Celledeling Definition

Celledeling er den proces, som celler gennemgår for at dele sig. Der findes flere typer celledeling, afhængigt af hvilken type organisme, der deler sig. Organismer har gennem tiden udviklet sig til at have forskellige og mere komplekse former for celledeling. De fleste prokaryoter, eller bakterier, bruger binær fission til at dele cellen. Eukaryoter af alle størrelser bruger mitose til at dele sig. Seksuelt reproducerende eukaryoter bruger en særlig form for celledeling kaldet meiose til at reducere det genetiske indhold i cellen. Dette er nødvendigt ved seksuel reproduktion, fordi hver forælder kun skal afgive halvdelen af det nødvendige genetiske materiale, da afkommet ellers ville få for meget DNA, hvilket kan være et problem. Disse forskellige typer celledeling behandles nedenfor.

Typer af celledeling

Prokaryote celledeling

Prokaryoter formerer sig ved hjælp af en type celledeling, der kaldes binær fission. Prokaryoter er simple organismer, der kun har én membran og ingen indre deling. Når en prokaryot deler sig, replikerer den derfor blot DNA’et og deler sig i to dele. Processen er lidt mere kompliceret end dette, da DNA’et først skal afvikles af særlige proteiner. Selv om DNA’et i prokaryoter normalt findes i en ring, kan det blive ret sammenfiltret, når det bliver brugt af cellen. For at kopiere DNA’et effektivt skal det strækkes ud. Dette gør det også muligt at adskille de to nye ringe af DNA, der oprettes, efter at de er blevet produceret. De to DNA-strenge adskilles i to forskellige sider af den prokaryote celle. Cellen bliver derefter længere og deler sig i midten. Processen kan ses på billedet nedenfor.

DNA’et er den sammenfiltrede streg. De andre komponenter er mærket. Plasmider er små ringe af DNA, som også bliver kopieret under binær fission og kan opsamles i miljøet, fra døde celler, der går i stykker. Disse plasmider kan så replikeres yderligere. Hvis et plasmid er gavnligt, vil det øges i en population. Det er til dels på denne måde, at antibiotikaresistens hos bakterier opstår. Ribosomerne er små proteinstrukturer, der er med til at producere proteiner. De replikeres også, så hver celle kan have nok til at fungere.

Eukaryote celledeling: Mitose

Eukaryote organismer har membranbundne organeller og DNA, der findes på kromosomer, hvilket gør celledelingen sværere. Eukaryoter skal replikere deres DNA, organeller og cellemekanismer, før de deler sig. Mange af organellerne deler sig ved hjælp af en proces, der i det væsentlige er binær fission, hvilket får forskerne til at tro, at eukaryoter blev dannet af prokaryoter, der levede inde i andre prokaryoter.

Når DNA’et og organellerne er replikeret under interfasen i cellecyklussen, kan eukaryoten påbegynde processen med mitose. Processen begynder under profasen, hvor kromosomerne kondenseres. Hvis mitosen fortsatte, uden at kromosomerne kondenserede, ville DNA’et blive sammenfiltret og gå i stykker. Eukaryote DNA er forbundet med mange proteiner, som kan folde det i komplekse strukturer. Når mitosen skrider frem til metafasen, er kromosomerne opstillet på række i midten af cellen. Hver halvdel af et kromosom, der er kendt som søsterkromatider, fordi de er kopier af hinanden, bliver adskilt i hver cellehalvdel, efterhånden som mitosen skrider frem. I slutningen af mitosen deler en anden proces, kaldet cytokinesis, cellen i to nye datterceller.

Alle eukaryote organismer bruger mitose til at dele deres celler. Det er dog kun encellede organismer, der bruger mitose som en form for formering. De fleste flercellede organismer er seksuelt reproducerende og kombinerer deres DNA med en anden organismes DNA for at reproducere sig. I disse tilfælde har organismerne brug for en anden metode til celledeling. Mitose giver identiske celler, men meiose giver celler med halvdelen af den genetiske information fra en almindelig celle, hvilket gør det muligt for to celler fra forskellige organismer af samme art at kombinere sig.

Eukaryote celledeling: Meiose

I seksuelt reproducerende dyr er det normalt nødvendigt at reducere den genetiske information før befrugtning. Nogle planter kan eksistere med for mange kopier af den genetiske kode, men i de fleste organismer er det meget skadeligt at have for mange kopier. Mennesker med blot én ekstra kopi af et kromosom kan opleve skadelige ændringer i deres krop. For at modvirke dette gennemgår seksuelt reproducerende organismer en form for celledeling, der kaldes meiose. Som før mitose replikeres DNA’et og organellerne. Meioseprocessen indeholder to forskellige celledelinger, som finder sted ryg mod ryg. Den første meiose, meiose I, adskiller homologe kromosomer. De homologe kromosomer, der findes i en celle, repræsenterer de to alleler af hvert gen, som en organisme har. Disse alleler rekombineres og adskilles, så de resulterende datterceller kun har én allel for hvert gen og ingen homologe kromosompar. Den anden deling, meiose II, adskilte de to kopier af DNA, ligesom i mitose. Slutresultatet af meiosen i en celle er 4 celler med hver kun én kopi af genomet, hvilket er halvdelen af det normale antal.

Organismer pakker typisk disse celler ind i kønsceller, som kan rejse ud i omgivelserne for at finde andre kønsceller. Når to kønsceller af den rigtige type mødes, vil den ene befrugte den anden og producere en zygote. Zygoten er en enkelt celle, som vil gennemgå mitose for at producere de millioner af celler, der er nødvendige for en stor organisme. De fleste eukaryoter bruger således både mitose og meiose, men på forskellige stadier af deres livscyklus.

Celledelingsstadier

Afhængigt af hvilken type celledeling en organisme bruger, kan stadierne være lidt forskellige.

Mitose stadier

Mitose starter med profasen, hvor kromosomet kondenseres. Cellen går videre til metafase, hvor kromosomerne bliver rettet op på metafasepladen. Derefter adskilles kromosomerne i anafase, og cellens cytoplasma klemmes fra hinanden under telofase. Cytokinese er den sidste proces, der bryder cellemembranen og deler cellen i to.

Meiosefaser

Faserne i meiose ligner mitose, men kromosomerne opfører sig forskelligt. Meiosen har to faser, som omfatter to separate celledelinger, uden at DNA’et replikeres mellem dem. Meiose I og meiose II har de samme 4 faser som mitose: profasen, metafasen, anafasen og telofasen. Cytokinese afslutter begge omgange af meiose.

I profasen I er kromosomerne kondenseret. I metafase I stiller kromosomerne sig op på tværs af deres homologe par på tværs af deres homologe par. Når de adskilles i anafase I og telofase I, er der kun én form af hvert gen i hver celle, hvilket kaldes en reduktionsdeling. Meiose II forløber på samme måde som mitose, hvor søsterkromatider deler sig på metafasepladen. Ved telofase II er der 4 celler, som hver har halvdelen af allelerne som modercellen og kun en enkelt kopi af genomet. Cellerne kan nu blive til kønsceller og smelte sammen for at skabe nye organismer.

Quiz

1. Somatiske celler er celler, der fylder kroppen, og som skal reproducere sig for at reparere skader. Gametiske celler er celler, der producerer kønsceller. Hvilken type celledeling gennemgår hver celletype?
A. Somatisk= mitose; Gametisk= meiose
B. Somatisk= mitose; Gametic= meiose og mitose
C. Somatisk= mitose og meiose; Gametic= meiose og mitose

2. Mitokondrier er organeller i celler, der skaber ATP, et molekyle, der bruges til energi. Mitokondrier skal replikere sig inde i cellen, adskilt fra mitose eller meiose, for at regulere mængden af energi, der leveres. I mitokondrier er der en ring af DNA, som styrer mitokondriernes stofskifte. Dette mtDNA replikeres, mitokondriet forlænges og deler sig i to dele. Hvilken type celledeling er der tale om?
A. Binær spaltning
B. Mitose
C. Meiose