De celcyclus
Alles wat leeft, heeft een cyclus van geboren worden, zich ontwikkelen en groeien en vervolgens sterven. Deze cyclus moemen 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, de G1-fase, de S-fase, de G2-fase en de M-fase. De G1-fase, S-fase, en G2-fase bij elkaar noemen we de interfase. Maar wat doet de cel nu precies in al deze verschillende fases van zijn leven? Hieronder worden de verschillende fases van de celcyclus besproken. We gaan in onderstaande uitleg uit van een menselijke cel met 46 chromosomen. Om de cyclus goed te begrijpen moet het duidelijk zijn dat de erfelijkheidsdrager van de cel zich in verschillende (drie) fasen kan bevinden. Gedurende het grootste deel van de celcyclus (de interfase), is het DNA langdradig en onzichtbaar. De cel kan dan het DNA aflezen. Langdradig DNA noemen we chromatine. Een cel in de GO of G1 fase van zijn leven heeft 46 draden DNA in de celkern. In de S-fase wordt al het DNA vertdubbeld. In de celkern zitten dan dus 92 strengen langdradig DNA. Ook in de G2 fase heeft de cel 92 strengen langdradig DNA in de celkern. Nu komt het........In de M-fase gaat de cel deze lange draden DNA ordenen, zodat de verdeling over de dochtercellen goed gaat. De cel rolt deze 92 strengen DNA op tot 46 chromosomen. De cel bezit dus alleen maar chromosomen in een bepaalde fase van zijn/haar levenscyclus: de M-fase. Verschillende pakkingsgraden van het DNA zijn in onderstaande illustratie te zien
In onderstaande video wordt de "verschijningsvormen"van het DNA is de verschillende fasen van de celcyclus aan de hand van een duur biologisch experiment uitgelegd.
De celcyclus van de cel
De levenscyclus van de cel bestaat uit een vijftal fasen. Deze fasen noemen we G0, G1, S, G2 of M. Wat de cel doet in de verschillende fasen van de celcyclus kan je in detail zien in de afbeelding hieronder.
Als een cel in de G0-fase zit, dan doet de cel gewoon zijn werk. Kliercellen produceren dan sappen, zenuwcellen geleiden dan electrische impulsen en spiercellen zorgen dan voor beweging. De cellen in de G0-fase vervullen gewoon hun functie voor het organisme waar ze deel van uit maken. De cel bezit 46 strengen DNA, min of minder gecondenseerd, maar in het algemeen kan je spreken over chromatine..
Vanuit de G0-fase kan de cel terecht komen in de G1-fase. De cel gaat zich voorbereiden op een mogelijke celdeling. De cel heeft nog steeds 46 strengen DNA.
S-fase
In deze fase van de celcyclus gaat de cel zich voorbereiden op de naderende celdeling. Omdat na de celdeling alle dochtercellen weer 46 chromosomen moeten hebben, zorgt de cel ervoor dat in de S-fase al het DNA gekopieerd wordt. Voor een menselijke cel geldt dan dat er van elke streng DNA een kopie wordt gemaakt. Een cel in de S-fase van zijn leven heeft 92 strengen DNA in de celkern.
G2-fase
De cel gaat zich voorbereiden op de naderende kerndeling. De celkern heeft nog steeds 49 strengen DNA, die nog maar matig zijn opgerold tot chromatine.
De M-fase
De cel gaat zich daadwerkelijk delen. De celkern moet er zorg voor dragen dat het DNA nu heel goed opgevouwen wordt. De 92 strengen DNA wordt nu maximaal opgevouwen (gecondenseerd) tot 46 chromosomen. Elk chromosoom bestaat uit twee chromatiden. De twee chromatiden van het chromosoom zijn exacte kopieën van elkaar.
In de celcyclus zitten drie controlemomenten. Een aan het einde van de G0, een aan het einde van de G2 een eentje in de M-fase van de celcyclus. Tijdens de controlemomenten van in de G2 en de M-fase wordt er onderandere gecontroleerd op de kwaliteit van het gekopieerde DNA. Het DNA moet in de S-fase perfect gekopieerd zijn. Zoniet dan kan de cel niet door naar de M-fase. Fouten in het DNA moeten in deze G2 fase worden opgespoord en hersteld. Zijn de fouten te groot, bijvoorbeeld omdat er hele stukken DNA vergeten zijn, dan zal de cel zelfmoord plegen. Geprogrammeerde celdood of apoptose. In de onderstaande illustraties zie je ook wat virussen anders doen waardoor de virale erfelijkheidsdrager zo snel muteert.
In onderstaande film is de levenscyclus van een cel te zien.
Een onderdeel van de celcyclus is de daadwerkelijke celdeling of mitose. In het lichaam van elk levend organisme vinden dagelijks miljoenen of miljarden keren mitotische delingen plaats. De hoeveelheid mitotische delingen in het organisme hangt een beetje af van in welke fase van zijn ontwikkeling dit organisme zich bevindt. Mitose is er ter vervanging van versleten cellen. Ook is er mitose voor de groei van het organisme of voor herstel van een beschadigd weefsel of orgaan. Een kind wordt dus groter, doordat hij uit meer cellen gaat bestaan die er zijn gekomen door mitose. Op bioplek.org zijn deze fasen uit de celcyclus perfect met een animatie uitgelegd
Hieronder is nog een mooi filmpje te zien. Het filmpje gaat wel weer over de gehele celcyclus, zoals het andere filmpje, maar vanaf 2.33 minuut gaat het specifiek over de M-fase, de delingsfase, de mitotische fase van een cel. Het is handig om bij het kijken naar het filmpje de bovenstaande illustratie ook goed in de gaten te houden. In de biologie is het belangrijk te weten uit exact welke fasen de mitose is opgebouwd, en hoe en waar de chromosomen zich dan in de celkern bevinden. Ook is het van belang dat je per fase precies weet hoeveel strengen DNA zich in celkern bevinden. Bekijk het onderstaande filmpje met BiNaS tabel 76B bij de hand.