Mitose og meiose er to måter celler deler seg på. Mitose gir to celler med samme kromosomsett som morcellen: cellen vokser og reparerer vev ved hjelp av dette. Meiose er to påfølgende delinger som resulterer i fire celler med halvert kromosomsett: slik dannes kjønnsceller. På denne siden finner du fasene av mitose og meiose i rekkefølge, antall kromosomer og DNA i hver fase, overkrysning og konjugasjon, en tabell over forskjeller mellom mitose og meiose, og en øvelse for selvtesting.
Cellesyklus og interfase
Cellen deler seg ikke kontinuerlig. Dens livssyklus er tiden fra cellen oppstår til den selv deler seg, og består av to ujevne deler: en lang interfase (forberedelse) og en kort deling.
Interfasen deles inn i tre perioder:
- G1, presyntetisk — cellen vokser, syntetiserer proteiner, øker volumet av cytoplasma og organeller;
- S, syntetisk — DNA-replikasjon finner sted: hvert kromosom bygger opp sin andre kromatid;
- G2, postsyntetisk — cellen lagrer energi, dobler sentriolene, forbereder proteiner til delingsspindelen.
Hovedpoenget å huske er: DNA-dobling skjer i interfase, før selve delingen starter. Både mitose og meiose starter med doblet materiale — med et sett på 2n4c. Selve interfase regnes verken som en fase av mitose eller meiose.
I interfase er kromosomene ikke synlige engang i mikroskop: de er oppspolt og befinner seg i kjernen som kromatin. Hvordan kjernen, kromosomene og cellesenteret, som delingsspindelen vokser fra, er bygget opp, er detaljert forklart i materialet om strukturen til plante- og dyreceller.
Hva betyr 2n2c: hvordan telle kromosomer og DNA
I oppsett som 2n4c betyr bokstaven n antall kromosomer, og bokstaven c — mengden DNA (mer presist, antall kromatider). Et haploidt sett er n, et diploide er 2n. Oppsettet 2n2c leses slik: «diploidt kromosomsett, hvert kromosom består av én kromatid», og 2n4c — «diploidt sett, hvert kromosom består av to kromatider».
Den vanligste feilen er å telle kromosomer etter kromatider. Etter dobling ser et kromosom ut som to streker, men det er ett kromosom: begge kromatidene holdes sammen av én centromer. Antall kromosomer er lik antall centromerer.
Mennesker har 2n = 46. Det betyr at i G1-perioden har cellen 46 kromosomer og 46 DNA-molekyler (2n2c). Etter S-perioden er det fortsatt 46 kromosomer, men antall DNA-molekyler er nå 92 (2n4c). Først i mitose-anafase, når centromerene deler seg, blir det 92 kromosomer — 46 til hver pol.
Faser av mitose: profase, metafase, anafase, telofase
De fire fasene av mitose trinnvis, med antall kromosomer og DNA i hver, vises i skjemaet nedenfor. Her vil vi se på tre spørsmål som ofte skaper forvirring.
Hvorfor plutselig 4n4c i anafase. Så lenge cellen er hel, har den dobbelt så mange kromosomer som hver dattercelle vil ha: centromerene har delt seg, og hver kromatid har blitt et selvstendig kromosom. Men settet telles både for hele cellen (4n4c) og for hver pol (2n2c) — se alltid hva oppgaven spør om.
Hvorfor teller man kromosomer i metafase. Det er her de er mest spiralisert og stilt opp på en rekke – de er synlige og kan telles. Derfor studeres karyotypen basert på metafaseplater.
Hvordan delingen avsluttes. Delingen av cytoplasma kalles cytokinese, og hos en plantecelle skjer den annerledes enn hos en dyrecelle: en skillevegg vokser innenfra, fra sentrum mot kantene, fordi den stive celleveggen hindrer cellen i å dele seg i to.
Meiose I: konjugasjon, overkrysning og separasjon av homologer
Meiose er to påfølgende delinger etter én enkelt DNA-dobling. Første deling kalles reduksjonsdeling: det er her antall kromosomer halveres. Rekkefølgen på fasene og settene vises i skjemaet nedenfor.
Hvorfor settet reduseres akkurat her. Kromatidene i anafase I skiller seg ikke – hele kromosomer beveger seg fra hverandre, derfor får polen et haploidt sett av to-kromatid kromosomer: n2c, ikke nc. De blir en-kromatid først etter andre deling.
Hvorfor konjugasjon og overkrysning er nødvendig. Et par av sammenkoblede homologer (bivalent) består av to kromosomer og fire kromatider. Utveksling av segmenter mellom ikke-søsterkromatider blander maternale og paternale gener innenfor ett kromosom – herfra kommer arvelig variasjon.
Tilfeldighet som avgjør mye. Hvert par av homologer vender seg mot polene uavhengig av de andre. Hos mennesker gir dette 2²³ ≈ 8,4 millioner varianter av settet, selv før all overkrysning.
En kort interkinese finner sted mellom delingene – og den har ingen syntetisk periode: DNA dobles ikke en gang til.
Meiose II: separasjon av kromatider
Den andre delingen av meiose kalles ekvasjonsdeling – den følger reglene for mitose, men i en haploid celle. Fasene med sett vises i skjemaet nedenfor.
Hva som er viktig å forstå her. Langs ekvator stiller individuelle kromosomer seg opp, ikke bivalenter: homologene har ingen å konjugere med, de skilte lag i forrige deling. Centromerene deler seg denne gangen – søsterkromatider skiller lag.
Hvorfor alle fire cellene er forskjellige. Først byttet overkrysning segmenter mellom ikke-søsterkromatider av to homologer, og deretter skilte homologene seg i cellene i tilfeldige kombinasjoner. Derfor gir meiose ikke kopier, men et nytt gensett hver gang – dette er grunnlaget for variasjon hos avkommet.
Kromosomsett og DNA i fasene av mitose og meiose
Oppgaver som «hvor mange kromosomer og DNA-molekyler i en gitt fase» løses mekanisk hvis man husker bare to regler: mengden DNA øker bare i S-perioden, og antall kromosomer endres bare der kromatider skiller lag. Nedenfor vises settet for hver fase.
| Fase | Kromosomer og DNA |
|---|---|
| Interfase | |
| Presyntetisk periode (G1) | 2n2ckromosomer en-kromatid |
| Syntetisk periode (S) | 2n4cDNA doblet |
| Postsyntetisk periode (G2) | 2n4cklar for deling |
| Mitose | |
| Profase | 2n4c |
| Metafase | 2n4ckromosomer på ekvator |
| Anafase | 4n4ckromatider skilt, ved polene 2n2c |
| Telofase | 2n2ci hver av de to cellene |
| Meiose I | |
| Profase I | 2n4ckonjugasjon og overkrysning |
| Metafase I | 2n4cbivalenter på ekvator |
| Anafase I | 2n4chomologer skilt, ved polene n2c |
| Telofase I | n2ci hver av de to cellene |
| Meiose II | |
| Profase II | n2c |
| Metafase II | n2ckromosomer på ekvator én etter én |
| Anafase II | 2n2ckromatider skilt, ved polene nc |
| Telofase II | nci hver av de fire cellene |
Forskjeller mellom mitose og meiose: sammenligningstabell
Det er mye likt mellom de to delingene: begge skjer etter DNA-dobling i interfase, begge har samme fasenavn, begge bruker delingsspindel og avsluttes med celledeling. Derfor er det praktisk å først nevne likhetene, og deretter forskjellene punktvis i tabellen.
| Kriterium | Mitose | Meiose |
|---|---|---|
| Antall delinger | Mitose: én | Meiose: to påfølgende – meiose I og meiose II |
| Antall celler som dannes | Mitose: to | Meiose: fire |
| Sett i datterceller | Mitose: 2n – som i morcellen | Meiose: n – halvert, haploid |
| Konjugasjon og overkrysning | Mitose: nei | Meiose: ja, i profase I |
| Hva står på ekvator i metafase | Mitose: individuelle kromosomer i én rekke | Meiose: i metafase I – bivalenter i to rekker, i metafase II – individuelle kromosomer |
| Hva skiller lag 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 gensett som morcellen | Meiose: celler med nye genkombinasjoner, alle forskjellige |
| Hvor det skjer | Mitose: i somatiske celler: vekst, fornyelse og reparasjon av vev, ukjønnet formering | Meiose: ved dannelse av kjønnsceller hos dyr og sporer hos planter |
Biologisk betydning av mitose og meiose
Betydningen av mitose ligger i nøyaktigheten. Dattercellene får nøyaktig samme kromosom- og gensett som morcellen, derfor sikrer mitose:
- organismens vekst og økning i antall celler;
- fornyelse av vev og helbredelse av skader (regenerasjon);
- deling av zygoten etter befruktning;
- ukjønnet og vegetativ formering – fra amøbedeling til formering av planter med stiklinger.
Betydningen av meiose ligger i to ting samtidig.
Første: konstant antall kromosomer for arten. Hvis kjønnscellene var diploide, ville antall kromosomer doblet seg ved hver befruktning. Meiose reduserer settet til det halve, og ved sammensmelting av gameter (n + n) får zygoten igjen et diploide sett 2n.
Andre: kombinasjonsvariasjon. Nye genkombinasjoner oppstår tre ganger: ved overkrysning i profase I, ved tilfeldig og uavhengig separasjon av homologer i anafase I, og ved tilfeldig møte av gameter under befruktning. Bare ved uavhengig separasjon kan et menneske produsere 2 opphøyd i 23 – over åtte millioner – forskjellige gameter med hensyn til kromosomsett. Det er nettopp denne variasjonen som gir materiale for naturlig utvalg.
Hos dyr skjer meiose ved dannelse av kjønnsceller i kjønnskjertlene, hos planter – ved dannelse av sporer.
Forklaring av oppgaver
Eksempel 1. Antall kromosomer og DNA i ulike faser av mitose
Oppgave: hos bananflue er 2n = 8. Bestem antall kromosomer og DNA-molekyler i profase, anafase og telofase av mitose.
Trinn 1. Startpunkt. Før deling, i G1-perioden, er settet 2n2c: 8 kromosomer og 8 DNA-molekyler. I S-perioden ble DNA doblet, det ble 2n4c – fortsatt 8 kromosomer, men 16 DNA-molekyler.
Trinn 2. Profase. Ingenting skiller lag, settet er det samme: 8 kromosomer, 16 DNA-molekyler (2n4c).
Trinn 3. Anafase. Centromerene delte seg, hver kromatid ble et selvstendig kromosom: antallet kromosomer ble 16, og DNA-molekyler også 16 (4n4c). Ved hver pol er det da 8 kromosomer.
Trinn 4. Telofase. Cytoplasmaet deler seg, og i hver av de to unge cellene havner 8 kromosomer og 8 DNA-molekyler (2n2c).
Logisk sjekk: antall DNA-molekyler økte aldri under selve mitosen – det ble bare delt i to mellom cellene.
Eksempel 2. Sett i fasene av meiose
Oppgave: hos mais er 2n = 20. Hvor mange kromosomer og DNA-molekyler er det i cellen ved slutten av telofase I og ved slutten av hele meiose?
Trinn 1. Før meiose ble DNA doblet: 20 kromosomer og 40 DNA-molekyler (2n4c).
Trinn 2. Anafase I. Hele homologer skiller lag mot polene, centromerene deler seg ikke. Ved hver pol samles det 10 kromosomer, og i hvert er det to kromatider.
Trinn 3. Slutten av telofase I. I hver av de to cellene er det 10 kromosomer og 20 DNA-molekyler (n2c).
Trinn 4. Meiose II. Ingen DNA-dobling har skjedd, så i anafase II skiller bare kromatider lag. Ved slutten av meiose dannes fire celler, i hver – 10 kromosomer og 10 DNA-molekyler (nc).
Svar: etter første deling 10 kromosomer og 20 DNA-molekyler; etter andre – 10 kromosomer og 10 DNA-molekyler.
Eksempel 3. Identifiser delingen basert på beskrivelse
Oppgave: «I cellen sees 12 strukturer, hver bestående av fire kromatider. De har stilt seg opp langs ekvator i to rekker». Hvilken deling og hvilken fase er dette? Hva er cellens opprinnelige sett?
Trinn 1. En struktur med fire kromatider er et bivalent, altså et par av sammenkoblede homologe kromosomer. Bivalenter finnes kun i meiose: konjugasjon skjedde i profase I.
Trinn 2. Bivalenter står på ekvator i to rekker – det betyr at fasen er metafase I.
Trinn 3. Ett bivalent består av to kromosomer. Det er 12 bivalenter, altså 24 kromosomer, og cellens opprinnelige sett er 2n = 24. Antall DNA-molekyler i denne fasen er 48 (2n4c).
Svar: metafase meiose I, 2n = 24, cellens sett er 2n4c.
Hvordan unngå feil: hvis individuelle to-kromatid kromosomer hadde stått på ekvator i én rekke, ville det vært metafase mitose (ved 2n) eller metafase II (ved haploidt sett).
Vanlige feil
-
Man teller at DNA dobles i profase, rett før delingen.
DNA-dobling (replikasjon) skjer i S-perioden av interfase, lenge før profase. Både mitose og meiose starter allerede med settet 2n4c.
-
Man teller kromosomer etter kromatider: ser 46 to-kromatid kromosomer og skriver «92 kromosomer».
Antall kromosomer er lik antall centromerer. Så lenge kromatider er koblet sammen av én centromer, er det ett kromosom: 46 kromosomer og 92 DNA-molekyler. Det blir 92 kromosomer først i anafase, når centromerene deler seg.
-
Man skriver at i anafase mitose skiller homologe kromosomer lag.
I anafase mitose skiller søsterkromatider av samme kromosom lag. Homologe kromosomer skiller lag kun én gang under hele delingen – i anafase I av meiose.
-
Man tror at før den andre delingen av meiose, dobles DNA igjen.
I interkinese er det ingen syntetisk periode. Én DNA-dobling – to delinger: dette er grunnen til at settet til slutt halveres.
-
Man tilordner overkrysning til mitose eller metafase I.
Overkrysning skjer i profase I av meiose, når homologer er samlet i et bivalent (konjugasjon). I mitose konjugerer ikke homologer, derfor er det ingen overkrysning i den.
-
Man skriver at meiose gir fire like celler, og at antall kromosomer halveres i hver av de to delingene.
Settet halveres kun i den første delingen – den kalles nettopp reduksjonsdeling. Den andre delingen reduserer ikke antall kromosomer i cellen, den deler kromatider. Og de resulterende fire cellene er genetisk forskjellige: overkrysning og tilfeldig separasjon av homologer gir dem ulike genkombinasjoner.
-
Man kaller interfase for den første fasen av mitose.
Interfase er en del av cellens livssyklus, ikke en delingsfase. Mitose har fire faser: profase, metafase, anafase og telofase. Men oppgaver om å telle kromosomer kan ikke løses uten interfase: det er nettopp i dens S-periode settet blir 2n4c.
Spørsmål og svar
Hva er forskjellen mellom mitose og meiose, kort fortalt?
Mitose er én deling, fra cellen får man to med samme sett 2n og samme gensett. Meiose er to påfølgende delinger etter én DNA-dobling, man får fire celler med haploidt sett n, og alle er forskjellige med hensyn til genkombinasjoner. I tillegg finnes kun i meiose konjugasjon og overkrysning, og i anafase I skiller hele homologe kromosomer lag, ikke kromatider.
Hvor mange celler dannes ved mitose og ved meiose?
Ved mitose – to celler med sett 2n2c. Ved meiose – fire celler med sett nc. Derav forskjellen i formål: mitose øker antall like celler, meiose forbereder kjønnsceller.
I hvilken fase skjer overkrysning?
I profase av den første meiose-delingen. Overkrysning er utveksling av like segmenter mellom ikke-søsterkromatider av homologe kromosomer. Det er mulig kun når homologer er samlet i et bivalent, altså etter konjugasjon.
Hva er kromosomkonjugasjon og bivalent?
Konjugasjon er at homologe kromosomer nærmer seg hverandre parvis langs hele lengden i profase I av meiose. Det resulterende paret kalles et bivalent: det inneholder to kromosomer og fire kromatider (derfor kalles det noen ganger en tetrade). I metafase I er det nettopp bivalenter som stiller seg opp på ekvator, ikke individuelle kromosomer.
Hvorfor skrives settet som 4n4c i anafase mitose?
Fordi centromerene har delt seg, og hver tidligere kromatid har blitt et selvstendig kromosom. Antall DNA-molekyler er fortsatt det samme (4c), mens antall kromosomer midlertidig har blitt dobbelt så mange – 4n. Så snart cytoplasmaet deler seg, vil hver av de to cellene ha det vanlige settet 2n2c.
Hvor i kroppen skjer mitose, og hvor skjer meiose?
Mitose skjer i somatiske celler: i vekstsoner, i huden, i tarmslimhinnen, i beinmargen, ved sårheling. Meiose hos dyr skjer i kjønnskjertlene ved dannelse av kjønnsceller, og hos planter – ved dannelse av sporer.
Inkluderer interfase mitose?
Nei. Interfase er forberedelsen til deling og en del av cellens livssyklus. Mitose har fire faser: profase, metafase, anafase og telofase. Men oppgaver om å telle kromosomer kan ikke løses uten interfase: det er nettopp i dens S-periode settet blir 2n4c.
