Fase M: cosa succede in questa fase del ciclo cellulare?

Le cellule sono le unità fondamentali della vita, essendo le entità più irriducibili che conservano tutte le proprietà di base degli esseri viventi, come l'attività metabolica e un mezzo di riproduzione. Proprio come interi organismi progrediscono attraverso la propria versione di un ciclo di vita - nascita, maturazione, riproduzione, invecchiamento e morte - le singole cellule hanno un proprio ciclo di vita, opportunamente chiamato il ciclo cellulare.

(Alcuni esseri viventi, va notato, sono costituiti solo da una singola cellula, rendendo "ciclo di vita" e "ciclo cellulare" proposizioni completamente sovrapposte per questi organismi.)

Le cellule di organismi complessi non vivono tanto a lungo quanto le creature in cui esistono. Il ciclo di vita della cellula è generalmente più prevedibile e più facile da separare in componenti abbastanza distinti rispetto all'arco di vita di un animale moderatamente complesso.

Queste fasi includono interfase e il M fase, ciascuna delle quali comprende una serie di sottofasi. La fase M comprende

Anche il più formidabile attivo vulcani trascorrono molto più tempo in letargo di quanto non facciano in eruzione, ma nessuno presta molta attenzione ai periodi di quiescenza. In un certo senso, le cellule sono così: la mitosi è di gran lunga la parte più impegnativa e drammatica del ciclo cellulare, ma la cellula in realtà trascorre la maggior parte del suo tempo in interfase. Questa stessa fase include G₁, S e G₂ fasi.

Una cella appena creata entra nella prima divario (G₁) fase, durante il quale tutto il contenuto cellulare (es. mitocondri, reticolo endoplasmatico, apparato di Golgi e altri organelli) tranne che per i cromosomi sono duplicati.

Nella successiva sintesi (S) fase, tutti i cromosomi della cellula – nell'uomo ce ne sono 46 – sono duplicati (o replicato, per usare il gergo biochimico).

Nel secondo divario (G₂) fase, la cella esegue un controllo di qualità su se stessa, scansionando i contenuti replicati alla ricerca di errori e apportando le correzioni necessarie. La cellula procede quindi al M fase.

• Alcune cellule nei tessuti in cui la proliferazione e il turnover sono bassi, come il fegato, trascorrono lunghi periodi di tempo in una fase marcata G₀, con questa "rampa di uscita" dal ciclo tipico che si verifica subito dopo il completamento della mitosi.

Durante l'interfase, la cellula cresce fino alle dimensioni necessarie per dividersi, facendo copie dei suoi vari elementi in fasi distinte lungo il percorso. La fine del G₁ fase è segnalata da una proteina, che segna ciò che viene chiamato G₁ posto di blocco.

Un simile G₂ checkpoint segna l'inizio della fase M. Non c'è S₁ posto di blocco, comunque. In alcune cellule la fase S va direttamente nella fase M.

Quando la cellula non perde tempo a controllare il suo lavoro in un G. programmato₂ fase, l'evento che precede direttamente la fase M è la replicazione del DNA (la replicazione dei cromosomi) nella fase S. Altrimenti, un G₂ fase di lunghezza variabile occupa il punto del ciclo cellulare subito prima dell'inizio della mitosi.

La mitosi è un processo che avviene in cellule eucariotiche (ad es. cellule vegetali, cellule di mammifero e quelle di altri animali, protisti e funghi) e porta alla produzione di due cellule figlie da una cellula madre, con le cellule figlie geneticamente identiche al genitore e tra loro.

È quindi asessuale, contrastandolo con meiosi, un tipo di divisione cellulare che ha luogo in alcune cellule delle gonadi e comporta il giocoleria e il mescolamento di materiale genetico. La sua controparte nel mondo dei procarioti è fissione binaria. Nella maggior parte delle cellule animali, il processo richiede circa un'ora, una piccola frazione della vita di una cellula tipica.

La parola "mitosi" significa "filo", poiché descrive l'aspetto microscopico dei cromosomi che si stanno preparando a dividersi e che si sono così condensati in strutture lunghe e dall'aspetto lineare. Anche sotto un potente microscopio, i cromosomi interfasici, che giacciono diffusamente nel nucleo, sono molto difficili da visualizzare.

Si crede comunemente che la mitosi si riferisca alla scissione in metà uguali della cellula madre. Questo non è il caso, poiché la mitosi si riferisce solo a eventi all'interno del nucleo che coinvolgono i cromosomi. La divisione cellulare nel suo insieme è chiamata citochinesi, mentre la divisione nucleare (incluso l'involucro nucleare) è nota come cariocinesi.

Classicamente, i quattro nominati fasi della mitosi includere, nell'ordine in cui si verificano, profase, metafase, anafase e telofase. Molte fonti includono una descrizione dettagliata di una quinta fase, prometafase, che è probabilmente distinto sia dalla profase che dalla metafase.

Ognuna di queste fasi ha le sue intricate meraviglie, che saranno presto dettagliate. Ma spesso è utile allineare mentalmente ogni fase della mitosi con una breve descrizione di ciò che comporta. Per esempio:

• profase: Si verifica la condensazione dei cromosomi.
• Prometafase: I mandrini si attaccano.
• Metafase: I cromosomi si allineano.
• Anafase: I cromatidi si separano.
• Telofase: Riforme di membrana.

Ad ogni modo, se un amico ti dice che la fase M ha quattro sottostadi e qualcun altro afferma che sono cinque, calcola questo alle probabili differenze di età (e quindi quando hanno appreso della fase M a scuola) e considerarli entrambi giusto.

La comparsa di cromosomi condensati segna l'inizio della profase, allo stesso modo la formazione di distinti gruppi di persone che chiacchierano segna l'inizio "ufficiale" di un incontro sociale.

Quando la condensazione della cromatina trasforma il materiale genetico in cromosomi completamente formati, i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma replicato possono essere visti uniti alla centromero fra loro. Il centromero è il punto in cui a cinetocore alla fine si formerà su ciascun cromatide.

Anche in profase, il due centrosomi, che sono stati duplicati in interfase, iniziano a muoversi verso i lati opposti, o poli, della cellula. Così facendo iniziano ad assemblare i fuso mitotico, Che consiste di fibre del fuso fatto di microtubuli che si estendono dai poli della cellula verso il centro e si attaccano ai cinetocori (tra le altre strutture).

Come probabilmente prevedi, le fibre del fuso sono orientate parallelamente l'una all'altra e perpendicolari all'eventuale linea di divisione dei cromosomi.

Inoltre, in molti eucarioti superiori, l'involucro nucleare viene degradato sotto l'azione degli enzimi protein chinasi durante questa fase e sarà ricostruito da zero alla fine della mitosi in telofase.

Ma in altri organismi, l'involucro nucleare non viene mai formalmente smontato. Invece, è disteso insieme alla cellula nella sua totalità mentre i cromosomi si separano ed è nettamente diviso tutto in una volta.

Immagina di trovarti in un corridoio completamente buio, a tentoni in avanti verso una serie di interruttori della luce che sai essere lì ma di cui non riesci a intuire la posizione esatta. Ma tu vuoi davvero un bicchiere d'acqua dalla cucina, quindi sei persistente.

Questo si avvicina al comportamento delle fibre del fuso quando le loro estremità "si protendono" e crescono verso i cromosomi da entrambi i poli della cellula. "Sperando" di connettersi ai cinetocori che fungono da luogo di connessione delle fibre del fuso, si può vedere che sembrano sondare il citoplasma, ritirati e sonda ancora un po' finché non colpiscono finalmente i loro bersagli.

In poco tempo, le fibre del fuso su ciascun lato della cellula si sono attaccate al cinetocore sul cromatide in ciascuna coppia che si trova sullo stesso lato della cellula. Non ci sono implicazioni genetiche di questa casualità perché ogni cromatide ha lo stesso identico DNA della sua sorella.

Le fibre del fuso iniziano quindi un "tiro alla fune" nel tentativo di bilanciare in definitiva i loro sforzi in un modo che lascia i centromeri dei cromosomi, e quindi i cromosomi stessi, in un tipo lineare di allineamento.

All'inizio di metafase, la rottura dell'involucro nucleare procede fino al completamento, tranne, ovviamente, nelle cellule che non perdono affatto le loro membrane nucleari. Ma il passaggio che definisce la metafase, che è tipicamente molto breve, è che i cromosomi si allineano lungo il piano che servirà da interfaccia della divisione cromosomica.

Questa piccola superficie è chiamata piastra metafase, e, con l'idea che la cellula è come una sfera molto piccola in mente, la posizione di questo piatto è lungo il equatore della cellula.

È possibile che più di un microtubulo del fuso si attacchi a un dato cinetocore dallo stesso lato, ma almeno un microtubulo cinetocore è attaccato a ogni palo. Dopo che i microtubuli sono stati impegnati nel loro gioco di tira e molla abbastanza a lungo da arrivare a uno stato di tensione equilibrata, i cromosomi smettono di muoversi e la metafase è finita.

A questo punto, le fibre del fuso possono finire in altri due punti della cellula oltre ai cinetocori. Questi potrebbero essere polare microtubuli (chiamati anche interpolare microtubuli), che si estendono oltre i cromosomi allineati e attraverso l'equatore, quasi all'origine del fuso mitotico opposto; o astrale microtubuli, che si estendono dal polo del fuso alla membrana cellulare sullo stesso lato.

anafase è il componente visivamente più sorprendente della fase M perché comporta un rapido movimento dei cromosomi quando i cromosomi replicati si dividono. Ciò è ottenuto dai cromatidi fratelli in ciascun set cromosomico duplicato e allineato che vengono attirati verso i poli opposti della cellula dalle fibre del fuso.

Questo è fatto a causa del lavoro dei microtubuli, ma è facilitato dalla rottura del coesione proteine ​​che legano il cinetocore alle fibre del cinetocore. In anafase, la cellula inizia ad allungarsi da una forma approssimativamente sferica (o un cerchio, se stai osservando una sezione trasversale) in una forma approssimativamente ovoidale (cioè un'ellisse).

L'anafase può essere vista come una caratteristica anafase A, in cui le fibre del fuso cinetocore separano i cromosomi come descritto, e anafase B, in cui le fibre astrali allontanano ulteriormente i poli dall'equatore e quindi l'uno dall'altro, attirando il fibre interpolari oltre i cromosomi sullo stesso lato e leggermente lusingarli per il viaggio nello stesso direzione.

Anche un anello contrattile si forma dalle proteine ​​dell'actina appena sotto la membrana plasmatica in anafase; questo anello partecipa alla "spremitura" durante la citochinesi che porta alla scissione dell'intera cellula.

All'inizio di questa parte della fase M, i cromosomi sotto forma di nuclei figli hanno raggiunto le estremità opposte della cellula. Il fuso mitotico, terminato il suo lavoro, viene smontato; immagina, diciamo, una minuscola impalcatura costruita lungo il lato di un minuscolo edificio per consentire lo smontaggio della costruzione, trave per trave, e l'idea è resa.

Questo è davvero un passaggio di pulizia della fase M, analogo all'epilogo di un romanzo. La "trama" è stata risolta alla fine dell'anafase perché i cromatidi sono arrivati ​​dove avrebbero dovuto viaggiare, ma prima che i "personaggi" possano andare avanti, è necessario un po' di pulizia.

Nel telofase, la membrana nucleare viene riassemblata e i cromosomi si decondensano. Questo non è esattamente come eseguire il video della profase al contrario, ma è vicino. Nel citochinesi, la cellula si divide in due cellule figlie identiche, ognuna delle quali si prepara ad entrare nella fase G1 e ad intraprendere un proprio ciclo cellulare.