16 febbraio 2012

La meiosi e la formazione dei gameti

Dopo aver visto come nasce ogni nuova cellula del nostro corpo, vorrei oggi concentrarmi sulla nascita di due cellule un po' speciali: i gameti, ovvero le cellule riproduttive.

La cellula riproduttiva femminile è detta anche cellula uovo e, nel suo nucleo, ci sono 23 cromosomi. La meiosi,che porta alla formazione della cellula uovo avviene nelle ovaie.
La cellula riproduttiva maschile è, invece, lo spermatozoo, anch'esso contiene 23 cromosomi, protetti dal nucleo cellulare. La meiosi che porta alla formazione degli spermatozoi avviene nei testicoli.
Spermatozoo e cellula uovo. Immagine dal sito tedesco http://fruchtbarkeit-steigern.com/
Dalla loro unione si ripristina il patrimonio cromosomico tipico della nostra specie: 46 cromosomi, ovvero 23 coppie.

La meiosi è il processo caratteristico delle cellule eucariotida una cellula madre si formano quattro nuove cellule figlie; le nuove cellule avranno la metà del patrimonio genetico rispetto alla cellula che le ha generate.
Immagine della meiosi da: Ventruto V., Sacco G., Fortunato L., Testo atlante di citogenetica umana, Springer, 2001. 
Ho scelto questa immagine perchè la ritengo particolarmente efficace. La prima cellula mostra il punto di partenza della meiosi, ovvero una cellula diploide con 46 cromosomi. La seconda cellula evidenzia, invece, la duplicazione del patrimonio genetico: si passa, quindi, da una cellula 2n ad una 4n. A questo punto, la cellula entra effettivamente in meiosi. La meiosi si concretizza con due divisioni successive grazie alle quali si ottengono 4 cellule con un corredo cromosomico dimezzato rispetto alla cellula madre, ovvero 23 cromosomi.

LE FASI DELLA MEIOSI
La meiosi, quindi, è simile alla mitosi ma avvengono due divisioni cellulari consecutive: 
  • Prima divisione meiotica o meiosi I; l'aspetto più importante è la ripartizione dei  cromosomi: si ottengono due cellule dotate ciascuna di un patrimonio genetico aploide, ovvero di un solo cromosoma per tipo. In questa prima divisione si separano i cromosomi omologhi.
  • Ventruto V., Sacco G., Fortunato L., Testo atlante di citogenetica umana, Springer, 2001. 
  • Seconda divisione meiotica o meiosi II: in questa seconda divisione, invece, si separano i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma. Per questo motivo le 4 cellule risultanti saranno aploidi.
    Ventruto V., Sacco G., Fortunato L., Testo atlante di citogenetica umana, Springer, 2001.

Naturalmente, anche nella meiosi si distinguono diverse fasi, vediamole.

La prima divisione meiotica si divide in:


La duplicazione del materiale genetico avviene prima di entrare in meiosi
Per questo motivo, quando la cromatina si condensa, sono visibili i cromosomi omologhi, ciascuno formato dai due cromatidi fratelli ed uniti a livello del centromero. Immagine dal sito in inglese http://bio1100.nicerweb.com/ dove potete trovare anche numerosi test per il ripasso di diversi argomenti di biologia
Profase I: la cromatina si condensa e si formano i cromosomi. Ciascun cromosoma omologo appare duplicato come mostrato nella parte destra della figura, ovvero formato da due cromatidi fratelli. I cromosomi omologhi sono uno di origine materna, l'altro di origine paterna. I cromatidi fratelli sono identici perché derivano dal processo di duplicazione del DNA; la duplicazione del DNA avviene prima dell'ingresso in meiosi.
Nella profase I avviene il crossing over: lo scambio di frammenti di cromosoma tra i cromatidi dei due cromosomi omologhi. Il crossing over è un processo importantissimo per il mantenimento della variabilità genetica tra gli individui; è anche grazie a questo meccanismo si scambio se le cellule che si formano nella meiosi sono diverse tra loro.
Crossing-over: scambio di frammenti di cromatidi fratelli tra due cromosomi omologhi. Immagine dal sito inglese http://www.emc.maricopa.edu
Infine, sempre nella profase I, la membrana nucleare si disgrega e si forma il fuso.

Ecco uno schema riassuntivo dei principali eventi che ho appena descritto.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online

Metafase I: i cromosomi si dispongono al centro della cellula, lungo la piastra equatoriale.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Anafase I: i cromosomi omologhi si separano, migrando verso i poli opposti della cellula. I cromosomi omologhi migrano ai poli opposti della cellula in modo del tutto casuale.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Telofase I e citodieresi: i cromosomi si decondensano, le fibre del fuso si disgragano, il ciotoplasma con tutto il suo contenuto si suddivide tra le due cellule figlie ed avviene la citodieresi che completa il processo. 

La seconda divisione meiotica si divide in:

Profase II: la cromatina si condensa nuovamente e si formano le fibre del fuso. La membrana nucleare si disgrega.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Metafase II: i cromosomi si dispongono sulla linea equatoriale; ciascun dei due cromatidi è rivolto verso uno dei due poli della cellula. I centromeri prendono contatto con le fibre del fuso.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Anafase II: avviene la separazione tra i cromatidi di ciascun cromosoma; i cromatidi, infatti, migrano ciascuno verso un polo della cellula.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Telofase II e citodieresi: ai poli opposti della cellula, si formano due aggregati di cromosomi che cominciano a de-condensarsi. Le fibre del fuso spariscono e si forma la membrana nucleare. Il citoplasma della cellula si divide e si ottengono in due cellula figlie aploidi (2 per ciascuna cellula, per un totale di 4).
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Nella meiosi si formano, quindi, 4 cellule aploidi, con un corredo cromosomico dimezzato rispetto alla cellula madre, che hanno come unico compito quello di formare una nuova vita.

Immagine tratta da: http://bio1100.nicerweb.com 
Questo post partecipa al Carnevale della Chimica n°14 ospitato il 23 febbraio 2012 da Crescere Creativamente di Maestra Rosalba.

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Tania Tanfoglio

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