Centromere en chromosoomsegregatie

EEN centromeer is een regio op een chromosoom dat samengaat met zusterchromiden. Zusterchromatiden zijn dubbelstrengige, gerepliceerde chromosomen die zich vormen tijdens celdeling. De primaire functie van het centromeer is om te dienen als een bevestigingsplaats voor spilvezels tijdens celdeling. Het spilapparaat verlengt cellen en scheidt chromosomen om ervoor te zorgen dat elke nieuwe dochtercel het juiste aantal chromosomen heeft bij het voltooien van mitose en meiose.

Het DNA in het centromere gebied van een chromosoom is samengesteld uit dicht opeengepakte chromatine bekend als heterochromatine. heterochromatine is zeer gecondenseerd en wordt daarom niet getranscribeerd. Vanwege de samenstelling van heterochromatine kleurt het centromere gebied donkerder met kleurstoffen dan de andere gebieden van een chromosoom.

Belangrijkste leerpunten

• Centromeren zijn gebieden op een chromosoom die zusterchromatiden met elkaar verbinden waarvan de primaire functie is voor de bevestiging van spindelvezels in celdeling.
• Hoewel centromeren zich meestal in het centrale gebied van een chromosoom bevinden, kunnen ze zich ook in de buurt van het middengebied bevinden of op een aantal verschillende posities op het chromosoom.
• Gespecialiseerde zones op centromeren genaamd kinetochores hechten de chromosomen aan spilvezels in profase in mitose.
• Kinetochores hebben eiwitcomplexen die kinetochore vezels genereren. Deze vezels helpen bij het oriënteren en scheiden van chromosomen tijdens celdeling.
• In meiose, in metafase I, zijn de centromeren van homologe chromosomen gericht op tegenovergestelde celpolen, terwijl in meiosis II, spilvezels die zich uitstrekken van beide celpolen zich hechten aan zusterchromatiden op hun centromeren.

Centromere Locatie

Een centromeer bevindt zich niet altijd in het centrale gebied van een chromosoom. Een chromosoom bestaat uit een korte arm (p arm) en een lange arm regio (q arm) die verbonden zijn door een centromere regio. Centromeren kunnen zich in de buurt van het middengebied van een chromosoom bevinden of op een aantal posities langs het chromosoom.

• metacentrische centromeren bevinden zich in de buurt van het chromosoomcentrum.
• Submetacentric centromeren zijn niet-centraal geplaatst zodat één arm langer is dan de andere.
• Acrocentric centromeren bevinden zich aan het einde van een chromosoom.
• Telocentric centromeren worden gevonden aan het einde of telomeergebied van een chromosoom.

De positie van de centromeer is gemakkelijk waarneembaar in een menselijk karyotype van homologe chromosomen. Chromosoom 1 is een voorbeeld van een metacentrisch centromeer, chromosoom 5 is een voorbeeld van een submetacentrisch centromeer en chromosoom 13 is een voorbeeld van een acrocentrisch centromeer.

Chromosoomsegregatie bij mitose

• Voorafgaand aan het begin van mitose komt de cel in een fase die bekend staat als interfase, waar hij zijn DNA repliceert als voorbereiding op celdeling. Er worden zusterchromatiden gevormd die bij hun centromeren zijn verbonden.
• In profase van mitose, hechten gespecialiseerde gebieden op centromeren genaamd kinetochores chromosomen aan polaire vezels. Kinetochores zijn samengesteld uit een aantal eiwitcomplexen die kinetochore vezels genereren, die zich vasthechten aan spilvezels. Deze vezels helpen bij het manipuleren en scheiden van chromosomen tijdens celdeling.
• Gedurende metafase, chromosomen worden op de metafaseplaat gehouden door de gelijke krachten van de polaire vezels die op de centromeren drukken.
• Gedurende anafase, gepaarde centromeren in elk afzonderlijk chromosoom beginnen uit elkaar te bewegen wanneer dochterchromosomen eerst centromeer naar tegenovergestelde uiteinden van de cel worden getrokken.
• Gedurende telofase, nieuw gevormde kernen omsluiten gescheiden dochterchromosomen.

Na cytokinese (verdeling van het cytoplasma) worden twee afzonderlijke dochtercellen gevormd.

Chromosome Segregation in Meiosis

Bij meiose doorloopt een cel twee fasen van het verdeelproces. Deze stadia zijn meiose I en meiose II.

• Gedurende metafase I, de centromeren van homologe chromosomen zijn gericht op tegenovergestelde celpolen. Dit betekent dat homologe chromosomen zich aan hun centromere gebieden hechten aan spindelvezels die zich uitstrekken vanaf slechts een van de twee celpolen.
• Wanneer spilvezels korter worden tijdens anafase I, homologe chromosomen worden naar tegenovergestelde celpolen getrokken, maar zusterchromatiden blijven samen.
• In meiose II, spilvezels die zich uitstrekken van beide celpolen hechten aan zusterchromatiden op hun centromeren. Zusterchromatiden worden gescheiden in anafase II wanneer spilvezels ze naar tegenovergestelde polen trekken.

Meiose resulteert in de verdeling, scheiding en verdeling van chromosomen over vier nieuwe dochtercellen. Elke cel is haploïde en bevat slechts de helft van het aantal chromosomen als de oorspronkelijke cel.

Centromere afwijkingen

Centromeren spelen een belangrijke rol door deel te nemen aan het scheidingsproces voor chromosomen. Hun structuur kan hen echter mogelijk plaatsen voor chromosoomherrangschikkingen maken. Het intact houden van de integriteit van centromeren is dus een belangrijke taak voor de cel. Centromere afwijkingen zijn in verband gebracht met verschillende ziekten zoals kanker.