Mitos och meios är två sätt för en cell att dela sig. Mitos ger två celler med samma kromosomuppsättning som modercellen: det är genom denna process som organismen växer och reparerar vävnader. Meios består av två på varandra följande delningar, vilket resulterar i fyra celler med hälften så många kromosomer: det är så könsceller bildas. På den här sidan hittar du mitosens och meioseens faser i ordning, kromosom- och DNA-uppsättning i varje fas, överkorsning och konjugation, en tabell över skillnader samt en övning för självtest.
Cellens livscykel och interfas
En cell delar sig inte kontinuerligt. Dess livscykel är tiden från cellens uppkomst till dess egen delning, och den består av två ojämna delar: en lång interfas (förberedelse) och en kort delning.
Interfasen delas in i tre perioder:
- G1, presyntetisk — cellen växer, syntetiserar proteiner, ökar i volym och bildar organeller;
- S, syntetisk — DNA-replikation sker: varje kromosom bygger upp en andra kromatid;
- G2, postsyntetisk — cellen lagrar energi, fördubblar centrioler och förbereder proteiner för delningsspindeln.
Det viktigaste att komma ihåg: DNA-fördubblingen sker i interfasen, redan innan delningen börjar. Både mitos och meios startar med fördubblat material — med uppsättningen 2n4c. Interfasen räknas dock inte som en fas i varken mitos eller meios.
I interfasen syns inte kromosomerna ens i mikroskop: de är upprullade och finns i kärnan som kromatin. Hur kärnan, kromosomerna och cellcentrat, varifrån spindeltrådarna växer, är uppbyggda förklaras i detalj i materialet om växt- och djurcellens struktur.
Vad betyder 2n2c: hur man räknar kromosomer och DNA
I beteckningar som 2n4c står bokstaven n för antalet kromosomer, och bokstaven c för mängden DNA (närmare bestämt antalet kromatider). Den haploida uppsättningen är n, den diploida är 2n. Beteckningen 2n2c läses som: «diploid kromosomuppsättning, varje kromosom består av en kromatid», och 2n4c som «diploid uppsättning, varje kromosom består av två kromatider».
Det vanligaste felet är att räkna kromosomer baserat på kromatider. Efter fördubblingen ser kromosomen ut som två pinnar, men det är en kromosom: båda kromatiderna hålls samman av en centromer. Antalet kromosomer är lika med antalet centromerer.
Hos människan är 2n = 46. Det betyder att i G1-perioden har cellen 46 kromosomer och 46 DNA-molekyler (2n2c). Efter S-perioden är antalet kromosomer fortfarande 46, men antalet DNA-molekyler är nu 92 (2n4c). Och först i mitosens anafas, när centromererna delas, blir antalet kromosomer 92 — 46 vid varje pol.
Mitosens faser: profas, metafas, anafas, telofas
Mitosens fyra faser steg för steg, med kromosom- och DNA-uppsättning i varje, visas i schemat nedan. Här reder vi ut tre frågor som man oftast snubblar på.
Varför är det plötsligt 4n4c i anafasen. Så länge cellen är hel finns det dubbelt så många kromosomer i den som det kommer att finnas i varje dottercell: centromererna har delats och varje kromatid har blivit en självständig kromosom. Men uppsättningen räknas både för hela cellen (4n4c) och per pol (2n2c) — i uppgifter, titta alltid på vad som efterfrågas.
Varför räknas kromosomer i metafasen. Det är här de är maximalt spiraliserade och uppställda i en rad — de syns tydligt och kan räknas. Därför studeras karyotypen utifrån metafasplattor.
Hur delningen slutar. Delningen av cytoplasman kallas cytokines, och hos en växtcell sker den annorlunda än hos en djurcell: skiljeväggen växer inifrån, från mitten mot kanterna, eftersom den styva cellväggen hindrar cellen från att snöras av på mitten.
Meios I: konjugation, överkorsning och homologernas separation
Meios är två på varandra följande delningar efter en enda DNA-fördubbling. Den första delningen kallas reduktionsdelning: det är här antalet kromosomer halveras. Fasernas ordning och uppsättningar visas i schemat nedan.
Varför uppsättningen minskar just här. Kromatiderna i anafas I separeras inte — hela kromosomer vandrar iväg, därför hamnar en haploid uppsättning av tvåkromatid-kromosomer vid polen: n2c, inte nc. De blir enkromatid-kromosomer först efter den andra delningen.
Varför behövs konjugation och överkorsning. Ett par av närliggande homologer (bivalent) — det är två kromosomer och fyra kromatider. Utbytet av segment mellan icke-systerkromatider blandar moder- och fadergener inom en kromosom — det är härifrån den ärftliga variationen kommer.
Slumpen som avgör mycket. Varje par av homologer vänder sig mot polerna oberoende av de andra. Hos människan ger detta 2²³ ≈ 8,4 miljoner kombinationsmöjligheter redan innan någon överkorsning sker.
Mellan delningarna sker en kort interkines — och i den finns ingen syntetisk period: DNA fördubblas inte en andra gång.
Meios II: kromatidernas separation
Meiosens andra delning kallas ekvationsdelning — den följer mitosens regler, men i en haploid cell. Faserna med uppsättningar visas i schemat nedan.
Vad som är viktigt att förstå här. Längs ekvatorn ställer sig enskilda kromosomer, inte bivalenter: homologerna har ingen att konjugera med, de separerades i den föregående delningen. Centromererna delas den här gången — systerkromatiderna separeras.
Varför alla fyra celler är olika. Först bytte överkorsningen segment mellan icke-systerkromatider hos två homologer, och sedan separerades homologerna själva till cellerna i slumpmässiga kombinationer. Därför ger meiosen inte kopior, utan varje gång en ny uppsättning gener — det är detta som skapar avkommans mångfald.
Kromosom- och DNA-uppsättning per fas i mitos och meios
Uppgifter som «hur många kromosomer och DNA-molekyler finns i den och den fasen» löses mekaniskt om man håller två regler i huvudet: mängden DNA ökar endast i S-perioden, och antalet kromosomer ändras endast där kromatiderna separeras. Nedan visas uppsättningen för varje fas.
| Fas | Kromosomer och DNA |
|---|---|
| Interfas | |
| Presyntetisk period (G1) | 2n2cenkromatid-kromosomer |
| Syntetisk period (S) | 2n4cDNA har fördubblats |
| Postsyntetisk period (G2) | 2n4cförberedelse för delning |
| Mitos | |
| Profas | 2n4c |
| Metafas | 2n4ckromosomer vid ekvatorn |
| Anafas | 4n4ckromatider separerade, vid polen 2n2c |
| Telofas | 2n2ci var och en av de två cellerna |
| Meios I | |
| Profas I | 2n4ckonjugation och överkorsning |
| Metafas I | 2n4cbivalenter vid ekvatorn |
| Anafas I | 2n4chomologer separerade, vid polen n2c |
| Telofas I | n2ci var och en av de två cellerna |
| Meios II | |
| Profas II | n2c |
| Metafas II | n2ckromosomer vid ekvatorn en och en |
| Anafas II | 2n2ckromatider separerade, vid polen nc |
| Telofas II | nci var och en av de fyra cellerna |
Skillnader mellan mitos och meios: jämförande tabell
De två delningarna har mycket gemensamt: båda sker efter DNA-fördubbling i interfasen, båda har samma fasnamn, båda använder delningsspindeln och slutar med cytokines. Därför är det praktiskt att i svaret först nämna likheterna, och sedan skillnaderna punkt för punkt i tabellen.
| Egenskap | Mitos | Meios |
|---|---|---|
| Antal delningar | Mitos: en | Meios: två i följd — meios I och meios II |
| Antal celler som bildas | Mitos: två | Meios: fyra |
| Dottercellernas uppsättning | Mitos: 2n — som modercellen | Meios: n — hälften så stor, haploid |
| Konjugation och överkorsning | Mitos: nej | Meios: ja, i profas I |
| Vad står vid ekvatorn i metafasen | Mitos: enskilda kromosomer i en rad | Meios: i metafas I — bivalenter i två rader, i metafas II — enskilda kromosomer |
| Vad separeras i anafasen | Mitos: systerkromatider | Meios: i anafas I — hela homologa kromosomer, i anafas II — kromatider |
| Profas | Mitos: kort och enkel | Meios: profas I är lång och komplex |
| Genetiskt resultat | Mitos: celler med samma genuppsättning som modercellen | Meios: celler med nya kombinationer av gener, alla olika |
| Var sker det | Mitos: i somatiska celler: tillväxt, förnyelse och reparation av vävnader, asexuell reproduktion | Meios: vid bildandet av könsceller hos djur och sporer hos växter |
Biologisk betydelse av mitos och meios
Mitosens betydelse — ligger i precisionen. Dottercellerna får exakt samma kromosom- och genuppsättning som modercellen, därför säkerställer mitosen:
- organismens tillväxt och ökning av antalet celler;
- förnyelse av vävnader och läkning av skador (regenerering);
- zygotens klyvning efter befruktning;
- asexuell och vegetativ förökning — från amöbadelning till förökning av växter via sticklingar.
Meiosens betydelse — ligger i två saker samtidigt.
För det första: artens konstanta kromosomantal. Om könscellerna vore diploida skulle kromosomantalet fördubblas vid varje befruktning. Meiosen halverar uppsättningen, och vid sammansmältning av gameter (n + n) får zygoten återigen en diploid uppsättning 2n.
För det andra: kombinationsvariation. Nya kombinationer av gener uppstår på tre sätt: vid överkorsning i profas I, vid slumpmässig och oberoende separation av homologer i anafas I, och vid slumpmässigt möte mellan gameter under befruktningen. Bara genom den oberoende separationen kan en människa ge upphov till 2 upphöjt till 23 — över åtta miljoner — olika gameter. Det är denna mångfald som ger material för det naturliga urvalet.
Hos djur sker meiosen vid bildandet av könsceller i könsorganen, hos växter — vid bildandet av sporer.
Genomgång av uppgifter
Exempel 1. Hur många kromosomer och DNA i olika mitosfaser
Uppgift: hos bananflugan är 2n = 8. Bestäm antalet kromosomer och DNA-molekyler i mitosens profas, anafas och telofas.
Steg 1. Utgångspunkt. Före delningen, i G1-perioden, är uppsättningen 2n2c: 8 kromosomer och 8 DNA-molekyler. I S-perioden fördubblades DNA, det blev 2n4c — kromosomerna är fortfarande 8, men DNA-molekylerna är 16.
Steg 2. Profas. Inget separeras, uppsättningen är densamma: 8 kromosomer, 16 DNA-molekyler (2n4c).
Steg 3. Anafas. Centromererna delades, varje kromatid blev en självständig kromosom: kromosomerna blev 16, DNA-molekylerna är också 16 (4n4c). Vid varje pol finns det 8 kromosomer.
Steg 4. Telofas. Cytoplasman delas, och i var och en av de två unga cellerna finns 8 kromosomer och 8 DNA-molekyler (2n2c).
Logikkontroll: antalet DNA-molekyler ökade inte en enda gång under själva mitosen — det delades bara mitt itu mellan cellerna.
Exempel 2. Uppsättning i meiosens faser
Uppgift: hos majs är 2n = 20. Hur många kromosomer och DNA-molekyler finns i cellen i slutet av telofas I och i slutet av hela meiosen?
Steg 1. Före meiosen fördubblades DNA: 20 kromosomer och 40 DNA-molekyler (2n4c).
Steg 2. Anafas I. Hela homologer vandrar mot polerna, centromererna delas inte. Vid varje pol samlas 10 kromosomer, och var och en har två kromatider.
Steg 3. Slutet av telofas I. I var och en av de två cellerna finns 10 kromosomer och 20 DNA-molekyler (n2c).
Steg 4. Meios II. Ingen DNA-fördubbling skedde, därför separeras bara kromatiderna i anafas II. I slutet av meiosen bildas fyra celler, i var och en — 10 kromosomer och 10 DNA-molekyler (nc).
Svar: efter den första delningen 10 kromosomer och 20 DNA-molekyler; efter den andra — 10 kromosomer och 10 DNA-molekyler.
Exempel 3. Identifiera delning utifrån beskrivning
Uppgift: «I cellen syns 12 strukturer, var och en består av fyra kromatider. De har ställt upp sig vid ekvatorn i två rader». Vilken delning och vilken fas är detta? Vad är cellens ursprungliga uppsättning?
Steg 1. En struktur av fyra kromatider är en bivalent, det vill säga ett par av närliggande homologa kromosomer. Bivalenter finns bara i meiosen: konjugationen skedde i profas I.
Steg 2. Bivalenter står vid ekvatorn i två rader — det betyder att fasen är metafas I.
Steg 3. En bivalent är två kromosomer. Det finns 12 bivalenter, vilket betyder 24 kromosomer, och cellens ursprungliga uppsättning är 2n = 24. DNA-molekyler i denna fas är 48 (2n4c).
Svar: metafas i meios I, 2n = 24, cellens uppsättning 2n4c.
Hur man inte gör fel: om det stod enskilda tvåkromatid-kromosomer i en rad vid ekvatorn, skulle det vara metafas i mitos (vid 2n) eller metafas II (vid haploid uppsättning).
Vanliga fel
-
Tror att DNA fördubblas i profasen, precis före delningen.
DNA-fördubbling (replikation) sker i interfasens S-period, långt före profasen. Både mitos och meios börjar redan med uppsättningen 2n4c.
-
Räknar kromosomer baserat på kromatider: ser 46 tvåkromatid-kromosomer och skriver «92 kromosomer».
Antalet kromosomer är lika med antalet centromerer. Så länge kromatiderna är sammanbundna av en centromer är det en kromosom: 46 kromosomer och 92 DNA-molekyler. Kromosomerna blir 92 först i anafasen, när centromererna delas.
-
Skriver att homologa kromosomer separeras i mitosens anafas.
I mitosens anafas separeras systerkromatider från samma kromosom. Homologa kromosomer separeras bara en gång under hela delningen — i meiosens anafas I.
-
Tror att DNA fördubblas en gång till före meiosens andra delning.
I interkinesen finns ingen syntetisk period. En DNA-fördubbling — två delningar: det är just därför uppsättningen i slutändan halveras.
-
Placerar överkorsning i mitosen eller i metafas I.
Överkorsning sker i meiosens profas I, när homologerna är sammanbundna i en bivalent (konjugation). I mitosen konjugerar inte homologerna, därför sker ingen överkorsning där.
-
Skriver att meiosen ger fyra identiska celler, och att kromosomantalet halveras i var och en av de två delningarna.
Uppsättningen halveras endast i den första delningen — den kallas därför reduktionsdelning. Den andra delningen minskar inte antalet kromosomer i cellen, den separerar kromatiderna. Och de fyra cellerna som bildas är genetiskt olika: överkorsning och slumpmässig separation av homologer ger dem olika kombinationer av gener.
-
Kallar interfasen för mitosens första fas.
Interfasen är en del av cellens livscykel, inte en delningsfas. Mitosens faser är fyra: profas, metafas, anafas, telofas.
Frågor och svar
Vad skiljer mitos från meios, kortfattat?
Mitos — en delning, från en cell bildas två med samma 2n-uppsättning och samma genuppsättning. Meios — två delningar i följd efter en DNA-fördubbling, det bildas fyra celler med haploid uppsättning n, och alla skiljer sig åt i genkombination. Dessutom finns konjugation och överkorsning endast i meiosen, och i anafas I separeras hela homologa kromosomer, inte kromatider.
Hur många celler bildas vid mitos och vid meios?
Vid mitos — två celler med 2n2c-uppsättning. Vid meios — fyra celler med nc-uppsättning. Därav skillnaden i syfte: mitos ökar antalet identiska celler, meios förbereder könsceller.
I vilken fas sker överkorsning?
I profasen av meiosens första delning. Överkorsning är ett utbyte av identiska segment mellan icke-systerkromatider hos homologa kromosomer. Det är endast möjligt när homologerna är nära varandra i en bivalent, det vill säga efter konjugation.
Vad är kromosomkonjugation och bivalent?
Konjugation är när homologa kromosomer närmar sig varandra parvis längs hela sin längd i meiosens profas I. Paret som bildas kallas bivalent: det innehåller två kromosomer och fyra kromatider (därför kallas det ibland för en tetrad). I metafas I ställer sig bivalenter vid ekvatorn, inte enskilda kromosomer.
Varför skrivs uppsättningen som 4n4c i mitosens anafas?
Därför att centromererna har delats, och varje före detta kromatid har blivit en självständig kromosom. Antalet DNA-molekyler förblev detsamma (4c), men antalet kromosomer blev tillfälligt dubbelt så stort — 4n. Så fort cytoplasman delas kommer varje cell att ha den vanliga 2n2c-uppsättningen.
Var i kroppen sker mitos och var sker meios?
Mitos sker i somatiska celler: i tillväxtzoner, i huden, i tarmens slemhinna, i benmärgen, vid sårläkning. Meios hos djur sker i könsorganen vid bildandet av könsceller, och hos växter — vid bildandet av sporer.
Ingår interfasen i mitosen?
Nej. Interfasen är en förberedelse för delning och en del av cellens livscykel. Mitos har fyra faser: profas, metafas, anafas och telofas. Men uppgifter om att räkna kromosomer går inte att lösa utan interfasen: det är i dess S-period som uppsättningen blir 2n4c.
