Mitosi e meiosi - Differenze e analogie

Processo della mitosi

Profase: la cromatina condensa e forma i cromosomi, scompare il nucleo, il cromosoma duplicato è formato da due cromatidi uniti al livello del centromero. Si forma il fuso mitotico mano a mano che i mircrotubili vengono assemblati a partire dai centrosomi. Prometafase: l’involucro nucleare si frammenta, i microtubuli raggiungono i cromosomi, nel centromero ciascun cromatidio è unito a un cinetocore (struttura proteica), alcuni microtubuli si attaccano ai cinetocori e cominciano a spostare i cromosomi. Matafase: i cromosomi si radunano in corrispondenza del piano equatoriale, i centromeri sono allineati lungo il piano equatoriale. Anafase: inizia quando i due cromatidi di ciascun cromosoma si separano a livello del centromero e si allontanano, ognuno dei cromatidi fratello viene considerato cromosoma completo. Le proteine motrici accompagnano i cromosomi lungo i microtubuli, termina quando due serie di cromosomi hanno raggiunto i poli opposti della cellula. Telofase: ai due poli della cellula si formano i nuclei figli mano a mano che gli involucri nucleari si completano racchiudendo i cromosomi, riappare il nucleo, il fuso mitotico scompare e la mitosi è terminata. Citodieresi: divisione del citoplasma con la separazione completa delle due cellule figlie. Nelle cellule animali la citodieresi comporta la formazione di un solco di divisione alla cui corrispondenza il citoplasma presenta un anello di microfilamenti di actina, proteina contrattile. Nelle cellule vegetali le vescicole si fondono formando una piastra cellulare, questa struttura si accresce verso l’esterno, alla fine i bordi esterni della piastra cellulare raggiungono la parete cellulare della cellula madre e le due cellule figlie, ognuna circondata da una membrana plasmatica e da una parete cellulare si separano. La divisione mitotica nel midollo rosso contenuto nelle ossa produce senza sosta nuove cellule ematiche che sostituiscono quelle vecchie, per esempio le divisioni cellulari nell’epidermide sostituiscono le cellule morte che si staccano continuamente dalla superficie della pelle. Gemmazione: una gemma ha inizio come una piccola massa di cellule in divisione che cresce su un lato del genitore, dalla gemma si sviluppa poi una piccola idra che si stacca dal genitore e inizia la propria vita autonoma, l’idra figlia è geneticamente identica al genitore, clone. I due cromosomi che compongono ciascuna coppia vengono chiamati cromosomi omologhi perché entrambi contengono i geni che controllano le stesse caratteristiche ereditarie, locus: punto in cui si trova un gene. Delle 23 coppie di cromosomi umani, 22 coppie di cromosomi, autosomi, sono uguali nei maschi e nelle femmine, mentre l’ultima coppia, costituita dai cromosomi sessuali, determina se un individuo è maschio o femmina. Cromosomi omologhi femmina: XX; cromosomi omologhi maschio: XY. Corredo cromosomico: numero complessivo di cromosomi; cellula diploide: due insieme di cromosomi omologhi. I gameti invece sono cellule aploidi. Nella specie umana il numero aploide è 23. Nella fecondazione, la cellula che si forma dall’unione dell’oocita con uno spermatozoo è detta zigote e ha un corredo cromosomico diploide che deriva dalla somma di due cromosomi aploidi: uno proveniente dalla madre e uno dal padre. Il processo di divisione mitotica assicura che tutte le cellule somatiche del corpo umano ricevano una copia di tutti i 46 cromosomi dello zigote. Grazie al fatto che i gameti sono aploidi, il numero dei cromosomi non raddoppia ad ogni generazione. I gameti sono prodotti da uno speciale tipo di divisione cellulare, la meiosi, che ha luogo soltanto negli organi riproduttivi. Mentre la mitosi produce cellule figlie con lo stesso numero dei cromosomi della cellula madre, la meiosi determina il dimezzamento del numero originario dei cromosomi.

Fasi della meiosi

Profase 1: in un processo detto sinapsi i cromosomi si appaiono dando luogo a strutture chiamate tetradi, i cromatidi dei cromosomi omologhi si scambiano segmenti nel crossing over che redistribuisce le informazioni genetiche su ogni cromosoma contribuendo alla variabilità genetica, l’involucro nucleare si frammenta e le tetradi (4 cromatidi) agganciate dai microtubuli del fuso, vengono trascinate verso il centro della cellula. Chiasma: punto in cui avviene il crossing over. Metafase 1: le tetradi si allineano sul piano equatoriale della cellula, i microtubuli del fuso attaccati a uno dei cromosomi omologhi provengono da un polo della cellula, e quelli attaccati all’altro omologo dal polo opposto, ora i cromosomi omologhi di ciascuna tetrade sono pronti a migrare verso i poli opposti della cellula. Anafase 1: i cromosomi migrano verso i due poli della cellula, soltanto le tetradi si dividono. Telofase 1 e citodieresi: i cromosomi raggiungono i poli opposti della cellula, ai due poli si trova un corredo aploide, con la citodieresi si formano le due cellule figlie aploidi. Meiosi 2: è una mitosi con la differenza che inizia con una cellula aploide, queste divisioni producono 4 cellule figlie, ciascuna con un corredo cromosomico aploide. La meiosi produce quindi cellule figlie contenenti solo la metà dei cromosomi della cellula madre. Metafase 2: i cromosomi si allineano sul piano equatoriale con i cinetocori dei cromatidi fratelli rivolti verso i poli opposti della cellula. Anafase 2: i centromeri dei cromatidi fratelli si separano; i cromatidi fratelli di ogni coppia si spostano verso i poli opposti della cellula. Telofase e citodieresi: ai poli opposti della cellula si formano i nuclei, alla fine ci sono 4 cellule figlie, una diversa dall’altra con un corredo cromosomico aploide.

Spermatogenesi e oogenesi

Spermatogenesi (processo che porta alla formazione degli spermatozoi): lo spermatogonio (cellula in interfase che raddoppia la cromatina) quando entra in meiosi 1 diventa spermatocita primario (cellule che vanno incontro alla meiosi), alla fine abbiamo la formazione di due spermatociti secondari e di 4 cellule figlie, spermatidi; si evidenzia il nucleo davanti, i mitocondri lateralmente e il flagello dietro. Le cellule staminali, pluripotenti, per tutto l’arco della vita si replicano e si trasformano in spermatociti primari, la meiosi 1 di uno spermatocita primario genera due spermatociti secondari dotati di un numero aploide di cromosomi. L’oogenesi è il processo che porta alla formazione di cellule uovo mature, l’oocita è la cellula che entra in profase nella meiosi 1, ogni follicolo contiene un oocita primario fermo allo stadio di profase della meiosi, il follicolo si ingrossa e l’oocita primario completa la meiosi 1 iniziando la meiosi 2 che si arresta però in metafase 2. Delle due cellule figlie, l’oocita secondario riceva la maggior parte del citoplasma mentre il primo globulo polare (dà luogo a due globuli polari che sono destinati a degenerare) ne riceve pochissimo. Gli oogeni si trasformano in oociti embrionali fino al sesto mese di gravidanza, gli oociti primari entrano in meiosi 1, completata durante la pubertà e inizia la meiosi 2.

Confronto tra mitosi e meiosi

Mitosi: produce cellule figlie geneticamente identiche alla cellula madre. Prevede una sola divisione del nucleo+citodieresi.

Meiosi: produce4 cellule figlie aploidi (un solo cromosoma per ogni coppia di aplodi). Due divisioni del nucleo e del citoplasma. Analogie: i cromosomi si duplicano una sola volta nell’interfase che precede la divisione.