Mitosi e Meiosi

Differenze nello scopo

Anche se entrambi i tipi di divisione cellulare si trovano in molti animali, piante e funghi, la mitosi è più comune della meiosi e ha una maggiore varietà di funzioni. Non solo la mitosi è responsabile della riproduzione asessuata negli organismi unicellulari, ma è anche ciò che permette la crescita e la riparazione cellulare negli organismi multicellulari, come gli esseri umani. Nella mitosi, una cellula crea un clone esatto di se stessa. Questo processo è ciò che sta dietro la crescita dei bambini in adulti, la guarigione di tagli e contusioni, e anche la ricrescita di pelle, arti e appendici in animali come gechi e lucertole.

La mitosi è un tipo più specifico di divisione cellulare (delle cellule germinali, in particolare) che risulta in gameti, uova o sperma, che contengono la metà dei cromosomi presenti in una cellula madre. A differenza della mitosi con le sue molteplici funzioni, la meiosi ha uno scopo ristretto ma significativo: assistere la riproduzione sessuale. È il processo che permette ai bambini di essere imparentati ma ancora diversi dai loro due genitori.

Meiosi e diversità genetica

La riproduzione sessuale usa il processo della meiosi per aumentare la diversità genetica. La prole creata attraverso la riproduzione asessuata (mitosi) è geneticamente identica al suo genitore, ma le cellule germinali create durante la meiosi sono diverse dalle cellule dei genitori. Alcune mutazioni si verificano frequentemente durante la meiosi. Inoltre, le cellule germinali hanno solo un set di cromosomi, quindi sono necessarie due cellule germinali per creare un set completo di materiale genetico per la prole. La prole è quindi in grado di ereditare i geni da entrambi i genitori e da entrambi i gruppi di nonni.

La diversità genetica rende una popolazione più resistente e adattabile all’ambiente, il che aumenta le possibilità di sopravvivenza ed evoluzione a lungo termine.

La meiosi come forma di riproduzione per organismi unicellulari ha avuto origine con la vita stessa, circa 3,8 miliardi di anni fa. Si pensa che la meiosi sia apparsa circa 1,4 miliardi di anni fa.

Fasi di mitosi e meiosi

Le cellule passano circa il 90% della loro esistenza in una fase nota come interfase. Poiché le cellule funzionano in modo più efficiente e affidabile quando sono piccole, la maggior parte delle cellule svolge regolari compiti metabolici, si divide o muore, piuttosto che semplicemente crescere di più nell’interfase. Le cellule si “preparano” alla divisione replicando il DNA e duplicando i centrioli proteici. Quando inizia la divisione cellulare, le cellule entrano in fase mitotica o meiotica.

Nella mitosi, il prodotto finale è costituito da due cellule: la cellula madre originale e una nuova cellula figlia geneticamente identica. La meiosi è più complessa e passa attraverso ulteriori fasi per creare quattro cellule aploidi geneticamente diverse che poi hanno il potenziale di combinarsi e formare una nuova progenie diploide geneticamente diversa.

Fasi della mitosi

Ci sono quattro fasi mitotiche: profase, metafase, anafase e telofase. Le cellule vegetali hanno una fase aggiuntiva, la preprofase, che si verifica prima della profase.

• Durante la profase mitotica, la membrana nucleare (talvolta chiamata “involucro”) si dissolve. La cromatina dell’interfase si arrotola strettamente e si condensa fino a diventare cromosomi. Questi cromosomi sono costituiti da due cromatidi fratelli geneticamente identici che sono uniti da un centromero. I centrosomi si allontanano dal nucleo in direzioni opposte, lasciandosi dietro un apparato di fusi.

• In metafase, le proteine motrici che si trovano su entrambi i lati dei centromeri dei cromosomi aiutano a spostare i cromosomi secondo la spinta dei centrosomi opposti, mettendoli alla fine in una linea verticale lungo il centro della cellula; questo è talvolta conosciuto come la piastra di metafase o equatore del fuso.

• Le fibre del fuso iniziano ad accorciarsi durante l’anafase, tirando i cromatidi fratelli a parte ai loro centromeri. Questi cromosomi divisi vengono trascinati verso i centrosomi che si trovano alle estremità opposte della cellula, facendo apparire molti cromatidi brevemente a forma di “V”. Le due porzioni scisse della cellula sono ufficialmente conosciute come “cromosomi figli” a questo punto del ciclo cellulare.

• La telofase è la fase finale della divisione cellulare mitotica. Durante la telofase, i cromosomi figli si attaccano alle rispettive estremità della cellula madre. Le fasi precedenti si ripetono, solo al contrario. L’apparato del fuso si dissolve, e le membrane nucleari si formano intorno ai cromosomi figli separati. All’interno di questi nuovi nuclei formati, i cromosomi si srotolano e ritornano allo stato di cromatina.

• Un ultimo processo – la citocinesi – è necessario perché i cromosomi figli diventino cellule figlie. La citochinesi non fa parte del processo di divisione cellulare, ma segna la fine del ciclo cellulare ed è il processo con cui i cromosomi figli si separano in due nuove cellule uniche. Grazie alla mitosi, queste due nuove cellule sono geneticamente identiche l’una all’altra e alla cellula madre originale; ora entrano nelle loro interfasi individuali.

Fasi della meiosi

Ci sono due fasi primarie della meiosi in cui avviene la divisione cellulare: la meiosi 1 e la meiosi 2. Entrambe le fasi primarie hanno quattro fasi proprie. La meiosi 1 ha la profase 1, metafase 1, anafase 1 e telofase 1, mentre la meiosi 2 ha la profase 2, metafase 2, anafase 2 e telofase 2. Anche la citochinesi gioca un ruolo nella meiosi; tuttavia, come nella mitosi, è un processo separato dalla meiosi stessa, e la citochinesi si manifesta in un punto diverso della divisione.

Meiosi I vs. Meiosi II

Per una spiegazione più dettagliata, vedi Meiosi 1 vs. Meiosi 2.

Nella meiosi 1, una cellula germinale si divide in due cellule aploidi (dimezzando il numero di cromosomi nel processo), e l’obiettivo principale è lo scambio di materiale genetico simile (ad es, un gene dei capelli; vedi anche genotipo vs fenotipo). Nella meiosi 2, che è abbastanza simile alla mitosi, le due cellule diploidi si dividono ulteriormente in quattro cellule aploidi.

Fasi della meiosi I

• La prima fase meiotica è la profase 1. Come nella mitosi, la membrana nucleare si dissolve, i cromosomi si sviluppano dalla cromatina e i centrosomi si allontanano, creando l’apparato del fuso. I cromosomi omologhi (simili) di entrambi i genitori si accoppiano e si scambiano il DNA in un processo noto come crossing over. Questo porta alla diversità genetica. Questi cromosomi appaiati – due per ogni genitore – sono chiamati tetradi.

• Nella metafase 1, alcune delle fibre del fuso si attaccano ai centromeri dei cromosomi. Le fibre tirano le tetradi in una linea verticale lungo il centro della cellula.

• L’anafase 1 è quando le tetradi sono separate l’una dall’altra, con metà delle coppie che vanno da un lato della cellula e l’altra metà che va dal lato opposto. È importante capire che in questo processo si muovono cromosomi interi, non cromatidi, come avviene nella mitosi.

• Ad un certo punto tra la fine dell’anafase 1 e gli sviluppi della telofase 1, la citochinesi inizia a dividere la cellula in due cellule figlie. In telofase 1, l’apparato del fuso si dissolve, e le membrane nucleari si sviluppano intorno ai cromosomi che ora si trovano ai lati opposti della cellula madre/nuove cellule.

Fasi della meiosi II

• Nella profase 2, i centrosomi si formano e si spingono a parte nelle due nuove cellule. Si sviluppa un apparato mandrino e le membrane nucleari delle cellule si dissolvono.

• Le fibre del mandrino si collegano ai centromeri dei cromosomi nella metafase 2 e allineano i cromosomi lungo l’equatore della cellula.

• Durante l’anafase 2, i centromeri dei cromosomi si rompono e le fibre del mandrino separano i cromatidi. A questo punto le due porzioni separate sono ufficialmente note come “cromosomi fratelli”.

• Come nella telofase 1, la telofase 2 è aiutata dalla citochinesi, che divide nuovamente entrambe le cellule, dando origine a quattro cellule aploidi chiamate gameti. Le membrane nucleari si sviluppano in queste cellule, che entrano di nuovo nelle loro interfasi.

• Mitosi – Encyclopædia Britannica
• Meiosi – Encyclopædia Britannica
• Mitosi – Crash Course Biology – YouTube
• Meiosi – Crash Course Biology – YouTube
• How Cells Divide – PBS (Vedi anche l’animazione Flash interattiva)
• Cell Cycle and Mitosis Tutorial – Hartnell College Biology
• Cell Division, Mitosi e Meiosi – Biologia all’Università dell’Illinois-Chicago
• Mitosi e Meiosi – The Biology Web
• La bellezza autoprodotta del Centriolo – Nautilus
• Wikipedia: Divisione cellulare
• Wikipedia: Meiosi
• Wikipedia: Mitosi