La mitosi

Dopo l'enunciazione delle leggi di Mendel e prima della loro riscoperta furono fatti degli studi per identificare la sede del materiale ereditario all'interno della cellula. Si cominciò, allora, ad ipotizzare che il materiale ereditario risiedesse nel nucleo, infatti si vedeva che le dimensioni del nucleo spermatico e quello della cellula uovo era identico. Dopo successivi studi allora si confermò che nel nucleo sono presenti i cromosomi il cui numero è identico in ciascuna cellula dell'organismo, è una caratteristica di ciascuna specie e rimane costante dopo ciascuna divisione cellulare. Ogni cromosoma, oggi si sa, essere costituito da una molecola di DNA a doppio filamento e da un insieme di proteine. Molte delle cellule eucariotiche contengono due copie di ciascun cromosoma e sono quindi diploidi (caratteristica delle cellule somatiche, ossia delle cellule del corpo di un eucariote), mentre le cellule sessuali, o gameti, contengono una sola copia di ciascun cromosoma e quindi sono detti aploidi. Il numero dei cromosomi si mantiene costante grazie alla mitosi e alla meiosi. La mitosi è un processo di divisione nucleare in cui si producono due nuclei figli che contengono assetti cromosomici geneticamente identici tra di loro ed al nucleo delle cellule che gli ha generati. La mitosi avviene principalmente in cinque fasi:
1. Prima che inizi ciascuna mitosi i cromosomi della cellula madre si sono duplicati nella fase S del ciclo cellulare dove avviene la sintesi del DNA e appunto la duplicazione dei cromosomi (G1, crescita e metabolismo→S, detto prima→G2, preparazione alla mitosi→M, mitosi vera e propria). Il periodo successivo alla fase S corrisponde all'inizio della mitosi e dell'interfase, dove i cromosomi non sono visibili perché troppo lunghi e troppo sottili e in forma rilassata. Come ho detto, però, essi sono già duplicati e questi sono detti cromatidi fratelli e sono uniti all'altezza del centromero. La distribuzione di questi cromatidi viene organizzata e svolta dai microtubuli che fanno parte del citoscheletro. Inoltre, se presenti in copie multiple, i centromeri potrebbero essere tirati in entrambe le direzioni, verso le cellule figlie, provocando una possibile rottura del cromosoma stesso.
2. Nella profase, il secondo stadio della mitosi, i microtubuli si assemblano a formare una struttura complessa detta fuso e i cromosomi iniziano ad accorciarsi e ad ispessirsi, ossia si condensano. Inoltre, molti organelli intracellulari, come il reticolo endoplasmatico e il complesso di Golgi, si frammentano e la membrana nucleare si scompone in numerose piccole vescicole e lo spazio nucleare viene invaso dai microtubuli. Alcuni di questi, si attaccano ai cinetocori, strutture proteiche associate ai centromeri dei cromosomi duplicati.
3. Durante la metafase, i cromosomi duplicati raggiungono una posizione a metà strada tra i poli del fuso. Questo movimento è determinato da cambiamenti della lunghezza dei microtubuli del fuso e dall'azione di proteine motrici generanti forza che funzionano nelle vicinanze dei cinetocori. Grazie a questa attività i cromosomi si dispongono in un singolo piano al centro della cellula detta piastra metafasica e sono visibili al microscopio.
4. Nel successivo stadio, detto anafase, i cromatidi fratelli dei cromosomi duplicati si separano l'uno all'altro grazie all'accorciamento dei microtubuli e alla degradazione delle sostanze che tengono uniti i cromatidi fratelli. Quest'ultimi allora vengono spinti verso i poli opposti della cellula.
5. Nell'ultima fase, detta telofase, i cromosomi di decondensano, si riformano gli organelli e ciascun gruppo di cromosomi viene racchiuso in una membrana nucleare.
Quando la mitosi è completa le due cellule figlie sono separate dalla formazione di membrane. Questa separazione fisica delle cellule figlie è detta citocinesi. In conclusione possiamo dire quindi che le cellule figlie prodotte dalla divisione di una cellula madre sono geneticamente identiche. Occasionalmente, tuttavia, possono accadere degli errori. Ad esempio, un cromatidio può staccarsi dal fuso mitotico e non essere incorporato in una delle due cellule figlie. Questi eventi causano differenze genetiche tra le cellule figlie.