Allt levande är uppbyggt av celler. Varje människa börjar livet som ett befruktat mänskligt embryo med en cell och har i vuxen ålder utvecklats till fem biljoner celler, tack vare en celldelningsprocess som kallas mitos. Mitos uppstår när nya celler behövs. Utan det skulle inte cellerna i din kropp kunna replikera, och livet som du känner det skulle inte existera.
Stadier av mitos (Cell Division)
TL;DR (För lång; läste inte)
Mitos är en celldelningsprocess, varvid en en cell delar sig i två genetiskt identiska dotterceller. De fem stadierna av mitos är interfas, profas, metafas, anafas och telofas.
Profas
Mitos börjar med profas, som inträffar efter ett inledande förberedande skede, som inträffar under interfas – en ”vilo”-fas mellan celldelningar.
Under tidig profas börjar cellen bryta ner vissa strukturer och skapa andra, för att förbereda för delning av kromosomer. De dubblerade kromosomerna från interfas kondenserar, vilket betyder att de blir komprimerade och tätt sårade. Kärnhöljet bryts ner och en apparat känd som en mitotisk spindel bildas på kanterna av den delande cellen. Spindeln är uppbyggd av starka proteiner som kallas mikrotubuli, som är en del av cellens ”skelett” och driver uppdelningen av cellen genom förlängning. Spindeln förlängs gradvis under profasen. Dess roll är att organisera kromosomerna och flytta runt dem under mitos.
Mot slutet av profasfasen, kärnvapenhöljet bryts ner, och mikrotubulierna når från varje cellpol till cellens ekvator. Kinetochores, specialiserade regioner i centromererna av kromosomer – regioner av DNA där systerkromatiderna är tätast förbundna – fäster till en typ av mikrotubuli som kallas kinetochore-fibrer. Dessa fibrer interagerar med spindelns polära fibrer som förbinder kinetokorerna med de polära fibrerna, vilket uppmuntrar kromosomerna att migrera mot cellens mitt. Denna del av processen kallas ibland prometafas, eftersom den inträffar omedelbart före metafas.
Metafas
Redan i början av metafasstadiet, radas paren av kondenserade kromosomer upp längs den långsträckta cellens ekvator. Eftersom de är kondenserade kan de röra sig lättare utan att trassla in sig.
Vissa biologer separerar faktiskt metafas i två faser: prometafas och sann metafas.
Under prometafas försvinner kärnmembranet helt. Sedan börjar sann metafas. I djurceller är de två paren av centrioler i linje med motsatta poler av cellen, och polära fibrer fortsätter att sträcka sig från polerna till mitten av cellen. Kromosomer rör sig på ett slumpmässigt sätt tills de fäster, från båda sidor av sina centromerer till polära fibrer.
Kromosomer ligger i linje med metafasplattan i rät vinkel mot spindelpolerna och hålls där av de lika krafterna från de polära fibrerna som utövar tryck på kromosomernas centromerer. (Metafasplattan är inte en fysisk struktur – detta är helt enkelt en term för planet där kromosomerna är i linje.
Innan cellen går vidare till anafasstadiet kontrollerar cellen att alla kromosomerna är på metafasplattan med deras kinetokorer korrekt fästa vid mikrotubuli. Detta kallas spindelkontrollpunkten. Denna kontrollpunkt ser till att kromosomparen, även kallade systerkromatider, delas jämnt mellan de två dottercellerna i anafasstadiet. Om en kromosom inte är korrekt inriktad eller fäst, kommer cellen att sluta dela tills problemet är åtgärdat.
I sällsynta fall stoppar inte cellen delning, och misstag görs under mitos. Detta kan resultera i DNA-förändringar, vilket potentiellt kan leda till genetiska störningar.
Anafas
Under anafas, systerkromatider dras till motsatta poler (ändar) av den långsträckta cellen. Proteinet ”lim” som håller ihop dem bryts ner för att låta dem flytta isär. Detta innebär att dubbla kopior av cellens DNA hamnar på vardera sidan av cellen och är redo att delas helt. Varje systerkromatid är nu sin egen ”fulla” kromosom. De kallas nu dotterkromosomer. I detta skede blir mikrotubulierna kortare, vilket gör att cellseparationsprocessen kan börja.
Dotterkromosomerna färdas genom spindelmekanismen för att nå cellens motsatta poler. När kromosomerna närmar sig en pol, migrerar de centromer först och kinetochorefibrerna förkortas.
För att förbereda för telofas rör sig de två cellpolerna längre isär. Efter avslutad anafas innehåller varje pol en komplett samling kromosomer.
Vid denna tidpunkt börjar cytokinesen. Detta är uppdelningen av den ursprungliga cellens cytoplasma, och den fortsätter genom telofasstadiet.
Telofas
I telofasstadiet är celldelningen nästan fullständig. Kärnhöljet, som tidigare hade brutits ner för att tillåta mikrotubuli att komma åt och rekrytera kromosomerna till den delande cellens ekvator, reformeras som två nya kärnhöljen runt de separerade systerkromatiderna.
De polära fibrerna fortsätter att förlängas och kärnor börjar bildas på motsatt sida poler, skapar kärnhöljen från överblivna delar av modercellens kärnhölje, plus delar av endomembransystemet. Den mitotiska spindeln bryts ner i sina byggstenar och två nya kärnor bildas – en för varje uppsättning kromosomer. Under denna process återkommer kärnmembran och nukleoler och kromatinfibrer i kromosomerna öppnar sig och återgår till sin tidigare strängliknande form.
Efter telofas är mitosen nästan komplett – det genetiska innehållet i en cell har delats lika i två celler. Celldelning är dock inte fullständig förrän cytokines äger rum.
Cytokinesis
Cytokinesis är uppdelningen av cellens cytoplasma, som börjar innan anafasen slutar och avslutas strax efter mitosens telofasstadium.
Under cytokines i djurceller, en ring av proteiner som kallas aktin och myosin (samma proteiner som finns i muskler) nyper den långsträckta cellen till två helt nya celler. Ett band av filament gjorda av ett protein som kallas aktin är ansvarigt för nypningen, vilket skapar ett veck som kallas klyvningsfåran.
Processen är annorlunda i växtceller eftersom de har en cellvägg och är för stela för att kunna delas på detta sätt. I växtceller bildas en struktur som kallas cellplattan i mitten av cellen och delar upp den i två dotterceller åtskilda av en ny vägg.
Vid denna punkt, cytoplasman, vätskan i vilken alla cellkomponenter badas, är lika fördelat mellan de två nya dottercellerna. Varje dottercell är genetiskt identisk, innehåller sin egen kärna och en komplett kopia av organismens DNA. Dottercellerna börjar nu sin egen cellulära process och kan själva upprepa mitosprocessen beroende på vad de blir.
Interfas
Nästan 80 procent av en cells livslängd spenderas i interfasen, som är stadiet mellan mitotiska cykler.
Under mellanfasen sker ingen delning, utan cellen genomgår en period av tillväxt och förbereder sig för delning. Celler innehåller många proteiner och strukturer som kallas organeller som måste replikera som förberedelse för fördubbling. Cellens DNA dupliceras under denna fas och skapar två kopior av varje DNA-sträng som kallas en kromosom. En kromosom är en DNA-molekyl som bär hela eller delar av den ärftliga informationen från en organism.
Själva interfasen är uppdelad i olika faser: G1-fas, S-fas och G2-fas. G1-fasen är perioden före syntesen av DNA, under vilken cellen ökar i storlek. Under G1-faserna växer celler och övervakar sin miljö för att avgöra om de ska initiera ytterligare en omgång av celldelning.
Under den smala S-fasen syntetiseras DNA. Detta följs av G2-fasen, då cellen syntetiserar proteiner och fortsätter att bli större. Under G2-fasen kontrollerar cellerna att DNA-replikeringen har slutförts framgångsrikt och gör nödvändiga reparationer.
Alla forskare klassar inte interfas som ett stadium av mitos eftersom det inte är ett aktivt stadium. Detta förberedande stadium är dock väsentligt innan någon egentlig celldelning äger rum.
Typer av celler
Prokaryota celler, såsom bakterier, går igenom en typ av celldelning känd som binär fission. Detta innebär replikering av cellens kromosomer, segregering av det kopierade DNA:t och splittring av modercellens cytoplasma. Binär fission skapar två nya celler som är identiska med den ursprungliga cellen.
Å andra sidan kan eukaryota celler dela sig via antingen mitos eller meios. Mitos är vanligare process, eftersom endast sexuellt reproducerande eukaryota celler kan gå igenom meios. Alla eukaryota celler, oavsett storlek eller cellantal, kan gå igenom mitos. Celler från en levande organism som inte är reproduktionsceller kallas somatiska celler och är viktiga för eukaryota organismers överlevnad. Det är viktigt att somatiska förälder och avkomma (dotter) celler inte skiljer sig från varandra.
Mitos vs. Meiosis
Celler delar sig under mitos, som producerar diploida celler (celler som är identiska med varandra) och modercellen. Människor är diploida, vilket betyder att de har två kopior av varje kromosom. De ärver en kopia av varje kromosom från sin mor och en kopia av varje från sin far. Mitos används för tillväxt, reparation och asexuell reproduktion.
Meios är en annan typ av celldelning, men celler som produceras under meios skiljer sig från de som produceras under mitos.
Meios används för att producera manliga och kvinnliga könsceller, celler med hälften av det normala antalet kromosomer, som endast används för sexuell reproduktion. En mänsklig kroppscell innehåller 46 kromosomer ordnade i 23 par. Könscellerna är spermier eller ägg och innehåller bara 23 kromosomer. Det är därför meios ibland kallas reduktionsdelning.
Meios producerar fyra dotterceller. Dessa är haploida celler, vilket innebär att de innehåller hälften så många kromosomer som den ursprungliga cellen. När könsceller förenas under befruktning blir dessa haploida celler en diploid cell. Ta reda på mer information om likheterna och skillnaderna mellan mitos och meios i celltillväxt och sexuell reproduktion.
Varför celler delar sig
Alla organismer måste producera genetiskt identiska dotterceller. Encelliga organismer gör detta för att föröka sig. Var och en av de producerade cellerna är en separat organism. Flercelliga organismer delar celler av tre skäl: tillväxt, reparation och ersättning.
Flercelliga organismer kan växa på två sätt – genom att öka storleken på sina celler eller öka antalet celler. Det sista alternativet uppnås genom mitos.
Mitos är en avgörande del av hela cellcykeln eftersom detta är den punkt där en cell passerar sin genetisk information till sina dotterceller. Division ser också till att nya celler finns tillgängliga som ersättningar när äldre celler i en organism dör.
När celler är skadade måste de repareras. De ersätts med identiska celler som kan göra exakt samma jobb.
Alla celler måste bytas ut någon gång under sin livstid. Röda blodkroppar håller i cirka tre månader och hudceller ännu mindre. Identiska celler fortsätter att fungera för cellerna de ersätter.
Stadier av mitos
Mitos producerar två dotterceller med identiskt genetiskt material. De är också genetiskt identiska med föräldracellen. Mitos har fem olika stadier: interfas, profas, metafas, anafas och telofas. Processen för celldelning är endast avslutad efter cytokines, som äger rum under anafas och telofas. Varje stadium av mitos är nödvändigt för cellreplikation och celldelning.
