Foto.pdf

# Celdeling: mitose en meiose Celdeling is een fundamenteel biologisch proces dat essentieel is voor groei, herstel en voortplanting binnen organismen. Dit proces kent twee primaire vormen: mitose en meiose [3](#page=3). ### 1.1 Het belang van celdeling Celdeling vervult drie cruciale functies in het leven van organismen [3](#page=3): * **Groei:** Toename van de omvang van een organisme door een stijging in het aantal cellen [3](#page=3). * **Verversing:** Het vervangen van verouderde of beschadigde cellen door nieuwe cellen [3](#page=3). * **Voortplanting:** * Vegetatieve voortplanting: Ontstaat uit één ouderorganisme zonder productie van voortplantingscellen [3](#page=3). * Seksuele voortplanting: Ontstaat door de versmelting van voortplantingscellen bij bevruchting [3](#page=3). ### 1.2 Mitose: groei en verversing Mitose is een vorm van celdeling waarbij een enkele cel zich opsplitst in twee genetisch identieke dochtercellen. Dit proces is cruciaal voor de groei en het herstel van weefsels [3](#page=3). #### 1.2.1 Fasen van mitose Mitose volgt een nauwkeurig geordende reeks fasen [1](#page=1): * **Interfase:** Dit is de periode vóór de eigenlijke celdeling, waarin de cel groeit en zich voorbereidt [3](#page=3). * **G1-fase:** Groeifase waarbij het celmembraan en cytoplasma toenemen [3](#page=3). * **S-fase:** Verdubbeling van het DNA [3](#page=3). * **G2-fase:** Tweede groeifase met verdere voorbereiding en controle van het DNA [3](#page=3). * **Controlepunten:** Tijdens de interfase bevinden zich controlepunten (zoals de G1-controlepunt) die de correcte voortgang van de celcyclus waarborgen [3](#page=3). * **M-fase (Mitose zelf):** * **Profase:** * Chromatine condenseert tot zichtbare chromosomen [1](#page=1). * Het kernmembraan verdwijnt [1](#page=1). * Centrosomen verdubbelen zich en bewegen naar de celpolen [1](#page=1). * Spoeldraden worden gevormd [1](#page=1). * **Metafase:** * Chromosomen gaan in het evenaarsvlak van de cel liggen [1](#page=1). * Spoeldraden hechten zich vast op de centromeren van de chromosomen [1](#page=1). * **Anafase:** * De chromatiden (zusterchromatiden) worden van elkaar losgetrokken [1](#page=1). * De gesplitste chromatiden (nu dochterchromosomen) worden naar tegenovergestelde polen van de cel getrokken [1](#page=1). * **Telofase:** * De chromatinedraden ontrollen zich weer tot chromatine [1](#page=1). * Het kernmembraan wordt teruggevormd rond de twee sets chromosomen [1](#page=1). * Cytokinese, de splitsing van het cytoplasma, begint [1](#page=1). * Het celmembraan snoert in [1](#page=1). Het resultaat van mitose is de vorming van twee diploïde ($2n$) dochtercellen die genetisch identiek zijn aan de moedercel [3](#page=3). ### 1.3 Meiose: voortplanting en genetische variatie Meiose is een speciale vorm van celdeling die gericht is op het halveren van het aantal chromosomen om gameten (voortplantingscellen) te produceren. Dit proces is cruciaal voor seksuele voortplanting en genereert genetische diversiteit [14](#page=14) [3](#page=3). #### 1.3.1 Fasen van meiose Meiose omvat twee opeenvolgende delingen, Meiose I en Meiose II, elk met eigen fasen [14](#page=14) [2](#page=2). * **Meiose I (Reductiedeling):** Hierbij worden homologe chromosomen gescheiden. * **Profase I:** * Homologe chromosomen paren zich [2](#page=2). * Crossing-over kan plaatsvinden, waarbij genetisch materiaal wordt uitgewisseld tussen homologe chromosomen. Het punt van kruising wordt een chiasma genoemd. Dit draagt bij aan genetische variatie [14](#page=14). * Het kernmembraan verdwijnt en spoeldraden vormen zich. * **Metafase I:** * Homologe chromosomen leggen zich naast elkaar in het evenaarsvlak van de cel [2](#page=2). * De oriëntatie van elk paar is willekeurig, wat leidt tot onafhankelijke segregatie [14](#page=14). * **Anafase I:** * Homologe chromosomen worden gescheiden en naar tegenovergestelde polen getrokken. De chromatiden blijven samen [2](#page=2). * **Telofase I:** * Chromosomen blijven opgerold [2](#page=2). * Het cytoplasma deelt zich, wat resulteert in twee haploïde cellen, waarbij elk chromosoom nog steeds uit twee chromatiden bestaat [2](#page=2). * **Meiose II:** Deze deling is vergelijkbaar met mitose, waarbij de zusterchromatiden worden gescheiden. * **Profase II:** Spoeldraden vormen zich. * **Metafase II:** Chromosomen met twee chromatiden liggen in het evenaarsvlak [2](#page=2). * **Anafase II:** Chromatiden worden gescheiden en naar tegenovergestelde polen getrokken [2](#page=2). * **Telofase II:** * De chromatiden (nu als individuele chromosomen) bereiken de polen [2](#page=2). * Kernmembranen worden gevormd. * Cytokinese vindt plaats. Het resultaat van meiose is de vorming van vier haploïde ($n$) gameten [15](#page=15) [3](#page=3). #### 1.3.2 Oorsprong van genetische variatie Meiose draagt op verschillende manieren bij aan genetische variatie binnen een populatie [14](#page=14): * **Crossing-over:** Uitwisseling van genetisch materiaal tussen homologe chromosomen tijdens Profase I [14](#page=14). * **Onafhankelijke segregatie van chromosomen:** De willekeurige verdeling van homologe chromosomen naar de dochtercellen tijdens Meiose I [14](#page=14). * **Willekeurige bevruchting:** De fusie van willekeurige gameten van beide ouders [14](#page=14). ### 1.4 Hormonale regeling van gametogenese De productie van gameten, gametogenese, wordt nauwkeurig gereguleerd door hormonen. #### 1.4.1 Spermatogenese (vorming van zaadcellen) Spermatogenese vindt plaats in de testikels en begint bij de puberteit, met de vorming van spermatogonia (kiemcellen) [15](#page=15) [5](#page=5). * **Mitose:** Spermatogonia delen mitotisch om een voorraad te behouden en te differentiëren tot primaire spermatocyten ($2n$) [5](#page=5). * **Meiose I:** Primaire spermatocyten ondergaan Meiose I om twee secundaire spermatocyten ($n$) te vormen [5](#page=5). * **Meiose II:** Secundaire spermatocyten ondergaan Meiose II om vier spermatiden ($n$) te vormen [5](#page=5). * **Differentiatie:** Spermatiden differentiëren tot vier spermatozoa (rijpe zaadcellen). Er worden ook restlichaampjes gevormd [15](#page=15) [5](#page=5). De gehele spermatogenese, van spermatogonium tot spermatozoon, produceert vier haploïde zaadcellen [15](#page=15). #### 1.4.2 Oögenese (vorming van eicellen) Oögenese vindt plaats in de eierstokken en begint al tijdens de embryonale ontwikkeling [15](#page=15) [4](#page=4). * **Vanaf de geboorte:** Kiemcellen (oögonia, $2n$) delen mitotisch en differentiëren tot primaire oöcyten ($2n$). Vanaf de geboorte tot aan de menopauze zitten de primaire oöcyten vast in Meiose I (in rust) [15](#page=15) [4](#page=4). * **Tijdens de puberteit:** Maandelijks ondergaat één primaire oöcyt Meiose I, wat resulteert in een secundaire oöcyt ($n$) en een klein poollichaampje ($n$) [4](#page=4). * **Tijdens de bevruchting:** De secundaire oöcyt begint aan Meiose II. Deze wordt pas voltooid na bevruchting, waarbij een rijpe oötide ($n$) en een tweede poollichaampje ($n$) worden gevormd. De eicel is functioneel en het poollichaampje is niet-functioneel [14](#page=14) [4](#page=4). Het nettoresultaat van oögenese is één functionele eicel en meerdere poollichaampjes, die meestal afsterven [14](#page=14). > **Tip:** Het verschil in uitkomst tussen spermatogenese (vier zaadcellen) en oögenese (één eicel) weerspiegelt de verschillende rollen van mannelijke en vrouwelijke gameten in de voortplanting. De eicel is groter en bevat meer voedingsstoffen voor de vroege ontwikkeling van het embryo, terwijl de zaadcel is geoptimaliseerd voor mobiliteit. ### 1.5 Geslachtsdifferentiatie De ontwikkeling van geslachtsorganen wordt gestuurd door specifieke genen. * **SRY-gen:** Aanwezigheid van het SRY-gen op het Y-chromosoom leidt tot de ontwikkeling van de medulla tot testes [15](#page=15). * **Afwezigheid SRY-gen:** Indien het SRY-gen afwezig is, ontwikkelt de cortex zich tot ovaria vanaf ongeveer 12 weken zwangerschap [15](#page=15). #### 1.5.1 X-inactivatie (Lyonisatie) Bij vrouwelijke embryo's wordt een van de twee X-chromosomen willekeurig uitgeschakeld om het aantal actieve X-chromosomen te evenaren met dat van mannen (die één X hebben). Dit uitgeschakelde chromosoom wordt een Barr-lichaampje genoemd. X-inactivatie leidt tot mozaïcisme, waarbij cellen in het lichaam verschillende genetische expressiepatronen hebben voor genen op het X-chromosoom [15](#page=15). --- # De eukaryote cel en organellen De eukaryote cel kenmerkt zich door een hoge mate van compartimentalisatie dankzij membraanomsloten organellen, die elk specifieke functies uitvoeren en zo parallelliteit van biochemische processen mogelijk maken en transport efficiënt maken [6](#page=6). ### 2.1 Celwand De celwand biedt bescherming, vormgeving en voorkomt opname van te veel water. Dieren hebben geen celwand, planten hebben een celwand van cellulose, en schimmels een celwand van chitine [6](#page=6). ### 2.2 Cytosol Het cytosol is de ruimte tussen de organellen en vormt een vloeibaar (solfase) tot gelachtig (gelfase) compartiment dat ongeveer 70% water en 20% eiwitten bevat. Het is de locatie van vele metabole processen [6](#page=6). ### 2.3 Celkern (nucleus) Bijna alle eukaryoten bezitten een celkern, behalve de erytrocyten van zoogdieren en de sieve tube elementen van planten. De celkern bevat het genetisch materiaal. Het nucleolus (kernlichaampje) is verantwoordelijk voor de synthese van ribosomen. De nucleaire envelop is een dubbel membraan met poriën [6](#page=6). ### 2.4 Ribosomen Ribosomen zijn zeer kleine structuren die zich in het cytoplasma bevinden of gebonden zijn aan het endoplasmatisch reticulum. Ze bestaan uit twee subeenheden (groot en klein) die RNA en ribosomale eiwitten bevatten. Hun functie is de eiwitsynthese door de translatie van mRNA naar eiwitten. Ribosomen worden geassembleerd in de nucleolus [6](#page=6). ### 2.5 Eiwitverwerking in de cel Eiwitverwerking vindt plaats in het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat en lysosomen [6](#page=6). #### 2.5.1 Endoplasmatisch reticulum (ER) Het ER is een netwerk van membranen dat nauw verbonden is met het kernmembraan [6](#page=6). * **Ruw ER (RER):** Dit deel van het ER is bezet met ribosomen [6](#page=6). * Functies: synthese van secretorische eiwitten, post-translationele modificatie van eiwitten, transport naar het Golgi-apparaat via vesikels, en synthese van membraanlipiden [7](#page=7). * **Glad ER (SER):** * Functies: lipidensynthese, koolhydraatmetabolisme, en detoxificatie van giftige stoffen [7](#page=7). #### 2.5.2 Golgi-apparaat Het Golgi-apparaat fungeert als het "verdeelcentrum" van de cel [7](#page=7). * Functies: aanmaak van lysosomen, opslag, sortering en transport van moleculen. Het heeft een cis-zijde (ontvangst) en een trans-zijde (afsplitsing van secretorische vesikels) [7](#page=7). * **Exocytose:** Het proces waarbij een vesikel fuseert met het celmembraan, waarbij de inhoud van het vesikel naar buiten wordt gestort [7](#page=7). #### 2.5.3 Lysosomen Lysosomen bevatten hydrolytische enzymen zoals lipasen, proteasen en nucleasen [6](#page=6). * Functies: * **Autofagie:** Recyclage van eigen celmateriaal [7](#page=7). * **Intracellulaire digestie:** Fusie van een endosoom met een lysosoom [7](#page=7). * **Endocytose:** Het proces waarbij de cel stoffen opneemt die door het celmembraan worden ingesloten [7](#page=7). * **Endosoom:** Een gematureerd vesikel dat ontstaat door afsnoering van het celmembraan bij opname van stoffen [7](#page=7). #### 2.5.4 Peroxisomen Peroxisomen ontstaan uit afsnoering van het gladde ER. Ze bevatten oxiderende enzymen die vetzuren afbreken en daarbij waterstofperoxide (H₂O₂) produceren. Katalase breekt H₂O₂ af [7](#page=7). #### 2.5.5 Proteasomen Proteasomen zijn cilindervormige structuren die eiwitten afbreken (bijvoorbeeldincorrect gevouwen, onstabiele of beschadigde eiwitten). Ze bevinden zich in het cytoplasma en de celkern [7](#page=7). ### 2.6 Vacuolen Er worden drie soorten vacuoles onderscheiden [7](#page=7): * Voedselvacuolen [7](#page=7). * Contractiele vacuolen: pompen overtollig water uit de cel bij eencellige organismen [7](#page=7). * Centrale vacuole: bij planten dient deze voor opslag en turgor [7](#page=7). ### 2.7 Energie-omzettende organellen #### 2.7.1 Mitochondriën Mitochondriën hebben twee membranen, eigen DNA, ribosomen en een matrix met cristae [8](#page=8). * Functie: De plaats van cellulaire respiratie, waarbij suikers en vetten met zuurstof worden afgebroken tot CO₂ en H₂O, waarbij ATP wordt geproduceerd [8](#page=8). * Ze zijn semi-autonoom, met eigen circulair DNA, ribosomen en eiwitproductie. Ze worden beschouwd als de energiefabrieken van de cel [8](#page=8). #### 2.7.2 Plastiden (bij planten) Plastiden zijn organellen die specifiek in plantencellen voorkomen [8](#page=8). * **Amyloplasten:** Opslag van zetmeel [8](#page=8). * **Chromoplasten:** Zorgen voor pigmentatie [8](#page=8). * **Chloroplasten:** Bevatten chlorofyl en zijn de site van fotosynthese. Ze hebben een dubbel membraan met thylakoïden, stroma en grana [8](#page=8). #### 2.7.3 Endosymbiontentheorie Deze theorie stelt dat de oorsprong van mitochondriën en chloroplasten ligt bij aerobe heterotrofe prokaryoten die werden opgenomen door endosymbiose. Lynn Margulis is een belangrijke figuur in de ontwikkeling van deze theorie. Kenmerken die deze theorie ondersteunen zijn de gelijkenissen met bacteriën, zoals het bezit van eigen circulair DNA, eigen ribosomen, eigen eiwitsynthese en een dubbel membraan [8](#page=8). ### 2.8 Cytoskelet Het cytoskelet is een netwerk van filamenten dat de cel ondersteunt en vorm geeft [8](#page=8). * Functies: structurele ondersteuning, fixatie van organellen, celvormbehoud en mobiliteit (beweging van cellen, organellen, chromosomen, cilia en flagella) [8](#page=8). De drie belangrijkste bestanddelen zijn [8](#page=8): * **Microfilamenten:** Bestaan uit actine, zijn lange, dunne draden met een diameter van ongeveer 7 nm. Functie: celvorm behouden/veranderen, spiercontractie [8](#page=8). * **Intermediaire filamenten:** Bestaan uit vezelachtige eiwitten, met een diameter van 8-12 nm. Functie: celvorm behouden, nucleus en organellen fixeren [8](#page=8). * **Microtubuli:** Holle buizen opgebouwd uit α- en β-tubuline, met een diameter van 25 nm. Functie: bewegen van chromosomen, voortbeweging van cellen, transport van organellen [8](#page=8). --- # Nucleïnezuren, moleculaire biologie en genexpressie Nucleïnezuren zijn essentiële biomoleculen die de genetische informatie van organismen opslaan en doorgeven, en een cruciale rol spelen in de eiwitsynthese [9](#page=9). ### 3.1 Structuur van nucleïnezuren Nucleïnezuren zijn polymeren opgebouwd uit nucleotiden, verbonden door fosfodiësterbindingen. Elk nucleotide bestaat uit een organische stikstofbevattende base (purines: adenine (A), guanine (G); pyrimidines: cytosine (C), thymine (T), uracil (U)), een pentose-suiker (deoxyribose in DNA, ribose in RNA) en een fosfaatgroep. Een nucleoside is een base gebonden aan de suiker, terwijl een nucleotide een nucleoside met één of meer fosfaatgroepen is. De binding van nucleotiden vindt plaats via een condensatiereactie tussen de 3'-hydroxylgroep van de suiker en de 5'-fosfaatgroep [9](#page=9). #### 3.1.1 DNA (deoxyribonucleïnezuur) DNA bestaat uit twee parallelle strengen die een dubbele helix vormen. De strengen zijn complementair en worden bij elkaar gehouden door waterstofbruggen tussen de basen: adenine (A) paart met thymine (T) en guanine (G) paart met cytosine (C). De twee strengen lopen antiparallel, respectievelijk van 5' naar 3' en van 3' naar 5' [9](#page=9). #### 3.1.2 RNA (ribonucleïnezuur) RNA lijkt op DNA, maar bevat uracil (U) in plaats van thymine (T) en de suiker is ribose. RNA is doorgaans enkelstrengs, hoewel het lokale secundaire structuren kan vormen [9](#page=9). #### 3.1.3 Functies van nucleïnezuren DNA dient als genetisch materiaal, dat de erfelijke informatie opslaat. RNA is betrokken bij transcriptie (het kopiëren van genetische informatie van DNA naar RNA) en eiwitsynthese. Andere nucleïnezuren zoals ATP en NAD spelen rollen als biologische energiedragers en co-enzymen [9](#page=9). ### 3.2 Het centrale dogma van de moleculaire biologie Het centrale dogma beschrijft de stroom van genetische informatie in biologische systemen. Deze stroom verloopt doorgaans van DNA naar RNA en vervolgens naar eiwitten [10](#page=10). #### 3.2.1 Genexpressie Genexpressie is het proces waarbij genetische informatie wordt omgezet in functionele eiwitten die hun werk in de cel kunnen doen. Dit proces bestaat uit twee belangrijke stappen: transcriptie en translatie [10](#page=10). ##### 3.2.1.1 Transcriptie Transcriptie is het proces waarbij een RNA-molecuul wordt gesynthetiseerd op basis van een DNA-template [10](#page=10). * **Initiatie:** RNA-polymerase bindt aan een promotorregio op het DNA, waardoor de DNA-strengen uit elkaar gaan en de transcriptie kan beginnen [10](#page=10). * **Elongatie:** DNA-polymerase leest de template-streng en voegt complementaire ribonucleotiden toe, waarbij de RNA-streng van 5' naar 3' wordt verlengd. De coderende streng van DNA is identiek aan de RNA-streng, met uitzondering van thymine dat door uracil is vervangen [10](#page=10). * **Terminatie:** Specifieke signalen geven het einde van een gen aan, waarna de RNA-polymerase loslaat van de DNA-template en de gesynthetiseerde RNA-streng vrijkomt [10](#page=10). ##### 3.2.1.2 Translatie Translatie is het proces waarbij de genetische informatie in het mRNA wordt vertaald naar een sequentie van aminozuren, wat resulteert in de synthese van een eiwit [10](#page=10). * **Codon:** Drie opeenvolgende nucleotiden op het mRNA vormen een codon, dat codeert voor een specifiek aminozuur. Er zijn 64 mogelijke codons, wat resulteert in 20 verschillende aminozuren [10](#page=10). * **Initiatie:** De kleine subeenheid van het ribosoom bindt aan de 5'-uiteinde van het mRNA en begint te lezen tot het startcodon (meestal AUG) wordt bereikt. Vervolgens bindt de grote subeenheid van het ribosoom [10](#page=10). * **Elongatie:** Transfer-RNA (tRNA) moleculen transporteren specifieke aminozuren naar het ribosoom. De anticodon van het tRNA bindt complementair aan het mRNA-codon, waardoor het juiste aminozuur wordt toegevoegd aan de groeiende polypeptideketen [10](#page=10). * **Terminatie:** De translatie stopt wanneer een stopcodon (UAA, UAG, UGA) op het mRNA wordt bereikt. Dit signaal zorgt ervoor dat de polypeptideketen loslaat van het ribosoom en het mRNA wordt afgebouwd [10](#page=10). Na translatie ondergaat het eiwit vaak post-translationele modificaties en vouwingen om zijn correcte driedimensionale structuur te verkrijgen. Meerdere polypeptideketens kunnen combineren om een eiwit met een quaternaire structuur te vormen [10](#page=10). ### 3.3 Eiwitsynthese in eukaryoten versus prokaryoten Er zijn belangrijke verschillen in de eiwitsynthese tussen eukaryote en prokaryote cellen [11](#page=11). * **Prokaryoten:** Transcriptie en translatie vinden beide plaats in het cytoplasma en kunnen simultaan verlopen, waarbij translatie start zodra het 5'-uiteinde van het mRNA beschikbaar is [11](#page=11). * **Eukaryoten:** Replicatie en transcriptie vinden plaats in de celkern, terwijl translatie plaatsvindt in het cytoplasma. Deze scheiding in compartimenten zorgt ervoor dat transcriptie en translatie niet simultaan verlopen [11](#page=11). ### 3.4 Replicatie Replicatie is het proces van DNA-verdubbeling, dat essentieel is voor celdeling. #### 3.4.1 Replicatie bij eukaryoten Eukaryote replicatie wordt gekatalyseerd door een reeks enzymen, waaronder helicase, primase en DNA-polymerase, en DNA-ligase [11](#page=11). * **DNA-helicase:** Ontwindt de DNA-dubbele helix door de waterstofbruggen te verbreken [11](#page=11). * **Topo-isomerase:** Voorkomt superwinding van het DNA tijdens het ontwinden [11](#page=11). * **DNA-primase:** Synthetiseert een korte RNA-primer, die dient als startpunt voor DNA-polymerase [11](#page=11). * **DNA-polymerase:** Voegt deoxyribonucleotiden toe aan de groeiende DNA-streng in de 5'-naar-3' richting [11](#page=11). * **Leading strand:** Wordt continu gesynthetiseerd in de 5'-naar-3' richting, omdat de template-streng van 3'-naar-5' loopt. * **Lagging strand:** Wordt discontinu gesynthetiseerd in korte fragmenten (Okazaki-fragmenten) omdat de template-streng van 5'-naar-3' loopt en DNA-polymerase slechts in één richting kan werken. Voor elk Okazaki-fragment is een nieuwe RNA-primer nodig [11](#page=11). * **DNA-ligase:** Verbindt de Okazaki-fragmenten tot een continue DNA-streng [11](#page=11). * **Proofreading:** DNA-polymerase heeft een proofreading-mechanisme om fouten tijdens de replicatie te corrigeren [11](#page=11). #### 3.4.2 Replicatie bij prokaryoten Het principe van replicatie bij prokaryoten is vergelijkbaar met dat van eukaryoten, maar met enkele verschillen [11](#page=11): * Er is slechts één replicatie-oorsprong, wat leidt tot één replicatievork [11](#page=11). * Het gehele proces vindt plaats in het cytoplasma [11](#page=11). * Over het algemeen zijn er minder enzymen betrokken bij prokaryote replicatie [11](#page=11). --- # Chromosomen, celcyclusregulatie en genetische afwijkingen Dit onderwerp behandelt de structuur en organisatie van het genoom, het proces van de celcyclus en de mechanismen die deze reguleren, evenals de gevolgen van afwijkingen in chromosomen en genen. ### 4.1 Organisatie van het genoom Het genoom is het geheel aan erfelijk materiaal in het DNA van een organisme. Bij eukaryoten codeert slechts 1-2% van het DNA voor eiwitten; de overige 98% is niet-coderend en speelt een rol in structuur en regulatie [12](#page=12). #### 4.1.1 Chromosomen en chromatine Chromosomen zijn DNA-strengen die georganiseerd zijn met specifieke eiwitten. In de interfase van de celcyclus is het DNA aanwezig als chromatine, een draadvormige structuur bestaande uit DNA en eiwitten zoals histonen. Chromatines kunnen bestaan uit euchromatine (minder dicht opeengepakt, 30-70%) en heterochromatine (sterk gecondenseerd, 30-20%) ] [12](#page=12). #### 4.1.2 Structuur van een chromosoom Een typisch chromosoom bestaat uit twee zusterchromatiden, die identieke DNA-moleculen zijn na DNA-replicatie, verbonden door een centromeer. Het chromosoom heeft een p-arm (korte arm) en een q-arm (lange arm), en aan de uiteinden bevinden zich telomeren [12](#page=12). #### 4.1.3 Ploïdieniveaus Ploïdie geeft het aantal kopieën van elk chromosoom aan. Een haploïde cel heeft één set chromosomen ($n$), zoals gameten (voortplantingscellen) . Een diploïde cel heeft twee sets chromosomen ($2n$), zoals de meeste somatische cellen (lichaamscellen) ] [12](#page=12). #### 4.1.4 Genen en locaties Een gen is een specifieke DNA-sequentie die biologisch relevante informatie bevat, vaak om eiwitten te produceren. De locatie van een gen op een chromosoom wordt een locus genoemd. Een karyogram is een identificatie van chromosomen, nuttig voor het diagnosticeren van aandoeningen [12](#page=12) [16](#page=16). ### 4.2 Celcyclus De celcyclus is het proces van de geboorte van een cel tot haar eigen deling in twee genetisch identieke dochtercellen. Bij eencellige organismen leidt dit tot reproductie, bij meercellige organismen tot groei, weefselherstel of vervanging. Een celdeling bestaat uit mitose (of kernsplitsing) en cytokinese (cytoplasmische deling) ] [12](#page=12) [13](#page=13). #### 4.2.1 Fasen van de celcyclus De menselijke celcyclus kent de volgende fasen: * **G1-fase:** Groeiende cel, synthese van eiwitten en celcomponenten [13](#page=13). * **S-fase:** DNA-replicatie vindt plaats, waarbij het DNA wordt verdubbeld [13](#page=13). * **G2-fase:** Korte fase met beperkte groei, voorbereiding op de mitose [13](#page=13). * **M-fase:** De eigenlijke celdeling, bestaande uit mitose en cytokinese [13](#page=13). #### 4.2.2 Mitose (karyokinese) Tijdens de mitose worden de chromosomen gescheiden en gelijkmatig verdeeld over twee toekomstige dochtercellen. De belangrijkste stadia zijn [13](#page=13): * **Profase:** Chromatine condenseert tot zichtbare chromosomen, de nucleolus verdwijnt, en de centrosoom migreert naar de polen [13](#page=13). * **Metafase:** Chromosomen zijn geordend op het equatoriaal vlak van de cel, en de spoeldraden zijn bevestigd aan de kinetochoren van de centromeren [13](#page=13). * **Anafase:** De centromeren delen zich, en zusterchromatiden (nu dochterchromosomen) worden naar de tegenovergestelde polen getrokken [13](#page=13). * **Telofase:** Chromosomen bereiken de polen, condenseren en de kernmembranen vormen zich opnieuw [13](#page=13). #### 4.2.3 Cytokinese Cytokinese is de verdeling van het cytoplasma na de mitose, resulterend in twee afzonderlijke dochtercellen [13](#page=13). ### 4.3 Regulatie van de celcyclus De celcyclusregulatie is cruciaal voor groei, ontwikkeling, herstel en instandhouding van organismen. Het proces wordt gecoördineerd door cycline-afhankelijke kinases (CDK's) . Checkpoints controleren of de cyclus correct verloopt [13](#page=13). #### 4.3.1 Factoren die de celcyclus beïnvloeden Externe en interne factoren reguleren de celcyclus op moleculair niveau. Afwijkingen in celcyclusregulatie kunnen leiden tot ongecontroleerde celgroei, wat resulteert in tumoren en metastase (uitzaaiing) . Apopotose, geprogrammeerde celdood, is een belangrijk mechanisme om cellen die schade hebben opgelopen of die niet meer nodig zijn, te verwijderen en zo het ontstaan van tumoren te vermijden [13](#page=13). ### 4.4 Genetische afwijkingen Genetische afwijkingen kunnen zowel structurele als numerieke veranderingen in chromosomen betreffen, of veranderingen in het DNA zelf (mutaties) ] [16](#page=16). #### 4.4.1 Chromosomale afwijkingen * **Non-disjunctie:** Foutieve segregatie van chromosomen tijdens de celdeling [16](#page=16). * **Aneuploïdie:** Een afwijking in het aantal chromosomen. Voorbeelden zijn [16](#page=16): * **Syndroom van Down (trisomie 21):** Drie kopieën van chromosoom 21 [16](#page=16). * **Syndroom van Klinefelter (47, XXY):** Een extra X-chromosoom bij mannen [16](#page=16). #### 4.4.2 Genetische termen * **Gen:** Een specifieke DNA-sequentie die biologische informatie bevat [16](#page=16). * **Genexpressie:** Het proces waarbij genetische informatie wordt omgezet in functionele eiwitten [16](#page=16). * **Locus:** De specifieke plaats van een gen op een chromosoom [16](#page=16). * **Allel:** Een variant van een gen die op een specifieke locus voorkomt [16](#page=16). * **Genotype:** De genetische samenstelling van een organisme, de specifieke allelen die een individu draagt [16](#page=16). * **Fenotype:** De waarneembare eigenschappen van een organisme, beïnvloed door genotype en omgevingsfactoren [16](#page=16). * **Dominant:** Een allel dat tot uiting komt, zelfs als er maar één kopie aanwezig is [16](#page=16). * **Recessief:** Een allel dat alleen tot uiting komt als er twee kopieën aanwezig zijn (homozygoot) ] [16](#page=16). * **Intermediair (partieel dominant):** Het fenotype ontstaat wanneer een organisme twee verschillende allelen draagt, en beide allelen bijdragen aan het fenotype [16](#page=16). * **Co-dominant:** Een genetische situatie waarbij heterozygote allelen beide tot uiting komen [16](#page=16). * **Letaal allel:** Een allel dat leidt tot de dood, vaak in homozygote toestand [16](#page=16). * **Puntvierkant:** Een diagram om mogelijke allelcombinaties te voorspellen [16](#page=16). #### 4.4.3 Mutaties Een mutatie is een verandering in het DNA [16](#page=16). ##### 4.4.3.1 Soorten mutaties * **Substitutie:** Vervanging van nucleotiden door andere. Een puntmutatie is de substitutie van één nucleotide (Single Nucleotide Polymorphism - SNP) ] [17](#page=17). * **Insertie:** Toevoeging van nucleotiden [17](#page=17). * **Deletie:** Verdwijnen van nucleotiden [17](#page=17). ##### 4.4.3.2 Gevolgen van mutaties * **Silent mutatie:** Het eiwit blijft ongewijzigd [17](#page=17). * **Missense mutatie:** Er ontstaat een ander eiwit [17](#page=17). * **Nonsense mutatie:** Er ontstaat een vroegtijdig stopcodon [17](#page=17). * **Frameshift mutatie:** Verschuiving in het leesraam van de genetische code als gevolg van insertie of deletie [17](#page=17). #### 4.4.4 Monogene en multifactoriële aandoeningen * **Monogene aandoeningen:** Erfelijke ziekten bepaald door een mutatie in één gen [17](#page=17). * **Multifactoriële aandoeningen:** Ziektebeelden veroorzaakt door interactie tussen verschillende genen en omgevingsfactoren [17](#page=17). #### 4.4.5 Erfelijkheidsleer en soorten afwijkingen * **Autosomaal dominant:** Ligt op chromosomen 1-22; fenotype is zichtbaar in heterozygote toestand. Voorbeelden zijn polydactylie en achondroplasie [17](#page=17). * **Autosomaal recessief:** Ligt op chromosomen 1-22; fenotype is zichtbaar alleen in homozygote toestand; dragers zijn heterozygoot. Voorbeelden zijn albinisme en mucoviscidose [17](#page=17) [18](#page=18). * **X-gebonden recessief:** Ligt op het X-chromosoom; fenotype is zichtbaar bij mannen (XY) en homozygote vrouwen (XX) . Voorbeelden zijn kleurenblindheid en hemofilie [18](#page=18). * **X-gebonden dominant:** Ligt op het X-chromosoom; fenotype is zichtbaar bij homozygote en heterozygote vrouwen en mannen [18](#page=18). * **Y-gebonden:** Ligt op het Y-chromosoom; alleen bij mannen voorkomend en zeldzaam, vaak gerelateerd aan fertiliteitsproblemen [18](#page=18). --- ## Veelgemaakte fouten om te vermijden - Bestudeer alle onderwerpen grondig voor examens - Let op formules en belangrijke definities - Oefen met de voorbeelden in elke sectie - Memoriseer niet zonder de onderliggende concepten te begrijpen

| Term | Definition | |------|------------| | Mitose | Een proces van celdeling waarbij een moedercel zich opsplitst in twee genetisch identieke dochtercellen. Dit is cruciaal voor groei, herstel en ongeslachtelijke voortplanting. | | Meiose | Een proces van celdeling dat leidt tot de vorming van gameten (voortplantingscellen) met de helft van het aantal chromosomen van de moedercel. Dit proces is essentieel voor geslachtelijke voortplanting en genetische variatie. | | Chromatine | Een complex van DNA en eiwitten (voornamelijk histonen) dat de genetische informatie van een cel vormt. Het condenseert tot chromosomen tijdens celdeling. | | Chromosoom | Een drager van genetische informatie, bestaande uit een strak opgerolde DNA-streng met eiwitten. Mensen hebben typisch 46 chromosomen, georganiseerd in 23 paren. | | DNA (Desoxyribonucleïnezuur) | De molecule die de genetische instructies voor de ontwikkeling, werking, groei en voortplanting van alle bekende organismen en veel virussen bevat. Het is een dubbele helixstructuur. | | RNA (Ribonucleïnezuur) | Een molecule die een rol speelt bij verschillende biologische functies, waaronder het coderen, decoderen, reguleren en tot expressie brengen van genen. Het is cruciaal voor eiwitsynthese. | | Genoom | Het geheel van genetische informatie van een organisme, bestaande uit al het DNA, inclusief alle genen. Bij eukaryoten bevat het genoom zowel coderende als niet-coderende sequenties. | | Genexpressie | Het proces waarbij de genetische informatie, opgeslagen in DNA, wordt gebruikt om functionele producten te creëren, meestal eiwitten. Dit omvat transcriptie en translatie. | | Transcriptie | Het proces waarbij een specifieke sequentie van DNA wordt gekopieerd naar een complementaire sequentie van messenger-RNA (mRNA). Dit gebeurt in de celkern van eukaryoten. | | Translatie | Het proces waarbij de genetische code op mRNA wordt vertaald naar een reeks aminozuren, wat resulteert in de synthese van een eiwit. Dit vindt plaats op de ribosomen in het cytoplasma. | | Replicatie | Het proces waarbij DNA zijn eigen kopie maakt, zodat elke nieuwe cel die ontstaat uit celdeling een identieke set van het genetische materiaal krijgt. Dit gebeurt voorafgaand aan celdeling. | | Celcyclus | De reeks gebeurtenissen die plaatsvinden in een cel tussen de ene celdeling en de volgende. Het omvat groei, DNA-replicatie en de daadwerkelijke celdeling (mitose of meiose). | | Aneuploïdie | Een afwijking in het aantal chromosomen, waarbij een cel of organisme niet het gebruikelijke diploïde aantal chromosomen heeft. Voorbeelden zijn trisomie 21 (syndroom van Down). | | Mutatie | Een permanente verandering in de DNA-sequentie van een organisme. Mutaties kunnen optreden door fouten tijdens DNA-replicatie of door blootstelling aan mutagene factoren. | | Allom | Een variant van een gen die zich op dezelfde plaats (locus) op homologe chromosomen bevindt. Organismen hebben twee allelen voor elk gen, één van elke ouder. | | Fenotype | De waarneembare eigenschappen van een organisme, die worden beïnvloed door zowel het genotype (de genetische samenstelling) als omgevingsfactoren. | | Genotype | De genetische samenstelling van een organisme, verwijzend naar de specifieke allelen die het bezit voor een bepaald gen of reeks genen. |