Mitosi e Meiosi

Le cellule si dividono e si riproducono in due modi: mitosi e meiosi. La mitosi è un processo di divisione cellulare che provoca lo sviluppo di due cellule figlie geneticamente identiche da una singola cellula madre. La meiosi, d'altra parte, è la divisione di una cellula germinale che coinvolge due fissioni del nucleo e dà origine a quattro gameti, o cellule sessuali, ognuna delle quali possiede la metà del numero di cromosomi della cellula originale.

La mitosi viene utilizzata dagli organismi monocellulari per riprodursi; è anche usato per la crescita organica di tessuti, fibre e membrane. La meiosi si trova nella riproduzione sessuale degli organismi. Le cellule sessuali maschili e femminili (cioè uovo e sperma) sono il risultato finale della meiosi; si combinano per creare una nuova progenie geneticamente diversa.

Tabella di confronto

Grafico comparativo della meiosi contro la mitosi
Meiosi Mitosi
Tipo di riproduzioneSessualeAsessuale
Si verificaUmani, animali, piante, funghi.Tutti gli organismi.
geneticamenteDiversoidentico
AttraversandoSì, può verificarsi la miscelazione dei cromosomi.No, l'attraversamento non può avvenire.
DefinizioneUn tipo di riproduzione cellulare in cui il numero di cromosomi è ridotto della metà attraverso la separazione dei cromosomi omologhi, producendo due cellule aploidi.Un processo di riproduzione asessuata in cui la cellula si divide in due producendo una replica, con un uguale numero di cromosomi in ciascuna cellula diploide risultante.
Accoppiamento di omologhiNo
FunzioneDiversità genetica attraverso la riproduzione sessuale.Riproduzione cellulare e crescita generale e riparazione del corpo.
Numero di divisioni21
Numero di cellule figlie prodotte4 cellule aploidi2 cellule diploidi
Numero di cromosomiRidotto della metà.Rimane lo stesso.
passi(Meiosi 1) Propase I, Metaphase I, Anaphase I, Telophase I; (Meiosi 2) Prophase II, Metaphase II, Anaphase II e Telophase II.Prophase, Metaphase, Anaphase, Telophase.
cariocinesiSi verifica nell'interfase I.Si verifica in interfase.
citochinesiSi verifica in Telofase I e in Telophase II.Si verifica in Telofase.
Centromeres SplitI centromeri non si separano durante l'anafase I, ma durante l'anafase II.I centromeri si divisero durante l'anafase.
creaSolo cellule sessuali: ovociti femminili o spermatozoi maschi.Rende tutto diverso dalle cellule sessuali.
Scoperto daOscar HertwigWalther Flemming

Differenze di scopo

Sebbene entrambi i tipi di divisione cellulare si trovino in molti animali, piante e funghi, la mitosi è più comune della meiosi e ha una più ampia varietà di funzioni. La mitosi non è solo responsabile della riproduzione asessuata negli organismi monocellulari, ma è anche ciò che consente la crescita e la riparazione cellulare negli organismi multicellulari, come gli esseri umani. Nella mitosi, una cellula crea un clone esatto di se stessa. Questo processo è ciò che sta dietro la crescita dei bambini negli adulti, la guarigione di tagli e contusioni e persino la ricrescita di pelle, arti e appendici in animali come gechi e lucertole.

La meiosi è un tipo più specifico di divisione cellulare (in particolare delle cellule germinali) che si traduce in gameti, uova o spermatozoi, che contengono metà dei cromosomi presenti in una cellula madre. A differenza della mitosi con le sue numerose funzioni, la meiosi ha uno scopo limitato ma significativo: aiutare la riproduzione sessuale. È il processo che consente ai bambini di essere imparentati ma comunque diversi dai loro due genitori.

Meiosi e diversità genetica

La riproduzione sessuale utilizza il processo di meiosi per aumentare la diversità genetica. La prole creata attraverso la riproduzione asessuata (mitosi) è geneticamente identica al loro genitore, ma le cellule germinali create durante la meiosi sono diverse dalle loro cellule madri. Alcune mutazioni si verificano frequentemente durante la meiosi. Inoltre, le cellule germinali hanno solo un set di cromosomi, quindi sono necessarie due cellule germinali per creare un set completo di materiale genetico per la prole. La prole è quindi in grado di ereditare i geni di entrambi i genitori e di entrambi i gruppi di nonni.

La diversità genetica rende una popolazione più resistente e adattabile all'ambiente, il che aumenta le possibilità di sopravvivenza e di evoluzione a lungo termine.

La mitosi come forma di riproduzione per gli organismi monocellulari ha avuto origine con la vita stessa, circa 3, 8 miliardi di anni fa. Si pensa che la meiosi sia apparsa circa 1, 4 miliardi di anni fa.

Fasi della mitosi e della meiosi

Le cellule spendono circa il 90% della loro esistenza in uno stadio noto come interfase . Poiché le cellule funzionano in modo più efficiente e affidabile quando sono piccole, la maggior parte delle cellule svolge compiti metabolici regolari, si divide o muore, anziché semplicemente ingrandirsi nell'interfase. Le cellule "si preparano" per la divisione replicando il DNA e duplicando i centrioli a base proteica. Quando inizia la divisione cellulare, le cellule entrano in fasi mitotiche o meiotiche.

Nella mitosi, il prodotto finale è costituito da due cellule: la cellula madre originale e una nuova cellula figlia geneticamente identica. La meiosi è più complessa e attraversa fasi aggiuntive per creare quattro cellule aploidi geneticamente diverse che hanno quindi il potenziale per combinare e formare una nuova progenie diploide geneticamente diversa.

Un diagramma che mostra le differenze tra meiosi e mitosi. Immagine da OpenStax College.

Fasi della mitosi

Esistono quattro fasi mitotiche: prophase, metaphase, anaphase e telophase. Le cellule vegetali hanno una fase aggiuntiva, pre-fase, che si verifica prima della prophase.

  • Durante la prophase mitotica, la membrana nucleare (a volte chiamata "inviluppo") si dissolve. La cromatina di Interphase si avvolge e si condensa strettamente fino a diventare cromosomi. Questi cromosomi sono costituiti da due cromatidi fratelli geneticamente identici che sono uniti da un centromero. I centrosomi si allontanano dal nucleo in direzioni opposte, lasciando dietro di sé un apparato mandrino.
  • Nella metafase, le proteine ​​motorie trovate su entrambi i lati dei centromeri dei cromosomi aiutano a spostare i cromosomi in base all'attrazione dei centrosomi opposti, posizionandoli infine in una linea verticale al centro della cellula; questo è talvolta noto come piastra metafase o equatore del mandrino .
  • Le fibre del fuso iniziano ad accorciarsi durante l' anafase, separando i cromatidi fratelli in corrispondenza dei loro centromeri. Questi cromosomi divisi vengono trascinati verso i centrosomi trovati alle estremità opposte della cellula, facendo apparire brevemente molti dei cromatidi a forma di "V". Le due parti divise della cellula sono ufficialmente conosciute come "cromosomi figlie" a questo punto del ciclo cellulare.
  • La telofase è la fase finale della divisione cellulare mitotica. Durante la telofase, i cromosomi figlie si attaccano alle loro rispettive estremità della cellula madre. Le fasi precedenti vengono ripetute, solo al contrario. L'apparato del fuso si dissolve e si formano membrane nucleari attorno ai cromosomi figlie separati. All'interno di questi nuclei di nuova formazione, i cromosomi si srotolano e ritornano allo stato di cromatina.
  • Un processo finale, la citochinesi, è necessario affinché i cromosomi figlie diventino cellule figlie. La citochinesi non fa parte del processo di divisione cellulare, ma segna la fine del ciclo cellulare ed è il processo mediante il quale i cromosomi figlie si separano in due nuove cellule uniche. Grazie alla mitosi, queste due nuove cellule sono geneticamente identiche tra loro e alla loro cellula madre originale; ora entrano nelle loro interfacce individuali.

Fasi della meiosi

Esistono due stadi primari della meiosi in cui si verifica la divisione cellulare: la meiosi 1 e la meiosi 2. Entrambi gli stadi primari hanno quattro stadi propri. La meiosi 1 ha prophase 1, metaphase 1, anaphase 1 e telophase 1, mentre la meiosis 2 ha prophase 2, metaphase 2, anaphase 2 e telophase 2. Anche la citochinesi svolge un ruolo nella meiosi; tuttavia, come nella mitosi, è un processo separato dalla meiosi stessa e la citochinesi si manifesta in un punto diverso della divisione.

Meiosi I vs. Meiosi II

Per una spiegazione più dettagliata, vedi Meiosi 1 vs. Meiosi 2.

Nella meiosi 1, una cellula germinale si divide in due cellule aploidi (dimezzando il numero di cromosomi nel processo) e l'obiettivo principale è lo scambio di materiale genetico simile (ad esempio un gene del capello; vedere anche genotipo vs fenotipo). Nella meiosi 2, che è abbastanza simile alla mitosi, le due cellule diploidi si dividono ulteriormente in quattro cellule aploidi.

Fasi della meiosi I

  • La prima fase meiotica è la fase 1 . Come nella mitosi, la membrana nucleare si dissolve, i cromosomi si sviluppano dalla cromatina e i centrosomi si allontanano, creando l'apparato del fuso. I cromosomi omologhi (simili) di entrambi i genitori si accoppiano e scambiano DNA in un processo noto come incrocio. Ciò si traduce in diversità genetica. Questi cromosomi accoppiati - due per ciascun genitore - sono chiamati tetradi.
  • Nella metafase 1, alcune delle fibre del fuso si attaccano ai centromeri dei cromosomi. Le fibre tirano i tetradi in una linea verticale lungo il centro della cellula.
  • L'anafase 1 è quando le tetrade sono separate l'una dall'altra, con metà delle coppie che vanno su un lato della cellula e l'altra metà che va sul lato opposto. È importante capire che interi cromosomi si stanno muovendo in questo processo, non i cromatidi, come nel caso della mitosi.
  • Ad un certo punto tra la fine dell'anafase 1 e gli sviluppi della telofase 1, la citochinesi inizia a dividere la cellula in due cellule figlie. Nella telofase 1, l'apparato del fuso si dissolve e si sviluppano membrane nucleari attorno ai cromosomi che ora si trovano ai lati opposti della cellula madre / nuove cellule.

Fasi della Meiosi II

  • Nella fase 2, i centrosomi si formano e si allontanano nelle due nuove cellule. Si sviluppa un apparato mandrino e le membrane nucleari delle cellule si dissolvono.
  • Le fibre del fuso si collegano ai cromosomi centromeri nella metafase 2 e allineano i cromosomi lungo l'equatore cellulare.
  • Durante l' anafase 2, i centromeri dei cromosomi si rompono e le fibre del fuso separano i cromatidi. Le due parti divise delle cellule sono ufficialmente conosciute come "cromosomi fratelli" a questo punto.
  • Come nella telofase 1, la telofase 2 è aiutata dalla citocinesi, che divide di nuovo entrambe le cellule, risultando in quattro cellule aploidi chiamate gameti. Le membrane nucleari si sviluppano in queste cellule, che di nuovo entrano nelle loro interfasi.

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