Mitosi e meiosi

LA DIVISIONE CELLULARE NEL DETTAGLIO

Processo per cui, a partire da una cellula detta cellula madre, si ottengono due cellule (cellule figlie) che sono identiche geneticamente tra loro e alla cellula parentale. Prima che una cellula si divida, il suo DNA deve replicare al fine di garantire poi, con la mitosi, la distribuzione di un assetto cromosomico completo a ciascuna delle due figlie. Quindi con la mitosi, i singoli cromosomi che si sono duplicati vengono poi ripartiti e distribuiti tra le cellule figlie in modo assolutamente uguale ed esatto. Per quanto riguarda gli altri organelli cellulari, la loro distribuzione nelle due cellule non deve essere necessariamente uguale ed esatta in quanto i mitocondri si distribuiscono, ad esempio, in maniera più o meno casuale e il RE e il Golgi si frammentano per poi ricostituirsi nelle cellule figlie.

In figura, è schematizzato il ciclo cellulare (costituito dal ciclo di crescita, mitosi e divisione cellulare) di una cellula eucariote ossia le

La sintesi del DNA è conclusa e la cellula si prepara per la mitosi (vengono anche duplicati gli organelli). M- i cromosomi duplicati sono ripartiti tra le cellule figlie e con la citocinesi le due cellule figlie si separano fisicamente.

INTERFASE- periodo che intercorre tra due mitosi successive. 65

Vediamo ora nel dettaglio i diversi passaggi della mitosi al termine della quale si saranno originate due cellule identiche tra loro e alla cellula madre. Una qualsiasi cellula umana diploide produrrà, per mitosi, due cellule figlie uguali ciascuna con 46 cromosomi. La mitosi è preceduta dalla fase S durante la quale avviene la replicazione del DNA con le modalità già studiate. Prima di parlare però della mitosi vediamo come cambia la struttura dei cromosomi nelle diverse fasi del ciclo cellulare.

- interfase: ciascun cromosoma è formato da una doppia elica di DNA associata a proteine che si estende da un'estremità all'altra del cromosoma.

Con la lettera A, in figura, si è schematizzato un singolo cromosoma come si osserverebbe in questa fase se la cromatina fosse condensata. Sappiamo in realtà che, durante l'interfase, il DNA è decondensato per cui i diversi cromosomi non si possono distinguere l'uno dall'altro.

- Fase S: a seguito della replicazione del DNA, ciascun cromosoma sarà formato da due doppie eliche di DNA identiche dette cromatidi fratelli uniti tra loro nella regione del centromero (lettera B). L'immagine del cromosoma duplicato è visibile al microscopio già all'inizio della mitosi in quanto il DNA ha iniziato a condensarsi.

- Nel corso della mitosi: i due cromatidi fratelli si separano (lettera C) e così ogni cromatide viene considerato come un cromosoma indipendente.

Durante la divisione cellulare un'altra struttura della cellula molto importante per la distribuzione dei cromosomi nelle cellule figlie è rappresentata dal...

fuso mitotico. È un insieme di microtubuli formati da proteine dette tubuline che si associano a partire da strutture cellulari citoplasmatiche, localizzate vicino al nucleo, dette centrosomi o centro di organizzazione dei microtubuli. Ogni centrosoma è formato da due strutture a forma di bastoncelli dette centrioli da dove si diparte la raggiera di microtubuli detta aster. Come abbiamo già detto, i microtubuli del fuso mitotico si vanno ad associare ai cinetocori che sono dei complessi proteici legati alle sequenze ripetute dei centromeri. Vedremo come questa interazione sia fondamentale per la separazione dei cromatidi fratelli durante la mitosi.

Partendo dall'interfase, possiamo dividere le diverse fasi della mitosi in profase, metafase, anafase e telofase.

Interfase: il DNA si presenta come una rete sottile e diffusa di filamenti in cui i singoli cromosomi sono indistinguibili. Inoltre, prima di entrare in mitosi, durante la fase S, il DNA viene replicato per cui...

ciascun cromosoma è adesso formato da due cromatidi fratelli uniti tra loro nel centromero. profase: i cromosomi si condensano e diventano maggiormente visibili. I centrioli si sono duplicati e si dirigono verso i due poli della cellula e da essi iniziano ad organizzarsi le fibre del fuso. Verso la fine della profase, scompare il nucleolo, il RE e Golgi si frammentano e la membrana nucleare si dissolve. Le fibre del fuso si attaccano ai cromatidi fratelli tramite il cinetocore, localizzato in prossimità dei centromeri. metafase: le fibre del fuso allineano i cromosomi al centro della cellula nella piastra metafasica e ciascun cromatide fratello è collegato ad un polo diverso della cellula. anafase: i cromatidi fratelli si separano gli uni dagli altri e migrano ai due poli cellulari e questa separazione è possibile grazie alla mobilità dei microtubuli che si allungano e accorciano al fine di trainare i due cromatidi. Quando i due cromatidi fratelli vengonoseparati, ciascuno di essi viene considerato come un cromosoma distinto. telofase: i cromosomi si decondensano nuovamente, intorno a ciascuno dei due gruppi si riforma la membrana nucleare, il fuso si depolimerizza, si riformano gli organelli cellulari. A questo punto la divisione nucleare è completa e la cellula si può dividere. Nel passaggio successivo infatti, avviene la divisione del citoplasma (citocinesi) che porta alla formazione di due cellule figlie separate e identiche tra di loro. La citocinesi (citodieresi) rappresenta quindi la fase finale della divisone cellulare che porta alle due cellule figlie. Nelle cellule animali, si realizza mediante un ripiegamento verso l'interno della membrana cellulare noto come solco di segmentazione. Questo è dovuto alla formazione di un anello contrattile costituito da un fascio di microfilamenti di actina. Nella cellula vegetale, la citocinesi avviene con la formazione di una nuova membrana e di una nuova parete cellulare tra i due.nucleo a duplicare il proprio materiale genetico. Durante la meiosi, avvengono due divisioni cellulari successive, chiamate meiosi I e meiosi II. Durante la meiosi I, avviene il crossing-over, un processo in cui i cromosomi omologhi scambiano porzioni di materiale genetico. Questo contribuisce alla variabilità genetica delle cellule figlie. Nella meiosi II, le due cellule figlie prodotte dalla meiosi I si dividono ulteriormente, producendo quattro cellule aploidi con la metà del numero di cromosomi della cellula madre. La meiosi è un processo fondamentale per la riproduzione sessuale, in quanto consente la formazione di gameti con un diverso assortimento di cromosomi. Questo contribuisce alla variabilità genetica delle specie. Per ulteriori informazioni sulla mitosi e la meiosi, puoi consultare i seguenti link: - Video sulla mitosi: https://www.youtube.com/watch?v=7NM-UWFHG18 - Video sulla meiosi: https://www.youtube.com/watch?v=AhgRhXl7w_g

Il cromosoma ad essere duplicato nei due cromatidi fratelli ossia da due doppie eliche di DNA identiche uniti nel centromero. Il processo della meiosi implica due divisioni cellulari che sono la meiosi I e la meiosi II. Nel corso della meiosi I, i cromosomi omologhi di ciascuna coppia si separano nelle due cellule figlie in cui ognuna avrà un assetto aploide cioè un numero di cromosomi ridotto della metà rispetto a quello della cellula diploide di partenza. Quindi, questa divisione è anche detta riduzionale. Ogni cromosoma, al termine della prima divisione meiotica, è formato da 2 doppie eliche di DNA ossia da due cromatidi fratelli uniti insieme nel centromero. Nella meiosi II detta equazionale, da ognuna delle due cellule se ne formeranno altre due in cui però questa volta si separano i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma. Al termine della meiosi si formeranno quindi 4 cellule aploidi.

Ciascuna delle due divisioni meiotiche comprende una serie di fasi.

che sono simili a quelle che abbiamo visto nella mitosi: profase, metafase, anafase e telofase (rispettivamente I se riferite alla prima divisione meiotica o II se riferite alla meiosi II).

LA MEIOSI I

PROFASE I è la fase più lunga di tutta la meiosi ed è suddivisa in diverse sottofasi:

leptotene: durante il quale i cromosomi, già duplicati, iniziano a condensarsi diventando visibili al microscopio. Anche i centrosomi, dai quali si formeranno le fibre del fuso, si sono già duplicati e iniziano a spostarsi verso i due poli della cellula.

zigotene: gli omologhi (cromosoma di origine materna e paterna) si avvicinano e si appaiano tra di loro entrando in contatto, per tutta la loro lunghezza, in maniera molto precisa base per base. Questo appaiamento prende il nome di sinapsi. Poiché ogni cromosoma è formato da due cromatidi fratelli (cioè due doppie eliche di DNA), una coppia di omologhi appaiati si dice che forma una tetrade.

pachitene: avviene un...

Evento importante che riguarda i cromosomi omologhi appaiati che possono fare il crossing over, ossia scambiare fisicamente pezzi di cromosoma che sono localizzati nella stessa posizione su entrambi gli omologhi.

Diplotene: i cromosomi appaiati si separano lentamente, ad eccezione dei chiasmi, ovvero di quei punti in cui è avvenuto il crossing over. In corrispondenza dei chiasmi, infatti, continuano a rimanere uniti i due omologhi.

Diacinesi: i cromosomi si condensano ulteriormente, sono ben visibili e i due centrioli si sono ormai spostati ai due poli della cellula mentre si organizzano le fibre del fuso.

Al termine della profase I il nucleolo scompare, il RE e il Golgi si frammentano e la membrana nucleare si dissolve. Intanto, le fibre del fuso prendono contatto con i cinetocori dei cromosomi omologhi appaiati in modo che un microtubulo proveniente da un polo della cellula si leghi ad un cromosoma di una coppia di omologhi e un microtubulo proveniente dall'altro polo si lega.

All'altro membro della coppia.

METAFASE I i microtubuli dispongono la tetrade sulla piastra metafasica.