Lo sapevi che in questo momento, all'interno del tuo corpo, alcune delle tue cellule stanno facendo copie di se stesse? Non preoccuparti, è normale. Le tue cellule hanno bisogno di fare copie di se stesse in modo che possano sostituire le vecchie cellule morte. È il cerchio della vita, Simba.
Le cellule somatiche, cioè le cellule del tuo corpo che non sono cellule sessuali, lo fanno attraverso un processo chiamato mitosi. Nuove cellule sessuali, o gameti, vengono prodotte attraverso un processo diverso, chiamato meiosi. Oggi parleremo di entrambi. Come sono differenti? Come sono simili? Continua a leggere e lo scoprirai!
Il ciclo cellulare e la mitosi: sei il tuo esercito di cloni
Proprio come noi organismi multicellulari, le cellule hanno un ciclo di vita.
Il ciclo cellulare. Immagine da A&P 6 .
La maggior parte del tempo di una cella viene trascorso in Interphase, la sezione più grande del grafico a torta sopra. Ma arriva un momento nella vita della maggior parte delle cellule in cui devono riprodursi. Nella fase S, la cellula si prepara a questo creando copie di tutto il suo DNA. (Puoi leggere di più sulla replicazione qui .) Quindi, in G 2 , la cellula continua a crescere e prepararsi per la mitosi. Bene, salva G 1 per dopo.
Ci sono quattro fasi della mitosi: profase, metafase, anafase e telofase. Sono sicuro che ci sono molti dispositivi mnemonici là fuori per memorizzarli, ma quello che il mio insegnante di scienze della seconda media mi ha insegnato è quello che ho ricordato ancora oggi: "Paul Meets Anne Tonight". Sentiti libero di usare qualcosa di più eccitante, come i Funghi Velenosi Arent Tasty.
Dai un'occhiata a questa panoramica della mitosi, con il modello 3D della mitosi in Biologia visibile!
Durante la profase, il DNA che fluttua nel nucleo della cellula come una massa di minuscoli spaghetti inizia a condensarsi, avvolgendosi molto strettamente. Ricorda che ciascuno dei tuoi 46 cromosomi (cioè, distinte stringhe di DNA) ha un doppio perché il DNA delle cellule si è copiato nella fase S. Insieme, ogni cromosoma e il suo doppio formano un cromosoma composto da due cromatidi fratelli uniti da un centromero. (Questo è ciò che di solito immaginiamo quando pensiamo a un cromosoma.)
Durante la profase accadono anche alcune altre cose: l'involucro nucleare che separa il nucleo dal resto della cellula si dissolve, il nucleolo scompare e le strutture chiamate centrosomi migrano a ciascuna estremità della cellula. I centrioli all'interno dei centrosomi germogliano fibre del fuso (microtubuli) mentre procedono. Alcune fibre del fuso si aggrappano ai centrosomi mentre questo sta succedendo.
Condensazione della cromatina, centrosomi che si spostano alle estremità opposte della cellula e fibre del fuso che si aggrappano ai cromatidi fratelli. Riprese video da Biologia Visibile.
Dopodiché, è il momento della metafase. Durante la metafase, i cromosomi si allineano al centro della cellula e i microtubuli formano un fuso mitotico completo attraverso la cellula.
In anafase, i cromosomi al centro della cellula si separano ai loro centromeri e un cromatide fratello di ciascuno finisce a ciascuna estremità della cellula.
Sorelle cromatidi che si separano. Riprese video da Biologia Visibile.
La telofase è la fase finale della mitosi, ed è qui che avviene la divisione ufficiale di una cellula in due. In primo luogo, i cromosomi si rilassano nuovamente nella cromatina e un involucro nucleare si forma attorno a ciascuna macchia di cromatina, trasformandola in un nucleo nuovo di zecca. Un nucleolo appare in ciascuno di questi nuovi nuclei anche durante la telofase e il fuso mitotico, avendo servito al suo scopo, viene smontato.
Telofase e citochinesi. Riprese video da Biologia Visibile.
Infine, il centro della cellula si stringe verso l'interno ei due nuclei si allontanano l'uno dall'altro, separando la cellula madre originale in due cellule figlie. Ognuna di queste cellule figlie è una cellula diploide con 46 cromosomi (ora con un solo cromatide ciascuno), proprio come la cellula madre e tutte le altre cellule somatiche del corpo umano. Sono anche geneticamente identici tra loro, quindi sì, tecnicamente sono cloni, ma questa è una buona cosa per le cellule somatiche.
Le cellule figlie sono ora in G1, durante la quale crescono, sintetizzano proteine e costruiscono organelli. Dopodiché, possono entrare in G0, la fase non replicativa, oppure passare alla fase S e prepararsi a riprodursi. Crescono così in fretta, vero?
Meiosi: metà dei cromosomi, raddoppia il divertimento
La meiosi è simile alla mitosi in molti modi, ma ci sono un paio di differenze importanti. Prima di tutto, anche se la meiosi inizia con una cellula diploide (un ovocita primario o uno spermatocita primario), i suoi prodotti finali sono 4 cellule figlie aploidi, ciascuna con 23 cromosomi. Invece di essere cloni della cellula originale, ciascuna di queste cellule figlie è geneticamente unica rispetto al suo genitore e alle sue altre cellule figlie.
Dai un'occhiata a questa panoramica della meiosi, con i modelli 3D di meiosi I e II in Biologia visibile!
La meiosi consiste in due cicli di divisione: meiosi I e meiosi II. Ogni round ha una profase, una metafase, un'anafase e una telofase.
Meiosi vs. mitosi. Immagine da A&P 6 .
La profase I è, secondo me, la fase più cool della meiosi. I 46 cromosomi nelle cellule diploidi del tuo corpo sono organizzati in 23 coppie omologhe. Un cromosoma in ciascuna di queste coppie è di tua madre e l'altro è di tuo padre. La profase nella mitosi e la profase I della meiosi iniziano entrambe con il doppio di questo materiale genetico, ovvero ciascuno dei 46 cromosomi ha due cromatidi fratelli.
Le coppie omologhe di cromosomi si trovano e si allineano l'una accanto all'altra, e poi succede qualcosa di sorprendente: la ricombinazione. La ricombinazione (aka crossing over) è il processo che rende la profase I così speciale. È essenzialmente un rimescolamento di materiale genetico che introduce alcune variazioni nelle eventuali cellule figlie. La ricombinazione è uno dei tratti distintivi della riproduzione sessuale, poiché dà una mano all'evoluzione cambiando le cose a livello genetico.
Diamo un'occhiata a una singola coppia omologa come esempio di come funziona la ricombinazione.
Hai i tuoi due cromosomi nella coppia omologa, uno da mamma e uno da papà e all'inizio della profase I, ognuno di questi ha due cromatidi. Insieme, i due cromosomi formano una tetrade, chiamata così perché ha quattro cromatidi in totale. All'interno della tetrade, i cromatidi dei cromosomi materno e paterno scambiano tra loro sezioni omologhe di DNA. (Non dimenticherò mai come il mio insegnante di biologia del liceo ha rappresentato questo processo con una danza stravagante e agitata.)
Attraversamento in corso. Immagine da Biologia Visibile.
Fatto divertente! Nei cromosomi sessuali di individui biologicamente maschi (XY), l'incrocio può verificarsi solo tra alcune regioni dei cromosomi X e Y.
Dopo la profase I arriva la metafase I, in cui ciascuna delle tetradi si allinea al centro della cellula. Quindi, nell'anafase I, i due cromosomi della tetrade vengono allontanati l'uno dall'altro, il che significa che un cromosoma della tetrade finisce su ciascun lato della cellula. Si noti che i cromatidi in ciascun cromosoma non si separano l'uno dall'altro, come farebbero nella mitosi.
La telofase I procede come nella mitosi, risultando in due cellule figlie. Tuttavia, queste cellule figlie sono considerate aploidi, perché ognuna di esse ha solo 23 cromosomi (un set). In altre parole, ogni cellula figlia ha un solo cromosoma da ciascuna coppia omologa. È importante notare, tuttavia, che ciascuno di questi 23 cromosomi ha ancora due cromatidi.
Il risultato finale della meiosi I. Immagine da Biologia Visibile.
Questo diventa importante perché il risultato della seconda metà della meiosi sono quattro cellule aploidi in cui ogni cromosoma ha un solo cromatide.
La meiosi II è molto simile alla mitosi.
Mentre la profase I inizia con materiale genetico duplicato, la profase II inizia con i risultati dei cromosomi della telofase I23 con due cromatidi ciascuno. Questi cromosomi si allineano al centro della cellula nella metafase II ei cromatidi vengono separati l'uno dall'altro al centromero nell'anafase II, proprio come nella mitosi regolare.
Sorelle cromatidi che si separano nella meiosi II. Immagine da Biologia Visibile.
Quindi, la telofase II risulta in un totale di quattro cellule figlie aploidi (due da ciascuna delle cellule figlie prodotte nella meiosi I), ciascuna con 23 cromosomi monocromatidi.
Il risultato finale della meiosi II: quattro cellule figlie aploidi. Immagine da Biologia Visibile.
Ecco un altro fatto divertente, questa volta sui gameti femminili. Anche se ogni ovocita primario produce tecnicamente tre o quattro cellule figlie, solo una di esse è in realtà un uovo vitale. Gli altri due o tre sono chiamati corpi polari e non possono essere usati nella creazione di bambini.
Queste erano molte informazioni che ti ho appena lanciato, quindi riassumiamo le principali differenze tra mitosi e meiosi sotto forma di grafico.
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Mitosi |
Meiosi |
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Inizia con… |
Una cellula somatica diploide |
Un ovocita o spermatocita primario diploide |
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Fasi |
Profase (i cromosomi si condensano) Metafase (allineamento dei cromosomi) Anafase (cromatidi fratelli separati) Telofase (cellule figlie separate) |
Profase I (i cromosomi si condensano, si formano le tetradi e si verifica la ricombinazione) Metafase I (allineamento delle tetradi) Anafase I (coppie omologhe separate) Telofase I (cellule figlie separate) Profase II (i cromosomi si condensano) Metafase II (allineamento dei cromosomi) Anafase II (cromatidi fratelli separati) Telofase II (cellule figlie separate) |
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Prodotto finale |
Due cellule somatiche diploidi, geneticamente identiche tra loro e alla cellula madre. |
Quattro gameti aploidi, geneticamente diversi tra loro e dall'ovocita o spermatocita primario. |
E questa è mitosi e meiosi in poche parole! Se vuoi saperne di più sulle celle, dai un'occhiata a questi post del blog VB correlati:
- Anatomia e fisiologia: parti di una cellula umana
- Minuscolo trasporto: trasporto passivo vs. attivo nelle celle
- Nozioni di base su DNA e RNA: replicazione, trascrizione e traduzione
Abbiamo anche un eBook gratuito che descrive in dettaglio i diversi organelli all'interno delle cellule umane!
Fonti aggiuntive:
- Biologia del corso accelerato n. 12: Mitosi: dividersi è complicato
- Crash Course Biology # 13 Meiosi: dove inizia il sesso
- Khan Academy: Mitosi | cellule | MCAT
- Saladin, K. Anatomia e fisiologia: l'unità di forma e funzione. 7a ed.
Sono le cellule somatiche mitosi
La mitosi si verifica nelle cellule somatiche; ciò significa che avviene in tutti i tipi di cellule che non sono coinvolte nella produzione di gameti.
Sono cellule somatiche in meiosi
Nelle piante e negli animali multicellulari, tuttavia, la meiosi è limitata alle cellule germinali, dove è fondamentale per la riproduzione sessuale. Mentre le cellule somatiche subiscono la mitosi per proliferare, le cellule germinali subiscono la meiosi per produrre gameti aploidi (lo sperma e l'uovo).
Le cellule somatiche subiscono sia la meiosi che la mitosi
le cellule somatiche negli animali possono solo subire la mitosi. La meiosi si verifica nelle cellule riproduttive dove le cellule si dividono seguendo una sequenza procedurale. In poche parole, la meiosi è a scopo riproduttivo mentre la mitosi è per la crescita di nuove cellule di altre parti del corpo, cellule somatiche.