Mitoza și meioza: diferențe, etape și exerciții

Mitoza și meioza sunt tipuri de diviziune celulară cu rezultate diferite. Mitoza păstrează, în mod obișnuit, numărul de cromozomi al celulei inițiale și produce două celule fiice. Meioza cuprinde două diviziuni succesive și reduce la jumătate numărul de seturi de cromozomi. Diferența esențială se vede în ce se separă: la prima diviziune meiotică se despart cromozomii omologi, iar la mitoză și la a doua diviziune meiotică se separă cromatidele surori.

Pentru exerciții, nu este suficient să memorezi „două versus patru”. Trebuie să distingi cromozomul de cromatidă, replicarea ADN-ului de diviziune și numărul de seturi cromozomiale de cantitatea de ADN.

Pe scurt: comparația de bază

• Mitoză: o diviziune nucleară, de regulă două celule fiice după citokineză, cu păstrarea ploidiei.

• Meioză: două diviziuni nucleare, precedate de o singură replicare a ADN-ului.

• Meioza I: separarea cromozomilor omologi și reducerea numărului de seturi.

• Meioza II: separarea cromatidelor surori.

• În modelul general, meioza produce patru nuclee haploide; diferențierea finală a celulelor depinde de organism și de proces.

Ce sunt cromozomii omologi și cromatidele surori?

Într-o celulă diploidă, cromozomii omologi formează perechi. Cei doi membri ai unei perechi au aceleași tipuri de gene la poziții corespunzătoare, dar pot avea variante diferite ale acelor gene. La organismele cu reproducere sexuată, unul provine în mod obișnuit de la fiecare părinte.

Cromatidele surori rezultă din replicarea unui cromozom. Ele rămân asociate până la separare. Un desen în formă de X reprezintă, în convenția școlară, un cromozom duplicat cu două cromatide, nu doi cromozomi omologi. Perechea de omologi duplicați ar necesita două asemenea structuri.

La numărare, cromozomii se identifică prin centromeri. Replicarea dublează cantitatea de ADN și numărul de cromatide, fără să dubleze imediat numărul de cromozomi. După separarea cromatidelor surori, fiecare devine cromozom de sine stătător. Acest moment explică multe răspunsuri aparent contradictorii.

Ce se întâmplă înainte de diviziune?

Înainte de mitoză și înainte de meioza I, ADN-ul este replicat în faza S a interfazei. Interfaza este o etapă activă a ciclului celular, nu o perioadă în care celula „nu face nimic”. Celula crește, își desfășoară funcțiile și se pregătește pentru etapele următoare.

Între meioza I și meioza II nu are loc o nouă replicare a ADN-ului. Dacă ai introduce o a doua replicare în schemă, ai descrie greșit mecanismul reducerii și distribuției materialului genetic. Marchează o singură săgeată „replicare ADN” înaintea celor două diviziuni.

Care sunt etapele mitozei?

În prezentarea școlară, mitoza este împărțită în profază, metafază, anafază și telofază. Unele surse separă și prometafaza. Cromozomii se condensează, se organizează fusul de diviziune, apoi cromozomii ajung în regiunea ecuatorială a celulei.

În anafază se separă cromatidele surori, care se deplasează spre poli opuși. În telofază se reorganizează nucleele. Citokineza împarte citoplasma și, în situația obișnuită, rezultă două celule fiice. Mitoza este diviziunea nucleului; citokineza este procesul asociat de separare a celulei.

La nivel introductiv, celulele fiice sunt descrise ca genetic identice între ele și cu celula inițială, în absența mutațiilor și a erorilor de distribuție. Această precizare evită ideea că orice diviziune biologică este absolut lipsită de variație.

Ce face diferit meioza I?

În profaza I, cromozomii omologi se asociază. Între cromatide nesurori ale omologilor poate avea loc crossing-over, adică schimb de segmente corespunzătoare. Nu descriem acest proces ca schimb între orice doi cromozomi aleși la întâmplare.

La metafaza I se aliniază perechile de cromozomi omologi. În anafaza I, omologii se separă, în timp ce cromatidele surori rămân asociate. La finalul primei diviziuni, fiecare nucleu are câte un cromozom din fiecare pereche, dar cromozomii sunt încă duplicați.

Distribuția omologilor și recombinarea contribuie la variația genetică. Rezultatele meiozei nu trebuie prezentate drept patru copii identice. În același timp, pentru un exercițiu simplu de numărare a cromozomilor nu ai nevoie să calculezi toate combinațiile genetice posibile.

Ce se întâmplă în meioza II?

A doua diviziune seamănă cu mitoza prin separarea cromatidelor surori. Diferența de context este că pornește din celule haploide rezultate după meioza I, iar cromatidele pot să nu mai fie identice genetic după recombinare.

În modelul general, cele două celule trec prin diviziune și rezultă patru celule haploide. În formarea ovulului la animale, citokineza este inegală și apar corpi polari; nu rezultă patru ovule funcționale echivalente. De aceea, propoziția „meioza produce întotdeauna patru gameți identici” este greșită din mai multe motive.

Exemplu cu o celulă având 2n = 8

1. Înainte de replicare: 8 cromozomi, fiecare cu o cromatidă.

2. După replicare, înaintea diviziunii: 8 cromozomi și 16 cromatide.

3. După mitoză și citokineză: fiecare celulă fiică are 8 cromozomi.

4. După meioza I: fiecare celulă are 4 cromozomi duplicați, adică 8 cromatide.

5. După meioza II: fiecare celulă rezultată are 4 cromozomi cu câte o cromatidă.

Numerele din fiecare rând se referă la o singură celulă, dacă nu precizăm altfel. Într-un răspuns, scrie această unitate de raportare. A aduna cromozomii din toate celulele fiice și a compara suma cu numărul dintr-o singură celulă inițială produce confuzii inutile.

Șase exerciții de verificare

1. O celulă cu 2n = 12 trece prin mitoză. Câți cromozomi are fiecare celulă fiică?

2. Aceeași celulă trece prin meioză. Câți cromozomi are fiecare celulă la final?

3. Câte replicări ale ADN-ului precedă cele două diviziuni meiotice?

4. Ce structuri se separă în anafaza I?

5. Un cromozom duplicat în formă de X reprezintă unul sau doi cromozomi?

6. La om, câți cromozomi are în mod obișnuit un gamet matur?

Răspunsuri: 12; 6; o singură replicare; cromozomii omologi; un cromozom cu două cromatide; 23. Pentru ultima întrebare folosim modelul obișnuit al cariotipului uman, cu 46 de cromozomi în celulele somatice nucleate diploide.

Întrebări frecvente despre mitoză și meioză

Mitoza are loc numai în celule diploide?

Nu. Mitoza păstrează ploidia și poate avea loc și în celule haploide, în ciclurile de viață ale unor organisme. Formula „2n devine 2n” descrie un exemplu frecvent, nu toate situațiile biologice.

Meioza produce direct gameți la toate organismele?

Nu. La plante, meioza produce spori haploizi, iar gameții apar ulterior prin procese din faza haploidă. Pentru un exercițiu, identifică organismul și etapa ciclului de viață înainte să generalizezi modelul uman.

Cum învăț etapele fără să confund desenele?

Desenează două perechi de omologi în culori diferite și notează sub fiecare desen ce se separă. Poți căuta un profesor de biologie pentru verificarea schemei. Pentru examen, vezi pregătirea pentru BAC și pașii de folosire a Hola25.

Resursă pentru aprofundare

OpenStax — The Process of Meiosis. Exemplele și exercițiile din acest articol sunt redactate pentru ghidul Hola25.