All'inizio eri solo del materiale genetico. Per crearti, la tua mamma e il tuo papà biologici hanno dovuto partecipare allo sforzo di inserire un gamete ciascuno:uno spermatozoo e un ovulo, ciascuno con 23 cromosomi.
È qui che sono dovute intervenire alcune complicate tecniche genetiche:un processo chiamato mitosi, così come il suo processo gemello, la meiosi, che è ugualmente importante, ma non così comune. Quindi aspetta... meiosi contro meitosi ? Qual è la differenza?
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La mitosi è un processo fondamentale nella biologia cellulare, che determina la divisione di una singola cellula in due cellule figlie. La divisione cellulare garantisce che le cellule del corpo di un organismo continuino a prosperare e a sostituire le cellule danneggiate o usurate.
Grazie alla mitosi, siamo in grado di generare copie identiche di cellule, come quelle utilizzate nella riparazione e nella crescita dei tessuti.
Durante la mitosi, una cellula madre diploide subisce una serie di eventi. Il nucleo della cellula madre si divide, culminando nella formazione di due cellule somatiche diploidi geneticamente identiche, o cellule figlie.
Ciò significa che ciascuna cellula figlia possiede una copia esatta del materiale genetico della cellula madre, con lo stesso numero di cromosomi e le stesse informazioni genetiche.
Uno degli attori chiave in questo processo include il fuso mitotico, una struttura complessa di microtubuli del fuso che guida la separazione ordinata dei cromosomi.
Quando i cromosomi si allineano lungo la piastra metafase, durante l'anafase subiscono una precisa segregazione nelle due cellule figlie. Nel frattempo, la membrana nucleare si smonta e si rimonta, garantendo una transizione graduale.
La mitosi è essenziale per la crescita, la riparazione e il mantenimento degli organismi multicellulari. Consente il costante rinnovamento di cellule come pelle, sangue e muscoli, il tutto garantendo che queste nuove cellule siano geneticamente identiche alle cellule madri.
In sostanza, la mitosi è il cavallo di battaglia cellulare che mantiene il nostro corpo funzionante senza intoppi.
La meiosi è un processo fondamentale nella riproduzione sessuale, distinto dalla mitosi, poiché mira a creare diversità genetica.
La meiosi inizia con una cellula madre diploide, ma non si ferma solo a due cellule figlie. Procede invece attraverso due fasi distinte:Meiosi I e Meiosi II.
La fase iniziale, la Meiosi I, prevede un passaggio cruciale:la ricombinazione omologa, in cui i cromosomi omologhi di ciascun genitore si scambiano materiale genetico. Questo processo mescola il mazzo genetico, mescolando e abbinando gli alleli (versioni dei geni) di entrambi i genitori.
Come risultato della Meiosi I emergono due cellule figlie aploidi, ciascuna con una combinazione unica di materiale genetico. Queste cellule possiedono solo una versione di ciascun gene, a differenza delle due versioni trovate in una cellula diploide. Ma la diversità genetica non finisce qui.
Segue la meiosi II e le cellule aploidi si dividono ulteriormente. Questa seconda divisione dà luogo a quattro cellule figlie aploidi, ciascuna con composizioni genetiche distinte. Queste cellule specializzate sono conosciute come gameti, o cellule sessuali, e svolgono un ruolo fondamentale nella riproduzione sessuale.
Durante la fecondazione, le cellule riproduttive (cioè gli spermatozoi) che trasportano la propria informazione genetica unica si fondono con gli ovuli, anch'essi carichi di materiale genetico distintivo. Questa unione dà come risultato uno zigote con un set completo di geni, comprendente i contributi di entrambi i genitori.
La meiosi è l'architetto della variazione genetica, migliorando l'adattabilità di un organismo a un mondo in cambiamento. Il processo meiotico garantisce che ogni evento di riproduzione sessuale produca combinazioni genetiche veramente uniche, un elemento cruciale nella creazione di ogni nuova generazione.
"La chiave per comprendere la differenza tra mitosi e meiosi non sta nei passaggi, ma nei prodotti finali di ciascuno", afferma Brandon Jackson, assistente professore presso il Dipartimento di scienze biologiche e ambientali presso la Longwood University della Virginia.
"La mitosi dà luogo a due cellule 'figlie' identiche, ciascuna con due versioni di ciascun gene:una versione per ciascun genitore, proprio come ogni cellula del corpo", continua. "La meiosi dà come risultato quattro cellule chiamate gameti - cellule sessuali - ma ciascuna ha solo una versione di ciascun gene. In questo modo, quando lo sperma e l'ovulo si fondono durante la fecondazione, lo zigote risultante torna ad avere due versioni di ciascun gene."
Quindi, se le cellule si dividono, è quasi sempre attraverso la mitosi, a meno che il prodotto non sia un gamete che intende incontrarsi con un altro gamete per creare un nuovo organismo.
In questo caso, ogni cellula può avere solo 23 cromosomi invece dei normali 46. Quindi, è necessario un po' di rimescolamento per assicurarsi che ogni cellula sessuale abbia la metà dei cromosomi di una cellula normale.
È difficile descrivere le differenze tra i processi di mitosi e meiosi senza usare termini come "ricombinazione omologa" e "citocinesi", che creano confusione. È utile smettere per un momento di pensare alla divisione cellulare in termini di cromosomi e iniziare a pensare a frasi.
"La mitosi contro la meiosi è la nemesi dei miei studenti!" dice Jackson. "Ma poiché il DNA è molto simile alle parole messe insieme per formare frasi, possiamo usare le parole per analogizzare questi eventi."
Un esercizio che Jackson fa nelle sue lezioni di biologia consiste nel prendere due frasi e chiamarle "cromosomi". Per il bene di questo articolo, abbiamo scritto la frase 1 in grassetto per facilitare il percorso attraverso i processi di mitosi e meiosi.
Entrambe queste frasi descrivono sostanzialmente la stessa idea, ma la frase 1 (una cellula uovo, con 23 cromosomi) viene dal genitore femmina (in grassetto), e la frase 2 (uno spermatozoo, anch'esso con 23 cromosomi) viene dal genitore maschio.
Frase 1:Immagina un coniglio nascosto tra i cespugli. Frase 2:Concettualizza una lepre ammantata di vegetazione.
Sia la mitosi che la meiosi iniziano da qui e duplicano il DNA, dandoci due per ogni frase.
Immagina un coniglio nascosto tra i cespugli. Immagina un coniglio nascosto tra i cespugli. Concettualizza una lepre ammantata di vegetazione. Concettualizza una lepre ammantata di vegetazione.La fase successiva della mitosi separa i duplicati e poi li smista nuovamente per creare cellule gemelle contenenti ciascuna materiale genetico ereditato sia dalla madre che dal padre. Questi possono successivamente creare duplicati di se stessi che sono praticamente identici ai duplicati che i globuli rossi o le cellule del fegato hanno fatto l'anno scorso o 20 anni fa.
Immagina un coniglio nascosto tra i cespugli. Concettualizza una lepre ammantata di vegetazione. Immagina un coniglio nascosto tra i cespugli. Concettualizza una lepre ammantata di vegetazione.Il primo stadio della meiosi, (scientificamente noto come Meiosi I), prende il DNA duplicato che segna l'inizio del processo di mitosi, lo copia, dando come risultato due cellule figlie, ciascuna contenente una serie completa di cromosomi e poi le mescola come un mazzo di carte:
Concettualizza un coniglio nascosto nel vegetazione. Immagina una lepre ammantata tra cespugli. Immagina un coniglio ammantato di cespugli . Concettualizza una lepre nascosta nel vegetazione.Il primo passaggio (scientificamente noto come Meiosi I) avviene quando una singola cellula viene copiata dando luogo a due cellule figlie, ciascuna contenente un set completo di cromosomi.
Concettualizza un coniglio nascosto nel vegetazione. Immagina una lepre ammantata tra i cespugli . Immagina un coniglio ammantato di cespugli . Concettualizza una lepre nascosta nel vegetazione.La seconda fase (scientificamente nota come Meiosi II) separa quindi le nuove cellule figlie, inserendo ciascuna nella propria cellula, lasciando quattro cellule con DNA diverso in ciascuna.
Concettualizza un coniglio nascosto nel vegetazione. Immagina una lepre ammantata tra i cespugli . Immagina un coniglio ammantato di cespugli . Concettualizza una lepre nascosta nel vegetazione."Ogni frase dice la stessa cosa, ma con versioni diverse di ogni parola:ogni versione è un allele, nel linguaggio del DNA", afferma Jackson. "Ogni allele è un mix di parole dei genitori maschi e femmine."
Uff! La meiosi sembra un sacco di lavoro! Perché affrontare tutta questa seccatura quando potresti semplicemente fare un po' di mitosi veloce e farla finita?
"Variazione!" dice Jackson. "Questa è la prima parte della riproduzione sessuale, il cui scopo è aumentare la variazione genetica, e questo aumenta la capacità di un organismo di continuare ad adattarsi a un mondo in cambiamento."
Diciamo che l'ultimo gamete sopra (quelle sono le "frasi" formate dalla meiosi) feconda un altro gamete che dice:
Considera un coniglio mascherato dalle erbacce.Ciò creerebbe una nuova cellula e organismo con il seguente profilo DNA:
Concettualizza una lepre nascosta nel vegetazione. Considera un coniglio mascherato dalle erbacce.Non solo è diversa dalla nostra cellula madre, quella con cui abbiamo iniziato, ma è diversa anche da entrambi i nonni.
E se si hanno dozzine di queste frasi (dopo tutto gli esseri umani hanno 23 paia di "frasi") e ogni frase ha migliaia di parole, ogni meiosi e ogni evento di fecondazione si traducono in combinazioni genetiche che probabilmente non sono mai esistite.
Questo è, ovviamente, il motivo per cui sei così speciale.
Questo è interessanteLa meiosi fu osservata per la prima volta nelle uova di riccio di mare nel 1876 dal biologo tedesco Oscar Hertwig.
Questo articolo è stato aggiornato insieme alla tecnologia AI, quindi verificato e modificato da un editor di HowStuffWorks.
