Transcription
Molti organismi trasmettono i loro geni alla prole attraverso la riproduzione sessuale. Questo inizia quando due gameti si uniscono per formare un embrione che è geneticamente unico dagli organismi genitori. L'embrione poi cresce fino a diventare un adulto che a sua volta trasmette le proprie informazioni genetiche alla propria prole. I gameti si formano attraverso un processo chiamato meiosi. Le cellule che subiscono la meiosi per produrre i gameti sono chiamate cellule germinali. Negli organismi diploidi, le cellule germinali hanno due copie di ogni cromosoma. Le cellule germinali subiscono la meiosi per produrre gameti aploidi, che hanno solo 1 copia di ogni cromosoma. Questi gameti aploidi si fondono per formare un embrione diploide che cresce fino all'adulto. La meiosi è solo 1 passo nel ciclo vitale di una cellula germinale. Similmente alla mitosi, le cellule passano anche attraverso l'interfase, le fasi G1, S e G2, prima di entrare nella meiosi. Il DNA all'interno di una cellula germinale viene duplicato prima che inizi la meiosi durante la fase S. I cromosomi germinali duplicati sono chiamati cromatidi fratelli. Questi cromatidi rimangono attaccati l'uno all'altro fino al secondo evento di divisione cellulare nella meiosi. Ci sono 2 eventi di divisione cellulare durante la meiosi. La prima divisione: Meiosi I, produce 2 cellule figlie uniche che hanno metà della quantità di DNA delle cellule germinali parentali. La seconda divisione: Meiosi II, produce 4 cellule aploidi uniche che hanno solo 1 copia di ogni cromosoma. Queste cellule aploidi sono i gameti che potrebbero andare a produrre una prole attraverso la riproduzione sessuale. Esaminiamo più da vicino ciascuno degli eventi di divisione. La meiosi inizia con la Profase 1. In questa fase, il DNA si condensa per formare i cromosomi. Qui vediamo i cromatidi fratelli duplicati unirsi al centromero. Rimangono fusi al centromero per tutta la Meiosi I. Successivamente, ogni coppia di cromosomi omologhi subisce la sinapsi per formare un complesso che coinvolge due coppie di cromatidi fratelli. Il materiale cromosomico viene scambiato tra le due coppie di cromatidi fratelli. Questo evento è chiamato ricombinazione o, più comunemente, crossing-over. Dopo il crossing-over, i cromatidi fratelli per ogni cromosoma non sono più identici l'uno all'altro. Questo è uno dei motivi per cui nessun fratello, a parte i gemelli, è geneticamente identico. Ci sono diversi altri passaggi chiave nella Profase I. La membrana nucleare inizia a rompersi. Poi, i due centrosomi migrano verso le estremità opposte della cellula e compaiono i microtubuli. I microtubuli si attaccano quindi ai cromosomi. La fase successiva della meiosi I è chiamata Metafase I. Qui, i cromosomi sinaptici si allineano all'equatore della cellula. I cromosomi si allineano casualmente, il che si traduce in diverse combinazioni ogni volta che si verifica la meiosi. La fase successiva è l'Anafase I. Durante questa fase, i cromosomi omologhi si separano e migrano verso i due poli della cellula. È importante notare che i cromatidi fratelli rimangono attaccati ai loro centromeri. Gli ultimi passaggi della Meiosi I sono la Telofase I e la Citochinesi. Qui, la cellula si divide in 2 cellule figlie, ognuna di queste 2 cellule subisce ora la Meiosi II. La Meiosi II è simile alla mitosi. La prima fase della Meiosi II è la Profase II. Di nuovo, i cromosomi si condensano, l'involucro nucleare si rompe e si forma l'apparato del fuso. La differenza principale tra Profase II e Profase I è il fatto che le cellule figlie hanno solo 1 copia di ogni cromosoma omologo. Quindi, nella Profase II, non c'è sinapsi di cromosomi omologhi o crossing-over. Nella Metafase II, i cromosomi si allineano all'equatore della cellula. Anche qui, l'allineamento è casuale. Poiché i cromatidi fratelli non sono più identici, ci saranno molti modi diversi possibili per questi cromosomi di allinearsi. Nell'Anafase II, i cromatidi fratelli vengono separati mentre i microtubuli si accorciano. Inoltre, le estremità della cellula vengono spinte ulteriormente lontano mentre i microtubuli si allungano. Nella Telofase II, la membrana nucleare si riforma e il citoplasma viene diviso nelle due cellule figlie aploidi. Questa divisione è chiamata Citochinesi. Poiché la Meiosi II è iniziata con 2 cellule e ognuna di queste cellule è stata divisa in 2 cellule, ora abbiamo 4 cellule aploidi uniche alla fine della meiosi. Queste cellule sono gameti. Due gameti; uno da un padre e uno da una madre possono fondersi per produrre un embrione diploide. L'embrione risultante cresce poi attraverso molti cicli di mitosi.