To grunnleggende typer celledeling, mitose og meiose, forekommer i planter, dyr, protister og sopp.
Hos dyr forekommer mitose i kroppens celler for å produsere vekst og reparere og vedlikeholde kroppsvev. Hver dattercelle er en genetisk kopi av den opprinnelige cellen.
Meiose forekommer i seksuell reproduksjon for å generere variabel kjønnsceller, eller egg og sædceller, som forener seg for å danne et nytt individ som er forskjellig fra foreldrene.
Synapsis er den unike måten kromosomer stiller seg opp i første divisjon av meiose, kalt "meiose I", så det oppstår under meiose, men ikke under mitose. Hvert kromosompar kobles sammen, og utveksler ofte genetisk materiale mellom de enkelte kromosomene. Kalt crossing over, denne utvekslingen er en viktig måte å øke genetisk variasjon i seksuelt reproduserende organismer.
Nye genetiske kombinasjoner
Meiose produserer celler med halvparten så mange kromosomer som finnes i kroppens celler, kalt haploide tilstand, slik at avkom har riktig antall kromosomer.
Hos mennesker har kroppsceller et diploid eller doblet antall på 46 med 23 par kromosomer. Hvert par har et kromosom fra mor og far, kalt homologe kromosomer. Under meiose oppstår to divisjoner som produserer haploide kjønnsceller med 23 enkeltkromosomer.
Hver kjønnsceller har unike kombinasjoner av mors- og fedrekromosomer. Dette genetisk variabilitet er viktig, slik at organismer kan tilpasse seg endrede forhold. Ytterligere genetisk variabilitet oppstår under synapsen, når genetisk materiale byttes ut mellom søsterkromatider under kryssovergang.
Hvordan synapsis i meiose oppstår
Før meiose begynner, replikerer de homologe parene av kromosomer som finnes i cellekjernen for å danne to par søsterkromatider, hvert par holdes sammen av strukturer som kalles sentromerer.
For å starte meiose, oppløses kjernemembranen og kromosomene forkorter og tykner. I løpet av denne første fasen, kalt profase I, oppstår synapsis. De to par søsterkromatider kobles sammen i lengden gjennom kombinasjoner av RNA og proteiner kalt "synaptonemal-komplekset".
De tilkoblede kromatidene fortsetter å forkorte, og vikles sammen i prosessen. De kan samvirke i den grad biter av søsterkromatider brytes av og festes på nytt til motsatt kromatid, slik at den delen av moderkromatiden nå er på faderskromatiden og vice omvendt.
Kalt krysser over eller "rekombinasjon", beriker denne prosessen ytterligere genetisk variabilitet, sammen med faktorer som tilfeldig befruktning.
Synapsis slutter
Som meiose jeg fortsetter, under metafase I migrerer de synapsede homologe kromosomparene til sentrum av cellen og stiller seg opp. Moderens og farens homologe kromosomer kan sorteres tilfeldig til enten venstre eller høyre side av cellen.
Deretter slutter synapsis under anafase I, og homologe kromosompar skilles og migrerer til motsatte cellesider. I telofase I lokaliserer celledeling en type av hvert homologe kromosompar i hver haploide dattercelle, med kromatidene som bærer krysset genetisk materiale i seg.
Resten av meiose
I meiose II, de to cellene fra meiose deler jeg for å skille de to søsterkromatidene til de homologe parene. De resulterende kjønnscellene har nå et haploid antall uparrede søsterkromosomer. Hos mennesker er de mannlige kjønnscellene fire funksjonelle sædceller. Meiose hos kvinnelige mennesker produserer ett stort funksjonelt egg og tre små (og til slutt forkastede) celler kalt polare legemer som inneholder kjerner, men lite cytoplasma.
Genetisk variasjon i kjønnsceller kommer først fra det uavhengige sortimentet av individuelle kromosomer i løpet av hver meiotisk inndeling med moder- og fedrekromatider som spredte seg i dattercellene tilfeldig mote. Hos mennesker er de totale mulige kombinasjonene av sammenkobling av 23 kromosomer 8.324.608.
Den andre variabilitetskilden kommer fra utveksling av genetisk materiale fra crossover under synapsen.