Casus 3; checkpoint charlie
Moeilijke woorden
Proliferatie → Ander woord voor vermenigvuldiging van cellen.
Probleemstellingen
- Wat is het verschil tussen normale celdeling en het ontstaan van oöcyten en
spermatozoa?
Brainstorm
- Hoe reageert de cel op groeifactoren?
- Aan welke voorwaarden moet een cel voldoen voordat het genoom kan dupliceren?
- Wat zijn de checkpoints waar een cel controleert of celdeling goed verloopt?
- Wat is het verschil tussen mitose en meiose?
- Hoe zorgt de cel ervoor dat alle chromatiden correct verdeeld worden over de
dochtercellen?
Leerdoelen
1) Hoe verloopt de celcyclus?
a) Kernwoorden: groeifactoren, mitose
2) Wat zijn de controlepunten van de celcyclus?
a) Kernwoorden: checkpoints
3) Wat zijn de CDK en Cycline complexen?
4) Hoe verloopt oögenese en spermatogenese?
a) Kernwoorden: meiose
5) Wat is de functie van P53 en PRb?
Bronnen
Boek;
Binas
Filmpjes;
Juf Danielle. (2022, 4 april). Celcyclus [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=OH_u7pi_m6A
Medicosis Perfectionalis. (2020, 10 februari). Checkpoints of the cell cycle [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=17jXE3QQBq0
Shomu’s Biology. (2021, 28 juli). Cyclins and CDKs cell cycle regulation [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=jBFHl-OeLug
Websites;
Hoe werkt Mitose? - Mr. Chadd Academy. (z.d.).
https://www.mrchadd.nl/academy/vakken/biologie/hoe-werkt-mitose
,5.3 Mitose - toelatingsexamen Arts-Tandarts. (2020, 13 november). Toelatingsexamen
Arts-Tandarts.
https://studyboard.be/Cursussen/biologie/Lessen/5-celvermeerdering/Topics/5-3-1mitose/
Celcyclus. (z.d.). https://biologielessen.nl/index.php/dna-3/448-celcyclus
Cell Cycle Checkpoints (Article) | Khan Academy. (z.d.-b). Khan Academy.
https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-communication-and-cell-cycle/regulati
on-of-cell-cycle/a/cell-cycle-checkpoints-article
Wikipedia-bijdragers. (2023b). Folliculogenese. Wikipedia.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Folliculogenese
Zowerkthetlichaam. (2020). Voortplantingsstelsel; de menstruatiecyclus (vorming eicel). Zo
Werkt Het Lichaam.
https://www.zowerkthetlichaam.nl/3675/voortplantingsstelsel-de-menstruatiecyclus-vorming-
eicel/
Uitwerken leerdoelen
1) Hoe verloopt de celcyclus?
Alles wat leeft, heeft een cyclus van geboren worden, zich ontwikkelen en vervolgens
sterven. Deze cyclus noemen we een levenscyclus. Cellen hebben zoals alle levende
wezens op aarde ook een levenscyclus. De levenscyclus van de cellen noemen we de
celcyclus. De celcyclus bestaat uit vijf delen. De G0-fase (quiescent-fase), de G1-fase, de
S-fase, de G2-fase en de M-fase (mitose-fase). De G1-fase, S-fase, en G2-fase bij elkaar
noemen we de interfase. Hieronder worden de verschillende fases van de celcyclus
besproken. We gaan in onderstaande uitleg uit van een menselijke cel met 46 chromosomen
die uit 1 lange chromatide bestaan.
G0-fase → Als een cel in de G0-fase zit, dan doet de cel gewoon zijn werk. Kliercellen
produceren dan sappen, zenuwcellen geleiden dan elektrische impulsen en spiercellen
zorgen dan voor beweging. De cellen in de G0-fase vervullen gewoon hun functie voor het
organisme waar ze deel van uitmaken. De cel bevat 46 chromosomen met elk 1 chromatide.
G1-fase → Vanuit de G0-fase kan de cel terechtkomen in de G1-fase, dit is de groeifase. De
cel gaat zich dan voorbereiden op een mogelijke celdeling met behulp van eiwitsynthese,
celgroei en vermenigvuldiging van de celorganellen (behalve de celkern). De cel heeft nu
nog steeds 46 chromosomen met ieder 1 chromatide.
S-fase → In deze fase van de celcyclus gaat de cel zich voorbereiden op de nadere
celdeling, omdat na de celdeling de dochtercellen beide 46 chromosomen met 1 chromatide
moeten bezitten zal de cel er in deze fase voor zorgen dat het DNA verdubbelt wordt en er
uiteindelijk 46 chromosomen aanwezig zijn met elk 2 chromatiden. Dit wordt gedaan met
behulp van DNA replicatie. Elke dubbele helix zal tijdens de replicatie op verschillende
plaatsen gescheiden worden door helicase, zodat er op diverse plekken tegelijk een
replicatie gestart kan worden en het proces zo snel mogelijk zal verlopen. Met behulp van
het DNA-polymerase en een primer worden de losse bouwstenen van het DNA
, complementair gekoppeld van 5’-einde naar 3’-einde. Bij deze koppeling worden twee
fosfaatgroepen van de nucleotide afgekoppeld. Het enige probleem is dat aan de
matrijsstreng niet in één keer doorgekoppeld kan worden doordat er telkens een nieuwe
primer nodig is vanwege de afleesrichting, hierdoor ontstaan er telkens losse ongekoppelde
stukjes die we okazaki fragmenten noemen. Na afloop van de DNA-replicatie verdwijnen de
primers waarmee de replicatie is begonnen en worden de Okazaki fragmenten gekoppeld
door ligase. Iedere keer dat het DNA op de gefragmenteerde wijze wordt gedupliceerd zoals
bij de matrijsstreng, wordt deze streng iets korter. Op een gegeven moment is er namelijk
geen ruimte meer om nog een laatste primer te plaatsen die het uiteinde voorziet van
polymerisatie. Deze verkorting treedt op bij de telomeer. Gelukkig bevatten telomeren geen
coderende regio’s, maar het aantal delingen is toch beperkt. Er komt een moment dat
verdergaande verkorting van de uiteinden van het DNA-molecuul leidt tot het verlies van
kritische informatie. De cel zal zich dan niet meer gaan delen, dit is dan ook direct het
startpunt van veroudering (figuur 3). In voortplantingscellen en stamcellen komt een enzym
voor dat voorkomt dat het telomeer korter wordt, telomerase. Telomerase voegt na iedere
DNA replicatie de specifieke telomeer-basenvolgorde toe. Het telomeer wordt zo nooit korter
en de cel kan blijven delen, zonder dat kritische informatie verloren gaat.
G2-fase → De laatste celonderdelen worden verdubbelt ter voorbereiding van de
daadwerkelijke celdeling, bijvoorbeeld eiwitten. Daarnaast neemt de grootte van de cel sterk
toe. Er zijn nu dus 46 chromosomen met ieder 2 chromatiden, dus in totaal 92 chromatiden,
aanwezig.
M-fase → In deze fase begint de cel met de echte deling, de M-fase is op te delen in de
kerndeling (mitose) en de celdeling (cytokinese). De M-fase start met de kerndeling die ook
weer valt op te delen in fasen.
- Profase → De nucleolus verdwijnt, chromatine condensatie (DNA gaat zich heel
strak om histonen wikkelen waardoor ze beter zichtbaar worden), vorming kernspoel,
verbinding kernspoel en kinetochoor (hechtpunt microtubilli) op centromeer
(verbinding chromatiden in chromosoom).
- Metafase → Tussen de profase en de metafase verdwijnt het kernmembraan. In de
metafase ligt hierdoor het opgerolde DNA los in de cel. Chromosomen zullen
vervolgens op een rijtje op het equatoriaal vlak (de evenaar van de cel) komen te
liggen, daarnaast verbinden de spoeldraden zich met het centromeer.
- Anafase → Chromosomen gesplitst in 2 losse chromatiden, door de spoeldraden.
Chromatiden zullen dan naar de celpolen getrokken worden.
- Telofase → In de telofase verdwijnen de spoeldraden en ontstaan er nieuwe
kernenvloppen, daarnaast despiraliseert het DNA zich en ontstaat er een nucleolus.
Stukken endoplasmatisch reticulum beginnen zich te concentreren rond de kern en
versmelten met elkaar. Het centrosoom blijft perifeer gelegen. Ook worden
kernporiën gevormd. De cel begint zich in te snoeren.
Na de telofase zal dan de celdeling (cytokinese) starten. De cytokinese is de feitelijke deling
van de cel in twee gelijke delen. In eukaryote cellen komt dit neer op een constrictie via de
contractiele ring (ring van eiwitvezels, actinefilamenten) die een de cel doormidden trekt,
waardoor uiteindelijk twee cellen ontstaan (figuur 4).
Moeilijke woorden
Proliferatie → Ander woord voor vermenigvuldiging van cellen.
Probleemstellingen
- Wat is het verschil tussen normale celdeling en het ontstaan van oöcyten en
spermatozoa?
Brainstorm
- Hoe reageert de cel op groeifactoren?
- Aan welke voorwaarden moet een cel voldoen voordat het genoom kan dupliceren?
- Wat zijn de checkpoints waar een cel controleert of celdeling goed verloopt?
- Wat is het verschil tussen mitose en meiose?
- Hoe zorgt de cel ervoor dat alle chromatiden correct verdeeld worden over de
dochtercellen?
Leerdoelen
1) Hoe verloopt de celcyclus?
a) Kernwoorden: groeifactoren, mitose
2) Wat zijn de controlepunten van de celcyclus?
a) Kernwoorden: checkpoints
3) Wat zijn de CDK en Cycline complexen?
4) Hoe verloopt oögenese en spermatogenese?
a) Kernwoorden: meiose
5) Wat is de functie van P53 en PRb?
Bronnen
Boek;
Binas
Filmpjes;
Juf Danielle. (2022, 4 april). Celcyclus [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=OH_u7pi_m6A
Medicosis Perfectionalis. (2020, 10 februari). Checkpoints of the cell cycle [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=17jXE3QQBq0
Shomu’s Biology. (2021, 28 juli). Cyclins and CDKs cell cycle regulation [Video]. YouTube.
https://www.youtube.com/watch?v=jBFHl-OeLug
Websites;
Hoe werkt Mitose? - Mr. Chadd Academy. (z.d.).
https://www.mrchadd.nl/academy/vakken/biologie/hoe-werkt-mitose
,5.3 Mitose - toelatingsexamen Arts-Tandarts. (2020, 13 november). Toelatingsexamen
Arts-Tandarts.
https://studyboard.be/Cursussen/biologie/Lessen/5-celvermeerdering/Topics/5-3-1mitose/
Celcyclus. (z.d.). https://biologielessen.nl/index.php/dna-3/448-celcyclus
Cell Cycle Checkpoints (Article) | Khan Academy. (z.d.-b). Khan Academy.
https://www.khanacademy.org/science/ap-biology/cell-communication-and-cell-cycle/regulati
on-of-cell-cycle/a/cell-cycle-checkpoints-article
Wikipedia-bijdragers. (2023b). Folliculogenese. Wikipedia.
https://nl.wikipedia.org/wiki/Folliculogenese
Zowerkthetlichaam. (2020). Voortplantingsstelsel; de menstruatiecyclus (vorming eicel). Zo
Werkt Het Lichaam.
https://www.zowerkthetlichaam.nl/3675/voortplantingsstelsel-de-menstruatiecyclus-vorming-
eicel/
Uitwerken leerdoelen
1) Hoe verloopt de celcyclus?
Alles wat leeft, heeft een cyclus van geboren worden, zich ontwikkelen en vervolgens
sterven. Deze cyclus noemen we een levenscyclus. Cellen hebben zoals alle levende
wezens op aarde ook een levenscyclus. De levenscyclus van de cellen noemen we de
celcyclus. De celcyclus bestaat uit vijf delen. De G0-fase (quiescent-fase), de G1-fase, de
S-fase, de G2-fase en de M-fase (mitose-fase). De G1-fase, S-fase, en G2-fase bij elkaar
noemen we de interfase. Hieronder worden de verschillende fases van de celcyclus
besproken. We gaan in onderstaande uitleg uit van een menselijke cel met 46 chromosomen
die uit 1 lange chromatide bestaan.
G0-fase → Als een cel in de G0-fase zit, dan doet de cel gewoon zijn werk. Kliercellen
produceren dan sappen, zenuwcellen geleiden dan elektrische impulsen en spiercellen
zorgen dan voor beweging. De cellen in de G0-fase vervullen gewoon hun functie voor het
organisme waar ze deel van uitmaken. De cel bevat 46 chromosomen met elk 1 chromatide.
G1-fase → Vanuit de G0-fase kan de cel terechtkomen in de G1-fase, dit is de groeifase. De
cel gaat zich dan voorbereiden op een mogelijke celdeling met behulp van eiwitsynthese,
celgroei en vermenigvuldiging van de celorganellen (behalve de celkern). De cel heeft nu
nog steeds 46 chromosomen met ieder 1 chromatide.
S-fase → In deze fase van de celcyclus gaat de cel zich voorbereiden op de nadere
celdeling, omdat na de celdeling de dochtercellen beide 46 chromosomen met 1 chromatide
moeten bezitten zal de cel er in deze fase voor zorgen dat het DNA verdubbelt wordt en er
uiteindelijk 46 chromosomen aanwezig zijn met elk 2 chromatiden. Dit wordt gedaan met
behulp van DNA replicatie. Elke dubbele helix zal tijdens de replicatie op verschillende
plaatsen gescheiden worden door helicase, zodat er op diverse plekken tegelijk een
replicatie gestart kan worden en het proces zo snel mogelijk zal verlopen. Met behulp van
het DNA-polymerase en een primer worden de losse bouwstenen van het DNA
, complementair gekoppeld van 5’-einde naar 3’-einde. Bij deze koppeling worden twee
fosfaatgroepen van de nucleotide afgekoppeld. Het enige probleem is dat aan de
matrijsstreng niet in één keer doorgekoppeld kan worden doordat er telkens een nieuwe
primer nodig is vanwege de afleesrichting, hierdoor ontstaan er telkens losse ongekoppelde
stukjes die we okazaki fragmenten noemen. Na afloop van de DNA-replicatie verdwijnen de
primers waarmee de replicatie is begonnen en worden de Okazaki fragmenten gekoppeld
door ligase. Iedere keer dat het DNA op de gefragmenteerde wijze wordt gedupliceerd zoals
bij de matrijsstreng, wordt deze streng iets korter. Op een gegeven moment is er namelijk
geen ruimte meer om nog een laatste primer te plaatsen die het uiteinde voorziet van
polymerisatie. Deze verkorting treedt op bij de telomeer. Gelukkig bevatten telomeren geen
coderende regio’s, maar het aantal delingen is toch beperkt. Er komt een moment dat
verdergaande verkorting van de uiteinden van het DNA-molecuul leidt tot het verlies van
kritische informatie. De cel zal zich dan niet meer gaan delen, dit is dan ook direct het
startpunt van veroudering (figuur 3). In voortplantingscellen en stamcellen komt een enzym
voor dat voorkomt dat het telomeer korter wordt, telomerase. Telomerase voegt na iedere
DNA replicatie de specifieke telomeer-basenvolgorde toe. Het telomeer wordt zo nooit korter
en de cel kan blijven delen, zonder dat kritische informatie verloren gaat.
G2-fase → De laatste celonderdelen worden verdubbelt ter voorbereiding van de
daadwerkelijke celdeling, bijvoorbeeld eiwitten. Daarnaast neemt de grootte van de cel sterk
toe. Er zijn nu dus 46 chromosomen met ieder 2 chromatiden, dus in totaal 92 chromatiden,
aanwezig.
M-fase → In deze fase begint de cel met de echte deling, de M-fase is op te delen in de
kerndeling (mitose) en de celdeling (cytokinese). De M-fase start met de kerndeling die ook
weer valt op te delen in fasen.
- Profase → De nucleolus verdwijnt, chromatine condensatie (DNA gaat zich heel
strak om histonen wikkelen waardoor ze beter zichtbaar worden), vorming kernspoel,
verbinding kernspoel en kinetochoor (hechtpunt microtubilli) op centromeer
(verbinding chromatiden in chromosoom).
- Metafase → Tussen de profase en de metafase verdwijnt het kernmembraan. In de
metafase ligt hierdoor het opgerolde DNA los in de cel. Chromosomen zullen
vervolgens op een rijtje op het equatoriaal vlak (de evenaar van de cel) komen te
liggen, daarnaast verbinden de spoeldraden zich met het centromeer.
- Anafase → Chromosomen gesplitst in 2 losse chromatiden, door de spoeldraden.
Chromatiden zullen dan naar de celpolen getrokken worden.
- Telofase → In de telofase verdwijnen de spoeldraden en ontstaan er nieuwe
kernenvloppen, daarnaast despiraliseert het DNA zich en ontstaat er een nucleolus.
Stukken endoplasmatisch reticulum beginnen zich te concentreren rond de kern en
versmelten met elkaar. Het centrosoom blijft perifeer gelegen. Ook worden
kernporiën gevormd. De cel begint zich in te snoeren.
Na de telofase zal dan de celdeling (cytokinese) starten. De cytokinese is de feitelijke deling
van de cel in twee gelijke delen. In eukaryote cellen komt dit neer op een constrictie via de
contractiele ring (ring van eiwitvezels, actinefilamenten) die een de cel doormidden trekt,
waardoor uiteindelijk twee cellen ontstaan (figuur 4).
