Mitosi e meiosi

Cap 2: Mitosi e meiosi

La mitosi in generale

Abbiamo detto che il materiale genetico degli eucarioti è suddiviso in cromosomi il cui numero varia da specie a specie. Le cellule germinali, cioè i gameti maschili e femminili, si dice che siano aploidi perché possiedono una singola copia di ciascun cromosoma. Nella nostra specie, ad esempio, il materiale genetico contenuto negli spermatozoi e nelle cellule uovo è suddiviso in 23 cromosomi. Quando poi i gameti maschili e femminili si uniscono con la fecondazione, si ottiene uno zigote diploide che ha due copie di ciascun cromosoma provenienti uno dal gamete femminile e l’altro da quello maschile. Lo zigote ha 46 cromosomi, 23 provenienti dallo spermatozoo e 23 dalla cellula uovo. Lo stesso numero diploide di cromosomi lo si trova in ogni cellula somatica dell’individuo che si sviluppa dallo zigote.

Nelle cellule diploidi le due copie di ciascun cromosoma (uno di origine paterna e l’altro materna) sono dette cromosomi omologhi. I due omologhi di ciascuna coppia sono identici tra di loro per quanto riguarda la dimensione e la forma, oltre a contenere la stessa sequenza di geni. I cromosomi invece di coppie diverse, si dicono eterologhi o non omologhi e contengono geni diversi l’uno rispetto all’altro oltre ad essere distinguibili tra di loro per la loro struttura.

Qui in figura, è rappresentato il cariotipo di una cellula umana diploide con i suoi 46 cromosomi. Per cariotipo si intende l’insieme dei cromosomi (metafasici=ognuno ha 2 cromatidi fratelli) presenti nella cellula, ordinati in base alla loro lunghezza e alla posizione del centromero. Come vediamo, ciascuna coppia è numerata da 1 a 22, vi è poi la coppia di cromosomi sessuali che (in questo caso trattandosi di una cellula di un individuo di sesso femminile) è indicata con X.

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 diverse fasi attraverso cui una cellula passa da una divisione alla successiva. Queste diverse fasi sono indicate come G1, S, G2, M. La progressione da una fase all’altra è regolata da punti di transizione detti check point che consentono o impediscono alla cellula di passare alla fase successiva. Questi check point sono fondamentali al fine di verificare che tutte le componenti cellulari che sono necessarie nella fase successiva siano presenti ma, non solo, hanno anche il compito di verificare l’integrità della cellula così da impedire che cellule danneggiate possano replicarsi. Se ci sono delle anomalie nel funzionamento dei check point si può infatti avere una crescita incontrollata della cellula (quello che succede nelle cellule tumorali).

Fasi

• G1 - Le cellule crescono ed esercitano le loro specifiche funzioni metaboliche.
• S - Avviene la replicazione del DNA durante la quale i cromosomi si duplicano.
• G2 - Fase che precede la divisione cellulare in cui 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.

Dettagli della mitosi

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.