Meiosi e mitosi: cosa sono?

Introduzione

Hai vaghi ricordi delle lezioni di biologia alle superiori su mitosi e meiosi? Ti basta sentire nominare le parole “patrimonio genetico” per fissare il vuoto con uno sguardo vacuo? Ogni esercizio dove ti viene chiesto di calcolare “c” e “n” ti fa venire voglia di saltarlo immediatamente?

Non preoccuparti, è normale all’inizio. Vedrai che dopo questa lettura ti saranno molto più chiare!

In questo articolo vediamo i concetti basilari più importanti, quelli che ti faranno risolvere la maggior parte degli esercizi.

Mitosi e meiosi sono due processi di divisione cellulare con notevoli differenze tra loro che riguardano il processo, lo scopo, i risultati e molti altri aspetti. Entrambi sono essenziali per la crescita, lo sviluppo e la riproduzione degli organismi, ma si distinguono per le loro funzioni specifiche e il modo in cui contribuiscono alla diversità genetica.

Premessa: facciamo focus on la cellula

Le cellule umane contengono 46 cromosomi, normalmente monocromatidici. Ogni cromosoma è in doppia copia (una materna e una paterna), infatti parliamo di 23 coppie di cromosomi omologhi. Il numero di copie per ogni cromosoma definisce la ploidia (= n) delle cellule e quelle somatiche nell’essere umano sono diploidi (=2n). Questo significa che ogni cellula somatica possiede due set completi di cromosomi, uno da ciascun genitore.

Il numero di cromatidi nella coppia di omologhi è invece indicato dalla lettera “c”. In una cellula diploide prima della divisione cellulare, ogni cromosoma è replicato, quindi ci sono due cromatidi per cromosoma, rappresentati come 2c. Durante la mitosi, la cellula madre si divide per formare due cellule figlie geneticamente identiche, mantenendo lo stesso numero di cromosomi (2n) e cromatidi (2c) della cellula madre. Questo processo è fondamentale per la crescita e la riparazione dei tessuti.

La meiosi, invece, è un tipo di divisione cellulare che riduce il numero di cromosomi della metà, risultando in quattro cellule figlie aploidi (n), ciascuna con un solo set di cromosomi. Questo processo è cruciale per la formazione dei gameti (ovuli e spermatozoi) e contribuisce alla variabilità genetica attraverso il crossing-over e la segregazione indipendente dei cromosomi. Durante la meiosi, una cellula diploide (2n) subisce due divisioni successive: meiosi I e meiosi II. La meiosi I è la divisione riduzionale che separa i cromosomi omologhi, mentre la meiosi II è simile alla mitosi e separa i cromatidi fratelli.

Queste differenze sono essenziali per comprendere come gli organismi mantengono la loro integrità genetica durante la replicazione e come promuovono la diversità genetica attraverso la riproduzione sessuale. La mitosi garantisce stabilità genetica e continuità somatica, mentre la meiosi introduce variabilità genetica, che è alla base dell’evoluzione e dell’adattamento degli organismi.

Il ciclo cellulare

Il ciclo della cellula segue normalmente diverse fasi cruciali che assicurano la corretta replicazione e divisione del materiale genetico. Queste fasi sono 3.

Fase G1

Questa è una fase stazionaria in cui la cellula cresce e svolge le sue normali funzioni metaboliche. Durante questa fase, il DNA della cellula è in uno stato diploide (2n;2c), il che significa che ci sono 46 cromosomi, ognuno costituito da un solo cromatidio. Quindi, nella coppia degli omologhi i cromatidi risultano essere due. Questa fase è essenziale per la preparazione della cellula alla successiva fase di sintesi del DNA, assicurando che la cellula abbia tutte le risorse necessarie per la duplicazione del DNA.

Fase S

Durante questa fase, avviene la duplicazione del DNA. La ploidia rimane invariata (2n), ma i cromosomi diventano bis-cromatidici (4c), poiché ogni cromosoma ora è costituito da due cromatidi fratelli identici. Questo raddoppiamento del materiale genetico è cruciale per garantire che ogni cellula figlia riceva una copia completa del genoma durante la divisione cellulare. La sintesi del DNA è un processo complesso e altamente regolato, che coinvolge numerosi enzimi e fattori di replicazione per garantire la fedeltà e la precisione della duplicazione.

Fase G2

Questa è una seconda fase stazionaria, in cui la cellula continua a crescere e si prepara per la divisione. In questa fase, la ploidia e il numero di cromatidi rimangono (2n;4c). La fase G2 è critica per il controllo della qualità del DNA replicato. La cellula verifica che non ci siano errori o danni nel DNA duplicato e inizia a sintetizzare le proteine necessarie per la mitosi o la meiosi. Questo checkpoint è fondamentale per prevenire la trasmissione di mutazioni o anomalie genetiche alle cellule figlie.

Fasi finali - Mitosi o Meiosi

Dopo la fase G2, la cellula entra in mitosi o meiosi. La mitosi è il processo attraverso il quale una cellula somatica si divide per formare due cellule figlie geneticamente identiche, ciascuna con 46 cromosomi (2n). La meiosi, invece, è riservata alle cellule germinali e comporta due divisioni cellulari successive che riducono il numero di cromosomi della metà, producendo quattro cellule figlie aploidi (n), ciascuna con 23 cromosomi. Questi processi sono fondamentali per la crescita, la riparazione dei tessuti e la riproduzione sessuale degli organismi.

Comprendere queste fasi del ciclo cellulare è essenziale per capire come le cellule proliferano e come vengono mantenuti l’integrità e la stabilità del genoma. Inoltre, molte malattie, inclusi i tumori, sono il risultato di disfunzioni nei meccanismi di controllo del ciclo cellulare, rendendo questa conoscenza cruciale per la ricerca medica e le terapie mirate.

Mitosi: cos’è

La mitosi ha come obiettivo la divisione cellulare, generando due cellule identiche alla cellula madre con il suo stesso patrimonio genetico (2n;2c). Questo processo è essenziale per la crescita, lo sviluppo e la riparazione dei tessuti negli organismi multicellulari. Durante la mitosi, il materiale genetico duplicato nella fase S del ciclo cellulare viene distribuito equamente tra le due cellule figlie.

La mitosi si divide in diverse fasi: profase, prometafase, metafase, anafase e telofase, seguite dalla citocinesi. In ciascuna di queste fasi, complessi meccanismi molecolari assicurano che i cromosomi siano correttamente allineati e separati, mantenendo la stabilità genetica. Grazie alla mitosi, gli organismi possono sostituire cellule danneggiate o morte e mantenere la continuità genetica delle cellule somatiche.

Meiosi: cos’è

La meiosi, invece, ha lo scopo di generare dei gameti, cellule con patrimonio genetico dimezzato (n;c). Questo processo è cruciale per la riproduzione sessuale e contribuisce alla variabilità genetica tra gli individui. Alla fine del processo di meiosi, vengono generate quattro cellule con caratteristiche che differiscono tra la gametogenesi femminile e maschile. La meiosi si compone di due fasi principali: una fase riduzionale (meiosi I) e una fase equazionale (meiosi II).

Durante la meiosi I, i cromosomi omologhi vengono separati, riducendo il numero di cromosomi della metà.

Nella meiosi II, i cromatidi fratelli vengono separati, similmente a quanto avviene nella mitosi, ma senza ulteriori duplicazioni del DNA. Questo risultato è fondamentale per la formazione di ovuli e spermatozoi aploidi, che, durante la fecondazione, si uniranno per formare un nuovo organismo diploide, combinando il materiale genetico di entrambi i genitori e contribuendo alla diversità genetica della popolazione

Mitosi e meiosi in breve

La mitosi ha come obiettivo la divisione cellulare, generando 2 cellule identiche alla cellula madre con il suo stesso patrimonio genetico (2n;2c)

La meiosi ha invece lo scopo di generare dei gameti, cellule con patrimonio genetico dimezzato (n;c). In particolare, alla fine del processo vengono generate 4 cellule con caratteristiche che differiscono tra la gametogenesi femminile e maschile. La meiosi si compone inoltre di una fase riduzionale (meiosi I, in cui vengono separati i cromosomi omologhi) e una fase equazionale (meiosi II, in cui c’è la separazione dei cromatidi fratelli).

Se vuoi un focus più specifico su come cambiano n e c nelle sottofasi dei processi, vai a questo articolo! E per capire ancora meglio mitosi e meiosi puoi leggere la nostra pillola

Facciamo un esercizio per capire tutto meglio

Basandoti sulle conoscenze che hai acquisito finora, prova a risolvere questo esercizio!

Qual è il numero dei cromatidi (c) in una cellula gastrica con n=30 in fase G2?

1. 240
2. 180
3. 90
4. 30
5. 120

Risposta corretta e commentata

Risposta corretta E. Ogni cromosoma è bi-cromatidico in fase G2 e ci sono in tutto 60 cromosomi. Quindi il numero totale di cromatidi in fase G2 corrisponde a 60 (n. cromosomi)*2 (numero di cromatidi per ogni cromosoma = 120