01 settembre 2013

Anafase mitotica e anafase II della meiosi a confronto

Chiedilo a Tania

Oggi, dopo la lunga pausa estiva, rispondo alla domanda di Mariachiara.

Ecco la sua e-mail.
Salve prof,
seguo il suo blog e lo trovo molto chiaro e interessante per quello che sto facendo, ovvero prepararmi per il test di medicina.
Volevo però porre alla sua attenzione una domanda a me poco chiara: come faccio a riconoscere dalle immagini se mi trovo in anafase mitotica oppure della seconda divisione meiotica? Ho cercato anche su internet in generale ma nessuna risposta è molto chiara. la ringrazio anticipatamente.

Ciao Mariachiara,
benvenuta sul mio blog: fa sempre piacere sapere che i miei post sono utili agli studenti.
Ora veniamo alla tua richiesta, partendo dall'inizio.

Come ben sai, la mitosi è il processo attraverso il quale le nostre cellule si riproducono, per permettere all'organismo di crescere e di rinnovarsi, sostituendo le cellule malate o invecchiate.
La meiosi, invece, è il processo attraverso il quale vengono prodotte le cellule uovo, nella donna, e gli spermatozoi, nell'uomo.
Entrambi questi meccanismi di riproduzione cellulare possono essere schematizzati in diverse fasi, che riassumo brevemente:

LE FASI DELLA MITOSI (Cliccare sul titolo per approfondire)
PROFASE 
Inizia quando i cromosomi diventano visibili al microscopio, in seguito alla condensazione DNA. 
Il nucleolo scompare e la membrana nucleare inizia a disgregarsi.
centrioli migrano ai poli opposti della cellula.
Si forma il fuso mitotico, al quale si attaccheranno i cromosomi.

Ecco un'immagine riassuntiva:
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
  • Nel primo schema si vedono i centrioli e il nucleo con i cromosomi duplicati e il nucleolo: la cellula si presenta così prima della mitosi.
  • Nel secondo schema si possono vedere i centrioli che iniziano a migrare ai poli opposti della cellula e i cromosomi, formati dai due cromatidi fratelli, tenuti insieme dal centromero. La membrana nucleare si disgrega.
  • Infine, nel terzo schema, i centrioli sono correttamente posizionati; inizia la formazione delle fibre del fuso e il processo di disgregazione della membrana nucleare è quasi completo. Il nucleolo è ormai scomparso.

METAFASE
A questo punto scompare la membrana nucleare ed cromosomi si agganciano alle fibre del fuso mitotico in corrispondenza del loro centromero e si allineano in corrispondenza del piano equatoriale (zona centrale della cellula).
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online

ANAFASE
due cromatidi di ciascun cromosoma si separano e vengono trascinati ai due poli opposti della cellula dalle fibre del fuso mitotico.
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online

TELOFASE e CITODIERESI 
I cromatidi ai poli della cellula si de-condensano attorno a ciascun corredo cromosomico si forma una nuova membrana nucleare.
Nella citodieresi le due cellule figlie si separano.Il risultato finale è la formazione di due cellule figlie con lo stesso numero di cromosomi della cellula madre (23 coppie, ovvero 46 cromosomi).
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online


LE FASI DELLA MEIOSI (Cliccare sul titolo per approfondire)
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.

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
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.

ANAFASE MITOTICA e ANAFASE II DELLA MEIOSI A CONFRONTO
Nell'anafase mitotica i due cromatidi di ciascun cromosoma si separano e vengono trascinati ai due poli opposti della cellula dalle fibre del fuso mitotico.

Nell'anafase II della meiosi avviene la separazione tra i cromatidi di ciascun cromosoma; i cromatidi, infatti, migrano ciascuno verso un polo della cellula.

In entrambe dunque si separano i cromatidi di ciascun cromosoma, ma nella meiosi è avvenuto il crossing over, nella mitosi no, come si può notare osservando i colori delle due immagini.

Non mi resta che concludere con una doverosa precisazione:
Normalmente il crossing over è un evento che si verifica nella meiosi e consiste nello  lo scambio di frammenti di cromosoma tra i cromatidi dei due cromosomi omologhi

Il crossing over avviene nella profase I della meiosi ed 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

Raramente il fenomeno del crossing over si verifica anche nelle cellule somaticheconsiste in uno scambio di materiale genetico tra cromosomi omologhi in cellule mitotiche

Può portare a mosaici genetici, ovvero alla comparsa di fenotipi anomali in alcune aree del corpo.

Spero di aver chiarito il dubbio della mia lettrice. A lei e a tutti i ragazzi che si apprestano a sostenere i test d'ingrasso all'università va il mio più caloroso incoraggiamento!
In bocca al lupo a tutti,
Tania Tanfoglio

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