Le cellule degli organismi eucarioti, come gli umani, mantengono le loro informazioni genetiche in cromosomi composti da acido desossiribonucleico, o DNA, che risiedono all'interno di un nucleo cellulare. Le cellule subiscono periodi alternati di crescita e divisione. Durante la fase di crescita, o interfase, la cellula replica il suo DNA. Il prossimo evento nel ciclo cellulare è la mitosi, o divisione nucleare, seguita da citochinesi o divisione cellulare. Le cellule procariotiche come i batteri seguono un processo più semplice di fissione cellulare.
Replicazione del DNA
Il DNA e alcune proteine note come istoni formano le strutture cromosomiche. Il DNA è a doppio filamento e forma un pacchetto strettamente arrotolato con l'assistenza degli istoni. Durante l'interfase, i cromosomi si rilassano, dando accesso agli enzimi di replica per creare una nuova copia di ciascun cromosoma. Le copie gemellate, o cromatidi, sono unite da una struttura proteica globulare chiamata centromero, che forma la familiare forma X dei cromosomi. La condensazione dei cromosomi doppio cromatide segna la fine dell'interfase e l'inizio della mitosi.
Prophase e metafase
Il primo stadio della mitosi è la profase, in cui la membrana nucleare si disintegra. Durante la profase, la cellula crea microtubuli attaccati a due organelli chiamati centrosomi, che migrano su entrambi i lati della cellula. Quando la profase progredisce in metafase, i microtubuli si avvicinano ai cromosomi. Un cinetocoro costituito da germogli di proteine di ciascun cromatide, che formano una struttura a cui i microtubuli possono legarsi. I cromosomi si allineano sulla piastra metafase nel centro della cellula. Gli esseri umani hanno 23 paia di cromosomi, un membro di coppia da ciascun genitore.
Anafase e Telophase
Alla fine della metafase, ciascun cromatide è attaccato a un microtubulo ancorato da un centrosoma. La fase successiva, l'anafase, inizia quando i centromeri si dissolvono, convertendo i cromatidi fratelli in cromosomi figli. La cellula umana ha temporaneamente 92 cromosomi in questa fase piuttosto che la normale 46. I centrosomi trascinano i microtubuli con i cromosomi al seguito su entrambi i lati della cellula, in modo che entrambe le parti abbiano un set completo di materiale genetico. Nella telofase ricompaiono le membrane nucleari che racchiudono ogni serie di cromosomi. I cromosomi iniziano quindi a rilassarsi dal loro stato strettamente arrotolato.
Un anello contrattile nel sito della vecchia piastra metafase pizzica la cellula, creando un solco che si approfondisce mentre la cellula sintetizza il nuovo materiale esterno della membrana. I nuclei sono separati dalle nuove membrane cellulari. Alla fine, la cellula si divide in due cellule figlie, ciascuna contenente il complemento completo dei cromosomi. Le due cellule entrano quindi nell'interfase e il ciclo cellulare si ripete.
