Generalità sulla mitosi
La mitosi è un processo, nell'ambito del ciclo cellulare, in cui la cellula deve suddividere il proprio genoma in maniera tale che le cellule figlie abbiano, al termine, un ugual numero di cromosomi. Ricordiamo che la cellula ha già raddoppiato il proprio DNA nella fase S del ciclo cellulare. Nella prima fase della mitosi questo DNA si organizza sotto forma di cromosomi, ciascuno formato da due cromatidi, bastoncelli che sono copie identiche l'uno dell'altro. Successivamente i cromatidi si separeranno e verranno destinati ai nuclei delle cellule figlie.
É come se il nostro genoma fosse un romanzo, un libro composto da più capitoli, i cromosomi. La cellula prima fa una copia completa di ogni capitolo e successivamente sudpide queste copie in modo tale che ogni cellula abbia il suo "libro" completo, con tutti i capitoli di cui è composto, necessari alla comprensione del romanzo.
Dopo l'ultima fase della mitosi, quasi sempre il citoplasma viene piso e si formeranno due cellule indipendenti, ciascuna con il genoma identico e completo.
La mitosi nel dettaglio
La mitosi è un processo mediante il quale la cellula sudpide i propri cromosomi tra le cellule figlie, in modo tale che ciascuna di esse abbia un corredo genetico completo.
Per facilità di studio viene pisa in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase.
Ricordiamo che alla fine dell'interfase nel nucleo il genoma è già stato duplicato. Nella fase S infatti, i filamenti, ancora sotto forma di cromatina, vengono trascritti in maniera completa.
Nella profase, che occupa circa il 60% della mitosi, i cromosomi si spiralizzano; i filamenti di DNA, invisibili al microscopio ottico, si avvolgono attorno a particolari proteine associate ad esso, dette proteine istoniche, e formano dei grossi bastoncelli (cromatidi) che rappresentano le due copie del cromosoma. É a questo punto che i cromosomi risultano visibili al microscopio ottico; essi hanno ancora un aspetto filamentoso.
Il cromosoma: è costituito da due cromatidi, copie dello stesso tratto di DNA
Mitosi, infatti, deriva dal greco mìtos, che significa filo. I cromatidi sono uniti in un'area detta centromero. Il centromero è di vitale importanza per la mitosi; senza di esso il processo non si completerebbe e la cellula morirebbe. Attorno al centromero è presente una struttura specializzata detta cinetocore o cinetocoro, dalla quale si dipartono delle fibre proteiche, dette fibre del cinetocore.
Queste fibre sono necessarie perché permetteranno ai cromosomi di ancorarsi ad una struttura di fondamentale importanza per la mitosi: il fuso mitotico. Nelle cellule animali ed in alcune cellule vegetali (tranne le Angiosperme, cioè le piante con fiore) vanno formandosi, appena al di fuori della membrana che va via via dissolvendosi, due coppie di centrioli. Questi particolari corpuscoli sono presenti a coppie: hanno una struttura identica ai corpi basali, fondamentali nella costruzione dei flagelli e delle ciglia. Sono anch'essi costituiti da fascetti di microtubuli, nove triplette disposte a raggio. Talvolta può essere presente una struttura proteica che si diparte da loro, disposta a raggio, detta aster. I centrioli, appena vengono sintetizzati, si dispongono ad angolo retto: da essi prendono forma le fibre del fuso. Mano a mano che queste fibre si formano, spingono i centrioli verso i poli della cellula. La cellula, nel frattempo, cerca di allineare i cromosomi, tirandoli o spingendoli tramite le fibre del fuso. Quest'ultimo conseguirà la sua tipica forma affusolata, simile ad una palla da rugby, nella fase successiva.
Schema della profase: il nucleo si sta dissolvendo, i cromosomi sono ormai visibili; i centrioli si stanno dirigendo verso i poli della cellula e stanno sintetizzando il fuso mitotico. (Per semplicità sono state disegnate solo due coppie di cromosomi omologhi, con colori analoghi).
Nella metafase i cromosomi sono disposti tutti su di uno stesso piano immaginario, detto piano equatoriale cellulare, posto al centro del fuso mitotico: i cromatidi sono orientati verso i poli della cellula.
Schema della metafase: i cromosomi si sono disposti sullo stesso piano
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Nella fase successiva, detta anafase, i cromatidi di ogni coppia si separano all'altezza del centromero e migrano verso i poli cellulari lungo le fibre del fuso. Ogni cromatidio costituirà un cromosoma indipendente. Anche i poli della cellula tendono ad allontanarsi, mentre la cellula stessa tenderà ad allargarsi.
Schema dell'anafase: i due cromatidi di ciascun cromosoma si sono separati all'altezza del centromero e si muovono lungo le fibre del fuso mitotico, verso i centrioli.
La fase finale della mitosi, detta telofase, vede la formazione di due nuovi involucri nucleari, all'interno dei quali sono racchiusi i due gruppi di cromosomi che andranno verso la despiralizzazione per formare la cromatina. Vanno costituendosi anche i nucleoli. Il fuso mitotico tende a dissolversi: le molecole di cui è composto serviranno per assemblare il nuovo citoscheletro delle cellule figlie. Al termine di questa fase ogni cellula possiede lo stesso genoma, cioè un numero identico di cromosomi, ciascuno dei quali è costituito da un solo cromatidio.
Schema della telofase: si riformano i nuclei, che ora contengono il genoma completo della cellula. Il fuso si sta dissolvendo e si riforma il citoscheletro. I cromosomi sono costituiti da un solo cromatidio.
Per la cellula è arrivato il momento di pidersi completamente: la citodieresi.
Nelle cellule animali si forma un restringimento, all'incirca a metà strada tra i due nuclei, formato da un anello di filamenti proteici. Questa strozzatura si accentua sempre di più, fino a separare di fatto il citoplasma, con la conseguente formazione di nuova membrana plasmatica. La citodieresi nelle cellule animali comincia quindi dalla membrana plasmatica e precede verso il centro.
Nelle cellule vegetali questo tipo di meccanismo viene impedito dalla presenza di una parete cellulare rigida. Si forma una piastra cellulare lungo la linea mediana della cellula. Essa deriva dalla fusione di vescicole contenenti polisaccaridi prodotti dall'apparato di Golgi. Mano a mano queste vescicole si fanno più numerose ed ai loro bordi si forma prima una membrana cellulare che va estendendosi verso i lati della cellula, fino a fondersi con la membrana preesistente; successivamente ogni cellula figlia sintetizzerà la propria parete cellulare. La citodieresi nelle cellule vegetali comincia quindi dal centro e procede verso la periferia.
Una pratica tabella sintetica e riassuntiva sulle principali differenze tra Mitosi e Meiosi
Bibliografia
Helena Curtis - N. Sue Barnes - Invito alla biologia (quarta edizione italiana) - Zanichelli 1996 (ISBN 88-08-11410-4)
Enger - Ross - Concepts in biology - McGraw Hill 2002
