Mitosi, meiosi e ciclo cellulare

Due forme di divisione nucleare distribuiscono i cromosomi alle nuove cellule: la mitosi copia un set completo in ogni cellula figlia, mentre la meiosi dimezza il set per formare i gameti e, così facendo, genera variazione genetica.

Definition

La mitosi è la divisione che produce due nuclei figli geneticamente identici, la meiosi è la divisione riduzionale in due fasi che produce gameti aploidi, e il ciclo cellulare è la sequenza regolata di eventi attraverso cui una cellula cresce, replica il suo DNA e si divide.

Scope

Questo argomento copre le fasi del ciclo cellulare e i suoi checkpoint, gli stadi della mitosi che producono due cellule figlie geneticamente identiche, le due divisioni della meiosi che riducono il numero di cromosomi della metà, l'appaiamento degli omologhi e il crossing over nella meiosi I, e il modo in cui gli eventi meiotici forniscono la base fisica per le leggi di Mendel. Tratta la distribuzione ordinata dei cromosomi; gli errori in questo processo sono trattati nell'aneuploidia.

Core questions

• Quali sono le fasi del ciclo cellulare e come i checkpoint ne regolano la progressione?
• In che modo la mitosi assicura che ogni cellula figlia riceva un set cromosomico completo?
• Come le due divisioni della meiosi dimezzano il numero di cromosomi?
• Come l'appaiamento degli omologhi e il crossing over nella meiosi sono alla base delle leggi di Mendel?

Key concepts

• Fasi e checkpoint del ciclo cellulare
• Stadi della mitosi
• Meiosi I e meiosi II
• Appaiamento degli omologhi e crossing over
• Divisione riduzionale e formazione dei gameti

Mechanisms

Il DNA viene replicato nella fase S, e al momento della divisione un fuso si attacca ai centromeri per separare il materiale genetico; nella mitosi i cromatidi fratelli si separano per dare cellule identiche, mentre nella meiosi i cromosomi omologhi prima si appaiano e scambiano segmenti tramite crossing over e poi si separano, seguiti da una seconda divisione che separa i cromatidi fratelli, dimezzando il numero di cromosomi e rimescolando gli alleli.

Clinical relevance

Gli eventi meiotici di separazione degli omologhi spiegano come la ricombinazione e l'assortimento indipendente generano diversità gametica, mentre i fallimenti del controllo del ciclo cellulare sono alla base del cancro e gli errori nella separazione meiotica causano le aneuploidie osservate negli aborti spontanei e in condizioni come la sindrome di Down.

History

Flemming descrisse la mitosi negli anni '80 dell'Ottocento e la meiosi fu caratterizzata poco dopo; il riconoscimento che il comportamento cromosomico meiotico rispecchia la segregazione mendeliana cementò la teoria cromosomica, e i controlli molecolari del ciclo cellulare furono elucidati alla fine del ventesimo secolo, lavoro riconosciuto dal Premio Nobel del 2001.

Key figures

• Walther Flemming
• Theodor Boveri
• Paul Nurse

Seminal works

• klug2019

Frequently asked questions

Qual è la principale differenza tra mitosi e meiosi?

La mitosi produce due cellule figlie geneticamente identiche alla cellula madre e tra loro, mentre la meiosi comporta due divisioni che dimezzano il numero di cromosomi e, attraverso il crossing over e l'assortimento indipendente, producono quattro gameti geneticamente variati.

Perché la meiosi è importante per la variazione genetica?

La meiosi rimescola gli alleli in due modi: il crossing over scambia segmenti tra cromosomi omologhi, e l'assortimento indipendente distribuisce casualmente i cromosomi materni e paterni, così ogni gamete porta una combinazione unica di alleli.