Mitózis és meiózis

Különbségek a célban

Noha mindkét típusú sejtosztódás megtalálható számos állatban, növényben és gombában, a mitózis gyakoribb, mint a meiózis, és többféle funkcióval rendelkezik. A mitózis nemcsak az egysejtűeknél felelős az ivartalan szaporodásért, hanem a többsejtűeknél, például az embernél is ez teszi lehetővé a sejtek növekedését és javítását. A mitózis során egy sejt saját magának egy pontos klónját hozza létre. Ez a folyamat áll a gyermekek felnőtté válásának, a vágások és zúzódások gyógyulásának, sőt a bőr, a végtagok és a végtagok újranövekedésének hátterében olyan állatoknál, mint a gekkók és gyíkok.

A meiózis a sejtosztódás egy speciálisabb típusa (különösen az ivarsejteké), amely olyan ivarsejteket, petesejteket vagy spermiumokat eredményez, amelyek az anyasejtben található kromoszómák felét tartalmazzák. A mitózissal és annak számos funkciójával ellentétben a meiózisnak egy szűk, de jelentős célja van: az ivaros szaporodás segítése. Ez az a folyamat, amely lehetővé teszi, hogy a gyermekek rokonok legyenek, de mégis különbözzenek két szülőjüktől.

A meiózis és a genetikai sokféleség

A szexuális szaporodás a meiózis folyamatát használja a genetikai sokféleség növelésére. Az ivartalan szaporodással (mitózis) létrehozott utódok genetikailag azonosak a szülővel, de a meiózis során létrehozott csírasejtek különböznek a szülői sejtektől. A meiózis során gyakran előfordulnak bizonyos mutációk. Továbbá az ivarsejtek csak egy kromoszómakészlettel rendelkeznek, így két ivarsejtre van szükség ahhoz, hogy az utódok genetikai anyagának teljes készlete létrejöjjön. Az utód tehát mindkét szülőtől és mindkét nagyszülői csoporttól örökölhet géneket.

A genetikai sokféleség rugalmasabbá és a környezethez alkalmazkodóbbá teszi a populációt, ami hosszú távon növeli a túlélés és az evolúció esélyeit.

A meiózis mint az egysejtű szervezetek szaporodásának formája magával az élettel együtt, körülbelül 3,8 milliárd évvel ezelőtt keletkezett. A meiózis feltehetően körülbelül 1,4 milliárd évvel ezelőtt jelent meg.

Mitózis és meiózis szakaszai

A sejtek létük mintegy 90%-át az interfázisnak nevezett szakaszban töltik. Mivel a sejtek hatékonyabban és megbízhatóbban működnek, amikor kicsik, a legtöbb sejt a rendszeres anyagcserefeladatokat végzi, osztódik vagy elpusztul, ahelyett, hogy egyszerűen nagyobbra nőne az interfázisban. A sejtek a DNS replikálásával és a fehérje alapú centriolák megkettőzésével “készülnek” az osztódásra. Amikor a sejtosztódás megkezdődik, a sejtek vagy mitotikus vagy meiotikus fázisba lépnek.

A mitózisban a végtermék két sejt: az eredeti anyasejt és egy új, genetikailag azonos leánysejt. A meiózis bonyolultabb, és további fázisokon megy keresztül, hogy négy genetikailag különböző haploid sejt jöjjön létre, amelyek aztán képesek egyesülni és egy új, genetikailag különböző diploid utódot alkotni.

A mitózis szakaszai

A mitózis négy fázisa van: a profázis, a metafázis, az anafázis és a telofázis. A növényi sejteknek van egy további fázisa, a prefázis, amely a profázis előtt következik be.

• A mitotikus profázis során a magmembrán (néha “buroknak” is nevezik) feloldódik. Az interfázisban a kromatin szorosan feltekeredik és kondenzálódik, amíg kromoszómákká nem alakul. Ezek a kromoszómák két genetikailag azonos testvérkromatidából állnak, amelyeket egy centromér köt össze. A centroszómák ellentétes irányban távolodnak a sejtmagtól, és egy orsóapparátust hagynak maguk után.

• A metafázisban a kromoszómák centromérainak mindkét oldalán található motorfehérjék segítenek a kromoszómákat az ellentétes centroszómák húzásának megfelelően mozgatni, végül a sejt közepén függőleges vonalba helyezve őket; ezt néha metafázislemeznek vagy orsóegyenlítőnek nevezik.

• Az orsórostok az anafázis során rövidülni kezdenek, és a testvérkromatidákat a centroméraiknál széthúzzák. Ezek a kettévált kromoszómák a sejt ellentétes végein található centroszómák felé húzódnak, így sok kromatida rövid időre “V” alakúnak tűnik. A sejtciklusnak ezen a pontján a két kettévált részt hivatalosan “leánykromoszómáknak” nevezik.

• A telofázis a mitotikus sejtosztódás utolsó fázisa. A telofázis során a leánykromoszómák a szülősejt megfelelő végéhez kapcsolódnak. Az előző fázisok megismétlődnek, csak fordított irányban. Az orsóapparátus feloldódik, és magmembránok alakulnak ki az elválasztott leánykromoszómák körül. Ezekben az újonnan kialakított sejtmagokban a kromoszómák kitekerednek és visszatérnek a kromatin állapotába.

• Egy utolsó folyamatra, a citokinézisre van szükség ahhoz, hogy a leánykromoszómák leánysejtekké alakuljanak. A citokinézis nem része a sejtosztódás folyamatának, de a sejtciklus végét jelzi, és ez az a folyamat, amelynek során a leánykromoszómák két új, egyedi sejtre válnak szét. A mitózisnak köszönhetően ez a két új sejt genetikailag azonos egymással és az eredeti szülősejtjükkel; most már saját, egyedi interfázisukba lépnek.

A meiózis szakaszai

A sejtosztódásnak két elsődleges meiózisszakasza van: a meiózis 1 és a meiózis 2. Mindkét elsődleges szakasznak négy saját szakasza van. A meiózis 1 profázis 1, metafázis 1, anafázis 1 és telopházis 1, míg a meiózis 2 profázis 2, metafázis 2, anafázis 2 és telopházis 2 részből áll. A citokinézis a meiózisban is szerepet játszik; azonban a mitózishoz hasonlóan ez is egy különálló folyamat magától a meiózistól, és a citokinézis az osztódás egy másik pontján jelenik meg.

Meiózis I vs. Meiózis II

A részletesebb magyarázatért lásd: Meiózis 1 vs. Meiózis II. Meiózis 2.

A meiózis 1-ben egy csírasejt két haploid sejtre osztódik (a kromoszómák száma eközben megfeleződik), és a fő hangsúly a hasonló genetikai anyagok cseréjén van (pl., egy hajgén; lásd még genotípus vs. fenotípus). A 2. meiózisban, amely nagyon hasonlít a mitózishoz, a két diploid sejt tovább osztódik négy haploid sejtre.

A meiózis I. szakaszai

• Az első meiotikus fázis az 1. profázis. A mitózishoz hasonlóan a magmembrán feloldódik, a kromoszómák a kromatinból fejlődnek ki, és a centroszómák szétnyomódnak, létrehozva az orsóapparátust. A két szülőből származó homológ (hasonló) kromoszómák párosodnak és DNS-t cserélnek a kereszteződésnek nevezett folyamat során. Ez eredményezi a genetikai sokféleséget. Ezeket a párosodott kromoszómákat – mindkét szülőtől kettőt – tetrádoknak nevezzük.

• Az 1. metafázisban az orsórostok egy része a kromoszómák centroméraihoz kapcsolódik. A rostok a tetrádokat a sejt közepe mentén függőleges vonalba húzzák.

• Az 1. anafázisban a tetrádok széthúzódnak egymástól, a párok fele a sejt egyik oldalára, a másik fele pedig az ellenkező oldalra kerül. Fontos megérteni, hogy ebben a folyamatban egész kromoszómák mozognak, nem pedig kromatidák, mint a mitózisban.

• Valamikor az anafázis 1 vége és a telopházis 1 fejleményei között a citokinézis megkezdődik, amely a sejtet két leánysejtre osztja. Az 1. telefázisban Az orsóapparátus feloldódik, és magmembránok alakulnak ki a kromoszómák körül, amelyek most az anyasejt / új sejtek ellentétes oldalán találhatók.

A meiózis II. szakaszai

• A 2. profázisban a centroszómák kialakulnak és szétnyomódnak a két új sejtben. Kialakul az orsóapparátus, és a sejtek magmembránja feloldódik.

• A metafázis 2-ben az orsórostok a kromoszómák centroméraihoz kapcsolódnak, és a kromoszómákat a sejtek egyenlítője mentén sorakoztatják fel.

• Az anafázis 2 során a kromoszómák centromérai elszakadnak, és az orsórostok széthúzzák a kromatidákat. A két kettévált sejtrész ekkor hivatalosan “testvérkromoszómáknak” nevezik.

• Akárcsak a telopházis 1-ben, a telopházis 2-ben is a citokinézis segít, amely mindkét sejtet ismét kettéválasztja, így négy haploid sejt, az úgynevezett ivarsejtek jönnek létre. Ezekben a sejtekben magmembránok alakulnak ki, amelyek ismét saját interfázisukba lépnek.

• Mitózis – Encyclopædia Britannica
• Meiózis – Encyclopædia Britannica
• Mitózis – Gyorstalpaló biológia – YouTube
• Meiózis -. Crash Course Biology – YouTube
• How Cells Divide – PBS (Also see interactive Flash animation)
• 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: Sejtosztódás
• Wikipédia: Sejtosztódás
• Wikipédia: Wikipédia: Meiózis
• Wikipédia: Meiózis
• Wikipédia: Mitózis