3 – Reproductie en chromosoom transmissie

3 – Reproductie en chromosoom transmissie
3.1 General features
Prokaryoten hebben één circulair DNA in een nucleoid.
Het complex tussen DNA en eiwitten heet een chromatide.
Sommige soorten zijn diploïd, paren chromosomen zijn dan homologs. Deze kunnen wel
verschillende allelen op hun genen hebben.
De plaats van een gen= locus.
3.2 Cell division
redenen:
- asexual reproductie
- multicellularity, zodat elke cel de correcte informatie heeft.
Circulaire DNA van bacteriën is in direct contact met het cytoplasma. Ze delen(=binary fission) door
een eiwit(=FtsZ) die in een rondje andere eiwitten verzamelen(=septum).
Cel Cyclus:
Interphase:
- G1: Gap 1. De cel neemt rust en bereid zich voor om te delen.
- S : chromosomen worden replicated.
- G2: Gap 2. De cel verzameld alles wat ze nodig heeft voor de mitose.
M-phase(mitose):
- Prophase: het kernmembraan begint met verdwijnen. De chromatiden dikken nog meer in. De
mitotic spindle begint zich te vormen.
- Prometaphase: de centrosomes verplaatsen zich naar de twee celpolen. De spindle fibers groeien.
Wanneer deze microtubulen toevallig contact maken met een kinetochore, blijven ze stevig zitten.
- Metaphase: de chomatiden gaan in één lijn tegen de ‘metaphase plate’ in het midden aanliggen.
- Anaphase: de connectie tussen de twee chromatiden wordt verbroken, en elke chromatide(nu een
individuele chromosoom) wordt naar een pool getrokken. De microtubulen verkorten.
- Telophase: De chromosomen bereiken de pool en het kernmembraan hervormt.
- Cytokinesis: De twee kernen en alle organellen komen in twee dochtercellen terecht.
Bij dieren: een contractile ring, bestaande uit myosine motor eiwitten en actin filamenten verzameld
bij het plasma membraan. De myosine hydrolyseerd ATP -> de ring verkleint -> het plasma
membraan vormt een ‘cleavage furrow’ -> beweegt zich inwaards -> twee cellen.
Bij planten: de cellen worden gescheiden door de ‘cell plate’. Golgi-aangestuurd blaasje dat cel wand
materialen met zich mee brengt wordt getransporteerd naar de equator van de cel(door de
phragmoplast) -> deze fuseren -> cel plate wordt geactiveerd -> cel plate begint te groeien tot hij aan
de andere kant de cel wand weer heeft bereikt -> de cel rijpt en scheids zich vervolgens van elkaar.
Miotic spindle apparatus
Wordt gevormd door de microtubule-organizong centers(MTOCs).
Microtubules worden gevormd door de snelle polymerisatie van tubulin eiwitten.
Er zijn in dieren 2 MTOCs(= centrosomen), gelokaliseerd bij een spindle pole.
Elke miotic spindle heeft 3 soorten microtubulen:
1. Aster microtubulen: groeien vanuit de centrosome naar buiten om de centrosome aan het
membraan vast te maken.
2. Polar microtubulen: groeien vanuit centrosome naar binnen. Ze duwen tegen elkaar zodat de
centrosomen uit elkaar gaan.
3. Kinetochore microtubulen: deze groeien naar de chromatiden en binden aan de kinetochoren.
Kinetochoren bestaan uit 3 lagen:
1) Innerplate: bindt direct aan het centromeer op het DNA.
2) Outerplate: bindt met de microtubulen.
3) Middlelayer: bindt de outer- en innerplate.
3.3 Sexual reproductie
Gametogenesis= het vormen van gameten.
Isogamous= alle gameten zijn morphologically hetzelfde.
Heterogamous= er zijn twee verschillende morphologically typen gameten.
Meiose
G1, S, G2,
meiose I,
- Prophase: de gerepliceerde chromosome dikken in en worden zichtbaar. Dan is er het
herkenningsproces(=synapsis); homologe chromosomen(=bivalents) herkennen elkaar en gaan naast
elkaar liggen. Vaak wordt er tussen de bivalents een ‘synaptonemal complex’ gevormd, bestaande uit
parallel lateral elements, die aan het DNA vast zitten. Redenen van dit complex:
1) helper systeem, voor als het normale proces faalt.
2) speelt waarschijnlijk een rol bij de meiotische chromosoom structuur.
3) nodig voor crossing over(= een fysische wissel van stukjes chromosoom). 2n crossing overs
mogelijk, met max n=23.
Abnormaliteiten in chromosoon segregatie kan een gevolg zijn van een fout in crossing over. De
connectie als resultaat van de crossing over is een ‘chiasma’.
Vervolgens worden de bivalents langzaam uit elkaar getrokken en het synaptonemal complex
verdwijnt.
- Prometaphase: de spindle apparatus is compleet en de chromatiden zijn verbonden aan de
kinetochore microtubulen.
- Metaphase: de bivalents gaan willekeurig in twéé rijen naast de metaphase plate liggen. Één paar
zuster-chromatiden is gelinked aan de ene pool, de het andere zuster paar aan de andere.
- Anaphase: de bivalenten scheiden van elkaar, elk zuster-chromatide paar zit nu bij een
verschillende pool.
- Telophase: de zuster-chromatiden zijn bij de pool aangekomen. Het kernmembraan hervormt en er
ontstaan 2 nieuwe haploïde cellen.
meiose II
Bij meiose II gebeurd precies hetzelfde als bij de mitose.
Gametogenesis bij dieren
Spermatogenesis gebeurt in de testes. Deze produceren 2 cellen -> één blijft een spermatogonial en
de ander wordt een primary spermatocyte -> primary spermatocyte volgt meiose -> 4 haploïde
cellen(=spermatids) -> sperma cellen.
Sperma cellen hebben een hoofd met een organel in de punt(=acrosome). Deze bevat verterings
enzymen.
Oogenesis gebeurt in de oogonia. Vóór de geboorte worden er door meiose I primary oocytes
gemaakt en gepauzeerd in de prophase van meiose I.
Daarna gaan ze verder: primary oocyte produceert een secondary oocyte en een polar body ->
secondary oocyte begint meiose II -> wanneer er sperma bij komt wordt complementering van
meiose II initiated -> secondary oocyte produceert een haploïde eicel en een tweede polar body.
Gametogenesis bij planten
Gametophyte= de haploïde generatie.
Sporophyte= de diploïde generatie.
In de meeldraden ondergaan micropsorophytes meiose. Microspore ondergaat mitose -> 2-celled
structuur, met één tube cel en een één generative cel(beide haploïd) -> specialiceerd in een pollen
grain(=male gametophyte)
Vrouwelijke gametophyten worden gemaakt in de ovules. Megasporophyte ondergaat meiose -> 4
haploïde megaspores -> 3 van de 4 megaspores gaat dood -> de overige ondergaat dan 3 mitotic
delingen -> 7 individuele cellen: 1 eicel, 2 synergids, 3 antipodals, 1 central cell(= seven-celled
structure = embryo sac)
3.4 Chromosoom theorie van overerving
De overervings patronen van eigenschappen kunnen verklaard worden met de transmissie patronen
van de chromosomen tijdens de meiose en fertalisatie. Dit gebaseerd op:
1) Chromosomen bevatten de genetische informatie, doorgeven van cel naar cel en ouder op kind.
2) Chromosomen zijn aanwezig in homologen paren
3) De formatie van verschillende haploïde cellen gebeurd onafhankelijk van elkaar
4) Elke ouder geeft één set chromosomen aan zijn kind, deze bevat een compleet aantal.
X-Y systeem
Bij zoogdieren. Man heeft XY(=heterogametic), vrouw heeft XX(=homogametic).
X-0 systeem (haplodiploid systeem)
Bij insecten. Man heeft X, vrouw heeft XX
Z-W systeem
Bij vogels(en sommige vissen). Man is ZZ(homogametic), vrouw heeft ZW(heterogametic)
Ook is in sommige reptielen en vissen hun sekse beïnvloed door milieufactoren, zoals temperatuur.