Av Kevin Beck
Uppdaterad 30 augusti 2022

Andrew Brookes/Image Source/GettyImages

Celldelning är hörnstenen i livet, som sker på två olika sätt som fyller olika biologiska funktioner. Mitos, den icke-sexuella uppdelningen av somatiska celler, säkerställer tillväxt, reparation och asexuell reproduktion. Meios, begränsad till gonaderna, skapar haploida könsceller och driver genetisk mångfald genom rekombination och oberoende sortiment.

Vad är celler?

Celler är livets grundläggande enheter och har fem kärnfunktioner:miljöavkänning, tillväxt, reproduktion, homeostas och komplex kemi. Trots den anmärkningsvärda mångfalden av organismer, på mikroskopisk nivå liknar arkitekturen hos en mänsklig cell den hos en växtcell – båda innehåller en kärna, cytoplasma och definierade gränser.

Prokaryoter vs. eukaryoter

Prokaryoter (bakterier och archaea) är nästan uteslutande encelliga, reproducerar sig asexuellt via binär fission och saknar membranbundna organeller. Eukaryoter – djur, växter, svampar och protister – är till stor del flercelliga, har komplexa organeller och är beroende av mitos och meios för att föröka sig och diversifiera.

Cellcykeln

Hos eukaryoter orkestrerar cellcykeln tillväxt och delning. Interfas (G1, S, G2) förbereder cellen:G1 involverar tillväxt och organellduplicering; S replikerar DNA:t; G2 monterar maskineriet för division. Cykeln kulminerar i M-fasen —mitos — följt av cytokines, som fysiskt separerar de två dottercellerna.

Grundläggande om kromosomer

Genetiskt material i eukaryoter är förpackat som kromatin - DNA lindat runt histonproteiner - bildar distinkta kromosomer. Människan har 46 kromosomer:22 par autosomer och ett par könskromosomer (XX eller XY). Även om homologa kromosomer delar en liknande struktur, skiljer sig deras nukleotidsekvenser, vilket möjliggör rekombination under meios.

Mitos vs. Meios

Båda processerna börjar med duplicerade kromosomer (92 kromatider i en diploid cell). I mitos segregerar de 46 paren av systerkromatider för att producera två genetiskt identiska dotterceller. Meios reducerar dock kromosomantalet med hälften och introducerar genetisk variation.

Mitosens faser

• Prophase: Kromosomer kondenserar; kärnvapenhöljet löses upp; den mitotiska spindeln bildas.
• Prometafas: Kromosomer fäster vid spindelmikrotubuli och börjar röra sig.
• Metafas: Kromosomerna ligger i linje med metafasplattan.
• Anafas: Systerkromatider separeras mot motsatta poler.
• Telofas: Kärnhöljen reformeras runt varje uppsättning kromosomer, som dekondenserar.

Cytokinesis följer och producerar två dotterceller som var och en går in i en ny cellcykel.

De två stadierna av meios

Meios består av två på varandra följande divisioner - meios I och meios II - som producerar fyra haploida könsceller. Varje division innehåller faser analoga med mitos men med unika egenskaper.

Meios I

• Profas I: Homologa kromosomer parar sig för att bilda bivalenta kromosomer (tetrader) och genomgår överkorsning, blandar genetiskt material.
• Metafas I: Bivalenter är i linje med metafasplattan; orienteringen för varje homolog är slumpmässig, vilket skapar upp till 2 ²³ (≈8,4 miljoner) möjliga gametkombinationer.
• Anafas I: Homologa kromosomer segregerar till motsatta poler, medan systerkromatider förblir fästa.
• Telofas I: Två haploida celler bildas, var och en fortfarande innehåller dubblerade kromatider.

Meios II

• Meios II speglar mitos:de duplicerade kromatiderna separeras, vilket resulterar i fyra genetiskt distinkta haploida celler.
• Dessa celler blir könsceller – spermier hos män och ägg hos kvinnor – var och en bär på en enda kopia av de 23 kromosomerna.
• Könsbestämning sker under detta stadium:spermier som bär Y leder till manlig avkomma; spermier med X kan bara bidra till döttrar.

Meios och genetisk mångfald

Meiosis integrerar två mekanismer - korsning och oberoende sortiment - för att generera den stora genetiska mångfalden som ses i eukaryoter. Att förstå dessa processer är avgörande för att förstå begrepp inom genetik, evolution och medicin.