Divisione cellulare - Informazioni e sintesi

Divisione cellulare e organismi

La divisione cellulare è il processo attraverso il quale da una cellula di partenza, detta cellula madre, si ottengono due cellule figlie identiche. Negli organismi unicellulari la divisione cellulare consente un rapido aumento del numero di individui della popolazione mentre negli organismi pluricellulari essa permette ai singoli individui di crescere e di sostituire le cellule morte o danneggiate.

Scissione binaria nei procarioti

Nei procarioti la divisione prende il nome di scissione binaria ed è una forma di riproduzione asessuata.

Mitosi e ciclo cellulare

Il processo di divisione degli eucarioti è detto mitosi, essa è però soltanto una fase della “vita” delle cellule, questo processo che le cellule svolgono è detto ciclo cellulare, è composto da 5 stadi:

-fase G1: rappresenta la vita della cellula in cui essa svolge le proprie attività come la sintesi delle proteine

-fase S: inizia quando la cellula duplica il proprio materiale genetico per dividersi

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-Mitosi: nel corso di essa avviene la separazione dei cromosomi nelle cellule figlie

-Citodieresi: avviene la divisione del citoplasma ripartito equamente nelle nuove cellule

Alcuni eucarioti unicellulari utilizzano un tipo di riproduzione detta gemmazione per cui da una cellula si forma una piccola protuberanza, detta gemma, che si accresce e poi si stacca dalla cellula d’origine generando un nuovo individuo.

Fasi della mitosi

La mitosi è la divisione delle cellule somatiche. Quando la cellula svolge le proprie attività vitali, il DNA si trova nel nucleo sotto forma di cromatina, all’inizio della mitosi essa si va ad addensare nei cromosomi, ogni cromosoma è costituito da due filamenti di materiale genetico identico, essi si chiamano cromatidi fratelli e si incrociano in un punto detto centromero, perché avvenga la mitosi i due fratelli devono essere separati, questo compito è svolto dal fuso mitotico, un insieme di fibre proteiche, i microtubuli, formatesi all’inizio della mitosi. Il processo di mitosi è suddiviso in 5 fasi:

-Profase: La cromatina si compatta in cromosomi, la membrana nucleare comincia a dissolversi e si inizia a formare il fuso mitotico.

-Prometafase: Scompare totalmente la membrana nucleare, i cromosomi si legano ai microtubuli e iniziano a dirigersi verso la zona equatoriale del fuso.

-Metafase: I cromosomi si allineano lungo il piano equatoriale della cellula a formare la

piastra metafisica.

-Anafase: I cromatidi fratelli, tirati dal fuso mitotico, si separano così nei poli della cellula si trovano due serie complete di cromosomi.

-Telofase: Le due serie di cromosomi vengono circondate da una membrana nucleare formando i due nuovi nuclei. La cellula si allunga e i cromosomi ritornano cromatina.

Citodieresi e differenze cellulari

La citodieresi avviene dopo la mitosi ed è il processo di divisione definitiva della cellula che prevede la suddivisione del citoplasma e la spartizione degli organuli nelle due nuove cellule figlie. Essa avviene diversamente nelle cellule animali e in quelle vegetali. Nelle cellule animali si forma un anello contrattile (composto da filamenti di actina e miosina) nella metà della cellula che va a strozzarla finché non spezza la connessione tra le due cellule figlie. Nelle cellule vegetali invece delle vescicole prodotte dall’apparato di Golgi si radunano nella metà della cellula dando origine a uno spazio appiattito delimitato da membrane, la piastra cellulare, ai lati di essa si vanno poi a formare le nuove pareti cellulare che separeranno le due cellule.

Riproduzione sessuata e meiosi

La maggior parte degli organismi eucarioti si riproducono per via sessuata. La riproduzione sessuata produce organismi geneticamente differenti che sono il risultato dell’unione delle cellule riproduttive generate da due organismi di sesso diverso, perché essa si compia sono quindi necessari due genitori, uno di sesso maschile e uno femminile. La riproduzione sessuata comporta sempre due eventi:

La meiosi, un tipo di divisione nucleare che permette di dimezzare il patrimonio genetico delle cellule

La fecondazione, il processo con cui i diversi contributi genetici dei genitori si uniscono

Cromosomi e gameti

Ogni organismo possiede un numero di cromosomi caratteristico della propria specie, nell’uomo per esempio ogni cellula somatica (ovvero ogni cellula del corpo escluse quelle sessuali) contiene 46 cromosomi. Le cellule sessuali, o gameti, hanno invece esattamente la metà del numero di cromosomi delle cellule somatiche. Il corredo cromosomico dei gameti è detto aploide (corredo singolo) mentre quello delle cellule somatiche è detto diploide (corredo doppio), quando un gamete maschile feconda uno femminile, i nuclei dei due gameti si uniscono e ripristinano il numero diploide, la prima cellula che si forma da questa unione è detta zigote. In tutte le cellule diploidi ogni cromosoma è quindi presente di due copie che contengono lo stesso numero di informazioni genetiche, i due cromosomi di ciascuna coppia sono detti omologhi.

Nella specie umana sono presenti 23 coppie di cromosomi, di queste, 22 hanno dei cromosomi quasi identici detti autosomi. La 23° coppia è quella dei cromosomi sessuali che sono uguali nelle femmine ma diversi nei maschi. I maschi hanno un cromosoma uguale a quelli delle femmine detto X e un altro detto Y che è più piccolo. Il corredo cromosomico delle femmine è quindi XX mentre quello dei maschi è XY.

Meiosi e variabilità genetica

La meiosi è il processo tramite cui dalle cellule germinali vengono prodotti gli ovuli e gli spermatozoi. Essa è costituita da due divisioni: Meiosi I e Meiosi II. Entrambe le divisioni si suddividono in 4 fasi.
Meiosi I: prima che avvenga la meiosi I la cellula germinale duplica i propri cromosomi che saranno quindi, come nella mitosi, formati da due cromatidi uniti al centromero, poi inizieranno le effettive fasi:

-Profase I: i cromosomi omologhi si appaiano disponendosi uno accanto all’altro formando i tetradi, strutture formate da 4 cromatidi. A questo punto le tetradi svolgono il crossing over.

-Metafase I: le tetradi di dispongono sul piano equatoriale del fuso le cui fibre si attaccano ai centromeri.

-Anafase I: i cromosomi omologhi vengono tirati dal fuso e si separano disponendosi ai poli opposti del fuso formando così i nuclei delle due nuove cellule.

-Telofase I: i cromosomi tornano ad essere cromatina e si formano le due membrane cellulari delle cellule appena generate.

Crossing over e meiosi II

Il crossing over è un processo in cui i cromosomi omologhi si scambiano piccoli segmenti di cromatidi così da non avere più lo stesso materiale genetico: un cromatidio di origine materna conterrà anche porzioni di quello di origine paterna e viceversa. Questo meccanismo è molto importante perché ricombinando il materiale genetico proveniente dai genitori aumento la variabilità genetica della specie.

Meiosi II: in entrambe le due nuove cellule riavvengono contemporaneamente le 4 fasi, essa è molto simile alla mitosi:

-Profase II: si ricondensano i cromosomi, si forma il fuso e scompare la membrana cellulare.

-Metafase II: i cromosomi di ogni nucleo, formati da due cromatidi, si allineano sul piano equatoriale.

-Anafase II: i cromatidi fratelli si separano a livello del centromero e vanno verso i poli.

-Telofase II: scompare il fuso e intorno a ciascuno dei 4 corredi cromosomici aploidi si forma una nuova membrana nucleare.

Anche alla fine della meiosi II avviene la citodieresi per cui si formano le membrane cellulari delle 4 nuove cellule.