Anafase Definitie
Anafase is een stadium tijdens de eukaryote celdeling waarin de chromosomen worden gescheiden naar tegenoverliggende polen van de cel. In het stadium vóór de anafase, de metafase, worden de chromosomen naar de metafaseplaat getrokken, in het midden van de cel. Hoewel de chromosomen in het begin van de celdeling sterk gecondenseerd waren, blijven ze condenseerd gedurende de anafase. De anafase begint nadat de cel het controlepunt voor de spindelvorming is gepasseerd, waardoor de chromosomen of chromatiden zich kunnen scheiden. Terwijl de microtubuli die de chromosomen met de centrosomen verbinden verkorten, worden de chromosomen naar het centrosoom toe getrokken totdat ze er een halve cirkel omheen vormen. In de volgende fase van de celdeling, de telofase, hervormt de cel de kern en bereidt zich voor op de deling.
Het controlepunt voor de spindelvorming treedt op voordat de anafase kan beginnen. Dit cellulaire mechanisme zorgt ervoor dat alle chromosomen zijn verbonden met microtubuli en zijn uitgelijnd op de metafaseplaat. Zodra deze stap is gezet, geeft de cel een signaal af dat het anafase bevorderend complex of APC creëert, een stof die het proces van de deling van homologe chromosomen of zusterchromatiden in gang zet, afhankelijk van de celcyclus die plaatsvindt. Het APC zal, zoals te zien is in onderstaande afbeelding, securine afbreken, een remmende molecule die de werking van separase stopt. Zodra separase vrijkomt, kan het inwerken op de cohesines die de chromatiden bij elkaar houden. Cohesines zijn macromoleculen die uit meerdere eiwitten bestaan. Als deze eiwitten door separase worden afgebroken, vallen de chromatiden uit elkaar. In de eerste deling van de meiose worden homologe chromosomen bij elkaar gehouden door cohesines die tijdens anafase I worden afgebroken.
De microtubuli blijven aan de kinetochore vastzitten nadat de cohesines zijn afgebroken. De kinetochore-microtubuli krimpen dan naar de centrosomen (niet afgebeeld), waardoor de chromosomen uit elkaar worden getrokken. Niet-kinetochore microtubuli groeien in de tegenovergestelde richting, waardoor de cel uitzet en de chromatiden verder van elkaar worden gescheiden. Gewoonlijk worden de zusterchromatiden zusterchromosomen genoemd als ze eenmaal gescheiden zijn, omdat ze dezelfde informatie bevatten en onafhankelijk van elkaar zullen functioneren in hun nieuwe cellen. Nadat de chromosomen volledig gescheiden zijn, vormt zich een kernomhulsel en wordt het cytoplasma verdeeld in de laatste stappen van de celdeling.
Anafase in Mitose
Mitose is het proces dat cellen gebruiken om exacte kopieën van zichzelf te maken. Door mitose ontstaan uit een enkele ouder twee nieuwe dochtercellen, die elk identiek zijn aan de ouder. Vóór de mitose worden de chromosomen met DNA gerepliceerd en blijven de gerepliceerde zusterchromatiden aan elkaar vastzitten. Vóór de anafase worden de chromosomen gecondenseerd, de spindelvezels vormen zich uit microtubuli, en de chromosomen lijnen zich uit op de metafaseplaat. De zusterchromatiden beginnen te scheiden aan het begin van de anafase, wanneer separase begint met het afbreken van de cohesine die hen bindt. Anafase eindigt wanneer telofase en cytokinese beginnen, wanneer de nucleaire envelop zich hervormt en de chromosomen zich beginnen af te wikkelen. Als ze eenmaal los zijn en de cellen zijn verdeeld, kunnen ze weer zelfstandig gaan functioneren. Dit markeert het einde van de celdeling en het begin van de interfase.
Anafase in meiose
Anafase I
Meiose bestaat uit twee opeenvolgende celdelingen, waartussen geen DNA wordt gerepliceerd. Dit betekent dat een diploïd organisme, met twee allelen voor elk gen, wordt gereduceerd tot een haploïd organisme, met slechts één allel voor elk gen. Deze allelen worden gescheiden tijdens anafase I. Vóór de meiose wordt het DNA gedupliceerd, waarbij opnieuw zusterchromatiden ontstaan die als afzonderlijke chromosomen aan elkaar zijn gebonden. Deze chromosomen hebben homologe paren, die de andere allelen bevatten voor de genen op het chromosoom. Ook deze chromosomen worden tot zusterchromatiden gedupliceerd. Tijdens meiose I worden de homologe chromosomen gescheiden.
De homologe chromosomen worden tijdens profase I van de meiose aan elkaar gebonden door gelijksoortige moleculen van cohesine die de zusterchromatiden binden. Als de meiotische spindel zich tijdens metafase I opricht, zorgt de cel ervoor dat elk homoloog paar aan weerszijden van de cel aan microtubuli wordt vastgemaakt. Deze microtubuli trekken vervolgens tegen elkaar aan om de homologe paren naar de metafaseplaat te verplaatsen. In de tijd dat de paren aan elkaar vastzitten, kunnen ze genetische informatie uitwisselen in een proces dat recombinatie wordt genoemd. Wanneer de homologe paren tijdens anafase I worden gescheiden, worden de DNA-variaties bestemd voor verschillende cellen, waardoor de variabiliteit in de genetica van een populatie wordt gewaarborgd.
Anafase II
Meiose wordt voltooid met een tweede deling van elke nieuwe dochtercel. Dezelfde stadia vinden plaats, dit keer op een manier die meer lijkt op mitose. De chromosomen, die nog steeds uit zusterschromatiden bestaan, liggen op één lijn op de metafaseplaat, en moeten een controlepunt passeren om naar anafase II te gaan. Aan het begin van anafase II worden de zusterchromatiden gescheiden wanneer de cohesine die hen bindt, wordt losgelaten. De chromosoomkopieën worden dan gescheiden naar hun eindbestemming. Uit deze nieuwe cellen ontstaan gameten die een gameet van het andere geslacht kunnen bevruchten om een nieuw nageslacht te produceren.
Als de cellulaire controlepunten die leiden tot anafase I of anafase II falen, zal het eindresultaat te veel kopieën van een chromosoom (of veel) in de uiteindelijke gameet zijn. Deze aandoening, die nondisjunctie wordt genoemd, kan bij veel zich seksueel voortplantende dieren leiden tot fatale geboorteafwijkingen en andere symptomen. Bij de mens zijn deze aandoeningen onder meer het syndroom van Down, het syndroom van Edwards, het syndroom van Klinefelter en het syndroom van Turner. Deze syndromen hebben een verscheidenheid aan ontwikkelingssymptomen die fenotypen creëren die afwijken van het gemiddelde.
- Nondisjunction – Een aandoening die wordt veroorzaakt door het falen van chromosomen om te scheiden tijdens een van beide delen van meiose.
- Cytokinesis – De laatste fase in mitose of meiose, waarin het celmembraan zich deelt.
- Anaphase Promoting Complex – Het systeem van eiwitten, co-enzymen en andere moleculen dat separase in staat stelt cohesinemoleculen af te breken, wat leidt tot scheiding van chromosomen.
- Cohesine – De eiwitmoleculen die zusterchromatiden of homologe chromosomen samenbinden.
Quiz
1. Een cel ondergaat mitose. De chromosomen zijn gescheiden en gaan naar hun nieuwe kern, maar de omhulsels van de kern zijn nog niet hervormd. In welke fase bevindt de cel zich?
A. Profase
B. Anafase
C. Telofase
2. Anafase gebeurt ongelooflijk snel. Het hele proces neemt slechts 1% van een celcyclus in beslag. Waarom worden de chromosomen niet uit elkaar gescheurd tijdens deze gewelddadige beweging?
A. Het gecondenseerde DNA is beter beschermd tegen schade
B. Lange segmenten van DNA, telomeren genaamd, beschermen de uiteinden van het DNA
C. Zowel A als B
3. Gisten zijn eencellige eukaryote organismen. Een gist doorloopt de mitose, en bevindt zich momenteel in de anafase. Hoeveel organismen zijn er nu, en hoeveel zullen er na de cytokinese zijn?
A. 2 ; 4
B. 1 ; 1
C. 1 ; 2