La divisione cellulare
A cura del Prof. Luca Bartolini
La divisione cellulare nei procarioti
La divisione cellulare negli eucarioti
Divisione cellulare nei procarioti
Nei procarioti il processo di divisione
cellulare è assai semplice. Questi organismi posseggono,
infatti, un unico cromosoma formato da una molecola di DNA di forma
corcolare. La duplicazione del DNA avviene prima della divisione. I
cromosomi figli si attaccano ad un punto diverso della parete interna
della membrana cellulare. Man mano che la membrana si allunga, i due
filamenti vengono trascinati l'uno lontano dall'altro. Una volta
separati i due cromosomi la membrana cellulare si introflette in due
punti prospicienti fino ad unirsi. Il successivo distacco delle
subunità formatesi darà vita a due cellule.
Divisione cellulare negli eucarioti
Gli eucarioti sono organismi decisamente più complessi dei procarioti e la loro divisione cellulare è di conseguenza più elaborata e sofisticata. L'insieme delle operazioni che vanno sotto il nome di divisione cellulare, infatti, comprende un insieme di fasi ognuna delle quali è caratterizzata da processi complessi. In realtà, considerando per astratto che le cellule siano in perenne divisione (nell'organismo umano solo per poche di esse è effettivamente così come, ad esempio, le cellule staminali del midollo osseo che presiedono alla produzione di globuli rossi), l'intero processo assume la dimensione di un ciclo. Per comodità, ed in base alle azioni caratterizzanti le tappe del processo, si possono riconoscere le seguenti fasi:
- Interfase;
- Profase
- Metafase
- Anafase
- Telofase
- Citodieresi
Profase, metafase, anafase e telofase costituiscono la meiosi, il centro dell'intero processo.Di seguito descriveremo ognuna di esse.
L'interfase è un processo lunghissimo, che occupa quasi i 3/4 dell'intera divisione cellulare. Viene diviso a sua volta in tre fasi denominate G1, S e G2.
La fase G1 (G sta per gap, intervallo, distacco) è quella fase nella quale le cellule aumentano di dimensione ed aumenta la produzione di enzimi e proteine.
La fase S è quella nella quale si ha la duplicazione del DNA grazie all'intervento della DNA polimerasi.
La fase G2 è quella fase nella quale le cellule producono le strutture adatte alla divisione vera e propria e nella quale avviene la spiralizzazione dei cromosomi. Durante questa fase due coppie di centrioli si dispongono esternamente al nucleo.
La mitosi è l'insieme di avvenimenti che porta alla duplicazione del nucleo della cellula, e, nel quadro della divisione cellulare, è il processo chiave. Tra i compiti della mitosi è quello di assicurare che il patrimonio cromosomico delle celle figlie sia identico a quello della cellula madre.
Durante la mitosi il DNA appare in una forma estremamente spiralizzata ed accorciata, assemblato in una struttura detta cromosoma. I cromosomi degli organismi eucarioti sono in numero variabile da specie a specie. Ogni specie ha un suo definito e determinato numero di cromosomi. Ogni cromosoma porta con sé determinate informazioni genetiche e, quindi, determinati geni. All'inizio della mitosi i cromosomi si presentano già duplicati (la duplicazione avviene, come abbiamo già visto, nella fase S dell'interfase.). Ogni cromosoma è formato da due parti identiche tra loro dette cromatidi. I cromatidi sono uniti tra loro in un punto detto centromero. Il centromero presenta sui lati due proteine a forma di disco dette cinetocori.
Un'altra struttura tipica della mitosi è il fuso mitotico o semplicemente fuso. Questo è una struttura formata da microtubuli e che ha una forma pressappoco identica a quella di un pallone da Rugby.
I gruppi di microtubuli da cui prende forma il fuso sono due: le fibre polari e le fibre del cinetocore. Le prime sono quelle che collegano ciascun polo del fuso (gli apici del pallone da rugby). La parte centrale, rigonfia, viene definita equatore del fuso. Le cellule che, durante la mitosi, evidenziano due coppie di centriolo ai poli, presentano anche un'ulteriore serie di microtuboli che partono dai centrioli stessi e che formano una figura detta aster.
Questa è la prima e la più lunga fase della mitosi, tanto che da sola occupa circa i 2/3 del processo mitotico. Durante la profase la cromatina è talmente condensata che i cromosomi sono visibili al microscopio ottico. Gli avvenimenti che intervengono in questa fase possono essere così condensati:
- Il nucleolo scompare;
- I centrioli migrano ai due poli della cellula iniziando ad organizzare il fuso
- Si forma l'aster
- La comatina si addensa
- La membrana nucleare scompare
Verso la fine della profase i cromosomi sono completamente spiralizzati ed il fuso si è completato con la migrazione dei centrioli ai poli della cellula e la formazione delle fibre del cinetocore e le fibre polari.
In questa fase si assiste alla disposizione equatoriale dei cromosomi sull'equatore del fuso.
E' la più breve delle fasi mitotiche e consiste nel distacco contemporaneo di tutti i singoli cromatidi dal centromero del cromosoma e la migrazione di questi verso i poli opposti del fuso.
In questa fase la migrazione dei cromatidi si completa, il fuso si dissolve ed intorno ai gruppi di cromatidi si ricostituisce la membrana nucleare. In ogni nuovo nucleo ricompare il nucleolo.
Questa è la fase conclusiva del ciclo. Dopo la formazione di due nuclei La parte centrale della cellula comincia a restringersi in maniera analoga a quanto abbiamo visto per le cellule procarioti. La strozzatura si approfondisce sempre di più fino a che il solco creato non si chiude formando così due cellule nuove. Nei vegetali, essendo presente la parete cellulare, la citodieresi è più complessa. Verso la zona equatoriale del fuso convergono molte vescicole che trasportano i polisaccaridi complessi che origineranno la nuova parete cellulare. Dalla fusione delle vescicole si forma una piastra cellulare al centro della quale si forma una lamella mediana lateralmente alla quale si forma la parete cellulare delle due cellule figlie.