Mitoosi ja meioosi

Tarkoituksen erot

Vaikka molempia solunjakautumistyyppejä esiintyy monissa eläimissä, kasveissa ja sienissä, mitoosi on yleisemmin käytössä kuin meioosi, ja sen toiminnot ovat monipuolisemmat. Mitoosi vastaa suvuttomasta lisääntymisestä yksisoluisissa eliöissä, mutta se mahdollistaa myös solujen kasvun ja korjaamisen monisoluisissa eliöissä, kuten ihmisissä. Mitoosissa solu tekee itsestään tarkan kloonin. Tämän prosessin ansiosta lapset kasvavat aikuisiksi, viillot ja ruhjeet paranevat ja eläimillä, kuten gekoilla ja liskoilla, jopa iho, raajat ja lisäkkeet kasvavat uudelleen.

Meioosi on tarkempi solunjakautumisen tyyppi (erityisesti sukusolujen), jonka tuloksena syntyy sukusoluja, joko munasoluja tai siittiöitä, joissa on puolet vanhemman solun sisältämistä kromosomeista. Toisin kuin mitoosilla ja sen monilla tehtävillä, meioosilla on kapea mutta merkittävä tarkoitus: sukupuolisen lisääntymisen tukeminen. Se on prosessi, joka mahdollistaa sen, että lapset ovat sukua mutta silti erilaisia kuin heidän kaksi vanhempaansa.

Meiosis ja geneettinen monimuotoisuus

Seksuaalinen lisääntyminen käyttää meioosiprosessia geneettisen monimuotoisuuden lisäämiseen. Sukupuolettoman lisääntymisen (mitoosin) kautta syntyneet jälkeläiset ovat geneettisesti identtisiä vanhempiensa kanssa, mutta meioosin aikana syntyneet sukusolut eroavat vanhempiensa soluista. Meioosin aikana tapahtuu usein joitakin mutaatioita. Lisäksi sukusoluissa on vain yksi kromosomisarja, joten tarvitaan kaksi sukusolua, jotta jälkeläisen perintöaines olisi täydellinen. Jälkeläinen pystyy siis perimään geenejä molemmilta vanhemmilta ja molemmilta isovanhempien sarjoilta.

Geneettinen monimuotoisuus tekee populaatiosta kestävämmän ja sopeutumiskykyisemmän ympäristöön, mikä lisää selviytymismahdollisuuksia ja evoluutiota pitkällä aikavälillä.

Meioosi yksisoluisten organismien lisääntymismuotona sai alkunsa itse elämän mukana noin 3,8 miljardia vuotta sitten. Meioosin uskotaan ilmestyneen noin 1,4 miljardia vuotta sitten.

Mitoosin ja meioosin vaiheet

Solut viettävät noin 90 % olemassaolostaan vaiheessa, jota kutsutaan interfaasiksi. Koska solut toimivat tehokkaammin ja luotettavammin pieninä, useimmat solut suorittavat tavanomaisia aineenvaihduntatehtäviä, jakautuvat tai kuolevat sen sijaan, että ne vain kasvaisivat interfaasissa suuremmiksi. Solut ”valmistautuvat” jakautumiseen monistamalla DNA:ta ja monistamalla proteiinipohjaisia sentrioleja. Kun solunjakautuminen alkaa, solut siirtyvät joko mitoottiseen tai meioottiseen vaiheeseen.

Mitoosissa lopputuloksena on kaksi solua: alkuperäinen emosolu ja uusi, geneettisesti identtinen tytärsolu. Meioosi on monimutkaisempi ja käy läpi lisävaiheita luodakseen neljä geneettisesti erilaista haploidista solua, joilla on sitten mahdollisuus yhdistyä ja muodostaa uusi, geneettisesti erilainen diploidi jälkeläinen.

Mitoosin vaiheet

Mitoosin vaiheita on neljä: profaasi, metafaasi, anafaasi ja telopaasi. Kasvisoluissa on ylimääräinen vaihe, preprofaasi, joka tapahtuu ennen profaasia.

• Mitoosin profaasin aikana ydinkalvo (jota joskus kutsutaan ”kuoreksi”) liukenee. Interfaasin kromatiini kietoutuu tiukasti ja tiivistyy, kunnes siitä muodostuu kromosomeja. Nämä kromosomit koostuvat kahdesta geneettisesti identtisestä sisarkromatidista, jotka sentromeeri yhdistää toisiinsa. Sentrosomit etääntyvät ytimestä vastakkaisiin suuntiin jättäen jälkeensä karalaitteen.

• Metafaasissa kromosomien sentromeerien molemmin puolin sijaitsevat motoriset proteiinit auttavat liikuttamaan kromosomeja vastakkaisten sentrosomien vetovoiman mukaisesti, jolloin kromosomit asettuvat lopulta pystysuoraan riviin solun keskelle; tätä kutsutaan joskus metafaasilevyksi tai karan ekvaattoriksi.

• Karan kuidut alkavat lyhentyä anafaasin aikana ja vetävät sisarkromatidit erilleen sentromeeriensä kohdalta. Nämä halkaistut kromosomit vetäytyvät kohti solun vastakkaisissa päissä olevia sentrosomeja, jolloin monet kromatidit näyttävät lyhyesti ”V:n” muotoisilta. Solun kahta jakautunutta osaa kutsutaan tässä vaiheessa solusykliä virallisesti ”tytärkromosomeiksi”.

• Telofaasi on mitoottisen solunjakautumisen viimeinen vaihe. Telofaasin aikana tytärkromosomit kiinnittyvät emosolun päähän. Edelliset vaiheet toistuvat, vain päinvastoin. Karalaite liukenee, ja ydinkalvot muodostuvat erillisten tytärkromosomien ympärille. Näissä äskettäin muodostuneissa ytimissä kromosomit purkautuvat ja palaavat kromatiinitilaan.

• Tarvitaan vielä yksi viimeinen prosessi, sytokinesis, jotta tytärkromosomeista tulee tytärsoluja. Sytokinesis ei ole osa solunjakautumisprosessia, mutta se merkitsee solusyklin loppua ja on prosessi, jossa tytärkromosomit erkanevat kahdeksi uudeksi, ainutlaatuiseksi soluksi. Mitoosin ansiosta nämä kaksi uutta solua ovat geneettisesti identtisiä keskenään ja alkuperäisen emosolunsa kanssa; ne siirtyvät nyt omiin yksilöllisiin välivaiheisiinsa.

Meioosin vaiheet

Solunjakautumista tapahtuu kahdessa primaarisessa meioosivaiheessa: meioosissa 1 ja meioosissa 2. Molemmissa primaarisissa vaiheissa on neljä omaa vaihetta. Meioosi 1:ssä on profaasi 1, metafaasi 1, anafaasi 1 ja telopaasi 1, kun taas meioosi 2:ssa on profaasi 2, metafaasi 2, anafaasi 2 ja telopaasi 2. Myös sytokinesiksellä on merkitystä meioosissa, mutta kuten mitoosissa, se on kuitenkin erillinen prosessi itse meioosista, ja sytokinesis näkyy eri vaiheessa jakautumista.

Meioosi I vs. meioosi II

Tarkempi selitys, katso Meioosi 1 vs. Meioosi 2.

Meioosi 1:ssä sukusolu jakautuu kahdeksi haploidiksi soluksi (kromosomien määrä puolittuu prosessissa), ja pääpaino on samanlaisen geneettisen materiaalin vaihdossa (esim, hiusgeeni; ks. myös genotyyppi vs. fenotyyppi). Meioosi 2:ssa, joka on melko samanlainen kuin mitoosi, kaksi diploidista solua jakautuu edelleen neljäksi haploidiksi soluksi.

Meioosi I:n vaiheet

• Ensimmäinen meioottinen vaihe on profaasi 1. Kuten mitoosissa, ydinkalvo liukenee, kromosomit kehittyvät kromatiinista ja sentrosomit työntyvät erilleen muodostaen karalaitteen. Molempien vanhempien homologiset (samanlaiset) kromosomit muodostavat parin ja vaihtavat DNA:ta prosessissa, joka tunnetaan nimellä crossing over. Tämä johtaa geneettiseen monimuotoisuuteen. Näitä pariliittyneitä kromosomeja – kaksi kummaltakin vanhemmalta – kutsutaan tetradoiksi.

• Metafaasi 1:ssä osa karan kuiduista kiinnittyy kromosomien sentromeereihin. Kuidut vetävät tetradit pystysuoraksi linjaksi pitkin solun keskustaa.

• Anafaasi 1 on se hetki, jolloin tetradit vetäytyvät erilleen toisistaan siten, että puolet pareista siirtyy solun toiselle puolelle ja toinen puoli toiselle puolelle. On tärkeää ymmärtää, että tässä prosessissa liikkuvat kokonaiset kromosomit, eivät kromatidit, kuten mitoosissa.

• Jossain vaiheessa anafaasi 1:n lopun ja telopaasi 1:n kehityksen välillä alkaa sytokinesis, joka jakaa solun kahteen tytärsoluun. Telofaasi 1:ssä kehräslaite liukenee ja ydinkalvot kehittyvät kromosomien ympärille, jotka nyt sijaitsevat kantasolun / uusien solujen vastakkaisilla puolilla.

Meioosi II:n vaiheet

• Profaasi 2:ssa sentrosomit muodostuvat ja työntyvät erilleen kahdessa uudessa solussa. Kehittyy karalaite, ja solujen ydinkalvot liukenevat.

• Metafaasi 2:ssa karan kuidut yhdistyvät kromosomien sentromeereihin ja linjaavat kromosomit solun ekvaattoria pitkin.

• Anafaasi 2:ssa kromosomien sentromeerit katkeavat ja karan kuidut vetävät kromatidit erilleen. Kahta jakautunutta solunosaa kutsutaan tässä vaiheessa virallisesti ”sisarkromosomeiksi”.

• Kuten telofaasi 1:ssä, myös telofaasi 2:ssa apuna on sytokinesis, joka jakaa molemmat solut vielä kerran, jolloin syntyy neljä haploidia solua, joita kutsutaan sukusoluiksi. Näihin soluihin kehittyvät ydinkalvot, jotka jälleen siirtyvät omiin interfaaseihinsa.

• Mitoosi – Encyclopædia Britannica
• Meiosis – Encyclopædia Britannica
• Mitoosi – Crash Course Biology – YouTube
• Meiosis -… Crash Course Biology – YouTube
• How Cells Divide – PBS (Katso myös interaktiivinen Flash-animaatio)
• Cell Cycle and Mitosis Tutorial – Hartnell College Biology
• Cell Division, Mitosis, and Meiosis – Biology at University of Illinois-Chicago
• Mitosis and Meiosis – The Biology Web
• The Self-made Beauty of the Centriole – Nautilus
• Wikipedia: Solunjakautuminen
• Wikipedia: Wikipedia: Meioosi
• Wikipedia: Mitoosi