Mitoza i mejoza

Różnice w celu

Chociaż oba typy podziału komórek występują u wielu zwierząt, roślin i grzybów, mitoza jest bardziej powszechna niż mejoza i ma szerszy zakres funkcji. Mitoza jest nie tylko odpowiedzialna za rozmnażanie bezpłciowe w organizmach jednokomórkowych, ale także umożliwia wzrost i naprawę komórek w organizmach wielokomórkowych, takich jak ludzie. W mitozie komórka tworzy dokładny klon samej siebie. Proces ten jest tym, co stoi za wzrostem dzieci do dorosłych, gojenie się ran i siniaków, a nawet odrastanie skóry, kończyn i przydatków u zwierząt takich jak gekony i jaszczurki.

Mejoza jest bardziej specyficzny rodzaj podziału komórek (komórek rozrodczych, w szczególności), który powoduje w gamet, albo jaj lub plemników, które zawierają połowę chromosomów znalezionych w komórce macierzystej. W przeciwieństwie do mitozy z jej wieloma funkcjami, mejoza ma wąski, ale istotny cel: wspomaganie rozmnażania płciowego. Jest to proces, który umożliwia dzieciom bycie spokrewnionymi, ale wciąż różnymi od swoich dwóch rodziców.

Mejoza i różnorodność genetyczna

Rozród seksualny wykorzystuje proces mejozy do zwiększenia różnorodności genetycznej. Potomstwo powstałe w wyniku rozmnażania bezpłciowego (mitoza) jest genetycznie identyczne ze swoim rodzicem, ale komórki rozrodcze powstałe podczas mejozy różnią się od komórek rodzicielskich. Podczas mejozy często dochodzi do pewnych mutacji. Co więcej, komórki zarodkowe mają tylko jeden zestaw chromosomów, więc aby stworzyć kompletny zestaw materiału genetycznego dla potomstwa, potrzebne są dwie komórki zarodkowe. Potomstwo jest zatem w stanie odziedziczyć geny od obojga rodziców i obu zestawów dziadków.

Różnorodność genetyczna czyni populację bardziej odporną i zdolną do adaptacji do środowiska, co zwiększa szanse na przetrwanie i ewolucję w długim okresie.

Mitoza jako forma rozmnażania organizmów jednokomórkowych powstała wraz z samym życiem, około 3,8 miliarda lat temu. Uważa się, że mejoza pojawiła się około 1,4 miliarda lat temu.

Mitoza i etapy mejozy

Komórki spędzają około 90% swojego istnienia w etapie znanym jako interfaza. Ponieważ komórki funkcjonują bardziej wydajnie i niezawodnie, gdy są małe, większość komórek wykonuje regularne zadania metaboliczne, dzieli się lub umiera, zamiast po prostu powiększać się w interfazie. Komórki „przygotowują się” do podziału poprzez replikację DNA i powielanie białkowych centrioli. Kiedy rozpoczyna się podział komórki, wchodzą one w fazę mitotyczną lub mejotyczną.

W mitozie, produktem końcowym są dwie komórki: oryginalna komórka macierzysta i nowa, genetycznie identyczna komórka potomna. Mejoza jest bardziej złożona i przechodzi przez dodatkowe fazy, aby utworzyć cztery genetycznie różne komórki haploidalne, które następnie mają potencjał do połączenia się i utworzenia nowej, genetycznie zróżnicowanej diploidalnej komórki potomnej.

Stages of Mitosis

Występują cztery fazy mitotyczne: profaza, metafaza, anafaza i telofaza. Komórki roślinne mają dodatkową fazę, preprofazę, która występuje przed profazą.

• Podczas profazy mitotycznej błona jądrowa (zwana czasem „otoczką”) rozpuszcza się. Chromatyna w interfazie ciasno zwija się i kondensuje, aż staje się chromosomami. Chromosomy te składają się z dwóch genetycznie identycznych chromatyd siostrzanych, które są połączone centromerem. Centrosomy odchodzą od jądra w przeciwnych kierunkach, pozostawiając za sobą aparat wrzecionowy.

• W metafazie białka motoryczne znajdujące się po obu stronach centromerów chromosomów pomagają przemieszczać chromosomy zgodnie z przyciąganiem przeciwnych centrosomów, ostatecznie umieszczając je w pionowej linii w dół centrum komórki; jest to czasami znane jako płytka metafazowa lub równik wrzeciona.

• Włókna wrzeciona zaczynają się skracać podczas anafazy, pociągając chromatydy siostrzane za sobą przy ich centromerach. Te rozszczepione chromosomy są ciągnięte w kierunku centrosomów znajdujących się na przeciwległych końcach komórki, co sprawia, że wiele z chromatyd krótko wygląda w kształcie litery „V”. Dwie podzielone części komórki są oficjalnie znane jako „chromosomy córki” w tym punkcie cyklu komórkowego.

• Telofaza jest ostatnią fazą mitotycznego podziału komórki. Podczas telofazy, chromosomy córki dołączają się do odpowiednich końców komórki macierzystej. Poprzednie fazy są powtarzane, tylko w odwrotnej kolejności. Aparat wrzecionowy rozpuszcza się, a błony jądrowe tworzą się wokół oddzielonych chromosomów. W tych nowo utworzonych jądrach chromosomy rozwijają się i wracają do stanu chromatyny.

• Jeden końcowy proces – cytokineza – jest wymagany, aby chromosomy córki stały się komórkami córkami. Cytokineza nie jest częścią procesu podziału komórki, ale wyznacza koniec cyklu komórkowego i jest procesem, w którym chromosomy córki rozdzielają się na dwie nowe, unikalne komórki. Dzięki mitozie te dwie nowe komórki są genetycznie identyczne ze sobą i ze swoją pierwotną komórką macierzystą; teraz wchodzą w swoje własne, indywidualne interfazy.

Etapy mejozy

Istnieją dwa podstawowe etapy mejozy, w których następuje podział komórki: mejoza 1 i mejoza 2. Oba podstawowe etapy mają cztery własne fazy. Mejoza 1 ma profazę 1, metafazę 1, anafazę 1 i telofazę 1, podczas gdy mejoza 2 ma profazę 2, metafazę 2, anafazę 2 i telofazę 2. Cytokineza również odgrywa rolę w mejozie; jednak, podobnie jak w mitozie, jest to proces odrębny od samej mejozy, a cytokineza pojawia się w innym punkcie podziału.

Mejoza I vs. Mejoza II

W celu uzyskania bardziej szczegółowych wyjaśnień, zobacz Mejoza 1 vs. Meiosis 2.

W mejozie 1, komórka rozrodcza dzieli się na dwie haploidalne komórki (zmniejszając liczbę chromosomów o połowę w tym procesie), a główny nacisk kładzie się na wymianę podobnego materiału genetycznego (np, gen włosa; zob. też genotyp a fenotyp). W mejozie 2, która jest dość podobna do mitozy, dwie diploidalne komórki dzielą się dalej na cztery komórki haploidalne.

Etapy mejozy I

• Pierwszą fazą mejotyczną jest profaza 1. Podobnie jak w mitozie, błona jądrowa rozpuszcza się, chromosomy rozwijają się z chromatyny, a centrosomy rozsuwają się, tworząc aparat wrzecionowy. Homologiczne (podobne) chromosomy pochodzące od obojga rodziców łączą się w pary i wymieniają DNA w procesie znanym jako crossing over. Powoduje to różnorodność genetyczną. Te sparowane chromosomy – po dwa od każdego rodzica – nazywane są tetradami.

• W metafazie 1 niektóre z włókien wrzeciona przyczepiają się do centromerów chromosomów. Włókna te ciągną tetrady w pionową linię wzdłuż środka komórki.

• Anafaza 1 to moment, w którym tetrady są od siebie odciągane, przy czym połowa par przechodzi na jedną stronę komórki, a druga połowa na stronę przeciwną. Ważne jest, aby zrozumieć, że w tym procesie przemieszczają się całe chromosomy, a nie chromatydy, jak to ma miejsce w mitozie.

• W pewnym momencie między końcem anafazy 1 a rozwojem telofazy 1 rozpoczyna się cytokineza, która dzieli komórkę na dwie komórki córki. W telofazie 1, aparat wrzecionowy rozpuszcza się, a błony jądrowe rozwijają się wokół chromosomów, które teraz znajdują się po przeciwnych stronach komórki macierzystej / nowych komórek.

Etapy mejozy II

• W profazie 2, centrosomy tworzą się i rozpychają w dwóch nowych komórkach. Rozwija się aparat wrzecionowy, a błony jądrowe komórek rozpuszczają się.

• Włókna wrzeciona łączą się z centromerami chromosomów w metafazie 2 i ustawiają chromosomy wzdłuż równika komórki.

• Podczas anafazy 2 centromery chromosomów pękają, a włókna wrzeciona odciągają chromatydy od siebie. W tym momencie dwie rozdzielone części komórek są oficjalnie znane jako „chromosomy siostrzane”.

• Podobnie jak w telofazie 1, telofaza 2 jest wspomagana przez cytokinezę, która ponownie rozdziela obie komórki, dając w efekcie cztery haploidalne komórki zwane gametami. W komórkach tych rozwijają się błony jądrowe, które ponownie wchodzą w swoje własne interfazy.

• Mitoza – Encyclopædia Britannica
• Mejoza – Encyclopædia Britannica
• Mitoza – Crash Course Biology – YouTube
• Mejoza – ang. Crash Course Biology – YouTube
• Jak dzielą się komórki – PBS (zobacz także interaktywną animację Flash)
• Cykl komórkowy i mitoza – Hartnell College Biology
• Podział komórki, Mitoza i mejoza – biologia na University of Illinois-Chicago
• Mitoza i mejoza – The Biology Web
• Piękno centrioli – Nautilus
• Wikipedia: Podział komórki
• Wikipedia: Mejoza
• Wikipedia: Mitoza