La riproduzione cellulare segue uno dei due tipi di cicli di divisione cellulare: mitosi o meiosi.
UN cellula che si riproduce per mitosi si divide in due seguendo una serie di passaggi che portano alla creazione di due cellule figlie identiche. È necessaria solo una cellula per riprodursi in questo modo e tutte le cellule create attraverso la mitosi sono copie della cellula madre originale, che funge da definizione di divisione cellulare di base.
La meiosi, tuttavia, comporta un processo più lungo che consente la creazione e l'unione di spermatozoi e cellule uovo. La meiosi produce le cellule necessarie per creare un nuovo organismo che differisce geneticamente da entrambi gli organismi genitori.
Due tipi di divisione cellulare
Gli organismi unicellulari che si riproducono asessualmente, come batteri e alghe, subiscono la mitosi. L'organismo replica il proprio DNA e si divide in due, distribuendo una copia a ciascuna delle due nuove cellule figlie. La mitosi si verifica in organismi più complessi come un modo per riparare e sostituire le cellule danneggiate e per consentire la crescita, come la formazione di nuove cellule della pelle, dei capelli o dei muscoli.
La meiosi, che produce spermatozoi e cellule uovo necessarie per la riproduzione sessuale, si verifica in tutti gli organismi eucarioti inclusi animali e piante. La meiosi richiede due cicli completi. Durante il primo ciclo di meiosi, denominato meiosi io, la cellula madre si divide in due cellule figlie, ciascuna con un set completo di cromosomi.
Le cellule figlie subiscono quindi il secondo ciclo di meiosi, meiosi II. Durante il secondo ciclo, ogni cellula figlia si divide in due, creando un totale di quattro cellule aploidi che contengono ciascuna metà del materiale genetico necessario per creare un nuovo organismo.
Capire la mitosi
Una cellula sottoposta a mitosi passa attraverso sei passaggi, o fasi:
- interfase
- profase
- metafase
- anafase
- telofase
- citochinesi
Nella prima fase, l'interfase, la cellula madre cresce, si sviluppa e duplica ogni cromosoma. I cromosomi contengono materiale genetico, o DNA.
Durante la profase, i cromosomi appena copiati si accoppiano e si uniscono per formare cromatidi fratelli. La membrana del nucleo, che di solito contiene i cromosomi, si dissolve per consentire ai cromatidi per spostarsi e le fibre polari si formano come fili che ancorano i cromatidi ai poli opposti all'interno della cellula.
Durante la metafase, i cromatidi si allineano lungo l'equatore della cellula. Le loro fibre polari si sono completamente formate e mantengono i cromatidi in posizione. In anafase, i cromatidi si separano nei loro cromosomi fratelli. Man mano che ciascun cromosoma si separa dalla sua copia, le fibre polari attirano lentamente i cromosomi verso i poli della cellula.
Durante la telofase, la cellula forma due nuove membrane nucleari attorno ai due identici raggruppamenti di cromosomi. La cellula si allunga e la membrana cellulare si prepara a dividersi.
La citochinesi è la fase finale della mitosi, in cui la membrana della cellula allungata inizia a pizzicare insieme lungo l'equatore della cellula fino a quando le membrane si incontrano. Le due metà si separano quindi l'una dall'altra, formando due nuove cellule figlie, identiche alla cellula madre.
meiosi I
Piante, animali e altri organismi che si riproducono sessualmente usano la meiosi per creare le loro cellule riproduttive, consentendo la diversità genetica che non è possibile attraverso la mitosi. Durante la meiosi sono necessari due cicli distinti, o divisioni. Come con la mitosi, il primo ciclo, la meiosi I, scorre attraverso sei fasi:
- Interfase I
- profase I
- Metafase I
- Anafase I
- Telofase I
- Citochinesi I
Durante l'interfase I, una cellula somatica, o una cellula che ha due serie di cromosomi, copia il suo DNA. Nella profase I, i cromosomi omologhi, o corrispondenti, si accoppiano per formare coppie chiamate bivalenti o tetradi. Ogni bivalente ha due cromosomi, uno ciascuno dalla madre e dal padre dell'organismo e quattro cromatidi. La membrana nucleare inizia a dissolversi.
Durante la metafase I, i bivalenti si allineano lungo l'equatore della cellula. La direzione verso cui guardano è casuale, quindi c'è una probabilità 50:50 che ogni cellula figlia riceva un cromosoma contenente il DNA della madre o del padre dell'organismo.
Successivamente, nell'anafase I, le coppie di cromosomi si separano e vengono tirate verso uno dei due poli, ma ogni cromosoma conserva ancora due cromatidi. La telofase I inizia quando le membrane nucleari si formano attorno a ciascun set di cromosomi. Alcune cellule poi subiscono la citochinesi I e si dividono in due cellule sorelle separate, sebbene in molti animali le cellule sorelle non si separino completamente prima dell'inizio della meiosi II.
meiosi II
Durante la meiosi II, entrambe le cellule figlie formatesi durante la meiosi I subiscono un ciclo di divisione in cinque fasi che include:
- Profase II
- Metafase II
- Anafase II
- Telofase II
- Citochinesi II
L'interfase viene saltata perché questa seconda divisione non è progettata per creare copie, ma piuttosto per dividere i due cromatidi di ciascun cromosoma e preparare le cellule per riproduzione sessuale. Durante la profase II, le membrane nucleari appena formate iniziano a dissolversi e le coppie di cromatidi iniziano a spostarsi al loro posto.
Nella metafase II, i cromatidi accoppiati si allineano lungo gli equatori di ciascuna cellula figlia mentre le fibre polari formano un'ancora in posizione. Durante l'anafase II, i cromatidi di ciascun cromosoma si separano e sono attratti verso poli separati. La telofase II inizia quindi con le membrane nucleari che si formano attorno a ciascun set di cromosomi.
Infine, si verifica la citochinesi II. Le membrane cellulari iniziano a pizzicarsi insieme ed entrambe le cellule figlie si dividono in due per un totale di quattro cellule aploidi i cui cromosomi hanno un solo cromatide. Sia gli ovuli che gli spermatozoi sono cellule aploidi create attraverso la meiosi.
Quando i due cellule aploidi si combinano, i cromatidi dei cromosomi corrispondenti si abbinano per fornire il materiale genetico necessario per creare un nuovo organismo.