La divisione cellulare è il processo con cui una cellula madre genera cellule figlie: la mitosi produce due cellule identiche per la crescita e il rinnovamento dei tessuti, mentre la meiosi produce quattro gameti geneticamente diversi per la riproduzione sessuata.
Ogni organismo, dalla minuscola ameba fino al corpo umano, deve poter generare nuove cellule per crescere, riparare le ferite e trasmettere la vita. La divisione cellulare risolve questo problema permettendo a una cellula di duplicare il proprio DNA e ripartirlo equamente fra le cellule figlie. Negli eucarioti questo processo si svolge attraverso un percorso ordinato chiamato ciclo cellulare, articolato nelle fasi G1, S, G2 e M. Durante la fase S avviene la duplicazione del materiale genetico, mentre la fase M comprende la divisione del nucleo e quella del citoplasma. Esistono due modalità fondamentali di divisione, la mitosi e la meiosi, che condividono alcune tappe ma rispondono a esigenze biologiche diverse. Capire la differenza fra queste due strade è essenziale per comprendere sia la stabilità dei tessuti sia la variabilità degli individui di una specie.
La mitosi: una cellula, due copie identiche
La mitosi è la divisione che permette a una cellula somatica diploide di originare due cellule figlie con lo stesso numero e tipo di cromosomi della madre. Prima che inizi, durante l'interfase, ciascun cromosoma viene duplicato e risulta formato da due cromatidi fratelli uniti al centromero. La fase M vera e propria si suddivide in profase, metafase, anafase e telofase, a cui segue la citodieresi che separa fisicamente il citoplasma. In profase la cromatina si condensa, l'involucro nucleare si disgrega e si forma il fuso mitotico fatto di microtubuli. In metafase i cromosomi si allineano sul piano equatoriale, mentre in anafase i cromatidi fratelli vengono trascinati ai poli opposti grazie alle fibre del fuso. In telofase si riforma l'involucro nucleare attorno ai due nuovi nuclei e la cellula completa la divisione ottenendo due copie geneticamente identiche, fondamentali per la crescita degli organismi e per la sostituzione delle cellule dell'epidermide o del sangue.
La meiosi: dimezzare per ricombinare
La meiosi è una divisione speciale che, partendo da una cellula diploide della linea germinale, produce quattro cellule aploidi destinate a diventare gameti, cioè ovuli o spermatozoi. È composta da due divisioni consecutive, meiosi I e meiosi II, precedute da una sola duplicazione del DNA, così il numero di cromosomi passa da 2n a n. Il momento più importante è la profase I, durante la quale i cromosomi omologhi si appaiano formando tetradi e scambiano segmenti di DNA attraverso il crossing-over. In metafase I le coppie di omologhi si dispongono in modo casuale sul piano equatoriale, e questo assortimento indipendente, sommato al crossing-over, genera un'enorme varietà genetica. In anafase I si separano gli omologhi e non i cromatidi, mentre la meiosi II somiglia a una mitosi che separa i cromatidi fratelli delle cellule aploidi appena formate. Per esempio, nella specie umana la meiosi parte da una cellula con 46 cromosomi e produce gameti con 23 cromosomi, così che la fecondazione possa ricostituire il corredo diploide del nuovo individuo.
Ricorda
- La mitosi produce due cellule figlie diploidi identiche alla madre e serve a crescita, riparazione e rinnovamento dei tessuti somatici.
- La meiosi produce quattro cellule aploidi geneticamente diverse grazie al crossing-over e all'assortimento indipendente, ed è alla base della riproduzione sessuata.
- Una sola duplicazione del DNA precede entrambe le divisioni, ma nella meiosi seguono due divisioni successive che dimezzano il numero di cromosomi.
- Esercizio attivo sul quaderno: disegna in due colonne parallele le fasi della mitosi e quelle della meiosi I, indicando in ciascun riquadro il numero di cromosomi e di cromatidi presenti in una cellula umana (parti da 2n=46) e segnala con una freccia rossa il momento in cui avviene il crossing-over.