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Negli organismi eucariotici, compreso l'uomo, il materiale genetico è immagazzinato nei cromosomi all'interno del nucleo. Le cellule seguono un ciclo di crescita e divisione. Durante l'interfase la cellula duplica il suo DNA. Il prossimo evento importante è la mitosi, seguita dalla citocinesi. I procarioti, come i batteri, utilizzano un processo di fissione più semplice.
I cromosomi sono costituiti da DNA a doppio filamento avvolto attorno alle proteine istoniche. Durante l'interfase, la cromatina si decondensa, consentendo agli enzimi di replicazione di sintetizzare una copia esatta di ciascun cromosoma. I cromatidi fratelli risultanti sono collegati in un centromero, formando il classico cromosoma a forma di X. Quando i cromatidi si condensano, termina l'interfase e inizia la mitosi.
La profase segna l'inizio della mitosi:l'involucro nucleare si dissolve e i microtubuli spuntano dai centrosomi che migrano verso i poli opposti. Quando la profase passa alla metafase, i microtubuli si attaccano ai cinetocori su ciascun cromatide. I cromosomi si allineano lungo la piastra metafase al centro della cellula. Gli esseri umani possiedono 23 paia di cromosomi, uno per ciascun genitore.
Durante l’anafase i centromeri si dividono liberando i cromatidi fratelli. I microtubuli poi tirano ciascun cromatide verso i poli opposti, dando temporaneamente alla cellula 92 cromosomi prima della divisione. Nella telofase, le membrane nucleari si riformano attorno ai due gruppi di cromosomi, che iniziano a rilassarsi dal loro stato condensato.
Dopo la telofase la cellula si divide fisicamente. Un anello contrattile si forma sulla precedente placca metafasica, pizzicando la membrana verso l'interno per creare un solco di scissione. Quando il solco si approfondisce e la membrana fornisce nuovo materiale, emergono due cellule figlie, ciascuna contenente un set completo di cromosomi. Queste cellule entrano nell'interfase e il ciclo si ripete.
Le cellule procariotiche bypassano la mitosi e la citocinesi, dividendosi invece per fissione binaria, un processo unico e semplificato.
