La Mitosi per i test Medico Sanitari

Oggi parleremo brevemente di un argomento abbastanza importante ai fini dei test d’ingresso: la mitosi.

Quest’argomento è molto rilevante e sono molte le domande che spesso riguardano il processo di divisione o che chiedono comunque di ragionare su aspetti particolari di quest’ultimo.

Istruzioni per l’uso:

nel corso della dispensa ci concentreremo unicamente sulla mitosi; se dovessimo trattare tutti gli argomenti che hanno a che fare con la Mitosi questa dispensa diventerebbe un libro di Biologia. ? Per poter capire al meglio il processo quindi si consiglia di avere presente, almeno vagamente, la Duplicazione del DNA. Fortunatamente per te, abbiamo scritto una dispensa anche su quella, clicca qui per leggerla.

Se avessi bisogno invece di una dispensa sulla meiosi, clicca qui.

Innanzitutto, che cos’è la mitosi?

La mitosi è il processo di divisone cellulare che porta alla formazione di due cellule distinte a partire da una cellula madre; le cellule figlie sono identiche alla cellula madre e hanno lo stesso identico patrimonio genetico.

Se dobbiamo essere precisi però, la mitosi (o cariocinesi) è il processo di divisione nucleare che porta alla formazione di due nuclei a partire da un nucleo progenitore, i due nuclei generati sono identici fra loro, hanno le stesse sequenze di DNA e la stessa quantità di DNA rispetto alla cellula progenitrice. Infatti, può capitare, in alcune situazioni, che la citodieresi, ovvero la divisone del citoplasma della cellula madre nelle cellule figlie, non si verifichi.

Ma all’interno della vita di una cellula dove collochiamo la mitosi? Spesso quando pensiamo alla vita di una cellula, ovvero al ciclo cellulare, pensiamo unicamente alla mitosi, anche se quest’evento è solo un piccolo periodo della vita di una cellula. Il ciclo cellulare si divide in due momenti:

  • Interfase: periodo di tempo che intercorre fra una divisone mitotica e l’altra
  • Mitosi: momento di divisone della cellula

La mitosi si verifica in un lasso di tempo relativamente breve. Prima di parlare però della mitosi ricordiamo velocemente due informazioni sull’interfase. L’interfase è il periodo di vita più lungo per una cellula, durante il quale vengono svolte le normali funzioni metaboliche e la cellula si prepara a svolgere la mitosi. In particolar modo identifichiamo tre momenti:

  1. Fase G1: è il primo momento di vita di una cellula dopo la divisione mitotica. La cellula svolge le sue normali funzioni metaboliche, sintetizza proteine e si accresce. Per potersi dividere la cellula deve crescere, se no a ogni divisione tenderebbe a diventare più piccola.
  2. Fase S: la cellula replica il DNA. Questo processo è fondamentale in vista della mitosi: la cellula deve raddoppiare il proprio DNA per dividerlo poi equamente fra le due cellule figlie.
  3. Fase G2: la cellula si prepara per la mitosi e aumenta la sintesi delle proteine.

Ora possiamo parlare della mitosi.

La mitosi si può dividere in sottofasi, anche se dobbiamo tenere conto del fatto che sia un procedimento omogeneo. Queste sottofasi sono utili a noi per studiare il processo.

Profase

Inizia la compattazione dei cromosomi e la spiralizzazione della cromatina, in modo che sia più facile da dividere nei nuclei figli. Un altro motivo per cui la cromatina si compatta è che bisognerà dividerla equamente e il fatto che sia compatta evita che il DNA durante la divisione si rompa.

In questa fase usando dei coloranti possiamo osservare al microscopio i cromosomi. Solo durante la divisone cellulare possiamo osservare i cromosomi come piccoli corpi tozzi con la forma tipica di una “X”. Dobbiamo però ricordare che il termine cromosoma va a identificare cose diverse nei vari momenti di vita della cellula. Prima che avvenga la duplicazione del DNA, con cromosoma identifichiamo un singolo bastoncello contenente una sola molecola di DNA a doppia elica. Una volta che il DNA si è duplicato ogni molecola di DNA è presente in doppia copia, quindi un cromosoma sarà dato da due molecole di DNA identiche fra loro, queste due copie le chiamiamo cromatidi fratelli. I cromatidi sono due copie identiche di un cromosoma.

Allora con cromosoma dopo la replicazione identifichiamo una struttura bicromatidica, data da due cromatidi, ovvero due molecole di DNA a doppio filamento. In una nostra cellula ci sono 46 cromosomi, 23 paterni e 23 materni. Prima della fase S avremo 46 cromosomi monocromatidici, costituiti ciascuno da una molecola di DNA. Perciò avremo 46 cromosomi e 46 molecole di DNA.

Dopo la fase S abbiamo 46 cromosomi bicromatidici, ciascuno contenente due molecole di DNA. Quindi avremo 46 cromosomi bicromatidici aventi ciascuno due cromatidi, due molecole di DNA per cromosoma (1 cromatidio = 1 molecola di DNA). In conclusione, avremo 46×2= 92 molecole di DNA.

Chiaro?

Ogni cromatidio ha una particolare zona detta centromero, qui si legano delle proteine, le coesine, che come dice il nome permettono di unire fisicamente i due cromatidi. Ad ogni regione si associa una struttura chiamata cinetocore a cui si legheranno i microtubuli.

Come stavamo dicendo, la cromatina si sta compattando e intanto si inizia a formare il fuso mitotico.

Ovvero?

Ogni cellula ha un asse equatoriale che identifica due poli. Da ciascun polo si irradiano microtubuli che vanno a costituire una struttura complessa detta fuso mitotico; il suo compito sarà quello di acchiappare i cromosomi e poi successivamente separare i cromatidi. Ma come? I microtubuli si caratterizzano per avere due estremità, un’estremità negativa in corrispondenza del polo e un’estremità positiva che protende verso l’equatore.

Ai poli troviamo una regione da cui partono i microtubuli che si chiama MTOC (centro di organizzazione dei microtubuli). In questo centro troviamo due centrioli (vale per entrambi i poli) circondati da delle fibrille che costituiranno la sostanza pericentriolare, da cui si dipartono i microtubuli. Ricordiamo che nella cellula ci sono due centrioli e anch’essi si duplicano in funzione della mitosi.

Prometafase

L’involucro nucleare si frammenta e si vescicolarizza per permettere la completa formazione del fuso mitotico e l’aggancio dei cromosomi. All’inizio della prometafase i cromosomi sono sparsi qua e là, i microtubuli si allungano e accorciano per afferrarli. Nel momento in cui il microtubulo entra in contatto con il cinetocore, il microtubulo ha “catturato” il cromosoma. A questo punto, il cinetocore dell’altro cromatidio viene attaccato da un microtubulo proveniente da polo opposto. Il cromosoma ora è legato e si muove verso il piano equatoriale della cellula.

In questa fase i microtubuli molto rapidamente crescono e si distruggono aggiungendo o rimuovendo subunità di tubulina. Nel frattempo, le coesine iniziano a dissociarsi parzialmente per liberare i cromatidi fratelli

Prima di passare alla fase successiva vediamo come si organizza il fuso mitotico.

Il fuso mitotico è costituito da 3 tipi di fibre:

  • Microtubuli polari: si estendono dai poli verso la regione equatoriale e interagiscono con i microtubuli del polo opposto
  • Microtubuli del cinetocore: si estendono dai poli e sono quelli che vanno ad attaccare i cromosomi a livello del cinetocore
  • Microtubuli dell’aster: sono microtubuli corti, sono i primi a formarsi e a livello di ciascun polo prendono contatto con la membrana plasmatica per tenere ancorato il polo

Ecco, ora mi sento sollevato, possiamo passare alla metafase.

Metafase

Tutti i cromosomi sono stati intercettati dai microtubuli e portati a livello equatoriale, si è formata la piastra metafasica. Vediamo che ogni cromosoma è tenuto da due microtubuli, che interagiscono ciascuno con un cinetocore. Quando siamo in questa fase, avendo i cromosomi ben distinguibili, possiamo osservarli, inseguito a marcatura, piuttosto facilmente. In modo specifico andiamo a usare delle sostanze che blocchino in questa fase la mitosi e otteniamo così il cariotipo.

Anafase

A questo punto i cromatidi fratelli si separano, questo perché i microtubuli si accorciano e si portano dietro ciascuno un cromosoma, che migra così verso un polo della cellula. Con questo processo si originano due nuclei contenenti ciascuno 46 cromosomi monocromatidici, quindi il cromosoma ora lo identifichiamo con la singola molecola di DNA. Questo perché durante l’anafase i due cromatidi fratelli vengono separati.

L’anafase termina quando tutti i cromosomi, che ricordiamo essere ora composti da una singola molecola di DNA, hanno raggiunto i poli opposti della cellula. Questo si verifica perché i microtubuli sono strutture dinamiche date da subunità di tubulina che vengono continuamente aggiunte e tolte. Durante l’anafase i microtubuli si depolarizzano in corrispondenza dell’estremità + e i microtubuli polari si allontanano perché ad essi sono associate delle proteine motrici che fanno scorrere i microtubuli l’uno sull’altro, allontanandoli.

Telofase

I cromosomi sono ormai ai poli opposti della cellula, allora si iniziano a despiralizzare e si riforma l’involucro nucleare; il fuso mitotico sparisce.

A questo punto abbiamo avuto la divisione in due nuclei figli. Può capitare che il processo si arresti qui e allora avremo una cellula polinucleata.

Nella maggior parte dei casi però il processo va avanti e si verifica la citodieresi, ovvero la divisione del citoplasma che porta alla formazione di due cellule figlie. La divisione si verifica grazie a un anello contrattile di actina, che si forma esternamente alla membrana cellulare a livello del piano equatoriale, perpendicolarmente al fuso mitotico. L’anello si contrae e questo fa si che si formi un solco di divisione che diventa sempre più profondo e separa il citoplasma.

Così si originano due cellule figlie identiche alla madre.

Spero ti sia stato utile, se hai domande non farti problemi a commentare qui in basso.

A presto,

Riccardo.

 

 

 

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