Mitose er en type celledeling hvor en celle fra dyr, planter eller sopp deler seg i to identiske celler. Mitose kalles ofte for vanlig celledeling. Det skjer i alle organismens såkalte somatiske celler, det vil si alle kroppsceller, men ikke i kjønnsceller. De deler seg med en type celledeling som heter meiose.
Hudceller, nerveceller og nyreceller er eksempler på somatiske celler. Alle slike celler stammer fra den befruktede eggcellen, eller zygoten, da en eggcelle ble befruktet av en sædcelle.
Zygoten deler seg ved mitose. Først til 2, deretter til 4, 8, 16, 32 og så videre. Utallige mitoser forekommer i fosterstadiet og cellene utvikler seg, eller differensierer, til de mange ulike celletypene som utgjør vev og organer i flercellede organismer.
Når cellene har differensiert til hudcelle, nyreceller, muskelceller eller nerveceller, avtar deres evne til å dele seg. Noen celler, for eksempel røde blodceller, nerveceller og muskelceller, deler seg så å si aldri igjen. Andre celler, som leverceller og nyreceller, er i stand til å dele seg for å erstatte celler som har gått tapt som følge av skade eller celledød. Stamceller er celler som kan dele seg gjennom hele livet for å erstatte celler som har høy omsetningshastighet, for eksempel epitelceller i tarmen eller røde blodceller hos voksne dyr.
Celledeling er nøye balansert med celledød for å opprettholde et konstant antall celler i vev og organer hos voksne.
Alle somatiske celler er diploide, det vil si at de har to utgaver av hvert kromosom, ett sett fra far og ett sett fra mor. De to kromosomene i et slikt par kalles homologe. Hver menneskecelle har 23 kromosomer fra far og 23 kromosomer fra mor – altså totalt 23 kromosompar eller 46 kromosomer. Ett av kromosomparene er kjønnskromosomene, enten XX eller XY, som henholdsvis bestemmer de biologiske kjønnene jente eller gutt.
Cellesyklus
Cellen som skal dele seg må først gjennom en forberedelsesfase som kalles interfase. Denne består igjen av tre faser:
- G1-fasen: Cellen har fått et signal om at den skal dele seg. Den vokser i størrelse og produserer proteiner som er nødvendig for å kopiere, eller replikere, cellens arvestoff, DNA.
- Syntese (S)-fasen: Her skjer DNA-replikasjon, det vil si at alle cellens kromosomer kopieres. Kopiene henger fast i hverandre i midten (sentromeren). Cellen kopierer også noen strukturer som kalles sentrosomer. Disse er viktige seinere i meiosen når kromosomene skal fordeles i hver sin nye celle.
- G2-fasen: Cellen vokser enda litt, kontrollerer om alle kromosomene er riktig kopiert og forbereder seg på å starte mitotisk fase (M-fasen).
Etter interfasen, og hvis alt er i orden, går cellen over i M-fasen. Denne består av to underfaser, mitosen og selve delingen av cellen, cytokinesen.
Mitose
Mitosen deles grovt inn i fem faser. Disse fasene sikrer at kromosomene fordeles korrekt til de nye dattercellene.
Profase
I profasen begynner de kopierte kromosomene å pakke seg sammen (kondensere) og man kan se dem i et lysmikroskop som separate X-liknende strukturer. Disse X-liknende strukturene består av to identiske kopier av kromosomene, og de to kopiene kalles i dette tilfellet for to søsterkromatider. Søsterkromatidene er bundet sammen i sentromeren. De kopierte kromosomene henger sammen i sentromeren for å sikre at dattercellene får hver sin kopi av kromosomet.
En struktur kalt sentrosom kopieres, og hver kopi beveger seg til hver sin ende av cellen (cellepol). Sentrosomene er proteiner koblet sammen til små rør. Et slikt rør kalles en sentriole, og i dyreceller består hvert sentrosom av to sentrioler. Planteceller har istedenfor sentrioler såkalte mikrotubulære organiseringssentre, ofte forkortet til MTOC etter det engelske microtubule organizing centers. Ut fra sentrosomene (eller MTOC) vokser det tråder av mikrotubuli, som danner nettverk i cellen. Kjernemembranen begynner å løse seg opp mot slutten av profasen.
Prometafase
Kjernemembranen oppløses fullstendig i løpet av denne prometafasen. Mikrotubuli fester seg som tråder til sentrosomene på kromosomene. Kromosomene dras deretter mot midten av cellen av mikrotubuli-trådene. Sentrosomene danner et slags forankringspunkt i hver ende av cellen.
Metafase
Kromosomene blir oppstilt på rekke og rad langs midten av cellen, kjent som metafaseplaten, med søsterkromatidene vendt mot hver sin pol. Dette sikrer at hver dattercelle vil motta én kopi (en søsterkromatid) av hvert kromosom.
Anafase
I anafasen trekkes søsterkromatidene fra hverandre av mikrotubuli-trådene og beveger seg mot hver sin pol av cellen. Dette skjer når proteiner som holder kromatidene sammen brytes ned. Ved slutten av anafasen har hver pol av cellen et fullstendig sett av kromosomer.
Telofase
I telofasen når kromosomene polene og begynner å få en løsere struktur (de dekondenserer) og går tilbake til en mindre synlig form. Kjernemembranen dannes på nytt rundt kromosomene ved hver pol, og danner to nye kjerner. Nettverket av mikrotubuli-tråder brytes ned.
Cytokinesen
Etter mitosen følger cytokinesen, som er selve delingen av cytoplasmaet og cellemembranen for å danne to separate datterceller. Cytokinesen overlapper ofte med telofasen.
Etter celledelingen vil noen celler gå ut av cellesyklus og havne i G0-fasen. Dette er en tilstand der cellen ikke er i stand til å dele seg. Hvis de skal dele seg igjen, må de motta et signal for å gå inn igjen i cellesyklus. Noen celler, som for eksempel nerveceller, er permanent i G0. Andre celler, som for eksempel kreftceller, befinner seg permanent i cellesyklus og går direkte inn i G1 hvor de forbereder en ny deling. En rekke kreftmedisiner er laget for å få cellene til å gå ut av cellesyklus og bli permanent i G0.
Stamceller og modne celler
I flercellede organismer er det overordnet to typer celler. Den ene typen er stamceller. Alle vev og organer har egne stamceller som kan erstatte døde celler eller reparere skadet vev. Et eksempel er stamceller i beinmargen som kan gi opphav til en mengde ulike blodceller (både røde og hvite). Stamceller i beinmargen kalles bloddannende stamceller (hematopoietiske stamceller).
Den andre typen celler er ferdig differensierte eller modne celler. Dette er alle celler som en gang har vært en stamcelle, men som har utviklet seg til å bli en bestemt type celle, som nyrecelle, muskelcelle eller hudcelle.
Den viktigste forskjellen mellom stamceller og ferdig differensierte celler er hvor mange ganger de kan dele seg. Stamceller kan dele seg nærmest uendelig mange ganger og kan opprettholde og reparere vev i kroppen gjennom hele livet. Differensierte celler kan gjennomføre et begrenset antall celledelinger. Noen differensierte celler kan ikke dele seg i det hele tatt. Når cellene ikke lenger kan dele seg er de blitt gamle (senescent cell på engelsk). Begrensningene skyldes blant annet at DNA-molekylene har en form for «klippekort» som kalles telomerer. Dette er kantene eller endene på kromosomene. Disse inneholder ikke oppskrifter (gener), og har som eneste oppgave å tillate at DNA-molekylene blir litt kortere for hver celledeling uten at det påvirker DNA-et som har gener. Når telomerene blir for korte, utløser det et signal om at cellen ikke lenger kan kopiere opp sitt DNA og dermed forblir cellene i G0 til de dør.
Stamceller har derimot et system for å forlenge telomerene etter hver celledeling, noe som gir dem evnen til å dele seg og fornye seg gjennom hele livet.
Det er store forskjeller på hvor ofte differensierte celler i kroppen deler seg. Noen deler seg svært sjelden eller aldri, mens andre deler seg så ofte som annenhver dag. Når celler dør, erstattes de av stamceller som deler seg og utvikler seg til riktig celletype. Man har regnet ut at det antakelig skjer over tre millioner celledelinger hvert sekund i en voksen kropp.
|
Celletype |
Delingsfrekvens |
|
Nerveceller i sentralnervesystemet |
Aldri |
|
Øyeceller |
Aldri |
|
Skjelett |
10% i året |
|
Fettceller |
hvert 8. år |
|
Røde blodceller |
hver 4. måned |
|
Hudceller |
hver 10.-30. dag |
|
Lungeceller |
hver 8. dag |
|
Tynntarmceller |
hver 2.-4. dag |