Inleiding tot de celdeling
Celdeling is het proces waarbij een levende cel zich van één cel tot twee cellen vermeerdert. De cellen vóór de deling worden moedercellen genoemd, en de nieuwe cellen die na de deling ontstaan, worden dochtercellen genoemd. Over het algemeen omvat het twee stappen: kerndeling en cytokinese. Tijdens de mitose geven de moedercellen het genetisch materiaal door aan de dochtercellen. In eencellige organismen is celdeling de voortplanting van individuen. In meercellige organismen is celdeling de basis van individuele groei, ontwikkeling en voortplanting. Over de deling van prokaryote cellen is weinig bekend. Prokaryote cellen hebben noch een kernmembraan, noch een nucleolus. Alleen een cirkelvormig DNA-molecuul vormt een kerngebied, ook wel pseudonuclei genoemd, dat een kernachtige functie heeft. Het kernmolecuul van de quasi-nucleus is ofwel vastgehecht aan het plasmamembraan of verbonden met het plasmamembraan dat door het binnendringen van het plasmamembraan wordt gevormd. Het plasmamembraan wordt ook wel het inter-lichaam genoemd. Het gerepliceerde DNA werd ook in tweeën gekopieerd. Later verlaten de twee interstitia geleidelijk door de groei van het plasmamembraan ertussen, en de twee DNA-moleculen die ermee verbonden zijn, zijn dan uit elkaar getrokken, en elke DNA-lus is verbonden met een interstitium. Het celmembraan groeit in het midden tussen de twee DNA-lussen die uit elkaar worden getrokken, en vormt zo een membraan dat uiteindelijk één cel in twee cellen verdeelt. Eukaryote cellen kunnen worden onderverdeeld in mitose, meiose en amitose, afhankelijk van de toestand van de celdeling. Mitose is de basisvorm van eukaryote celdeling. Meiose is het proces van de deling van de chromosomen in geslachtscellen.
Proces van verschillende soorten celdeling en regulering van celdeling
Hierna volgt een korte inleiding tot de gangbare methode van deling. Omdat de chromosomen niet regelmatig verdeeld zijn, is er een probleem dat het genetisch materiaal niet gelijkmatig verdeeld kan worden. Het is een abnormale manier van deling. Amitose is de vroegste methode van celdeling. In amitose verdwijnen de nucleolus en het kernmembraan niet, verschijnen er geen chromosomen, en wordt er geen spindel gevormd in het cytoplasma. Het proces van chromosoomreplicatie en zelfs verdeling over dochtercellen wordt natuurlijk niet gezien. De cellen ondergaan echter amitose, de chromosomen worden ook gerepliceerd, en de cellen worden vergroot. Wanneer het volume van de kern verdubbelt, delen de cellen zich. Hoe het DNA van het genetisch materiaal in de celkern over de dochtercellen wordt verdeeld, moet nog verder worden onderzocht. Amitose is de eenvoudigste manier van deling. Vroeger dacht men dat amitose vooral werd aangetroffen in verouderende of zieke cellen in lagere en hogere organismen, maar later bleek dat amitose meer voorkomt in normale weefsels van dieren en planten. Amitose is waargenomen in dierlijk epitheliaal los bindweefsel, spierweefsel en leverweefsel, en parenchym epidermale groeipunt en endosperm cellen in plant. De ongeslachtelijke deling is ook een veel voorkomende vorm van deling, en deze vorm van voortplanting komt veel voor bij eencellige organismen, maar voor verschillende eencellige organismen is de manier waarop de kern zich tijdens de voortplanting deelt verschillend en kan worden gegroepeerd in de volgende manieren: amitose, ook bekend als directe deling, is een van de eenvoudigste manieren van celdeling. Het hele delingsproces ondergaat geen veranderingen in spindel en chromosoom. Dit type deling komt het meest voor bij de deling en voortplanting van prokaryoten, zoals bacteriën en cyanobacteriën. De deling van prokaryote cellen omvat twee aspecten: de verdeling van het cel-DNA, waardoor de verdeelde dochtercellen een volledige set genetisch materiaal van de oudercellen kunnen verkrijgen; en de cytokinese, waarbij de cellen in twee gelijke delen worden verdeeld. De twee DNA-moleculen die worden gedupliceerd, worden verbonden met het plasmamembraan. Naarmate de cellen groeien, worden de twee DNA-moleculen uit elkaar getrokken. Wanneer de cellen zich delen, worden de celwand en het plasmamembraan geplooid, en worden de moedercellen uiteindelijk verdeeld in twee gelijke dochtercellen. Het proces van mitose is veel gecompliceerder dan amitose en is de belangrijkste manier van meercellige biologische celdeling. Aan de bovenzijde krimpt het kernmembraan in het midden naar binnen, zodat een holle groef ontstaat. Het cytoplasma in de groef verschijnt als een spilvormige structuur die door de microtubuli in dezelfde richting wordt gerangschikt, het kernmembraan en de chromosomen regelt, zich in dochterkernen scheidt en tenslotte in twee delen splitst. Wanneer het oogwormkamp zich voortplant, ondergaat de kern mitose. Tijdens het delingsproces verdwijnt het kernmembraan niet, en de kern krimpt in twee dochterkernen in het midden van de kern. De oorspronkelijke is flagella, en de andere groeit een nieuw flagellum, waardoor twee oogwormen worden gevormd. Wanneer de amoebe tot een bepaalde grootte groeit, ondergaat hij deling en voortplanting. Wanneer het middendeel van de kern samentrekt, wordt het chromosoom in de dochterkern verdeeld, en vervolgens wordt het cytoplasma in tweeën gedeeld, waardoor de cel in twee nakomelingen wordt verdeeld. De meest typische vertegenwoordiger van aseksuele deling en voortplanting in de vorm van nucleaire amitose en mitose is de paramecium, de protozoaire ciliate van het genus Paramecium. Er zijn twee soorten van de kern in de cel, namelijk de grote kern en de kleine kern. De kleine kern is de voortplantingskern, en de grote kern is de voedingskern. Bij de ongeslachtelijke voortplanting van de paramecia ondergaat de kleine kern nucleaire mitose, terwijl de grote kern filamenteus wordt gesplitst, en vervolgens worden de paramecia vanuit het midden in twee nieuwe individuen verdeeld. Mitose, ook wel indirecte deling genoemd, is een van de meest voorkomende manieren van deling. Mitose is een continue deling die over het algemeen wordt onderverdeeld in kerndeling en cytokinese. Het proces van mitose omvat kernsplitsing (lange tijd), en kernsplitsing is een continu proces. Voor het gemak van het verhaal wordt de kernsplitsing kunstmatig verdeeld in vier perioden: voor-, midden-, na-, en eindstadium. De kenmerken van elk stadium van de mitose zijn als volgt (met plantencellen als voorbeeld). Interval: verdeeld in G1, S, G2, voornamelijk voor DNA replicatie en gerelateerde proteïne synthese, kernmembraan nucleoli verdwijnen geleidelijk. Vroeg stadium: het chromatine in de kern condenseert tot een chromosoom, het uiteenvallen van de nucleolus verdwijnt volledig, het kernmembraan scheurt en de spindel begint zich te vormen. Middellange termijn: De middellange termijn is de periode waarin de chromosomen zijn gerangschikt op de equatoriale plaat en de spindel volledig is gevormd. Laat stadium: Het late stadium is de periode waarin de twee chromatiden van elk chromosoom worden gescheiden en van de evenaar naar de twee polen van de cel worden verplaatst onder de tractie van de spindel. Het eindstadium: de periode van de vorming van de twee subnucleus en de cytoplasmatische deling. Chromosoomontbinding, kernmembraan verschijnt, de equatoriale plaatpositie vormt een celplaat, en een nieuwe celwand zal in de toekomst worden gevormd. Het spindelgaren dat zich op de equatoriale plaat heeft opgehoopt, wordt een filmvormend lichaam genoemd. Dierlijke cellen zijn als plantencellen, behalve dat de dierlijke cellen een centraal lichaam hebben dat een sterretje uitzendt om een spindel te vormen, en de plantencellen rechtstreeks een spindel uitzenden vanuit twee stadia. Aan het einde van de mitose wordt het celmembraan van de dierlijke cel naar binnen gekeerd om twee dochtercellen te vormen. De plantencel vormt een celplaat aan de equatoriale plaat (virtuele verbeelding) en verdeelt de cel in twee dochtercellen. Cytoplasmatische deling (korte tijd): In het late stadium van de kernsplitsing begint de cytoplasmatische deling wanneer het chromosoom de pool nadert. Verscheidene korte spindels worden toegevoegd aan het continue filament tussen de twee dochterkernen om een tonvormig gebied te vormen dat dicht opeengepakt is met een spindel, die een filmvormer wordt genoemd. Het aantal microtubuli neemt toe en er bevinden zich blaasjes (waaronder polysacchariden) van het Golgi-apparaat en het endoplasmatisch reticulum in het filmvormend lichaam, die zich verzamelen, samensmelten en multinucleaire stoffen afgeven langs de richting van de microtubuli om een celplaat te vormen. Van het midden naar de periferie, totdat het verbonden is met de moedercelwand, wordt het de intercellulaire laag van de primaire wand, en het nieuwe plasmamembraan wordt gevormd door het kapsel van het blaasje. Na de vorming van de nieuwe celwand worden de twee nieuw gevormde kernen en het cytoplasma dat hen omringt, gescheiden in twee dochtercellen. Mitose kan elke moedercel door celdeling verdelen in twee vrijwel identieke dochtercellen. Het aantal, de vorm en de grootte van de dochtercellen zijn gelijk. De genetische informatie in elk chromatide is in wezen dezelfde als die van de moedercellen, zodat de dochtercellen ongeveer dezelfde genetische informatie van de moedercel krijgen. De soorten behouden een betrekkelijk stabiel karyotype en genetische stabiliteit. Voor de geslachtelijke voortplanting is de combinatie van amfotere kiemcellen nodig om een zygote te vormen, die zich vervolgens tot een nieuw individu ontwikkelt. Het aantal chromosomen in de kiemcellen is de helft van dat in de somatische cellen. Aangezien het aantal chromosomen bij de vorming van kiemcellen, zaadcellen of eicellen met de helft wordt verminderd, moeten de oorspronkelijke cellen meiose ondergaan.
Functie van celdeling
Naast celwoekering kan celdeling ook specifieke cellen vormen. In de testis ontstaan veel oerkiemcellen, namelijk spermatogonia, door mitose. Volgens de kenmerken van mitose is het bekend dat het aantal chromosomen van spermatogonia gelijk is aan het aantal chromosomen van somatische cellen. In de spermatogonia-fase vindt de replicatie van chromosomen plaats. Wanneer het mannelijk dier geslachtsrijp is, begint een deel van de spermatogonia in de testis meiose te ondergaan. Na de meiose worden zaadcellen gevormd, en de zaadcellen worden gedenatureerd tot mannelijke kiemcellen, sperma. Eicellen worden gevormd in de eierstok, en het proces is in principe hetzelfde als het proces van de vorming van zaadcellen, maar er zijn ook verschillen. De eicel heeft een chromosomenaantal dat ook in vergelijking met de eicel met de helft is verminderd. De cellen zijn groot van vorm, bolvormig en niet in staat om te zwemmen; zij bevatten veel eigeel en zijn rijk aan voedingsstoffen, waardoor de ontwikkeling van nieuwe individuen na de bevruchting verzekerd is.
Reference
- Le B S, Le B R. Epitheliale celdeling – vermenigvuldigen zonder uit het oog te verliezen. Tijdschrift voor celwetenschappen. 2014, 127(24):5127-37.
- Heyman J, Cools T, Vandenbussche F, et al. ERF115 Controls Root Quiescent Center Cell Division and Stem Cell Replenishment. Science. 2013, 342(6160):860-863.
- Fukagawa T. Cell Division: A New Role for the Kinetochore in Central Spindle Assembly. Current Biology. 2015, 25(13)R554-R557.
- Coelho M, Tolić I M. Asymmetric damage segregation at cell division via protein aggregate fusion and attachment to organelles. Bioessays. 2015, 37(7):740-747.