Mitose og meiose er to måder at dele celler på. Mitose giver to celler med samme antal kromosomer som modercellen: det er derfor, kroppen vokser og reparerer væv. Meiose er to på hinanden følgende delinger, hvorefter der dannes fire celler med halvt så mange kromosomer: sådan dannes kønsceller. På denne side finder du mitose- og meiosefaser i rækkefølge, antal kromosomer og DNA i hver fase, overkrydsning og konjugation, en tabel over forskelle mellem mitose og meiose samt en træner til selvtest.
Cellecyklus og interfase
Cellen deler sig ikke konstant. Dens cellecyklus er tiden fra cellens dannelse til dens egen deling, og den består af to ulige dele: en lang interfase (forberedelse) og en kort deling.
Interfasen deles i tre perioder:
- G1, præsyntetisk — cellen vokser, syntetiserer proteiner, øger mængden af cytoplasma og organeller;
- S, syntetisk — DNA-replikation finder sted: hvert kromosom bygger en ekstra kromatid;
- G2, postsyntetisk — cellen lagrer energi, fordobler centriolerne, forbereder proteiner til delingsspindelen.
Husk det vigtigste: DNA-fordobling sker i interfase, før delingen starter. Både mitose og meiose starter med fordoblet materiale – med sættet 2n4c. Selve interfase betragtes hverken som en mitosefase eller en meiosefase.
I interfase er kromosomerne ikke synlige, selv ikke i et mikroskop: de er afviklede og befinder sig i kernen som kromatin. Hvordan kernen, kromosomerne og cellecentret, hvorfra spindelfibrene udgår, er opbygget, forklares detaljeret i materialet om opbygningen af plante- og dyreceller.
Hvad betyder 2n2c: hvordan man tæller kromosomer og DNA
I notationer som 2n4c angiver bogstavet n antallet af kromosomer, og bogstavet c – mængden af DNA (mere præcist, antallet af kromatider). Et haploidt sæt er n, et diploidt er 2n. Notation 2n2c læses således: «diploidt sæt af kromosomer, hvert kromosom består af én kromatid», og 2n4c – «diploidt sæt, hvert kromosom består af to kromatider».
Den mest almindelige fejl er at tælle kromosomer efter kromatider. Efter fordobling ligner et kromosom to pinde, men det er ét kromosom: begge kromatider holdes sammen af én centromer. Antallet af kromosomer er lig med antallet af centromerer.
Mennesker har 2n = 46. Det betyder, at i G1-perioden har cellen 46 kromosomer og 46 DNA-molekyler (2n2c). Efter S-perioden er der stadig 46 kromosomer, men allerede 92 DNA-molekyler (2n4c). Først i mitose-anafase, når centromererne deler sig, bliver der 92 kromosomer – 46 til hver pol.
Faser af mitose: profase, metafase, anafase, telofase
De fire faser af mitose trin for trin, med antal kromosomer og DNA i hver, – i diagrammet nedenfor. Her vil vi gennemgå tre spørgsmål, som ofte volder problemer.
Hvorfor pludselig 4n4c i anafase. Så længe cellen er intakt, har den dobbelt så mange kromosomer, som hver dattercelle vil have: centromererne har delt sig, og hver kromatid er blevet et selvstændigt kromosom. Men sættet tælles både for hele cellen (4n4c) og for polen (2n2c) – i opgaver skal du altid se, hvad der spørges om.
Hvorfor tæller man kromosomer i metafase. Det er her, de er mest spiraliserede og stillet op på en række – de er synlige og kan tælles. Derfor studeres karyotypen ud fra metafaseplader.
Hvordan delingen slutter. Delingen af cytoplasma kaldes cytokinese, og hos en plantecelle foregår den anderledes end hos en dyrecelle: en skillevæg vokser indefra, fra midten mod kanterne, fordi den stive cellevæg forhindrer cellen i at blive delt på midten.
Meiose I: konjugation, overkrydsning og adskillelse af homologer
Meiose er to på hinanden følgende delinger efter én enkelt DNA-fordobling. Den første deling kaldes reduktionsdeling: det er her, antallet af kromosomer halveres. Rækkefølgen af faser og sæt – i diagrammet nedenfor.
Hvorfor sættet reduceres netop her. Kromatiderne i anafase I adskilles ikke – hele kromosomer bevæger sig fra hinanden, så ved polen ender et haploidt sæt af to-kromatid-kromosomer: n2c, ikke nc. De bliver først et-kromatid-kromosomer efter den anden deling.
Hvorfor konjugation og overkrydsning er nødvendigt. Et par af sammenkoblede homologer (bivalent) – det er to kromosomer og fire kromatider. Udveksling af segmenter mellem ikke-søsterkromatider blander moderlige og faderlige gener inden for ét kromosom – herfra stammer arvelig variation.
Tilfældighed, der afgør meget. Hvert par af homologer vender sig mod polerne uafhængigt af de andre. Hos mennesker giver dette 2²³ ≈ 8,4 millioner varianter af sættet, selv før enhver overkrydsning.
Mellem delingerne er der en kort interkinese – og den indeholder ingen syntetisk periode: DNA fordobles ikke en anden gang.
Meiose II: adskillelse af kromatider
Den anden deling af meiose kaldes ækvitational – den foregår efter mitose-reglerne, men i en haploid celle. Faser med sæt – i diagrammet nedenfor.
Hvad der er vigtigt at forstå her. Ved ækvator opstilles individuelle kromosomer, ikke bivalenter: homologerne har intet at konjugere med, de adskiltes i den foregående deling. Centromererne deler sig denne gang – søsterkromatiderne adskilles.
Hvorfor alle fire celler er forskellige. Først udvekslede overkrydsning segmenter mellem ikke-søsterkromatider af to homologer, og derefter adskiltes selve homologerne i cellerne i tilfældige kombinationer. Derfor giver meiose ikke kopier, men hver gang et nyt genopbygning – dette er grundlaget for variation i afkommet.
Antal kromosomer og DNA efter faser af mitose og meiose
Opgaver som «hvor mange kromosomer og DNA-molekyler i en bestemt fase» løses mekanisk, hvis man holder sig to regler for øje: mængden af DNA øges kun i S-perioden, og antallet af kromosomer ændres kun, hvor kromatiderne adskilles. Nedenfor er antallet for hver fase.
| Fase | Kromosomer og DNA |
|---|---|
| Interfase | |
| Præsyntetisk periode (G1) | 2n2ckromosomer er et-kromatid |
| Syntetisk periode (S) | 2n4cDNA er fordoblet |
| Postsyntetisk periode (G2) | 2n4cforberedelse til deling |
| Mitose | |
| Profase | 2n4c |
| Metafase | 2n4ckromosomer ved ækvator |
| Anafase | 4n4ckromatider adskilt, ved polen 2n2c |
| Telofase | 2n2ci hver af de to celler |
| Meiose I | |
| Profase I | 2n4ckonjugation og overkrydsning |
| Metafase I | 2n4cbivalenter ved ækvator |
| Anafase I | 2n4chomologer adskilt, ved polen n2c |
| Telofase I | n2ci hver af de to celler |
| Meiose II | |
| Profase II | n2c |
| Metafase II | n2ckromosomer ved ækvator enkeltvis |
| Anafase II | 2n2ckromatider adskilt, ved polen nc |
| Telofase II | nci hver af de fire celler |
Forskelle mellem mitose og meiose: sammenligningstabel
Der er ikke så lidt fælles for de to delinger: begge sker efter DNA-fordobling i interfase, begge har ens navngivne faser, begge bruger delingsspindelen og slutter med deling af cytoplasmaet. Derfor er det praktisk at nævne lighederne først og derefter – forskellene punkt for punkt i tabellen.
| Karakteristik | Mitose | Meiose |
|---|---|---|
| Antal delinger | Mitose: én | Meiose: to på hinanden følgende – meiose I og meiose II |
| Antal datterceller | Mitose: to | Meiose: fire |
| Sæt i datterceller | Mitose: 2n – som i modercellen | Meiose: n – halvt så mange, haploid |
| Konjugation og overkrydsning | Mitose: nej | Meiose: ja, i profase I |
| Hvad står ved ækvator i metafase | Mitose: individuelle kromosomer på en række | Meiose: i metafase I – bivalenter i to rækker, i metafase II – individuelle kromosomer |
| Hvad adskilles i anafase | Mitose: søsterkromatider | Meiose: i anafase I – hele homologe kromosomer, i anafase II – kromatider |
| Profase | Mitose: kort og enkel | Meiose: profase I lang og kompleks |
| Genetisk resultat | Mitose: celler med samme genopbygning som modercellen | Meiose: celler med nye genkombinationer, alle forskellige |
| Hvor foregår det | Mitose: i somatiske celler: vækst, fornyelse og reparation af væv, ukønnet formering | Meiose: ved dannelse af kønsceller hos dyr og sporer hos planter |
Biologisk betydning af mitose og meiose
Betydningen af mitose – i præcision. Dattercellerne får præcis samme antal kromosomer og gener som modercellen, derfor sikrer mitose:
- vækst af organismen og stigning i antallet af celler;
- fornyelse af væv og heling af skader (regeneration);
- celledeling af zygoten efter befrugtning;
- ukønnet og vegetativ formering – fra amøbens deling til formering af planter ved stiklinger.
Betydningen af meiose – i to ting på én gang.
Første: konstant antal kromosomer for arten. Hvis kønscellerne var diploide, ville antallet af kromosomer fordobles ved hver befrugtning. Meiose reducerer sættet til det halve, og ved sammensmeltning af gameter (n + n) får zygoten igen et diploidt sæt 2n.
Andet: kombinationsvariation. Nye genkombinationer opstår tre gange: ved overkrydsning i profase I, ved tilfældig og uafhængig adskillelse af homologer i anafase I og ved tilfældig sammensmeltning af gameter under befrugtning. Alene på grund af uafhængig adskillelse kan et menneske danne 2 i 23. potens – mere end otte millioner – forskellige gameter med hensyn til kromosomsæt. Det er netop denne variation, der giver materiale til naturlig selektion.
Hos dyr sker meiose ved dannelse af kønsceller i kønskirtlerne, hos planter – ved dannelse af sporer.
Forklaring af opgaver
Eksempel 1. Antal kromosomer og DNA i forskellige mitosefaser
Opgave: hos bananfluen er 2n = 8. Bestem antallet af kromosomer og DNA-molekyler i profase, anafase og telofase af mitose.
Trin 1. Startpunkt. Før delingen, i G1-perioden, er sættet 2n2c: 8 kromosomer og 8 DNA-molekyler. I S-perioden fordobles DNA, det bliver 2n4c – der er stadig 8 kromosomer, men 16 DNA-molekyler.
Trin 2. Profase. Intet adskilles, sættet er det samme: 8 kromosomer, 16 DNA-molekyler (2n4c).
Trin 3. Anafase. Centromererne har delt sig, hver kromatid er blevet et separat kromosom: der er nu 16 kromosomer, og også 16 DNA-molekyler (4n4c). Ved hver pol er der dog 8 kromosomer.
Trin 4. Telofase. Cytoplasmaet deles, og i hver af de to unge celler ender der 8 kromosomer og 8 DNA-molekyler (2n2c).
Logisk kontrol: antallet af DNA-molekyler er aldrig vokset under selve mitosen – det er kun blevet delt halvt mellem cellerne.
Eksempel 2. Sæt i meiosefaser
Opgave: hos majs er 2n = 20. Hvor mange kromosomer og DNA-molekyler er der i cellen ved slutningen af telofase I og ved slutningen af hele meiose?
Trin 1. Før meiose er DNA fordoblet: 20 kromosomer og 40 DNA-molekyler (2n4c).
Trin 2. Anafase I. Hele homologer bevæger sig mod polerne, centromererne deler sig ikke. Ved hver pol samles 10 kromosomer, og i hvert er der to kromatider.
Trin 3. Slutningen af telofase I. I hver af de to celler er der 10 kromosomer og 20 DNA-molekyler (n2c).
Trin 4. Meiose II. Der var ingen DNA-fordobling, så i anafase II adskilles blot kromatiderne. Ved slutningen af meiose dannes fire celler, i hver – 10 kromosomer og 10 DNA-molekyler (nc).
Svar: efter den første deling 10 kromosomer og 20 DNA-molekyler; efter den anden – 10 kromosomer og 10 DNA-molekyler.
Eksempel 3. Bestem deling ud fra beskrivelse
Opgave: «I cellen ses 12 strukturer, hver bestående af fire kromatider. De har stillet sig op ved ækvator i to rækker». Hvilken deling og hvilken fase er dette? Hvad er cellens oprindelige sæt?
Trin 1. En struktur med fire kromatider er et bivalent, altså et par af sammenkoblede homologe kromosomer. Bivalenter findes kun i meiose: konjugation fandt sted i profase I.
Trin 2. Bivalenterne står ved ækvator i to rækker – det betyder, at fasen er metafase I.
Trin 3. Ét bivalent er to kromosomer. Der er 12 bivalenter, hvilket betyder, at der er 24 kromosomer, og cellens oprindelige sæt er 2n = 24. DNA-molekyler i denne fase er 48 (2n4c).
Svar: metafase af meiose I, 2n = 24, cellens sæt er 2n4c.
Sådan undgår du fejl: hvis individuelle to-kromatid-kromosomer stod på ækvator i én række, ville det være mitose metafase (ved 2n) eller meiose II metafase (ved haploidt sæt).
Almindelige fejl
-
Man tror, at DNA fordobles i profase, lige før delingen.
DNA-fordobling (replikation) sker i S-perioden af interfase, længe før profase. Både mitose og meiose starter allerede med sættet 2n4c.
-
Man tæller kromosomer efter kromatider: ser 46 to-kromatid-kromosomer og skriver «92 kromosomer».
Antallet af kromosomer er lig med antallet af centromerer. Så længe kromatiderne er forbundet med én centromer, er det ét kromosom: 46 kromosomer og 92 DNA-molekyler. Der bliver først 92 kromosomer i anafase, når centromererne deler sig.
-
Man skriver, at i mitose anafase adskilles homologe kromosomer.
I mitose anafase adskilles søsterkromatider af samme kromosom. Homologe kromosomer adskilles kun én gang under hele delingen – i meiose I anafase.
-
Man tror, at DNA fordobles igen før den anden meiose-deling.
I interkinese er der ingen syntetisk periode. Én DNA-fordobling – to delinger: det er netop derfor, sættet i sidste ende halveres.
-
Man henfører overkrydsning til mitose eller til metafase I.
Overkrydsning sker i profase I af meiose, når homologerne er forbundet i et bivalent (konjugation). I mitose konjugerer homologerne ikke, derfor er der ingen overkrydsning i den.
-
Man skriver, at meiose giver fire identiske celler, og at antallet af kromosomer halveres i hver af de to delinger.
Sættet halveres kun i den første deling – den kaldes netop reduktionsdeling. Den anden deling reducerer ikke antallet af kromosomer i cellen, den adskiller kromatider. De resulterende fire celler er genetisk forskellige: overkrydsning og tilfældig adskillelse af homologer giver dem forskellige genkombinationer.
-
Man kalder interfase for den første mitosefase.
Interfase er en del af cellecyklus, ikke en delingsfase. Mitose har fire faser: profase, metafase, anafase og telofase. Men opgaver med at tælle kromosomer kan ikke løses uden interfase: det er netop i dens S-periode, at sættet bliver 2n4c.
Spørgsmål og svar
Hvordan adskiller mitose sig fra meiose, kort fortalt?
Mitose er én deling, fra cellen dannes to med det samme 2n-sæt og samme genopbygning. Meiose er to på hinanden følgende delinger efter én DNA-fordobling, der dannes fire celler med haploidt n-sæt, og alle er forskellige med hensyn til genkombination. Desuden er der kun i meiose konjugation og overkrydsning, og i anafase I adskilles hele homologe kromosomer, ikke kromatider.
Hvor mange celler dannes ved mitose og ved meiose?
Ved mitose – to celler med sæt 2n2c. Ved meiose – fire celler med sæt nc. Herfra stammer forskellen i formål: mitose øger antallet af identiske celler, meiose forbereder kønsceller.
I hvilken fase sker overkrydsning?
I profase af den første meiose-deling. Overkrydsning er udveksling af identiske segmenter mellem ikke-søsterkromatider af homologe kromosomer. Det er kun muligt, når homologerne er sammenkoblede i et bivalent, altså efter konjugation.
Hvad er kromosomkonjugation og et bivalent?
Konjugation er sammenkobling af homologe kromosomer parvis langs hele længden i profase I af meiose. Det resulterende par kaldes et bivalent: det indeholder to kromosomer og fire kromatider (derfor kaldes det undertiden en tetrade). I metafase I er det netop bivalenter, der opstilles ved ækvator, ikke individuelle kromosomer.
Hvorfor skrives sættet som 4n4c i mitose anafase?
Fordi centromererne har delt sig, og hver tidligere kromatid er blevet et selvstændigt kromosom. Der er stadig lige mange DNA-molekyler (4c), men antallet af kromosomer er midlertidigt fordoblet – 4n. Så snart cytoplasmaet er delt, vil hver af de to celler have det normale sæt 2n2c.
Hvor i kroppen sker mitose, og hvor sker meiose?
Mitose sker i somatiske celler: i vækstzoner, i huden, i tarmslimhinden, i knoglemarven, ved heling af sår. Meiose hos dyr foregår i kønskirtlerne ved dannelse af kønsceller, og hos planter – ved dannelse af sporer.
Indgår interfase i mitose?
Nej. Interfase er forberedelse til deling og en del af cellecyklus. Mitose har fire faser: profase, metafase, anafase og telofase. Men opgaver med at tælle kromosomer kan ikke løses uden interfase: det er netop i dens S-periode, at sættet bliver 2n4c.
