Mitóza a meióza

Rozdíl v účelu

Ačkoli se oba typy buněčného dělení vyskytují u mnoha živočichů, rostlin a hub, mitóza je běžnější než meióza a má širší škálu funkcí. Nejenže je mitóza zodpovědná za asexuální rozmnožování u jednobuněčných organismů, ale umožňuje také buněčný růst a opravy u mnohobuněčných organismů, jako je člověk. Při mitóze vytváří buňka přesný klon sebe sama. Tento proces stojí za růstem dětí v dospělé, za hojením řezných ran a pohmožděnin, a dokonce i za dorůstáním kůže, končetin a končetin u zvířat, jako jsou gekoni a ještěři.

Meióza je specifičtější typ buněčného dělení (zejména pohlavních buněk), jehož výsledkem jsou gamety, buď vajíčka, nebo spermie, které obsahují polovinu chromozomů, jež se nacházejí v mateřské buňce. Na rozdíl od mitózy s mnoha funkcemi má meióza úzký, ale významný účel: napomáhá pohlavnímu rozmnožování. Je to proces, který umožňuje, aby děti byly příbuzné, ale přesto odlišné od svých dvou rodičů.

Meióza a genetická rozmanitost

Pohlavní rozmnožování využívá proces meiózy ke zvýšení genetické rozmanitosti. Potomci vzniklí asexuálním rozmnožováním (mitózou) jsou geneticky identičtí se svými rodiči, ale zárodečné buňky vzniklé během meiózy se od svých rodičovských buněk liší. Během meiózy často dochází k některým mutacím. Dále mají pohlavní buňky pouze jednu sadu chromozomů, takže k vytvoření kompletní sady genetického materiálu potomka jsou zapotřebí dvě pohlavní buňky. Potomek je tedy schopen zdědit geny od obou rodičů a obou sad prarodičů.

Genetická rozmanitost činí populaci odolnější a přizpůsobivější prostředí, což zvyšuje šance na dlouhodobé přežití a evoluci.

Mitóza jako forma rozmnožování jednobuněčných organismů vznikla se samotným životem, přibližně před 3,8 miliardami let. Předpokládá se, že meióza se objevila asi před 1,4 miliardy let.

Fáze mitózy a meiózy

Buňky stráví asi 90 % své existence ve fázi zvané interfáze. Protože buňky fungují efektivněji a spolehlivěji, když jsou malé, většina buněk v interfázi provádí pravidelné metabolické úkoly, dělí se nebo umírá, místo aby se jednoduše zvětšovala. Buňky se „připravují“ na dělení replikací DNA a duplikací bílkovinných centriol. Když začne buněčné dělení, vstoupí buňky buď do mitotické, nebo meiotické fáze.

Při mitóze jsou konečným produktem dvě buňky: původní rodičovská buňka a nová, geneticky identická dceřiná buňka. Meióza je složitější a prochází dalšími fázemi, aby vznikly čtyři geneticky odlišné haploidní buňky, které pak mají potenciál se spojit a vytvořit nové, geneticky odlišné diploidní potomstvo.

Fáze mitózy

Existují čtyři mitotické fáze: profáze, metafáze, anafáze a telofáze. Rostlinné buňky mají další fázi, preprofázi, která nastává před profází.

• Během mitotické profáze se rozpouští jaderná membrána (někdy nazývaná „obal“). Chromatin v interfázi se pevně svinuje a kondenzuje, až se z něj stanou chromozomy. Tyto chromozomy se skládají ze dvou geneticky identických sesterských chromatid, které jsou spojeny centromerou. Centrozomy se vzdalují od jádra v opačných směrech a zanechávají za sebou vřeténkový aparát.

• V metafázi pomáhají motorické proteiny, které se nacházejí na obou stranách centromer chromozomů, posouvat chromozomy podle tahu protilehlých centrozomů a nakonec je umístí do svislé linie uprostřed buňky; ta se někdy nazývá metafázní deska nebo rovník vřeténka.

• Vlákna vřeténka se během anafáze začínají zkracovat, čímž se sesterské chromatidy od sebe oddělují u svých centromer. Tyto rozdělené chromozomy jsou taženy směrem k centrozomům, které se nacházejí na opačných koncích buňky, takže mnohé chromatidy na krátkou dobu vypadají ve tvaru písmene „V“. Obě rozdělené části buňky se v této fázi buněčného cyklu oficiálně nazývají „dceřiné chromozomy“.

• Telofáze je závěrečná fáze mitotického dělení buňky. Během telofáze se dceřiné chromozomy připojí k příslušným koncům mateřské buňky. Předchozí fáze se opakují, pouze v opačném pořadí. Vřeténkový aparát se rozpustí a kolem oddělených dceřiných chromozomů se vytvoří jaderné membrány. V těchto nově vytvořených jádrech se chromozomy odvíjejí a vracejí se do stavu chromatinu.

• Aby se z dceřiných chromozomů staly dceřiné buňky, je nutný poslední proces – cytokineze. Cytokineze není součástí procesu buněčného dělení, ale označuje konec buněčného cyklu a je to proces, při kterém se dceřiné chromozomy rozdělí na dvě nové, jedinečné buňky. Díky mitóze jsou tyto dvě nové buňky geneticky identické navzájem i s původní mateřskou buňkou; nyní vstupují do svých vlastních individuálních interfází.

Fáze meiózy

Existují dvě základní fáze meiózy, ve kterých probíhá buněčné dělení: meióza 1 a meióza 2. Obě základní fáze mají čtyři vlastní stadia. Meióza 1 má profázi 1, metafázi 1, anafázi 1 a telofázi 1, zatímco meióza 2 má profázi 2, metafázi 2, anafázi 2 a telofázi 2. V meióze 1 se vyskytují dvě fáze. Cytokineze hraje roli i v meióze; stejně jako u mitózy je však odděleným procesem od samotné meiózy a cytokineze se projevuje v jiném bodě dělení.

Meióza I vs. meióza II

Podrobnější vysvětlení najdete v části Meióza 1 vs. meióza II. Meióza 2.

V meióze 1 se zárodečná buňka rozdělí na dvě haploidní buňky (počet chromozomů se přitom sníží na polovinu) a hlavní důraz je kladen na výměnu podobného genetického materiálu (např, gen pro vlasy; viz také genotyp vs. fenotyp). V meióze 2, která je dosti podobná mitóze, se dvě diploidní buňky dále dělí na čtyři haploidní buňky.

Fáze meiózy I

• První meiotickou fází je profáze 1. V této fázi dochází k rozdělení na čtyři haploidní buňky. Stejně jako v mitóze se rozpouští jaderná membrána, z chromatinu se vyvíjejí chromozomy a centrozomy se od sebe odtlačují a vytvářejí vřeténkový aparát. Homologní (podobné) chromozomy obou rodičů se spárují a vymění si DNA v procesu známém jako crossing over. Tím vzniká genetická rozmanitost. Tyto spárované chromozomy – dva od každého rodiče – se nazývají tetrády.

• V metafázi 1 se některá vlákna vřeténka připojují k centromerám chromozomů. Vlákna táhnou tetrády do svislé linie podél středu buňky.

• V anafázi 1 se tetrády od sebe odtrhnou, přičemž polovina párů jde na jednu stranu buňky a druhá polovina na stranu opačnou. Je důležité si uvědomit, že se při tomto procesu pohybují celé chromozomy, nikoli chromatidy, jak je tomu při mitóze.

• V určitém okamžiku mezi koncem anafáze 1 a rozvojem telofáze 1 začíná cytokineze, která rozdělí buňku na dvě dceřiné buňky. V telofázi 1 se vřeténkový aparát rozpustí a kolem chromozomů, které se nyní nacházejí na opačných stranách mateřské buňky / nových buněk, se vyvinou jaderné membrány.

Fáze meiózy II

• V profázi 2 se ve dvou nových buňkách vytvoří centrozomy a posunou se od sebe. Vzniká vřetenný aparát a jaderné membrány buněk se rozpouštějí.

• Vřetenná vlákna se v metafázi 2 připojují k centromerám chromozomů a lemují chromozomy podél buněčného rovníku.

• V průběhu anafáze 2 se centromery chromozomů lámou a vřetenná vlákna od sebe chromatidy oddělují. Obě rozdělené části buněk se v tomto okamžiku oficiálně nazývají „sesterské chromozomy“.

• Stejně jako v telofázi 1 je telofáze 2 podpořena cytokinezí, která obě buňky opět rozdělí, čímž vzniknou čtyři haploidní buňky zvané gamety. V těchto buňkách se vyvíjejí jaderné membrány, které opět vstupují do vlastních interfází.

• Mitóza – Encyclopædia Britannica
• Meióza – Encyclopædia Britannica
• Mitóza – Crash Course Biology – YouTube
• Meióza. Crash Course Biology – YouTube
• How Cells Divide – PBS (Viz také interaktivní Flash animace)
• Cell Cycle and Mitosis Tutorial – Hartnell College Biology
• Cell Division, Mitosis, and Meiosis – Biology at the University of Illinois-Chicago
• Mitosis and Meiosis – The Biology Web
• The Self-made Beauty of the Centriole – Nautilus
• Wikipedia: Dělení buněk
• Wikipedia: Meióza
• Wikipedie: Mitóza