8 Febbraio 2022

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Cosa succede durante le fasi della mitosi?

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  • Contribuito da Suzanne Wakim & Mandeep Grewal
  • Professori (Biologia Cellulare Molecolare e Scienza delle Piante) al Butte College
Dividere e dividere

Puoi indovinare cosa rappresenta questa immagine colorata? Mostra una cellula eucariotica durante il processo di divisione cellulare. In particolare, l’immagine mostra il nucleo della cellula che si divide. Nelle cellule eucariotiche, il nucleo si divide prima che la cellula stessa si divida in due; e prima che il nucleo si divida, il DNA della cellula viene replicato, o copiato. Ci devono essere due copie del DNA in modo che ogni cellula figlia abbia una copia completa del materiale genetico della cellula madre. Come viene ordinato e separato il DNA replicato in modo che ogni cellula figlia abbia una serie completa di materiale genetico? Per rispondere a questa domanda, devi prima conoscere meglio il DNA e le forme che assume.

Cellula con etichetta fluorescente durante la mitosiFigura (PageIndex<1>): Cellula che si divide colorata con coloranti fluorescenti. Puoi vedere i cromosomi in blu e i fusi in verde.

Le forme del DNA

Tranne quando una cellula eucariotica si divide, il suo DNA nucleare esiste come un materiale granuloso chiamato cromatina. Solo quando una cellula sta per dividersi e il suo DNA si è replicato, il DNA si condensa e si arrotola nella familiare forma a X di un cromosoma, come quella mostrata nella figura (PageIndex<2>). Poiché il DNA si è già replicato, ogni cromosoma consiste in due copie identiche. Le due copie di un cromosoma sono chiamate cromatidi cromatidi fratelli. I cromatidi fratelli si uniscono in una regione chiamata centromero.

Cromosoma replicato con cromatidi fratelli e centromeroFigura (PageIndex<2>): Cromosoma. Dopo che il DNA si replica, forma cromosomi a forma di X come quello mostrato qui. 1. Cromatide, 2. Centromero, 3. Braccio corto, 4. Braccio lungo. Il centromero contiene proteine chiamate cinetocori (non mostrati) dove i fusi si attaccano durante la mitosi.

Il processo in cui il nucleo di una cellula eucariotica si divide è chiamato mitosi. Durante la mitosi, i due cromatidi fratelli che compongono ogni cromosoma si separano l’uno dall’altro e si spostano ai poli opposti della cellula. La mitosi avviene in quattro fasi. Le fasi sono chiamate profase, metafase, anafase e telofase. Sono mostrate nella figura (PageIndex<3>) e descritte in dettaglio qui sotto.

Profase

Figura (PageIndex<4>): La fase successiva della profase è chiamata prometafase. Il fuso inizia a formarsi durante la profase della mitosi. I fusi iniziano ad attaccarsi ai cinetocori dei centromeri dei cromatidi fratelli durante la prometafase.

La prima e più lunga fase della mitosi è la profase. Durante la profase, la cromatina si condensa in cromosomi e l’involucro nucleare (la membrana che circonda il nucleo) si rompe. Nelle cellule animali, i centrioli vicino al nucleo cominciano a separarsi e si spostano ai poli opposti della cellula. I centrioli sono piccoli organelli che si trovano solo nelle cellule eucariotiche e che aiutano a garantire che le nuove cellule che si formano dopo la divisione cellulare contengano ciascuna un set completo di cromosomi. Quando i centrioli si allontanano, un fuso inizia a formarsi tra di loro. Il fuso blu, mostrato nella figura (PageIndex<4>), consiste in fibre fatte di microtubuli.

Metafase

Durante metafasele fibre del fuso si attaccano completamente al centromero di ogni coppia di cromatidi fratelli. Come puoi vedere nella Figura (PageIndex<5>), i cromatidi fratelli si allineano all’equatore, o centro, della cellula. Le fibre del fuso assicurano che i cromatidi fratelli si separino e vadano in cellule figlie diverse quando la cellula si divide. Alcuni fusi non si attaccano con i centromeri dei cromosomi, piuttosto si attaccano tra loro e si allungano. L’allungamento dei fusi non attaccati ai centromeri. Essi allungano l’intera cellula. Questo è visibile nella figura qui sotto:

Figura (PageIndex<5>): I cromosomi, che consistono in cromatidi fratelli, si allineano all’equatore o al centro della cellula durante la metafase. Le linee blu sono fusi, e i rettangoli arancioni ai poli della cellula sono centrioli. Alcuni fusi dei centrioli opposti si attaccano tra loro, e alcuni fusi si attaccano ai cinetocori dei cromosomi fratelli dai loro rispettivi lati. Ogni cromosoma è attaccato a due fusi.

Anafase

Durante anafasei cromatidi fratelli si separano e i centromeri si dividono. I cromatidi fratelli vengono separati dall’accorciamento delle fibre del fuso. Questo è un po’ come tirare su un pesce accorciando la lenza. Un cromatide sorella si muove verso un polo della cellula, e l’altro cromatide sorella si muove verso il polo opposto (vedi Figura (PageIndex<6>)). Alla fine dell’anafase, ogni polo della cellula ha un set completo di cromosomi

Figura (PageIndex<6>): Anafase: I cromatidi sorelle si separano e si spostano al polo opposto con l’aiuto dei fusi. I cromatidi gemelli appena separati sono ora chiamati cromosomi.

Telofase

I cromosomi raggiungono i poli opposti e cominciano a decondensare (disfare), rilassandosi ancora una volta in una configurazione di cromatina allungata. I fusi mitotici sono depolimerizzati in monomeri di tubulina che saranno usati per assemblare i componenti del citoscheletro di ogni cellula figlia. Gli involucri nucleari si formano intorno ai cromosomi, e i nucleosomi appaiono all’interno dell’area nucleare (vedi Figura PageIndex<7>).

Figura (PageIndex<7>): Telofase: I cromosomi si decondensano, i fusi iniziano a scomparire, si formano due nuclei in una cellula.

Citochinesi

La citochinesi è la fase finale della divisione cellulare sia negli eucarioti che nei procarioti. Durante la citochinesi, il citoplasma si divide in due e la cellula si divide. Il processo è diverso nelle cellule vegetali e animali, come puoi vedere nella figura (PageIndex<8>). Nelle cellule animali, la membrana plasmatica della cellula madre si stringe verso l’interno lungo l’equatore della cellula fino alla formazione di due cellule figlie. Nelle cellule vegetali, si forma una placca cellulare lungo l’equatore della cellula madre. Poi, una nuova membrana plasmatica e una parete cellulare si formano lungo ogni lato della placca cellulare.

Citochinesi in cellule eucariotiche animali e vegetaliFigura (PageIndex<8>): La citochinesi è lo stadio finale della divisione cellulare eucariotica. Si verifica in modo diverso nelle cellule animali (sinistra) e vegetali (destra). Puoi vedere un anello di microfilamenti che si forma al centro della cellula animale allungata. Questo crea una depressione chiamata solco di scissione. Questa invaginazione alla fine separa il citoplasma della cellula in due cellule. Una placca cellulare si forma al centro della cellula vegetale allungata. Poi una nuova membrana plasmatica e una parete cellulare si formano lungo ogni lato della piastra cellulare.

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