Di Kevin Beck
Aggiornato il 30 agosto 2022

Andrew Brookes/Fonte immagine/GettyImages

La divisione cellulare è la pietra angolare della vita e avviene in due modalità distinte che servono a diverse funzioni biologiche. La mitosi, la divisione non sessuale delle cellule somatiche, garantisce la crescita, la riparazione e la riproduzione asessuata. La meiosi, confinata alle gonadi, crea gameti aploidi e guida la diversità genetica attraverso la ricombinazione e l'assortimento indipendente.

Cosa sono le cellule?

Le cellule sono le unità fondamentali della vita, possiedono cinque capacità fondamentali:rilevamento ambientale, crescita, riproduzione, omeostasi e chimica complessa. Nonostante la notevole diversità degli organismi, a livello microscopico l'architettura di una cellula umana assomiglia a quella di una cellula vegetale:entrambe contengono un nucleo, un citoplasma e confini definiti.

Procarioti contro eucarioti

I procarioti (batteri e archaea) sono quasi esclusivamente unicellulari, si riproducono asessualmente tramite fissione binaria e sono privi di organelli legati alla membrana. Gli eucarioti (animali, piante, funghi e protisti) sono in gran parte multicellulari, possiedono organelli complessi e si affidano alla mitosi e alla meiosi per propagarsi e diversificarsi.

Il ciclo cellulare

Negli eucarioti il ciclo cellulare orchestra la crescita e la divisione. Interfase (G1, S, G2) prepara la cellula:G1 comporta la crescita e la duplicazione degli organelli; S replica il DNA; G2 assembla i macchinari per la divisione. Il ciclo culmina nella fase M —mitosi—seguita dalla citocinesi, che separa fisicamente le due cellule figlie.

Nozioni di base sui cromosomi

Il materiale genetico negli eucarioti è confezionato come cromatina, ovvero il DNA avvolto attorno alle proteine istoniche, formando cromosomi distinti. Gli esseri umani hanno 46 cromosomi:22 paia di autosomi e una coppia di cromosomi sessuali (XX o XY). Sebbene i cromosomi omologhi condividano una struttura simile, le loro sequenze nucleotidiche differiscono, consentendo la ricombinazione durante la meiosi.

Mitosi contro meiosi

Entrambi i processi iniziano con cromosomi duplicati (92 cromatidi in una cellula diploide). Nella mitosi, le 46 paia di cromatidi fratelli si segregano per produrre due cellule figlie geneticamente identiche. La meiosi, tuttavia, riduce della metà il numero dei cromosomi e introduce variazioni genetiche.

Le fasi della mitosi

• Profase: I cromosomi si condensano; l'involucro nucleare si dissolve; si forma il fuso mitotico.
• Prometafase: I cromosomi si attaccano ai microtubuli del fuso e iniziano a muoversi.
• Metafase: I cromosomi si allineano sulla piastra metafase.
• Anafase: I cromatidi fratelli si separano verso i poli opposti.
• Telofase: Gli involucri nucleari si riformano attorno a ciascun insieme di cromosomi, che si decondensano.

Segue la citocinesi, che produce due cellule figlie che entrano ciascuna in un nuovo ciclo cellulare.

Le due fasi della meiosi

La meiosi consiste di due divisioni consecutive – meiosi I e meiosi II – che producono quattro gameti aploidi. Ogni divisione contiene fasi analoghe alla mitosi ma con caratteristiche uniche.

Meiosi I

• Profase I: I cromosomi omologhi si accoppiano per formare bivalenti (tetradi) e subiscono l'incrocio, mescolando il materiale genetico.
• Metafase I: I bivalenti si allineano sulla piastra metafase; l'orientamento di ciascun omologo è casuale, creando fino a 2 ²³ (≈8,4 milioni) possibili combinazioni di gameti.
• Anafase I: I cromosomi omologhi si segregano ai poli opposti, mentre i cromatidi fratelli rimangono attaccati.
• Telofase I: Si formano due cellule aploidi, ciascuna contenente ancora cromatidi duplicati.

Meiosi II

• La meiosi II rispecchia la mitosi:i cromatidi duplicati si separano, dando origine a quattro cellule aploidi geneticamente distinte.
• Queste cellule diventano gameti (spermatozoi nei maschi e uova nelle femmine), ciascuno contenente una singola copia dei 23 cromosomi.
• Durante questa fase avviene la determinazione del sesso:lo sperma che trasporta Y porta alla prole maschile; lo sperma con X può contribuire solo alle figlie femmine.

Meiosi e diversità genetica

La meiosi integra due meccanismi – il crossover e l’assortimento indipendente – per generare la vasta diversità genetica osservata negli eucarioti. Comprendere questi processi è essenziale per comprendere concetti di genetica, evoluzione e medicina.