Due tipi fondamentali di divisione cellulare, mitosi e meiosi, si verificano in piante, animali, protisti e funghi.
Negli animali, la mitosi si verifica nelle cellule del corpo per produrre crescita, riparare e mantenere i tessuti del corpo. Ogni cellula figlia è una replica genetica della cellula originale.
La meiosi si verifica nella riproduzione sessuale per generare variabili gameti, o uova e sperma, che si uniscono per formare un nuovo individuo diverso dai genitori.
sinapsi è l'unico modo in cui i cromosomi si allineano nella prima divisione della meiosi, chiamata "meiosi I", quindi si verifica durante la meiosi ma non durante la mitosi. Ogni coppia di cromosomi si connette tra loro, scambiando spesso materiale genetico tra i singoli cromosomi. Chiamato crossing over, questo scambio è un modo importante per aumentare la variabilità genetica negli organismi che si riproducono sessualmente.
Nuove combinazioni genetiche
Meiosi produce cellule con la metà dei cromosomi contenuti nelle cellule del corpo, chiamato stato aploide, in modo che la prole abbia il numero corretto di cromosomi.
Nell'uomo, le cellule del corpo hanno un numero diploide, o raddoppiato, di 46, con 23 paia di cromosomi. Ogni coppia ha un cromosoma materno e paterno, chiamati cromosomi omologhi. Durante la meiosi, si verificano due divisioni per produrre gameti aploidi con 23 singoli cromosomi.
Ogni gamete ha combinazioni uniche di cromosomi materni e paterni. Questo variabilità genetica è importante, in modo che gli organismi possano adattarsi alle mutevoli condizioni. Un'ulteriore variabilità genetica si verifica durante la sinapsi, quando il materiale genetico viene scambiato tra cromatidi fratelli durante il crossover.
Come si verifica la sinapsi nella meiosi
Prima che inizi la meiosi, le coppie omologhe di cromosomi contenuti nel nucleo della cellula si replicano per formare due coppie di cromatidi fratelli, ciascuna coppia tenuta insieme da strutture chiamate centromeri.
Per iniziare la meiosi, la membrana nucleare si dissolve e i cromosomi si accorciano e si addensano. Durante questa prima fase, chiamata profase I, avviene la sinapsi. Le due coppie di cromatidi fratelli si connettono insieme lungo le loro lunghezze attraverso combinazioni di RNA e proteine chiamate "complesso sinaptonemale".
I cromatidi collegati continuano ad accorciarsi, avvolgendosi nel processo. Possono incastrarsi nella misura in cui pezzi di cromatidi fratelli si staccano e si riattaccano al cromatide opposto, così che parte del cromatide materno è ora sul cromatide paterno e vizio versa.
Chiamato attraversando o "ricombinazione", questo processo arricchisce ulteriormente la variabilità genetica, insieme a fattori come la fecondazione casuale.
Fine della sinapsi
Come meiosi io continua, durante la metafase I le coppie di cromosomi omologhi sinapsi migrano al centro della cellula e si allineano. I cromosomi omologhi materni e paterni possono essere assegnati casualmente al lato sinistro o destro della cellula.
Successivamente, durante l'anafase I, le estremità della sinapsi e le coppie di cromosomi omologhi si separano e migrano ai lati cellulari opposti. Nella telofase I, la divisione cellulare individua un tipo di ciascuna coppia di cromosomi omologhi in ciascuna cellula figlia aploide, con i cromatidi che trasportano al loro interno materiale genetico incrociato.
Il resto della meiosi
Nel meiosi II, le due cellule da meiosi divido per separare i due cromatidi fratelli delle coppie omologhe. I gameti risultanti ora hanno un numero aploide di cromosomi fratelli spaiati. Nell'uomo, i gameti maschili sono quattro funzionali cellule spermatiche. La meiosi nelle femmine umane produce un grande uovo funzionale e tre piccole cellule (e infine scartate) chiamate corpi polari che contengono nuclei ma poco citoplasma.
La variabilità genetica nei gameti deriva, in primo luogo, dall'assortimento indipendente dei singoli cromosomi durante ogni divisione meiotica con cromatidi materni e paterni che si diffondono in tutte le cellule figlie in modo casuale moda. Nell'uomo, le possibili combinazioni totali di accoppiamento di 23 cromosomi sono 8.324.608.
La seconda fonte di variabilità deriva dallo scambio di materiale genetico dal crossover durante la sinapsi.