen, een zogenaamde haploïde toestand, zodat nakomelingen het juiste aantal chromosomen hebben.
Bij mensen hebben lichaamscellen een diploïde of verdubbeld aantal van 46, met 23 paar chromosomen. Elk paar heeft een moederlijk en vaderlijk chromosoom, homologe chromosomen genoemd. Tijdens meiose vinden twee delingen plaats om haploïde gameten te produceren met 23 enkele chromosomen.
Elke gameet heeft unieke combinaties van moederlijke en vaderlijke chromosomen. Dit genetische variabiliteit is belangrijk, zodat organismen zich kunnen aanpassen aan veranderende omstandigheden. Verdere genetische variabiliteit treedt op tijdens synapsis, wanneer genetisch materiaal wordt uitgewisseld tussen zusterchromatiden tijdens crossover.
Hoe synapsis in meiose optreedt
Voordat meiose begint, repliceren de homologe chromosomenparen in de celkern zich om twee paar zusterchromatiden te vormen, elk paar bij elkaar gehouden door structuren die centromeren worden genoemd.
Om meiose te beginnen, lost het kernmembraan op en worden de chromosomen korter en dikker. Tijdens deze eerste fase, profase I genaamd, vindt synapsis plaats. De twee paar zusterchromatiden verbinden zich langs hun lengte met elkaar door combinaties van RNA en eiwitten die het 'synaptonemale complex' worden genoemd.
De verbonden chromatiden blijven korter worden en wikkelen zich daarbij samen. Ze kunnen zo in elkaar grijpen dat stukjes zusterchromatiden afbreken en opnieuw vast komen te zitten aan de tegenoverliggende chromatide, zodat een deel van de maternale chromatide zich nu op de vaderlijke chromatide bevindt en vice omgekeerd.
geroepen oversteken of "recombinatie", dit proces verrijkt de genetische variabiliteit verder, naast factoren zoals willekeurige bevruchting.
Synapsis eindigt
Net zo meiose I gaat verder, tijdens metafase I migreren de gesynapseerde homologe chromosoomparen naar het midden van de cel en stellen ze op een rij. De maternale en vaderlijke homologe chromosomen kunnen willekeurig naar de linker- of rechterkant van de cel worden gesorteerd.
Vervolgens, tijdens anafase I, scheiden synapsis-uiteinden en homologe chromosoomparen zich en migreren ze naar tegenoverliggende celzijden. In telofase I lokaliseert celdeling één type van elk homoloog chromosoompaar in elke haploïde dochtercel, met de chromatiden die crossover genetisch materiaal in zich dragen.
De rest van meiose
In meiose II, de twee cellen van meiose die ik deel om de twee zusterchromatiden van de homologe paren te scheiden. De resulterende gameten hebben nu een haploïde aantal ongepaarde zusterchromosomen. Bij mensen zijn de mannelijke gameten vier functionele zaadcellen. Meiose bij vrouwelijke mensen produceert één groot functioneel ei en drie kleine (en uiteindelijk weggegooide) cellen die poollichamen worden genoemd en die kernen bevatten maar weinig cytoplasma.
Genetische variabiliteit in de gameten komt ten eerste voort uit het onafhankelijke assortiment van individuele chromosomen tijdens elke meiotische deling met maternale en vaderlijke chromatiden die willekeurig door de dochtercellen worden verspreid mode. Bij mensen is het totaal aantal mogelijke combinaties van paren van 23 chromosomen 8.324.608.
De tweede bron van variabiliteit komt van de uitwisseling van genetisch materiaal van cross-over tijdens synapsis.