TITEL: De Fasen van Mitose

Explanation of the phases of mitosis.

In de meest brede zin van het woord, wanneer mensen het hebben over

mitose, dan bedoelen ze de mitose van een cel, een diploïde cel.

Diploïd betekent gewoon dat het een volledige set

chromosomen heeft, dus het heeft 2N chromosomen.

Dus dit is de kern.

Dit is de volledige cel.

En de meeste mensen zeggen dus: 'kijk, de cel zelf

deelt zich op in twee diploïde cellen, dus het deelt in twee

cellen, die elk een volledige set chromosomen hebben, 2N

chromosomen.

En dus wanneer mensen het over de mitose van een cel hebben,

bedoelen ze meestal dit.

Maar ik wil hierbij even verduidelijken dat, in strikte zin,

mitose alleen refereert naar het replicatie proces

van het genetische materiaal en de kern.

Dus als ik dit, bij voorbeeld, zou tekenen-- laat ik deze cel

tekenen-- en deze heeft nu twee kernen, elk met het

diploïde aantal chromosomen, deze cel

heeft mitose ondergaan.

Het heeft geen cytokinese ondergaan, waar we het

later over zullen hebben, maar dat is het proces waarbij

het eigenlijke cytoplasma van de cel vopgedeeld wordt

in twee verschillende cellen.

En ter verduidelijking: het cytoplasma is al hetgene

buiten de kern.

Daar zal ik het dus straks over hebben, maar weet

dat in het alledaagse taalgebruik, dit hetgeen is dat mensen bedoelen

met mitose.

Maar als je een leerkracht hebt, die let op

details, dan is dit technisch gezien wat mitose is.

Het is de splitsing van de kern of de replicatie van

de kern in twee aparte kernen.

Doorgaans treedt er op hetzelfde moment cytokinese op, waarbij

de cytoplasma's van de cellen feitelijk scheiden.

Nu dit duidelijk is, laten we overgaan op het mechanisme van mitose.

Dus de eerste stappen die echt belangrijk zijn voor mitose

gebeuren eigenlijk buiten de mitose om, wanneer de cel gewoon

zijn dagdagelijkse leven leidt, en dat is tijdens de interfase.

En de interfase is, letterlijk, geen fase van de mitose.

Het is letterlijk de fase waarin de cel gewoon leeft.

Stel dat we een nieuwe cel hebben.

Laat ik dit een groene kleur geven.

Dat is een nieuwe cel.

Misschien is dit zijn kern.

Het heeft 2N chromosomen en het groeit.

Het neemt voedingsstoffen uit de omgeving op en het bouwt

eiwitten en doet van alles, en dus groeit het een beetje.

Het heeft duidelijk nog steeds zijn volledige set aan chromosomen.

En op een gegeven moment in zijn levenscyclus, en ik zal

deze even labellen, dus deze fase in de interfase, en deze

wordt misschien zelfs niet besproken in sommige biologielessen, maar ze

geven deze een label.

Ze noemen het G1, wat eigenlijk het moment is

waarop de cel groeit.

Het groeit gewoon, stapelt materiaal op en

het bouwt zichzelf uit, en dan vermenigvuldigt het zijn

chromosomen.

Dus je hebt nog steeds een diploïd aantal chromosomen.

Laat me hierop inzoomen.

Laat ik dit even tekenen.

Dit wordt de S-fase van de interfase genoemd, dus dit is S.

En in de S fase gebeurt de eigenlijke replicatie van de

chromosomen.

Opnieuw, we zijn nog steeds niet in de mitose.

Dus S, je hebt replicatie van jouw chromosomen.

Dus als ik in zou zoomen op de kern tijdens de S-fase, als

ik zou beginnen met-- laat ik gewoon starten met een organisme

dat twee chromosomen heeft.

Dus laten we zeggen dat aan het begin van de S-fase, en ik zal

dingen als chromosomen tekenen zodat het duidelijk wordt

dat er dingen vermenigvuldigt worden.

Dus stel het heeft deze chromosoom hier en dan

deze chromosoom hier.

Terwijl het door de S-fase gaat, worden deze chromosomen gerepliceerd.

En ik teken de kern hier even.

Ik heb in gezoomd op dit gedeelte hier, waar N gelijk is aan 1,

waar onze volledige diploïde set bestaat uit twee chromosomen.

Tijdens de S-fase zullen onze chromosomen repliceren en

zullen ze-- dus deze groene zal volledig vermenigvuldigen en

een kopie van zichzelf maken, en dit hebben we wel wat geleerd,

ze zijn verbonden ter hoogte van de centromeer.

Nu, elke kopie wordt een chromatide genoemd, en deze roze

zal hetzelfde doen.

Ook al hebben we twee chromatiden voor elke chromosoom,

we hebben nu vier chromatiden, want twee voor elke

chromosoom, we hebben nog steeds alleen twee chromosomen.

Met hier zijn centromeer.

Dit gebeurt in de S-fase, en dan zal de cel gewoon

verder doorgaan met groeien.

Dus de cel was al groot-- ik focus weer op de cel/

De cel was al groot en wordt steeds groter.

Het wordt groter, en dat gebeurt tijdens de G2-fase, dus het

blijft gewoon groeien.

Nu, er is een ander klein gedeelte van de cel dat we nog niet hebben

besproken tot nu toe, maar ik zal er nu even

over praten.

Het is niet superbelangrijk, maar het is het idee

van deze centrosomen.

Deze worden later erg belangrijk, wanneer de

cel echt deelt en deze ook dupliceren.

Dus stel, ik heb hier een kleine centrosoom.

Het heeft centriolen.

Daar hoef je je niet teveel zorgen over te maken, maar ze

zijn kleine cilindervormige dingen.

Maar ik wil gewoon-- zodat je niet in verwarring raakt, zie je

het woord centriool en centrosoom, zijn niet

hetzelfde als centromeren, wat deze kleine punten zijn

waar de twee chromatiden aan elkaar vastzitten.

Jammer genoeg hebben ze veel dingen in dit proces op een

gelijkaardige manier benoemd, of veel delen

van de cel gelijkaardige namen gegeven.

Maar je hebt dus deze dingen, die centrosomen genoemd worden, die

binnenkort aan bod zullen komen in het proces, en die buiten

de kern zitten en ook repliceren.

Ze repliceren ook tijdens de interfase.

Dus je had er eerst eentje; nu heb je er twee.

En natuurlijk hebben ze elk hun eigen twee kleine centriolen,

maar daar gaan we niet teveel op focussen

op dit moment.

Dus dat gebeurt allemaal in de interfase.

Dit is het grootste deel van het leven van de cel, en het groeit

en doet wat het wil.

Eigenlijk, hier maak ik even een puntje van.

Toen ik het DNA tekende, tekende ik het als chromosomen.

Maar eigenlijk, wanneer we in de interfase zitten,

is dit niet waar het DNA echt op lijkt.

Het DNA, als ik dit zou tekenen zoals het dan is, is in zijn

chromatine vorm.

Het is niet zo strak opgewonden, zoals ik het hier tekende.

Ik tekende het zo, zodat je kon zien dat het werd

gerepliceerd, maar in werkelijkheid is die groene chromosoom

helemaal niet opgevouwen, en als je via een

microscoop zou kijken, zou je het amper zien.

Dit is zijn chromatine vorm.

We zullen even praten over hoe het werkelijk opvouwt

tot een chromosoom, maar in zijn chromatine vorm

is het gewoon een hoop DNA en wat eiwitten, waarrond het DNA

een beetje gewonden is, dus je kunt hier enkele

eiwitten hebben waarrond het DNA een beetje gewonden is.

Maar wanneer je door een microscoop kijkt,

zie je alleen maar een hoop troebele DNA en eiwitten.

Hetzelfde geldt voor de roze molecule.

In werkelijkheid, voor het DNA om actief te zijn, is het

nodig om in deze vorm te zijn.

Het moet toegankelijk zijn, zodat het

mRNA en andere types helper proteïnen echt

kunnen werken met het DNA.

En zelfs wanneer het gerepliceerd wordt, moet het

zo ontvouwen zijn, om dit mogelijk te maken.

Het wordt pas later strak opgewonden.

Ik tekende het alleen zo, zodat er duidelijk één groene was

dat vermenigvuldigde en een andere groene vormde, en

dat deze op een bepaald punt aan elkaar gehecht zijn.

Die roze vermenigvuldigt om nog een roze te vormen,

die aan elkaar gehecht zijn op een bepaald punt, maar

dat gaat niet zo duidelijk zijn.

Ik tekende het alleen zo, om te tonen wat er gebeurt.

Dit is de werkelijkheid.

In zijn chromatine vorm.

Nu zijn we klaar voor mitose.

Dus de eerste fase van mitose is

eigenlijk-- laat ik het tekenen.

Dus ik teken de cel in het groen.

Ik teken de kern veel groter dan die in werkelijkheid

is relatief tov de cel, want

er gebeurt veel in de kern, op dit moment.

Dus de eerste fase van mitose is de profase.

Dit zijn namen die willekeurig zijn toegekend.

Mensen keken in een microscoop.

"Oh, kijk, dit is een bepaalde stap die we steeds zien wanneer een

kern aan het delen is, dus we noemen dit de profase."

Wat er gebeurt tijdens de profase is dat het chromatine

gaat opvouwen in deze vorm.

Zoals ik eerder zei, tijdens de interfase is het DNA

in deze vorm, waar het helemaal los en niet opgevouwen is.

Het zal eigenlijk beginnen opvouwen, dus dit is waar

je dan eigenlijk-- en onthou: het is reeds

gerepliceerd.

De vermenigvuldiging gebeurde voor de mitose begint.

Dus ik had die ene chromosoom daar, en ik had

de andere hier.

Het heeft twee zusterchromatiden, waarvan we zullen zien

dat ze binnenkort uit elkaar getrokken zullen worden.

Nu, tijdens de profase zullen ook de centromeren

beginnen verschijnen, waar ik het eerder over had.

Deze hier, zullen gaan beginnen met het

aanmaken van wat we microtubulen noemen, en je kunt ze

zien als een soort van stokken of touwen die

belangrijk zullen zijn in het verplaatsen van dingen tijdens het delen van de cel.

Dit is eigenlijk wonderbaarlijk.

Ik bedoel, wanneer je denkt aan een cel, dan denk je

aan iets dat eigenlijk heel simpel is.

Het is de basis levensvorm, in ons of in het leven.

Maar zelfs hier zijn er complexe mechanismes aan de gang,

en een groot deel daarvan zijn nog niet doorgrond.

Ik bedoel, we kunnen het observeren, maar we weten niet echt

wat er gebeurt op het niveau van de atomen of de eiwitten dat

ervoor zorgt dat deze dingen op zo'n mooie,

gestructureerde manier rond bewegen.

Het is nog steeds een gebied dat onderzocht wordt.

Een deel ervan is bekend, een deel niet.

Maar je hebt deze twee centrosomen en ze

helpen de vorming van deze microtubulen, die

letterlijk lijken op deze kleine microstructuren.

Je kunt hen zien als buizen of een soort touw.

Nu, terwijl de profase voortschrijdt, komt het uiteindelijk op een punt

waar-- laat ik het maar even doen.

Ik wil hier dit woord replication niet laten staan.

Het is verwarrend.

Ik zal het even verwijderen.

Laat ik deze replication even verwijderen.

Dus terwijl de profase verder gaat, zal de kernmembraan

gaan verdwijnen.

Dus laat me dit even opnieuw tekenen.

Ik ga even copy+pasten wat ik eerder getekend heb.

Ik zet het hier...

Dus terwijl de profase voortschrijdt-- zal de kernmembraan

gaan verdwijnen.

Dus dit begint op te lossen en te verdwijnen, en

dan beginnen deze dingen te groeien en vast te hechten aan

de centromeer.

Dus ik ga dit even doen.

Dus dit is wat er gebeurt tijdens de profase.

Sinds dit allemaal gebeurt in de profase, dit laatste

gedeelte van de profase, soms noemen ze het de late profase,

soms noemen ze het de prometafase.

Soms wordt het gezien als-- ik denk niet dat daar een koppelteken

hoort.

Dus soms wordt het gezien als een aparte fase in de

mitose, hoewel ik op school

niets geleerd heb over de prometafase.

Ze noemden het gewoon allemaal profase.

Maar op het einde van de profase, of eigenlijk het einde van

de prometafase, hoe je het ook ziet, ziet de hele

situatie er als volgt uit.

Je hebt jouw cel.

De kernmembraan is aan het oplossen, dus tot op

zekere hoogte bestaat het niet meer.

Hoewel de eiwitten waaruit het opgebouwd was er nog steeds zijn en

deze zullen later nog gebruikt worden.

En je hebt jouw twee chromosomen, in dit geval.

Bij de mens zijn het er 46.

Je hebt jouw twee chromosomen, die elk bestaan uit zuster

chromatiden.

Twee chromosomen.

Ze hebben uiteraard hun centromeren, hier, en

ondertussen zullen deze centrosomen ongeveer gemigreerd zijn naar

de tegenovergestelde zijden van wat de kern was.

En deze dingen hebben zich wat uitgspreid, deze

microtubulen, dus ze hebben twee functies eigenlijk.

Op dit moment duwen ze de

twee centrosomen uit elkaar.

Dus je hebt al deze dingen en ze verbinden

de-- sommige komen van deze

centrosoom, andere komen van deze centrosoom, sommige

verbinden de twee.

En dan sommige van deze microtubules -deze buizen of

touwen, hoe je ze ook wilt zien- hechten

zich vast aan de centrosomen van de chromosomen, en

de eiwitstructuur waar ze zich vasthechten wordt

de kinetochoor genoemd.

Dus dat is de kinetochoor, en dat kan wel of niet--

kinetochoor.

Dit is een eiwitstructuur.

Het is eigenlijk fascinerend.

Er is nog steeds veel onderzoek naar hoe de

microtubulen zich precies vasthechten aan de kinetochoor, en zoals we zullen zien

zo meteen, is het ter hoogte van de kinetochoor waar de

microtubulen zullen beginnen trekken aan de twee aparte

zuster chromatiden en hen uit elkaar zullen trekken.

En het is eigenlijk niet bekend

hoe dit precies gebeurt.

Het is gewoon geobserveerd dat het gebeurt.

Zodra de profase voorbij is, zorgen de cellen alleen maar

dat de chromosomen goed liggen.

Ik heb hen hier op dezelfde lijn getekend, maar dat gebeurt

eigenlijk pas tijdens de metafase,

wat de volgende fase is.

De eerste was de profase.

Nu zitten we in de metafase, en die is eigenlijk niet meer dan

een uitlijnen van de chromosomen, dus alle chromosomen worden

op een lijn gebracht in het midden van de cel

Dus ik heb mijn roze hier,

en ik heb mijn andere daar, mijn groene daar, en

je hebt de centrosomen, natuurlijk, de spoelfiguren

die vanuit hen ontstaan.

Sommige zijn kinetochoor spoelfiguren, die

zich vasthechten aan de centrosomen van de

chromosomen.

Het is erg verwarrend zeker?

De centrosomen zijn deze structuren, die helpen met bepalen

wat er gebeurt met deze microtubulen.

Centriolen zijn deze kleine structuren, deze kleine

blikvormige structuren in de centrosomen en de

centromeren zijn de centrale punten waar de twee

chromatiden vasthechten aan elkaar, binnen een chromosoom.

Dus dit is een zuster chromatide, dit is er nog

eentje, en ze hechten aan elkaar vast ter hoogte van de centromeer.

Maar dit is de metafase.

Redelijk eenvoudig.

Metafase bestaat uit het uitlijnen van de cellen, en

er zijn eigenlijk enkele theorieën, want hoe weet de cel

wanneer die voorbij dit punt moet verder gaan?

Hoe weet die dat alles

uitgelijnd is en vastgehecht?

En er zijn enkele theorieën dat er

een soort signaalmechanisme is, dat wanneer één van deze

kinetochooreiwitten niet goed is verbonden met een van deze

touwen, dat er dan een signaal wordt gegeven dat de mitose moet

stoppen.

Dus dit is een erg ingewikkeld proces.

Stel je voor dat je 46 chromosomen hebt en dat al

deze dingen gebeuren in de cel, terwijl er niemand is

die het stuurt, of een

soort computer.

Het is eigenlijk allemaal gestuurd op basis van chemie en

thermodynamica.

Maar alleen al de complexiteit of de elegantie van hoe deze

dingen spontaan gebeuren, met allemaal de

juiste checkpoints en afwegingen, waardoor er meestal helemaal

niets misgaat, dit is eigenlijk wonderbaarlijk.

Dus na de metafase zijn we klaar om de dingen uit elkaar te trekken,

en dat is de anafase.

Dus in de anafase-- laat ik dit even opschrijven.

Ik heb de kleur van mijn cel veranderd.

Deze jongens worden uit elkaar getrokken.

En van zodra ze uit elkaar worden getrokken-- dus deze

jongens worden uit elkaar getrokken.

Laat ik het in het groen doen.

Dus één van de zuster-- nope, dit is niet groen.

Eén van de zuster chromatiden wordt in deze richting getrokken.

De andere in die richting.

En hetzelfde geldt voor de roze.

Eentje in deze richting en de andere

in die richting.

En natuurlijk heb je jouw centrosomen hier en

ze zijn verbonden met de kinetochoren daar

en dat is waar ze aan trekken.

Er zijn ook microtubulen die niet

verbonden zijn met de chromosomen, maar

die helpen met het uit elkaar duwen van de centrosomen, zodat

alles naar tegenovergestelde zijden van de cel beweegt.

En van zodra deze twee chromatiden uit elkaar gehaald zijn, en

ik heb het hierover gehad toen we het over

de woordenschat van het DNA hadden, dus van zodra dit gebeurt,

worden deze elk als chromosomen bestempeld.

Dus je kunt nu zeggen dat de cel heeft wat het

eerst had hier.

Het heeft twee chromosomen.

Het heeft nu vier chromosomen.

Want van zodra een chromatide niet meer verbonden is met

zijn zuster chromatide, worden ze elk beschouwd als zuster chromosomen,

wat dus gewoon een conventie is.

Ik bedoel, ze waren er voordien, ze waren er nadien.

Voordien waren ze gewoon verbonden.

Nu zijn ze dat niet, dus je beschouwt hen als

een eigen eenheid.

En dan zijn we bijna klaar.

De laatste fase is de telofase.

Ik teken de cel hier een beetje anders,

want meestal gebeurt er iets

gelijktijdig met de telofase

Dus de telofase, en ik zal eigenlijk

de cel 90 graden draaien.

Stel dat dit een centromeer was.

Dit is de andere centromeer.

Dus op dit punt is eigenlijk

het DNA op zichzelf getrokken.

Dus deze jongen heeft een kopie van deze chromosoom en

een kopie van deze chromosoom getrokken.

Deze jongen heeft hetzelfde hier gedaan.

Hij heeft een kopie van elk getrokken-- o, ik heb een andere

kleur-- een kopie van elke chromosoom naar zichzelf getrokken.

Laat ik dat even tekenen.

En nu begint er zich een kernmembraan te vormen rond elk van deze

twee uiteinden.

Dus nu begint er een kernmembraan te vormen rond

elk van deze uiteinden.

En dus tegen het einde van de telofase-- waar we nu in zitten,

de telofase-- zullen we de mitose afgerond hebben.

We zullen onze oorspronkelijke kern in twee gedeeld hebben

met al het genetisch materiaal dat erin zat.

Nu, terwijl de telofase plaatsvindt, gebeurt

ook de cytokinese, normaal gezien, waarbij

de celmembraan ingesnoerd wordt-- tijdens de

telofase, worden deze dingen verder en verder

uit elkaar geduwd door deze microtubulen, zodat ze zich

al bij de uiteinden van de cel bevinden, van het cytoplasma van de

cel, en je kunt het bijna zien als het duwen aan weerszijden van

de cel zodat deze langer wordt.

Terwijl dit gebeurt, ontstaat er deze plooi, deze

kleine insnoering.

Tegen het einde van de telofase in de mitose, heb je ook dit

proces van cytokinese, waarbij deze plooi wordt gevormd en

steeds dieper wordt, tot het cytoplasma

splitst in twee aparte cellen.

Dus dit is de cytokinese, die op zich geen deel is van

de mitose, maar die normaal tegelijk met de telofase plaatsheeft, dus

aan het einde van de mitose, heb je normaal gezien twee

volledig identieke cellen.

Van zodra je deze twee cellen hebt, gaan ze elk

op zich, beginnen met hun eigen interfase.

Of ze zullen elk individueel, als we naar deze ene kijken, deze

zal dan in zijn G1 fase zitten.

Op een zeker moment, gaan deze twee dingen zich gaan vermenigvuldigen,

en dat is de S fase, en dan ga je naar de G2 fase, en

dan zal deze jongen de mitose opnieuw ondergaan.