Celldelning Definition

Celldelning är den process som celler genomgår för att dela sig. Det finns flera olika typer av celldelning, beroende på vilken typ av organism som delar sig. Organismer har utvecklats med tiden till att ha olika och mer komplexa former av celldelning. De flesta prokaryoter, eller bakterier, använder binär fission för att dela cellen. Eukaryoter av alla storlekar använder mitos för att dela sig. Sexuellt reproducerande eukaryoter använder en speciell form av celldelning som kallas meios för att minska det genetiska innehållet i cellen. Detta är nödvändigt vid sexuell reproduktion eftersom varje förälder måste ge endast hälften av det nödvändiga genetiska materialet, annars skulle avkomman få för mycket DNA, vilket kan bli ett problem. Dessa olika typer av celldelning diskuteras nedan.

Typer av celldelning

Prokaryotisk celldelning

Prokaryoter replikerar sig genom en typ av celldelning som kallas binär fission. Prokaryoter är enkla organismer, med endast ett membran och ingen delning internt. När en prokaryot delar sig replikerar den därför helt enkelt DNA:t och delar sig på mitten. Processen är lite mer komplicerad än så, eftersom DNA först måste avvecklas av särskilda proteiner. Även om DNA i prokaryoter vanligtvis existerar i en ring kan det bli ganska trassligt när det används av cellen. För att kopiera DNA:t på ett effektivt sätt måste det sträckas ut. Detta gör också att de två nya ringar av DNA som skapas kan separeras efter att de producerats. De två DNA-strängarna separeras till två olika sidor av prokaryotcellen. Cellen blir då längre och delar sig i mitten. Processen kan ses i bilden nedan.

DNA:t är den trassliga linjen. De andra komponenterna är märkta. Plasmider är små ringar av DNA som också kopieras under binär klyvning och kan hämtas i miljön, från döda celler som går sönder. Dessa plasmider kan sedan replikeras ytterligare. Om en plasmid är fördelaktig kommer den att öka i en population. Det är delvis på detta sätt som antibiotikaresistens hos bakterier uppstår. Ribosomerna är små proteinstrukturer som hjälper till att producera proteiner. De replikeras också så att varje cell kan ha tillräckligt många för att fungera.

Eukaryotisk celldelning: Mitos

Eukaryota organismer har membranbundna organeller och DNA som finns på kromosomer, vilket gör celldelningen svårare. Eukaryoter måste replikera sitt DNA, sina organeller och sina cellmekanismer innan de delar sig. Många av organellerna delar sig med hjälp av en process som i huvudsak är binär klyvning, vilket gör att forskare tror att eukaryoter bildades av prokaryoter som levde inuti andra prokaryoter.

När DNA:t och organellerna har replikerats under interfasen i cellcykeln kan eukaryoten påbörja mitosprocessen. Processen börjar under profasen när kromosomerna kondenseras. Om mitosen fortsätter utan att kromosomerna kondenseras skulle DNA:t trassla ihop sig och gå sönder. Eukaryotiskt DNA är associerat med många proteiner som kan veckla det till komplexa strukturer. När mitosen går vidare till metafas är kromosomerna uppradade i mitten av cellen. Varje kromosomhalva, som kallas systerkromatider eftersom de är replikerade kopior av varandra, separeras i varje cellhalva när mitosen fortskrider. I slutet av mitosen delar en annan process som kallas cytokinesis cellen i två nya dotterceller.

Alla eukaryota organismer använder mitos för att dela sina celler. Det är dock bara encelliga organismer som använder mitos som en form av reproduktion. De flesta flercelliga organismer är sexuellt reproducerande och kombinerar sitt DNA med en annan organisms DNA för att reproducera sig. I dessa fall behöver organismerna en annan metod för celldelning. Mitos ger identiska celler, men meios producerar celler med hälften av den genetiska informationen från en vanlig cell, vilket gör det möjligt för två celler från olika organismer av samma art att kombinera sig.

Eukaryotisk celldelning: Meios

I sexuellt reproducerande djur är det vanligtvis nödvändigt att minska den genetiska informationen före befruktning. Vissa växter kan existera med för många kopior av den genetiska koden, men i de flesta organismer är det mycket skadligt att ha för många kopior. Människor med ens en extra kopia av en kromosom kan uppleva skadliga förändringar i sin kropp. För att motverka detta genomgår sexuellt reproducerande organismer en typ av celldelning som kallas meios. Precis som före mitos replikeras DNA och organeller. Meiosen innehåller två olika celldelningar som sker rygg mot rygg. Den första meiosen, meios I, separerar homologa kromosomer. De homologa kromosomer som finns i en cell representerar de två allelerna av varje gen som en organism har. Dessa alleler rekombineras och separeras, så att de resulterande dottercellerna endast har en allel för varje gen och inga homologa kromosompar. Den andra delningen, meios II, separerade de två kopiorna av DNA, precis som vid mitos. Slutresultatet av meiosen i en cell är fyra celler, var och en med endast en kopia av arvsmassan, vilket är hälften av det normala antalet.

Organismerna paketerar vanligtvis dessa celler till könsceller, som kan resa ut i miljön för att hitta andra könsceller. När två könsceller av rätt typ möts kommer den ena att befrukta den andra och producera en zygot. Zygoten är en enda cell som kommer att genomgå mitos för att producera de miljontals celler som krävs för en stor organism. De flesta eukaryoter använder alltså både mitos och meios, men i olika stadier av sin livscykel.

Celldelningens stadier

Beroende på vilken typ av celldelning en organism använder kan stadierna skilja sig något från varandra.

Mitosens stadier

Mitos börjar med profas där kromosomen kondenseras. Cellen går vidare till metafas där kromosomerna är uppradade på metafasplattan. Därefter separeras kromosomerna i anafas och cellens cytoplasma kläms isär under telofasen. Cytokinesis är den sista processen som bryter cellmembranet och delar cellen i två.

Meiosens stadier

Meiosens stadier liknar mitosens, men kromosomerna agerar annorlunda. Meiosen har två faser, som innefattar två separata celldelningar utan att DNA:t replikeras mellan dem. Meiosis I och meiosis II har samma fyra stadier som mitos: profas, metafas, anafas och telofas. Cytokinesis avslutar båda omgångarna av meios.

I profas I kondenseras kromosomerna. I metafas I ställer kromosomerna upp sig tvärs över sina homologa par. När de separeras i anafas I och telofas I finns det bara en form av varje gen i varje cell, så kallad reduktionsdelning. Meios II går till på samma sätt som mitos, vilket innebär att systerkromatiderna delar sig på metafasplattan. Vid telofas II finns det fyra celler, var och en med hälften av allelerna som föräldracellen och endast en enda kopia av arvsmassan. Cellerna kan nu bli könsceller och smälta samman för att skapa nya organismer.

Quiz

1. Somatiska celler är celler som fyller kroppen och måste föröka sig för att reparera skador. Gametiska celler är celler som producerar könsceller. Vilken typ av celldelning genomgår varje typ av cell?
A. Somatisk= mitos; Gametic= meios
B. Somatisk= mitos; Gametic= meios och mitos
C. Somatisk= mitos och meios; Gametic= meios och mitos

2. Mitokondrier är organeller i celler som skapar ATP, en molekyl som används för energi. Mitokondrierna måste replikera inuti cellen, separat från mitos eller meios, för att reglera mängden energi som levereras. I mitokondrier finns en ring av DNA som styr mitokondriernas ämnesomsättning. Detta mtDNA replikeras, mitokondrien förlängs och delar sig på mitten. Vilken typ av celldelning är detta?
A. Binär klyvning
B. Mitos
C. Meios

3. Evolutionen är beroende av att DNA:s replikation lyckas. Faktum är att allt DNA på jorden kommer från endast en eller två ursprungliga celler, och de flesta organismer är besläktade med varandra. Vad är orsaken till de olika livsformerna?
A. Mutation
B. Genetisk rekombination
C. Båda