Mitose og meiose

Celler har brug for at dele sig. Både for at vi kan vokse, men også for at vedligeholde kroppen. Især i tarmen, håret og huden sker der en hurtig udskiftning af cellerne, og det støv du fejer op under sengen, består mest af de døde hudceller, der konstant drysser af dig.

En celledeling er en kopi af en celle, og det kræver også en kopi af de 1,8 meter lange DNA-strenge, der findes i cellekernen.

Eukaryoters (sådan nogen som os) deling er mere kompliceret, fordi der er flere kromosomer (46 hos mennesket), som alle skal kopieres.

De fleste flercellede organismer formerer sig, ved en kønnet formering, hvor kønsceller (æg og sædceller) fra to forældre smelter sammen og giver ophav til et nyt individ.

Menneskets 46 kromosomer består af 23 kromosomer fra moderens ægcelle og 23 kromosomer fra faderens sædcelle. Man siger, at kønsceller er haploide(1n), de indeholder kun en udgave af hvert kromosom. Når de to kønsceller smelter sammen til det befrugtede æg, hedder det en zygote. Zygoten er diploid (2n), fordi den indeholder kromosompar. Kromosomerne optræder parvist i alle menneskets celler (undtagen kønscellerne). De to kromosomer i et sådant kromosompar kaldes homologe kromosomer.

Antal kromosomer:

Menneske 46

Hund 78

bananflue 8

visse sommerfugle 248

hvede 42

ærter 14

Det befrugtede æg deler sig til to identiske celler, der begge indeholder 2n kromosomer. Så alle cellerne i et individ indeholder et komplet sæt DNA. Disse delinger fortsætter, indtil individet er udvokset. Herefter sker celledelinger kun for at erstatte døde celler. Vi kalder celledelingen for mitose. Resultatet af mitosen er to identiske celler med 23 kromosompar. I meiosen dannes der æg og sædceller, og for at barnet ikke får 4 af hvert kromosom (4n) så skal antallet af kromosomer halveres – det sker i meiosen.

Mitose er en celledeling, hvor en celle kopieres til to. Det sker konstant for at vi kan vokse og udskifte slidte celler. Det første trin i mitosen er fordobling af DNA, for ellers ville vi halvere mængden af DNA hver gang en celle deler sig. Den fordobling kaldes replikation, og sker INDEN mitosen går i gang. Vi kalder det S-fasen og det er en del af interfasen mellem celledelingerne. Under replikationen danner cellen en tro kopi af kromatintrådene i kromosomet, som herefter optræder i en dobbeltform bestående af to kromatider som er hæftet sammen af et centromér i midten. Inden mitosens første fase begynder, vil kromatintrådene blive rullet op til en kortere kompakt form, og de bliver tydelige i mikroskopet, hvis de bliver farvet. Det er den struktur vi kender som kromosomer.

Mitose - almindelig celledeling

Mitosen gennemløber fire faser.

I profasen bliver kromatiderne rullet sammen, hvorved kromosomerne bliver synlige i kernen. Kernelegemet opløses. Centriolet deles i to dele, som vandrer til hver sin pol i cellen. Fra centriolerne dannes der tentråde (proteintråde), som bindes til centromererne. Profasen er den længste fase.

Metafasen indledes, når kernemembranen nedbrydes. Téntrådene trækker fra hver sin pol, således at alle kromosomerne trækkes hen i en række i cellens ækvatorialplan (midterplan).

I anafasen spaltes centromeret. Téntrådene trækker nu kromosomets to kromatider til hver sin pol. I det øjeblik kromatiderne er frie kaldes de igen for kromosomer.

I den sidste fase, telofasen, deles cytoplasmaet mellem de to ny eeller. Kromosomerne virkles ud igen og bliver usynlige, kernemembranen gendannes.

De to nye celler indeholder præcist det samme antal kromosomer og præcist samme arvemateriale som modercellen. Alle cellerne i et individ indeholder således det samme arvemateriale, som de gener som oprindeligt blev indlagt i det befrugtede æg ved befrugtningen.

Cellen indgår i interfasen, hvor der sker vækst, og hvis cellen skal deles igen vil der igen ske en replikation. Mitosen tager kun 5-10% af tiden, mens cellen er i interfasen resten af tiden.

Cellens cyklus

Efter mitosen sker der en vækst af cellen for efter at have delt sig i to er cellen naturligvis blevet mindre – fasen kaldes G₁. Herefter sker duplikationen i S-fasen, hvor DNA kopieres, og til sidst klargøres cellen til næste mitose i G₂-fasen. Enten får cellen besked på at stoppe med at dele sig, eller også indgår den i endnu en mitose. Får vi en rift på hånden, vil kroppen igangsætte mitoser der til får såret til at hele og det kræver en kompliceret kommunikation mellem cellerne for at de rigtige celler dannes de rigtige steder, men også at delingen stopper igen. Denne meget komplicerede mekanisme, der tænder og slukker for mitoser, kan gå i stykker, og hvis det medfører at cellen deler sig ukontrolleret er det kræft.

Det er ikke kun skader der repareres, for 100 billioner celler slides også konstant, og de deler sig 50-80 gange i løbet af livet. Cellerne kan ikke dele sig uendeligt for i enderne af kromosomerne er der nogle stumper DNA, som ikke koder for protein, og de bliver afkortet lidt under hver celledeling. Når de er helt kortet ned kan cellen ikke dele sig mere.

Meiosen - kønscelledeling

Hvor mitosen fører til genetisk helt ens celler, fører meiosen til genetisk variation. Meiosen, som også kaldes kønscelledelingen, resulterer i kønsceller, som hver især indeholder det halve antal kromosomer af den oprindelige celle.

Inden meiosen går i gang, vil ske en replikation (kopi) af DNA lige som ved mitosen. Ved meiosens begyndelse består hvert kromosom således af to ens kromatider, som hænger sammen i centromeret. Meiosen kaldes også for reduktionsdeling fordi antallet af kromosomer reduceres/halveres.

Hos mennesket sker det i testiklerne hos manden og i ovarierne hos kvinden. Hos manden sker det konstant efter puberteten, og selvom det tager 3 måneder for sædcellen at modnes, så produceres der 2300 sædceller i sekundet.

Hos kvinden er der allerede dannet 1.000.000 æg fra fødslen og 400.000 overlever til første menstruation, men meiosen bliver først gjort helt færdig efter der sker en befrugtning.

Meiosen opdeles i 1. og 2. meiotiske deling. 2. deling minder meget om mitosen.

Som ved mitosen har det gået en replikation forud, så DNA er fordoblet.

I profasen 1. Kromosomerne bliver tydelige og nu sker den første væsentlige forskel mellem mitosen og meiosen. Når kromosomer således ligger tæt op ad hinanden, kan de, udveksle stykker af DNA med hinanden. En stump kromosom fra ét kromatid bytter plads med det tilsvarende stykke fra det andet kromatid. Dette kaldes for en overkrydsning. Der sker altså en udveksling af arveanlæg mellem de homologe kromosomer, og det har stor betydning for variationen af det afkom som bliver dannet.

I metafase 1. Når kernemembranen er opløst er vi i metafasen. Téntrådene vil trække de homologe kromosomer tilfældigt på hver sin side af ækvatorialplanet. Faderens og moderens kromosomer bliver tilfældigt fordelt under den første deling. Her splittes centromereren ikke endnu som under mitosen – det er altså hele dobbeltkromosomet der flyttes.

I telofase 1. adskilles de nye cellers cytoplasma. I meiosens anden deling skal kromosomerne, som endnu består af to kromatider, reduceres til et enkelt kromatid og den del minder mere om mitosen. Her bliver kromosomerne igen spaltet i centromeret, hvorefter kromosomernes to kromatider trækkes til hver sin pol, og cellen deles.

Metafase 2, anafase 2 og telofase 2 er identiske med mitosen. Eneste forskel er at der her kun er ét af hvert kromosom. Hos mennesket 23 stk.

Resultatet bliver genetisk meget forskellige kønsceller, som alle indeholder det halve kromosomantal. Læg mærke til at ingen af sædcellerne har ens DNA pga. overkrydsningerne.

Amoeba sisters giver en parallel gennemgang af mitose og meiose så de er lettere at skelne fra hinanden.