ASM PRE – Mitosi e meiosi

La riproduzione cellulareIl ciclo cellulare

Il ciclo cellulare, o ciclo di divisione cellulare (CDC), è la serie di eventi che avvengono inuna cellula eucariote tra una divisione cellulare e quella successiva. La durata del ciclo cel-lulare varia col variare della specie, del tipo di cellula e delle condizioni di crescita. Negliorganismi pluricellulari alcune cellule una volta raggiunta la maturità perdono la capacità didividersi.

Il ciclo cellulare è un processo geneticamente controllato, costituito da una serie di eventicoordinati e dipendenti tra loro, dai quali dipende la corretta proliferazione delle cellule eu-cariotiche. Gli eventi molecolari che controllano il ciclo cellulare sono ordinati e

direzionali: ogni processo è la diretta conseguenza dell‘evento precedente ed è la causa diquello successivo. È caratterizzato da cinque fasi: fase G1, fase 5, fase G2,mitosi e citodie-resi chiamata anche divisione citoplasmatica; G sta per "GAP" (Intervallo). S sta per "SYN-THESIS" (Sintesi).

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Il ciclo cellulare è un evento molto importante, per questo motivo è regolato in tutte le suedimensioni. Affinché l’informazione genetica venga correttamente trasmessa dalla cellulamadre alle cellule figlie, il genoma deve essere prima duplicato durante il periodo di tempodenominato fase S e in seguito i cromosomi devono venire segregati nelle due cellule figliedurante la fase M. La fase M è a sua volta composta da due processi, strettamente collegati:la mitosi, durante la quale i cromosomi della cellula sono divisi tra le due cellule figlie e lacitodieresi, che comporta la divisione fisica del citoplasma della cellula.

Il ciclo cellulare è un processo estremamente importante; errori in questo processo potrebbe-ro compromettere la vitalità cellulare. Per tale motivo, nel ciclo cellulare, sono presenti deipunti di controllo o checkpoints, localizzati a livello delle transizioni Gl/S e GZ/M. Infatti,tra le fasi 5 ed M ci sono normalmente due periodi di tempo detti "gap": Gl fra la fine dellamitosi e l’inizio della fase S e GZ fra il termine della fase S e l’inizio della fase M. In questiperiodi di tempo si ha la maggior parte della sintesi proteica con conseguente aumento dellamassa cellulare e la realizzazione dei controlli che impediscono l’inizio della fase successi-va se non è stata completata quella precedente. Le fasi G1 e G2 sono quelle che possono su-bire la maggior variabilità di durata e in alcuni casi particolari possono anche essere elimi-

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Illustrazione 1: Le fasi cellulari

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nate, contrariamente alle fasi S e M che sono essenziali e che rappresentano due eventi chia-ve del ciclo cellulare. L'insieme delle fasi Gl, S e GZ è globalmente identificato come inter-fase. Si dice che le cellule che hanno smesso di dividersi, in modo temporaneo o irreversibi-le, sono in uno stato di quiescenza (fase GO). Le cellule nervose e quelle striate dei muscolischeletrici, ad esempio, rimangono in questo stadio per tutta la vita dell'organismo. Le cellu-le che non vanno più incontro a divisione in seguito ad invecchiamento o a danneggiamentodel DNA sono invece chiamate senescenti. È da osservare che la mitosi produce sempre duecellule geneticamente identiche alle cellula madre e che la maggior parte degli organuli cito-plasmatici si distribuisce casualmente nelle cellule figlie.

La mitosiLa mitosi è la divisione cellulare vera e propria. Costituita da cinque fasi, inizia alla finedella fase G2 con la prima delle sue cinque fasi. In questa prima fase della mitosi chiamataprofase, il nucleo cellulare si dissolve e i cromosomi, costituiti da due cromatidi, diventanovisibili. I centrioli si duplicano e si separano migrando ai poli. Il fuso mitotico si forma e icromosomi si attaccano ai filamenti del fuso.

Comincia a questo punto la seconda fase della mitosi, |a metafase, nella quale i cromosomivengono allineati all’equatore cellulare. Una volta raggiunto l’allineamento inizia la terzafase della mitosi, l’anafase, nella quale i due cromatidi di un cromosoma si separano diven-tando due cromosomi. Questi vengono trascinati ai poli.

Nella quarta fase della mitosi, la telofase, il nucleo si riforma e i cromosomi ritornano a es-sere filamenti di cromatina.

Alla telofase segue la citodieresi che è la divisione del citoplasma in due. Gli organuli si di-vidono casualmente fra le due cellule. Ogni cellula riceve comunque due dei quattro centrio-li.

A livello genetico le due cellule figlie sono identiche alla cellula madre (si dice che sono deicloni).

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La meiosiAlcune cellule degli organismi servono per dare origine a un nuovo essere vivente. Dal mo-mento che ogni organismo vivente ha un numero fisso di cromosomi (nell’uomo sono 46(23 coppie)) occorre che i due genitori diano solo metà dei cromosomi (nell’uomo 23

cromosomi per genitore). Per permettere questa divisione in due del patrimonio genetico eper permettere la ricombinazione genetica, i gameti (ovulo e spermatozoi) si formano graziealla meiosi.

La meiosi è costituita da due divisioni che si susseguono. Al termine della fase G2 del ciclocellulare, la cellula madre dei gameti ha duplicato il DNA e comincia la profase della primadivisione meiotica (profase I). In questa fase, il nucleo si dissolve, i centrioli si duplicano esi separano e si forma il fuso mitotico. I cromosomi, costituiti da due cromatidi, diventanovisibili e formano delle tetradi nelle quali i due cromosomi (quattro cromatidi) della stessacoppia restano uniti.

Nella metafase I le tetradi vengono allineate all’equatore e avviene il crossing over, unoscambio di pezzetti di DNA fra i due cromatidi interni della coppia di cromosomi unita.

Nell’anafase I le tetradi si separano e migrano ai poli.

Nella telofase I si riforma brevemente il nucleo.

La citodieresi I produce due cellule figlie con 23 cromosomi

ciascuno dei quali costituito da 2 cromatidi.

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Illustrazione 2: La mitosi

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La profase II è la fase dove il nucleo si dissolve nuovamente e i centrioli si duplicano unaseconda volta. Si riforma il fuso mitotico.

Nella metafase II i 23 cromosomi sono allineati all'equatore.

Nell’anafase II i cromatidi si separano diventando cromosomi e migrano ai poli.

Nella telofase II si forma il nucleo definitivo.

Nella citodieresi II ognuna delle due cellule iniziali si divide in due.

Nella meiosi da una cellula madre diploide (nell'uomo 46 cromosomi, in genere Zn cromo-somi) si ottengono quattro cellule figlie aploidi (nell’uomo 23 cromosomi, in genere n cro-mosomi) diverse geneticamente fra loro e dalla cellula madre.

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Illustrazione 3: La meiosi