La divisione cellulare e il ciclo cellulare

Pensate a quanto siete cresciuti negli ultimi anni: tutto questo è possibile grazie alla divisione cellulare, un processo che nei procarioti avviene tramite scissione binaria. Il DNA si duplica partendo dal centro e poi la cellula si divide in due parti uguali attraverso la citodieresi.

Il ciclo cellulare rappresenta tutto quello che succede dalla nascita di una cellula fino alla sua divisione o morte. La fase più lunga è l'interfase, divisa in tre momenti: G₁ (crescita iniziale), S (duplicazione del DNA) e G₂ (preparazione alla divisione).

Durante la fase mitotica avvengono la mitosi (divisione del nucleo) e la citodieresi. Tutto questo processo è controllato dalle cicline, proteine che si associano alle CDK per regolare quando una cellula può dividersi.

Ricorda: Se una cellula smette di dividersi per sempre, si ferma nella fase G₁ - è quello che succede ai neuroni!

La spiralizzazione del DNA e le fasi della mitosi

Negli eucarioti, il DNA deve essere "impacchettato" nei cromosomi attraverso la spiralizzazione insieme agli istoni. I cromosomi diventano visibili solo quando la cellula sta per dividersi e sono formati da due cromatidi fratelli uniti dal centromero.

La mitosi inizia con la profase, quando i cromosomi diventano visibili e si forma il fuso mitotico a forma di palla da rugby. Nella prometafase i cromosomi si attaccano al fuso tramite strutture chiamate cinetocori.

Durante la metafase tutti i cromosomi si allineano nella piastra equatoriale - questo è il momento perfetto per osservarli al microscopio! Infine nell'anafase i cromatidi si separano e migrano ai poli opposti della cellula.

Trucco per l'interrogazione: Ricordate PPMAT (Profase, Prometafase, Metafase, Anafase, Telofase) per non sbagliare l'ordine!

Dalla telofase alla meiosi

La mitosi si conclude con la telofase, quando si riformano i nuclei e inizia la citodieresi. Nelle cellule animali si forma un anello contrattile che stringe la cellula, mentre in quelle vegetali si crea una piastra cellulare che separa le due cellule figlie.

La mitosi è detta equazionale perché il numero di cromosomi rimane uguale. Ma quando servono i gameti per la riproduzione, entra in gioco la meiosi, che trasforma cellule diploidi (2n) in cellule aploidi (n).

Il cariotipo umano contiene 23 coppie di cromosomi omologhi che portano gli stessi geni. Di queste, 22 sono coppie di autosomi identici in maschi e femmine, mentre l'ultima coppia contiene i cromosomi sessuali (XX nelle femmine, XY nei maschi).

Curiosità: Il cromosoma Y è molto più piccolo dell'X e contiene molti meno geni - ecco perché alcune malattie genetiche colpiscono più spesso i maschi!

La meiosi e la spermatogenesi

La meiosi si divide in due eventi principali. La meiosi I è riduzionale: durante la profase I gli omologhi si accoppiano formando tetradi e avviene il crossing-over, dove i cromatidi si scambiano pezzi di DNA nei punti chiamati chiasmi, creando cromatidi ricombinati.

Nella metafase I si allineano le tetradi (non singoli cromosomi!), poi nell'anafase I i cromosomi omologhi si separano. La meiosi II funziona come una mitosi normale.

Negli uomini, la spermatogenesi è un processo continuo e veloce. Gli spermatociti primari diventano spermatociti secondari dopo la meiosi I, poi spermatidi dopo la meiosi II. Solo quando sviluppano il flagello diventano spermatozoi maturi.

Lo spermatozoo ha un acrosoma pieno di enzimi per penetrare l'ovulo, una parte intermedia ricca di mitocondri per l'energia, e pochissimo citoplasma per essere veloce nel nuoto.

Dato interessante: Un uomo produce milioni di spermatozoi ogni giorno, mentre una donna nasce già con tutti gli ovociti che avrà nella vita!

L'oogenesi e le anomalie cromosomiche

L'oogenesi è molto più lenta della spermatogenesi. L'oogonio inizia la meiosi I già durante lo sviluppo fetale, formando l'ovocita primario. Solo dopo la pubertà si completa, creando un ovocita secondario e un piccolo globulo polare che degenera.

La meiosi II si completa solo dopo la fecondazione, espellendo altri globuli polari. Durante la fecondazione, l'ovocita si trova in anafase II - un dettaglio che può sembrare tecnico ma è fondamentale per il processo!

Le anomalie cromosomiche nascono spesso dalla non-disgiunzione durante l'anafase I. La trisomia più famosa è la sindrome di Down (tre cromosomi 21). Altre anomalie includono la sindrome di Turner (X0) e la sindrome di Klinefelter (XXY).

Importante per i test: Ricordate che le cellule con cromosomi in meno di solito non sopravvivono, mentre quelle con cromosomi in più possono farcela!

I cicli riproduttivi in natura

La natura ha sviluppato diversi tipi di cicli riproduttivi. Negli animali come noi prevale il ciclo diplonte: siamo diploidi e solo i gameti sono aploidi. La meiosi è un evento terminale che produce direttamente i gameti.

Le piante invece seguono un ciclo aplodiplonte, alternando generazioni aploidi (gametofito) e diploidi (sporofito). Nelle piante superiori prevale la fase sporofitica - l'albero che vedete è diploide!

Organismi come i funghi vivono principalmente da aploidi nel ciclo aplonte: sono aploidi per la maggior parte della vita e la meiosi è un evento iniziale che segue subito la fecondazione.

Capire questi cicli vi aiuterà a comprendere perché esistono strategie riproduttive così diverse in natura - ognuna è perfettamente adattata al proprio ambiente e stile di vita!

Consiglio per lo studio: Disegnate i tre cicli con frecce e simboli n/2n - è il modo più efficace per memorizzarli!