Celldelning och DNA-replikation
Celler har en begränsad livstid. För att utvecklas, fungera och ersätta celler som dör så delar sig de flesta eukaryota celler ett antal gånger under sin livscykel. Inför varje celldelning kopieras DNA så att alla celler får tillgång till den genetiska koden.
Sammanfattning
En förutsättning för ärftlighet är att celler kan kopiera DNA. Processen kallas replikation och sker varje gång en cell delas. När kroppsceller förökas heter celldelningen mitos och resultatet är två identiska celler. Könsceller (sädes- och äggceller) bildas hos organismer med sexuell förökning i en celldelning som heter meios.
Mitos och meios
Tack var att celler delar sig kan en flercellig organism kan växa, utvecklas och under hela livet ersätta celler som dör.
Somatiska celler delas genom mitos
När kroppsceller (somatiska celler) förökas kallas det mitos. Resultatet av en mitos är två identiska celler. Innan cellen delar sig, kondenseras allt kromatin till kromosomer och DNA replikeras. Det är i den här fasen som kromosomer kan se ut att sitta ihop som ”X” vilket de inte gör någon annan gång i cellcykeln
Könsceller bildas genom meios
Hos organismer med sexuell reproduktion finns ytterligare en celldelning som heter meios som även kallas reduktionsdelning. Hos oss människor och många andra djur är det celler i äggstockarna och testiklarna som genomgår meios för att ägg och spermier ska bildas.
Processen startar med en diploid cell med dubbel kromosomuppsättning, och slutar med fyra haploida könsceller med enkel kromosomuppsättning. Om inte antalet kromosomer skulle reduceras i könsceller skulle de istället fördubblas vid reproduktionen när sädes- och äggcellen smälter samman.
DNA-replikation i eukaryota celler
När DNA kopieras kallas det DNA-replikation och i en eukaryot organism (växter, djur och svampar) sker det i många steg och i ett komplicerat samspel mellan olika enzymer:
- Den dubbla DNA-strängen öppnas ungefär som ett blixtlås med hjälp av enzymet helikas så att nukleotiderna (C,T,A,G) går att läsa och kopiera. Stabiliserande proteiner som fäster vid varje sträng ser till att de inte klistrar ihop sig igen.
- Ett annat enzym som heter primas lägger till en liten RNA-sekvens (som på engelska kallas primer) på de nu enkla DNA-strängarna som markerar startpunkten för kopieringen.
- Från den satta startpunkten börjar ett tredje enzym, DNA-polymeras att tillverka en ny DNA-sekvens. Byggstenarna är fria nukleotider som finns i cellkärnan. Med basparning (A binder till T, och C binder till G) blir de nya DNA-sekvenserna en exakt kopia av den andra strängen i dubbelspiralen.
- Inflätat i den nya DNA-sekvensen finns nu små bitar av RNA kvar från de primers som fungerat som startpunkter. För att justera detta glider ett nytt DNA-polymeras över sekvensen och byter ut RNA till DNA (alla uracil byts till tymin).
- För att sekvensen ska vara jämn klistrar enzymet ligas igen alla eventuella hack.
DNA-replikation i prokaryota celler
När en bakterie eller annan organism som består av en enda prokaryot cell förökar sig så delar den sig helt enkelt i två. Delningen är en form av asexuell förökning som kallas binär fission. Precis som inför varje celldelning i en flercellig eukaryot organism kopieras allt DNA så att alla bakterier får en kopia av genomet.
Till skillnad från en flercellig eukaryot organism så består en bakteries genom av en enda cirkulär kromosom som inte är omsluten av en cellkärna. Replikationen hos en bakterie sköts också av enzymer och startar på en förutbestämd plats på kromosomen som kallas för ori. I takt med att en ny kopia tillverkas rör sig de två ori-ändarna i var sin riktning i bakteriecellen som också blir allt längre. När kopieringen är färdig påbörjas själva celldelningen och en kopia av kromosomen hamnar då i varje cell.
Referenser
- Reece JB, Urry LA, Cain ML, Wasserman SA, Minorsky PV, Jackson RB. Campbell Biology. 10th ed. Harlow: Pearson; 2014.