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La meiosi

La meiosi è il processo di divisione cellulare che porta alla formazione dei gameti, gli ovociti nelle femmine e gli spermatozoi nei maschi. Le cellule della linea sessuale, che portano alla produzione di ovociti e spermatozoi, presentano infatti un ciclo cellulare modificato, in cui, ad un certomì punto, la mitosi è sostituita dalla meiosi. 

Attraverso la meiosi una cellula eucariota con corredo cromosomico diploide (2n) dà origine a quattro cellule con corredo cromosomico aploide (n). La meiosi consiste in una duplicazione del DNA seguita da due divisioni cellulari. Ovvero da una cellula madre si formano quattro cellule figlie, tutte diverse fra loro e con patrimonio genetico dimezzato. 

La meiosi determina:
1) la riduzione del numero di cromosomi, da una duplice copia (2n, in tutte le cellule), a una semplice copia (n), indispensabile per permettere la riproduzione sessuale,
2) la ricombinazione genetica, meccanismo fondamentale per aumentare la diversità genetica delle specie, tramite un processo chiamato crossing-over in cui avviene lo scambio di parti (e quindi di geni) tra i cromosomi omologhi.

La meiosi è fondamentale per la riproduzione sessuale: la ricombinazione dell'informazione genetica proveniente dalle cellule di due organismi differenti (padre e madre) produce risultati (figli) ogni volta diversi e naturalmente diversi anche dai due genitori.

Ogni genitore fornisce ai gameti (la cellula uovo nella femmina e lo spermatozoo nel maschio) un corredo cromosomico aploide (n), dimezzato rispetto alle cellule somatiche. 

Attraverso la fusione (la fecondazione) dei due corredi cromosomici dimezzati (materno e paterno) e "rimescolati" si ricostituisce il corredo cromosomico completo (diploide, 2n) e quindi una nuova cellula, detta zigote, che costituirà la prima cellula (da cui deriveranno tutte le altre, attraverso divisioni successive e attraverso il processo di differenziamento cellulare) di nuovo individuo con i caratteri dei due genitori mescolati tra loro.

Fasi della meiosi

Ad una duplicazione del materiale genetico, che avviene durante l'interfase (fase S), si susseguono due divisioni cellulari:
1) Prima divisione meiotica o meiosi I  (divisione Riduzionale) 
2) Seconda divisione meiotica o meiosi II (divisione Equazionale)

Meiosi I

Profase I
Come la mitosi, la meiosi I si apre con la profase, un processo decisamente più lungo e complicato della profase mitotica. Si suddivide in 5 stadi successivi:

1) leptotene, in cui la cromatina (il DNA) si spiralizza formando dei cromosomi in forma di filamenti sottili e allungati;
2) zigotene, durante il quale avviene l'appaiamento (sinapsi) dei cromosomi omologhi e la formazione di una struttura denominata tetrade
3) pachitene: si completa l'appaiamento dei cromosomi omologhi che contemporaneamente si accorciano e si inspessiscono; le coppie di cromosomi vengono definite "bivalenti"; 
4) diplotene: in questo stadio avviene il CROSSING OVER: i cromosomi omologhi di ciascun bivalente si scambiano porzioni di DNA incrociandosi in punti chiamati "chiasmi" e quindi cominciano a separarsi, tuttavia i due cromatidi di ciascuna coppia di omologhi restano in contatto in corrispondenza dei chiasmi, segni visibili dell'avvenuto crossing-over; 
5) diacinesi, nel corso del quale i cromosomi completano la loro condensazione e sono chiaramente visibili. Contemporaneamente avviene la dissoluzione della membrana nucleare e del nucleolo.

Come per la Mitosi, durante la profase I si sviluppa l'apparato del fuso, costituito da due coppie di centrioli, situate ai poli opposti della cellula, da cui fuoriescono fibre di microtubuli. Tali fibre agganciano i cromosomi a livello del centromero. La profase I può durare per giorni o anche più a lungo e occupa il 90% del tempo richiesto per quasi tutta la divisione meiotica.

Metafase 1
Le fibre del fuso si collegano ai cromosomi: ogni cromosoma, diviso in 2 cromatidi tenuti insieme per il centromero, è legato alle fibre del fuso di un solo polo: i cromosomi omologhi sono connessi ai poli opposti. Si completa l'allineamento dei cromosomi sul piano equatoriale. 
Rispetto alla mitosi si ha una differenza sostanziale: nella mitosi ogni cromosoma è collegato ad entrambi i poli della cellula e con la rottura del centromero i cromatidi fratelli si separano e migrano verso i poli opposti della cellula; nella meiosi invece ogni cromosoma è collegato ad un solo polo della cellula, con l'omologo collegato al polo opposto.

Anafase I
A differenza dell'anafase mitotica, durante questa fase i cromatidi fratelli restano attaccati per i centromeri, mentre i cromosomi omologhi si separano e migrano ai poli opposti della cellula. In questo modo si ha un corredo cromosomico aploide proprio perché sono gli omologhi parentali a separarsi.

Telofase I
In questa fase si completa la prima divisione meiotica: ai due poli della cellula madre si formano due gruppi di cromosomi, in cui è presente un solo cromosoma (costituito dai due cromatidi fratelli) per ciascun tipo. Il citoplasma delle due cellule si ripartisce e avviene la divisione della cellula originaria in due cellule figlie distinte. Le fibre del fuso si disgregano; i cromosomi si despiralizzano.

(Interfase)
In alcuni casi, terminata la Meiosi I, può avvenire l'Interfase in cui i cromosomi si despiralizzano; in molte specie si passa invece direttamente dalla Telofase I alla Profase II.

Schema della meiosi
Meiosi I
Crossing over

meiosi II

La seconda divisione meiotica è identica alla mitosi, ma porta alla formazione di due cellule aploidi. 

Profase II
Compaiono nuovamente le fibre del fuso che si agganciano ai centromeri dei cromosomi e si dissolve la membrana nucleare affinché i microtubuli del fuso possano attaccarsi ai cromosomi. 

Metafase II 
I cromosomi si portano sul piano equatoriale; ogni cromosoma è costituito da due cromatidi omologhi fratelli. 

Anafase II 
I centromeri dei cromosomi dei cromatidi fratelli si rompono e i cromatidi si dividono, migrando ai poli opposti della cellula. 

Telofase II 
Ai poli opposti della cellula si cominciano a formare i due nuclei e avviene quindi la divisione cellulare e i microtubuli del fuso scompaiono. I 4 nuclei contengono un numero aploide di cromosomi

Meiosi II
Ovogenesi
Spermatogenesi
Confronto tra mitosi e meiosi

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Differenze tra mitosi e meiosi

MITOSI MEIOSI
avviene nelle cellule somatiche avviene nelle cellule della linea germinale e porta alla produzione di gameti (spermatozoi e ovociti)
implica una sola replicazione del DNA cromosomico (durante la fase S dell’interfase del ciclo cellulare) seguita da una singola divisione del nucleo e del citoplasma implica una sola replicazione del DNA cromosomico (durante la fase S dell’interfase del ciclo cellulare) seguita da due divisioni nucleari  e citoplasmatiche.
è una divisione equazionale (conservativa) con produzione di due cellule figlie identiche alla cellula parentale (corredo cromosomico diploide 2n). è una divisione riduzionale seguita da una divisione equazionale con produzione di quattro cellule figlie diverse (corredo cromosomico aploide n) .
non si verifica il crossing-over né l’appaiamento dei cromosomi omologhi. nel corso della profase I si verificano processi di crossing-over per ogni coppia di cromosomi omologhi appaiati (le tetradi).
durante l'anafase i centromeri si spezzano determinando la migrazione dei cromatidi fratelli verso i poli della cellula.  durante l'anafase I i centromeri dei cromosomi non si spezzano e si formano due cellule (aploidi n) che contengono un solo cromosoma omologo di ogni coppia, ma raddoppiato in due cromatidi fratelli che si separano nel corso dell'anafase II.
I contenuti genetici dei prodotti mitotici sono identici. I contenuti genetici dei prodotti meiotici sono diversi, sia perché formati dai cromosomi mescolati di entrambi i genitori, sia perché c'è stato il crossing over.

serve per lo sviluppo e la crescita degli organismi, per il ricambio cellulare e per la riproduzione asessuata.
 

serve per produrre le cellule sessuali
   

 

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