Le cellule degli organismi eucarioti, come gli esseri umani, mantengono le loro informazioni genetiche in cromosomi composti da acido desossiribonucleico, o DNA, che risiedono all'interno di un nucleo cellulare. Le cellule subiscono periodi alternati di crescita e divisione. Durante la fase di crescita, o interfase, la cellula replica il suo DNA. L'evento successivo nel ciclo cellulare è la mitosi, o divisione nucleare, seguita dalla citochinesi, o divisione cellulare. Le cellule procariotiche come i batteri seguono un processo più semplice di fissione cellulare.
Replicazione del DNA
Il DNA e alcune proteine note come istoni formano le strutture cromosomiche. Il DNA è a doppio filamento e forma un pacchetto strettamente arrotolato con l'assistenza degli istoni. Durante l'interfase, i cromosomi si rilassano, dando agli enzimi di replicazione l'accesso per creare una nuova copia di ciascun cromosoma. Le copie gemelle, o cromatidi, sono unite da una struttura proteica globulare chiamata centromero, che forma la familiare forma a X dei cromosomi. La condensazione dei cromosomi doppi cromatidi segna la fine dell'interfase e l'inizio della mitosi.
Profase e Metafase
Il primo stadio della mitosi è la profase, in cui la membrana nucleare si disintegra. Durante la profase, la cellula crea microtubuli attaccati a due organelli chiamati centrosomi, che migrano su entrambi i lati della cellula. Man mano che la profase progredisce in metafase, i microtubuli si avvicinano ai cromosomi. Un cinetocore costituito da germogli proteici da ciascun cromatide, formando una struttura a cui possono attaccarsi i microtubuli. I cromosomi si allineano sulla piastra metafase al centro della cellula. Gli esseri umani hanno 23 paia di cromosomi, un membro di una coppia da ciascun genitore.
Anafase e Telofase
Alla fine della metafase, ogni cromatide è attaccato a un microtubulo ancorato da un centrosoma. La fase successiva, l'anafase, inizia quando i centromeri si dissolvono, convertendo i cromatidi fratelli in cromosomi figli. La cellula umana ha temporaneamente 92 cromosomi in questa fase anziché i normali 46. I centrosomi tirano i microtubuli con i cromosomi al seguito su entrambi i lati della cellula, in modo che entrambi i lati abbiano un set completo di materiale genetico. Nella telofase, le membrane nucleari riappaiono, racchiudendo ogni set di cromosomi. I cromosomi iniziano quindi a rilassarsi dal loro stato strettamente arrotolato.
citochinesi
Al termine della mitosi, la cellula inizia a dividersi al centro. Un anello contrattile nel sito della vecchia placca metafase pizzica la cellula, creando un solco che si approfondisce quando la cellula sintetizza nuovo materiale della membrana esterna. I nuclei sono separati dalle nuove membrane cellulari. Alla fine, la cellula si divide in due cellule figlie, ciascuna contenente l'intero corredo di cromosomi. Le due cellule entrano quindi in interfase e il ciclo cellulare si ripete.
