Centromeerlocatie en chromosoomscheiding

EEN centromere is een regio op een chromosoom die samenkomt zusterchromatiden. Zus-chromatiden zijn dubbelstrengs, gerepliceerde chromosomen die zich vormen tijdens de celdeling. De primaire functie van het centromeer is om te dienen als plaats van gehechtheid aan spindel vezels tijdens celdeling. Het spilapparaat verlengt cellen en scheidt chromosomen om ervoor te zorgen dat elke nieuwe dochtercel heeft het juiste aantal chromosomen bij voltooiing van mitose en meiosis.

De DNA in het centromere gebied van een chromosoom bestaat uit dicht opeengepakt chromatine bekend als heterochromatine. Heterochromatine is erg gecondenseerd en is daarom niet getranscribeerd. Vanwege de heterochromatinesamenstelling kleurt het centromeergebied donkerder met kleurstoffen dan de andere gebieden van een chromosoom.

Belangrijkste leerpunten

Een centromeer bevindt zich niet altijd in het centrale gebied van een chromosoom. Een chromosoom bestaat uit een kortarmgebied (p arm) en een langarmgebied (q arm) die zijn verbonden door een centromere regio. Centromeren kunnen zich in het midden van een chromosoom of op een aantal plaatsen langs het chromosoom bevinden.

• Metacentrisch centromeren bevinden zich nabij het chromosoomcentrum.
• Submetacentrisch centromeren zijn niet centraal geplaatst, zodat de ene arm langer is dan de andere.
• Acrocentrisch centromeren bevinden zich aan het einde van een chromosoom.
• Telocentrisch centromeren worden gevonden aan het einde of telomeergebied van een chromosoom.

De positie van het 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.

• Voorafgaand aan het begin van mitose, de cel komt in een fase die bekend staat als tussenfase waar het repliceert zijn DNA ter voorbereiding op celdeling. Er worden zusterchromatiden gevormd die bij hun centromeren zijn samengevoegd.
• In profase van mitose, gespecialiseerde regio's op centromeren genoemd kinetochores chromosomen hechten aan polaire spindels. Kinetochores zijn samengesteld uit een aantal eiwit complexen die kinetochore vezels genereren, die zich hechten aan spilvezels. Deze vezels helpen bij het manipuleren en scheiden van chromosomen tijdens celdeling.
• Gedurende metafasechromosomen worden op de metafaseplaat vastgehouden door de gelijke krachten van de polaire vezels die op de centromeren drukken.
• Gedurende anafase, beginnen gepaarde centromeren in elk afzonderlijk chromosoom uit elkaar te bewegen als dochterchromosomen worden eerst centromeer getrokken naar tegenoverliggende uiteinden van de cel.
• Gedurende telofase, nieuw gevormde kernen omsluiten gescheiden dochterchromosomen.

Na cytokinese (deling van het cytoplasma) worden twee verschillende dochtercellen gevormd.

In de meiose doorloopt een cel twee fasen van het verdelingsproces. Deze fasen zijn meiose I en meiose II.

• Gedurende metafase I, zijn de centromeren van homologe chromosomen gericht op tegenovergestelde celpolen. Dit betekent dat homologe chromosomen zich in hun centromeergebieden zullen hechten aan spindelvezels die zich uitstrekken vanaf slechts één van de twee celpolen.
• Wanneer de spilvezels inkorten tijdens anafase Ihomologe chromosomen worden naar tegenovergestelde celpolen getrokken, maar zusterchromatiden blijven bij elkaar.
• In meiose IIspindelvezels die zich uitstrekken van beide celpolen hechten zich aan zusterchromatiden op hun centromeren. Zusterchromatiden worden gescheiden anafase II wanneer spilvezels ze naar tegenovergestelde polen trekken.

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

Centromeren spelen een belangrijke rol door deel te nemen aan het scheidingsproces voor chromosomen. Hun structuur kan hen echter mogelijk maken locaties voor chromosoomherschikkingen. 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.