Mitose en Meiose

Verschillen in Doel

Hoewel beide soorten celdeling bij veel dieren, planten en schimmels voorkomen, komt mitose vaker voor dan meiose en heeft het een grotere verscheidenheid aan functies. Niet alleen is mitose verantwoordelijk voor de ongeslachtelijke voortplanting in eencellige organismen, maar het maakt ook celgroei en herstel mogelijk in meercellige organismen, zoals de mens. Bij mitose maakt een cel een exacte kloon van zichzelf. Dit proces is verantwoordelijk voor de groei van kinderen tot volwassenen, de genezing van snijwonden en kneuzingen, en zelfs de hergroei van huid, ledematen en aanhangsels bij dieren als gekko’s en hagedissen.

Meiose is een meer specifieke vorm van celdeling (van kiemcellen in het bijzonder) die resulteert in gameten, ofwel eicellen of zaadcellen, die de helft van de chromosomen bevatten die in een oudercel worden aangetroffen. In tegenstelling tot mitose met zijn vele functies, heeft meiose een nauw maar belangrijk doel: helpen bij de seksuele voortplanting. Het is het proces dat kinderen in staat stelt verwant te zijn, maar toch verschillend van hun twee ouders.

Meiosis en Genetische Diversiteit

Seksuele voortplanting gebruikt het proces van meiose om de genetische diversiteit te vergroten. Nakomelingen die door ongeslachtelijke voortplanting (mitose) ontstaan, zijn genetisch identiek aan hun ouder, maar de kiemcellen die bij meiose ontstaan, verschillen van hun oudercellen. Tijdens de meiose treden vaak mutaties op. Bovendien hebben kiemcellen slechts één set chromosomen, zodat twee kiemcellen nodig zijn om een complete set genetisch materiaal voor het nageslacht te maken. Het nageslacht is dus in staat genen van beide ouders en beide sets grootouders te erven.

Genetische diversiteit maakt een populatie veerkrachtiger en past zich beter aan de omgeving aan, waardoor de overlevings- en evolutiekansen voor de lange termijn toenemen.

Mitose als vorm van voortplanting voor eencelligen is ontstaan met het leven zelf, zo’n 3,8 miljard jaar geleden. Meiose zou ongeveer 1,4 miljard jaar geleden zijn ontstaan.

Mitose- en Meiosestadia

Cellen brengen ongeveer 90% van hun bestaan door in een stadium dat interfase wordt genoemd. Omdat cellen efficiënter en betrouwbaarder functioneren als ze klein zijn, voeren de meeste cellen reguliere metabolische taken uit, delen zich of sterven, in plaats van simpelweg groter te worden in de interfase. Cellen “bereiden” zich voor op deling door DNA te repliceren en op eiwit gebaseerde centriolen te dupliceren. Wanneer de celdeling begint, gaan de cellen ofwel in de mitotische ofwel in de meiose fase.

In mitose bestaat het eindproduct uit twee cellen: de oorspronkelijke oudercel en een nieuwe, genetisch identieke dochtercel. Meiose is complexer en doorloopt extra fasen om vier genetisch verschillende haploïde cellen te creëren die vervolgens de mogelijkheid hebben zich te combineren en een nieuw, genetisch divers diploïd nageslacht te vormen.

Fasen van Mitose

Er zijn vier mitotische fasen: profase, metafase, anafase, en telofase. Plantencellen hebben een extra fase, de preprofase, die vóór de profase plaatsvindt.

• Tijdens de mitotische profase lost het kernmembraan (soms “omhulsel” genoemd) op. Het chromatine van de interfase rolt zich strak op en condenseert tot chromosomen. Deze chromosomen bestaan uit twee genetisch identieke zusterchromatiden die met elkaar verbonden zijn door een centromeer. Centrosomen bewegen in tegengestelde richting weg van de kern en laten een spindelapparaat achter.

• In de metafase helpen motoreiwitten die zich aan weerszijden van de centromeren van de chromosomen bevinden, de chromosomen te bewegen volgens de trekkracht van de tegenoverliggende centrosomen, waardoor ze uiteindelijk in een verticale lijn in het midden van de cel worden geplaatst; dit wordt ook wel de metafaseplaat of de spil-evenaar genoemd.

• De spindelvezels beginnen tijdens de anafase korter te worden, waardoor de zusterchromatiden bij hun centromeren uit elkaar worden getrokken. Deze gesplitste chromosomen worden naar de centrosomen gesleept die zich aan de tegenoverliggende uiteinden van de cel bevinden, waardoor veel van de chromatiden er kort “V”-vormig uitzien. De twee gesplitste delen van de cel staan op dit punt in de celcyclus officieel bekend als “dochterchromosomen”.

• De telofase is de laatste fase van de mitotische celdeling. Tijdens de telofase hechten de dochterchromosomen zich aan hun respectieve uiteinden van de oudercel. De vorige fasen worden herhaald, alleen in omgekeerde volgorde. Het spindelapparaat lost op en kernmembranen vormen zich rond de gescheiden dochterchromosomen. Binnen deze nieuw gevormde kernen ontrollen de chromosomen zich en keren terug naar een chromatinetoestand.

• Er is nog één laatste proces – cytokinese – nodig voordat de dochterchromosomen dochtercellen kunnen worden. Cytokinese maakt geen deel uit van het celdelingsproces, maar markeert het einde van de celcyclus en is het proces waarbij de dochterchromosomen zich scheiden in twee nieuwe, unieke cellen. Dankzij mitose zijn deze twee nieuwe cellen genetisch identiek aan elkaar en aan hun oorspronkelijke oudercel; ze gaan nu hun eigen individuele interfasen in.

Fasen van meiose

Er zijn twee primaire meiosefasen waarin de celdeling plaatsvindt: meiose 1 en meiose 2. Beide primaire fasen hebben vier eigen fasen. Meiose 1 heeft profase 1, metafase 1, anafase 1, en telofase 1, terwijl meiose 2 profase 2, metafase 2, anafase 2, en telofase 2 heeft. Cytokinese speelt ook een rol in meiose; maar net als bij mitose is het een apart proces van de meiose zelf, en komt cytokinese op een ander punt in de deling voor.

Meiose I vs. Meiose II

Voor een meer gedetailleerde uitleg, zie Meiose 1 vs. Meiose 2.

In meiose 1 deelt een kiemcel zich in twee haploïde cellen (waarbij het aantal chromosomen wordt gehalveerd), en ligt de nadruk vooral op de uitwisseling van gelijksoortig genetisch materiaal (bijv, een haargen; zie ook genotype vs fenotype). In meiose 2, die sterk lijkt op mitose, delen de twee diploïde cellen zich verder in vier haploïde cellen.

Fasen van meiose I

• De eerste meiosefase is profase 1. Net als bij mitose lost het kernmembraan op, ontwikkelen zich chromosomen uit het chromatine en duwen de centrosomen uit elkaar, waardoor het spindelapparaat ontstaat. Homologe (gelijksoortige) chromosomen van beide ouders paren zich aan elkaar en wisselen DNA uit in een proces dat bekend staat als crossing over. Dit resulteert in genetische diversiteit. Deze gepaarde chromosomen – twee van elke ouder – worden tetrads genoemd.

• In de metafase 1 hechten sommige van de spindelvezels zich aan de centromeren van de chromosomen. De vezels trekken de tetrads in een verticale lijn langs het midden van de cel.

• Anafase 1 is het moment waarop de tetrads uit elkaar worden getrokken, waarbij de helft van de paren naar de ene kant van de cel gaat en de andere helft naar de andere kant. Het is belangrijk te begrijpen dat hele chromosomen in dit proces bewegen, en niet chromatiden, zoals het geval is bij mitose.

• Ergens tussen het einde van anafase 1 en de ontwikkelingen van telofase 1 begint de cytokinese die de cel in twee dochtercellen splitst. In telofase 1 lost het spindelapparaat op, en ontwikkelen zich kernmembranen rond de chromosomen die zich nu aan weerszijden van de oudercel / nieuwe cellen bevinden.

Fasen van meiose II

• In profase 2 vormen zich centrosomen die zich in de twee nieuwe cellen uit elkaar duwen. Er ontwikkelt zich een spindelapparaat en de kernmembranen van de cellen lossen op.

• De spindelvezels verbinden zich in de metafase 2 met de centromeren van de chromosomen en trekken de chromosomen langs de evenaar van de cel.

• Tijdens de anafase 2 breken de centromeren van de chromosomen en trekken de spindelvezels de chromatiden uit elkaar. De twee gesplitste delen van de cellen worden op dit punt officieel “zusterchromosomen” genoemd.

• Net als in telofase 1 wordt telofase 2 ondersteund door cytokinese, waardoor beide cellen opnieuw worden gesplitst, wat resulteert in vier haploïde cellen die gameten worden genoemd. In deze cellen ontwikkelen zich kernmembranen, die weer hun eigen interfasen ingaan.

• Mitose – Encyclopædia Britannica
• Meiose – Encyclopædia Britannica
• Mitose – Crash Course Biologie – YouTube
• Meiose – Crash Course Biologie – YouTube
• Meiose – Crash Course Biology – YouTube
• How Cells Divide – PBS (Zie ook interactieve Flash animatie)
• Cell Cycle and Mitosis Tutorial – Hartnell College Biology
• Cell Division, Mitose, en meiose – Biologie aan de Universiteit van Illinois-Chicago
• Mitose en meiose – The Biology Web
• De zelfgemaakte schoonheid van de centriool – Nautilus
• Wikipedia: Celdeling
• Wikipedia: Meiose
• Wikipedia: Mitose