DIVISIONE CELLULARE IL PROCESSO DI DIVISIONE CELLULARE La divisione cellulare è un processo importantissimo per la vita in quanto permette alla cellula di duplicarsi. La divisione delle cellule avviene mediante un processo che permette ad una cellula genitore di dividersi tra due nuove cellule figlie. Nei procarioti e negli organismi eucarioti unicellulari la divisione cellulare determina un aumento della popolazione, ovvero un aumento del numero degli individui. Meglio organismi pluricellulari (es:piane, animali) la divisione cellulare è il meccanismo che permette non solo lo sviluppo dell’organismo e l’aumento delle proprie dimensioni ma anche la sostituzione e la riparazione dei tessuti danneggiati tramite la sostituzione di cellule vecchie e danneggiate con cellule nuove e sane. MECCANISMO DI DIVISIONE CELLULARE Il meccanismo di divisione cellulare varia a seconda del tipo di cellula. Se la cellula è procariota si divide per scissione binaria, un tipo di riproduzione asessuata in cui la cellula genitore duplica il proprio patrimonio genetico e si divide dando origine a due cellule figlie geneticamente identiche. Se la cellula è eucariotica il meccanismo di divisione cellulare può avvenire secondo due diversi processi: per meiosi: un meccanismo di riproduzione sessuata che prevede la formazione di cellule apolidi a partire da cellule con corredo cromosomico diploide per mitosi: un meccanismo di riproduzione asessuata che prevede la formazione di due cellule figlie con lo stesso numero di cromosomi della cellula madre. MITOSI La mitosi è il processo con cui si indica la divisione nucleare delle cellule eucaristiche, seguita dalla citodieresi o divisione del citoplasma. Nel complesso mitosi e cito dieresi costituiscono la fase M del ciclo cellulare, cioè la fase in cui una cellula eucaristica si divide in due cellule figlie. La mitosi realizza la separazione dei cromatidi fratelli di ciascun cromosoma in modo tale che ciascuna cellula figlia possa ricevere il corretto quantitativo di DNA LE FASI DELLA MITOSI • • • • profase; metafase; anafase ; telofase; MEIOSI La meiosi è un meccanismo di divisione cellulare che permette di dimezzare il patrimonio genetico delle cellule e di creare gameti (spermatozoi e cellule uovo). I gameti sono cellule specializzate a cui è affidata la generazione di nuovi individue nella specie a riproduzione asessuata (animali, piante…). La produzione dei gameti (spermatogenesi e ovogenesi) avviene in organi specifici: le ghiandole sessuali (testicoli e ovaie) La meiosi realizza il dimezzamento del patrimonio genetico, pertanto i gameti sono cellule apolidi, con metà dei cromosomi rispetto alle cellule somatiche. All’incontro dei gameti con la fecondazione, viene ripristinato l’assetto diploide tipico della specie La meiosi si è evoluta in primo luogo per garantire il mantenimento del corretto numero di cromosomi da una generazione alla successiva nelle specie a riproduzione sessuata. Inoltre, grazie alla fusione dei gameti si realizza una nuova combinazione di caratteri genetici, presupposto fondamentale per la variabilità tre i membri di una specie in una stessa generazione e tra generazioni successive, variabilità da cui dipendono maggiori possibilità di sopravvivenza e di evoluzione della specie stessa. IL MECCANISMO DELLA MEIOSI Prima che vada in contro a meiosi, la cellula destinata a formare gameti duplica il DNA nella fase S del suo ciclo cellulare. All’inizio della meiosi avviene la compattazione della cromatina come in mitosi e si rendono visibili i cromosomi, ciascuno formato da due cromatici fratelli. Per meiosi s’intendono in realtà due successive divisioni nucleari, ciascuna seguita da citodieresi. La prima (meiosi 1), detta riduzione, separa i cromosomi omologhi e porta alla formazione di due cellule figlie aploidi i cui cromosomi sono, tuttavia, ancora formati da due cromatidi. La meiosi 2 o equazione separa i cromatidi fratelli, come avviene in mitosi, e da ciascuna delle due cellule precedenti si ottengono due cellule apolidi con cromosomi monocromatidici. Il risultato della meiosi sono quattro cellule apolidi con cromosomi monocromatidici. La meiosi 2 può fare subito seguito alla meiosi 1 oppure dopo un breve periodo di accrescimento. Entrambe le meiosi sono suddivisibili in fasi analoghe a quelle della mitosi. Meiosi 1 • • • • profase 1; metafase 1; anafase 1; telofase 1; Meiosi 2 Dopo un’interface breve o assente, inizia la provasse dea seconda divisione meiotica (profase 2). Le successive • metafase 2, si svolgono come in mitosi. • anafase 2, • telofase 3 Al termine della meiosi 2, che realizza pertanto la separazione dei cromatidi fratelli, si ottengono 4 cellule figlie apolidi con cromosomi monocromatidici. PROFASE In profase la cromatina si condensa e di rendono visibili i cromosomi, ciascuno formato da due cromatidi tenuti insieme in corrispondenza del centromero. I due cromatidi, detti fratelli, sono frutto della duplicazione del DNA avvenuta in fase S. Senza la preventiva duplicazione del DNA i cromosomi apparirebbero formati da un solo cromatico e non ne sarebbe possibile la corretta distribuzione alle cellule figlie. All’inizio della provasse le due coppie di centrioli (in una cellula normalmente ne sono presenti due che si duplicano durante la fase G1) formano, insieme al materiale pericentriolare (di natura proteica) due centrosomi. I centrosomi si spostano verso i poli opposti della cellula e incominciano a formare il fuso mitodico. La fine della provasse è caratterizzata dalla disintegrazione dell’involucro nucleare e dalla scomparsa del nucleolo. PROMETAFASE Si definisce prometafase il periodo che intercorre tra il completo dissolvimento dell’involucro nucleare e l’attacco delle fibre del fuso al complesso di proteine che formano il cinetocore in corrispondenza dei centromeri dei cromosomi. Le fibre del fuso formano un ponte tra i cromosomi, disposti ancora disordinatamente e ciascun polo della cellula METAFASE Grazie alla guida dei microtubuli i cromosomi si dispongono allineati sul piano equatoriale, perpendicolare rispetto all’asse del fuso. La disposizione dei cromosomi, che in questa fase raggiungono il massimo grado di spiralizzazione, è detta piastra metafisica. In metafase il fuso mitodico si caratterizza per la presenza di tre tipi di microtubuli: • microtubuli del cinetocore attaccati ai cromosomi; • microtubuli polari che si sovrappongono al centro della cellula; • microtuboli astrali che si irradiano da ciascun cenarosoma verso la periferia della cellula. ANAFASE E TELOFASE In anafase i cromatidi fratelli vengono tirati verso i poli opposti della cellula grazie all’azione dei microtubuli e al contributo di altre proteine motrici. In telofase, attorno a ciascun set di cromatidi, che costituiscono il corredo cromosomitico completo di ogni futura cellula figlia, si riforma l’involucro nucleare e i cromosomi si desacralizzano assumendo nuovamente l’aspetto di cromatina. Inoltre, compare di nuovo il nucleolo. A partire dalla fine dell’anafase si svolge la citodieresi che porterà alla separazione del citoplasma e quindi alla separazione fisica delle due cellule figlie
