MEIOSI: FUNZIONE, FASI E LORO CARATTERISTICHE - BIOLOGIA - 2025

La meiosi è il tipo di divisione cellulare che caratterizza gli organismi eucarioti il ​​cui ciclo vitale è una fase della riproduzione sessuale. Attraverso questo processo, il numero di cromosomi nelle cellule in divisione viene dimezzato, motivo per cui è anche noto come "divisione riduttiva".

Secondo i fondamenti della teoria cellulare "ogni cellula proviene da un'altra cellula" ed è noto che una cellula dà origine ad un'altra attraverso un processo di divisione che consiste nella duplicazione dei suoi componenti interni (DNA, proteine, ecc.) ) e la loro separazione in due cellule "figlie", che sono praticamente identiche tra loro.

Schema riassuntivo della meiosi: 1) Duplicazione dei cromosomi 2) Accoppiamento di cromosomi omologhi 3) Incrocio 4) Prima divisione meiotica (uno di ciascuno dei cromosomi duplicati per cellula figlia) 5) Seconda divisione meiotica (un cromosoma per ciascuno uno per cellula figlia) (Fonte: Peter Coxhead tramite Wikimedia Commons)

Questo processo consente la continuità della vita e la trasmissione "inalterata" del materiale genetico alle generazioni successive. La meiosi si verifica sia nelle cellule degli organismi multicellulari che negli organismi unicellulari (protozoi, lieviti e batteri, tra molti altri).

Per alcuni organismi questa è la principale forma di riproduzione ed è nota come riproduzione asessuata. Tuttavia, la riproduzione di esseri viventi multicellulari, che hanno cicli di sviluppo diversi, è un po 'più complessa e implica che tutte le cellule dello stesso organismo siano formate da una cellula molto speciale chiamata zigote.

Lo zigote è il risultato di un processo chiamato riproduzione sessuale, che prevede la fusione di due cellule gametiche o sessuali, prodotte da due individui differenti (generalmente un "maschio" e una "femmina") e che possiedono la metà dell'informazione genetica ogni.

Il processo di produzione di queste cellule sessuali è ciò che è noto negli organismi multicellulari come meiosi e ha la funzione principale di produrre cellule con metà del carico cromosomico, cioè cellule aploidi.

Funzione della meiosi

La meiosi è la parte centrale o "cuore" della riproduzione sessuale, che sembra essere un '"acquisizione" evolutivamente vantaggiosa, poiché è stata adottata dalla maggior parte delle specie animali e vegetali.

Questo processo comporta la combinazione di due genomi differenti, che si conclude con la formazione di prole con una "nuova" dotazione genetica, che a sua volta implica un aumento della variabilità.

Attraverso questa divisione cellulare riduttiva, cellule specializzate nel corpo di animali e piante multicellulari, note come cellule della linea germinale, producono cellule sessuali o gametiche che, una volta fuse, danno origine a una cellula chiamata zigote. .

La riduzione del numero cromosomico da parte della meiosi è un passaggio essenziale per l'unione delle due cellule sessuali che vengono prodotte per "rigenerare" il complemento cromosomico diploide nella generazione successiva, garantendo la continuità della specie.

È possibile una riduzione del numero di cromosomi, poiché durante la meiosi un singolo ciclo di replicazione del DNA è seguito da due cicli successivi di segregazione cromosomica.

Vantaggio competitivo

Il fatto che due individui si riproducano sessualmente e si verifichi la fusione di due gameti geneticamente differenti, i cui cromosomi sono stati anche precedentemente “mescolati” mediante processi casuali ”, può significare un vantaggio evolutivo dal punto di vista della competizione.

La meiosi, che dà origine a cellule con una nuova combinazione genetica che si fondono durante la riproduzione sessuale, consente agli individui che sono il prodotto di tale riproduzione di adattarsi per sopravvivere in ambienti che variano in modo essenziale.

Eliminazione degli alleli "dannosi"

Poiché una popolazione è suscettibile alla comparsa di nuovi alleli per mutazioni (molte delle quali possono essere dannose o dannose), la meiosi e la riproduzione sessuale possono favorire la rapida eliminazione di questi alleli, prevenendone l'accumulo e l'ulteriore diffusione.

Fasi della meiosi

Il processo meiotico può essere spiegato come la "separazione" o "distribuzione" dei cromosomi di una cellula nella cui divisione si riduce il suo carico cromosomico, che avviene attraverso due divisioni note come la prima divisione meiotica e la seconda divisione meiotica, essendo questa ultimo abbastanza simile alla divisione mitotica.

Come si vedrà di seguito, ciascuna delle due meiosi è composta da una profase, una metafase, un'anafase e una telofase.

Le fasi della meiosi (Fonte: Boumphreyfr tramite Wikimedia Commons)

- Prima divisione meiotica

La meiosi I o prima divisione meiotica inizia con l'unione dei membri di ciascuna coppia omologa di cromosomi (i cromosomi materni e paterni che gli organismi diploidi ereditano dai loro genitori).

Interfaccia

Come nella mitosi, la fase del ciclo cellulare germinale che precede la meiosi è l'interfaccia. Durante questa fase si verifica l'unico evento di replicazione del DNA cellulare, che genera un cromosoma materno e uno paterno (sono cellule diploidi) costituite ciascuna da due cromatidi fratelli.

Prophase I

Durante la profase I della meiosi I, l'unione o il contatto fisico tra cromosomi omologhi (cromosomi equivalenti di due genitori diversi, il padre e la madre) avviene per tutta la loro lunghezza.

Questo evento è noto come sinapsi ed è il processo mediante il quale sono associati quattro cromatidi, due da ciascun cromosoma omologo, motivo per cui la struttura risultante è chiamata tetrade o complesso bivalente (il numero di tetradi in una cellula durante la profase è equivalente al numero aploide di cromosomi).

In ogni tetrade, i cromatidi non fratelli, cioè quelli appartenenti a cromosomi omologhi, si ricombinano attraverso un processo chiamato crossover, che si traduce nello scambio genetico tra i cromosomi “tagliando e incollando” di frammenti casuali in posizioni casuali, generare nuove combinazioni di geni.

Dopo la ricombinazione, i centromeri dei cromosomi omologhi si separano, rimanendo uniti solo da regioni note come chiasmi, che corrispondono ai siti di crossover. I cromatidi fratelli, tuttavia, rimangono attaccati tramite il centromero.

Durante questa fase della meiosi I, le cellule crescono e sintetizzano le molecole di riserva. Inoltre, si apprezza la formazione del fuso dei microtubuli e, alla fine della profase I, l'involucro nucleare scompare e al microscopio ottico si vedono chiaramente le tetrade dei cromatidi.

Questa fase termina quando le tetrade si allineano sul piano equatoriale della cellula in divisione.

Metafase I

Durante la metafase, le fibre del fuso dei microtubuli si attaccano ai centromeri dei cromosomi omologhi e ai poli opposti della cellula; Questo è l'opposto di ciò che accade durante la mitosi, in cui i centromeri dei cromatidi fratelli sono attaccati ai microtubuli ai poli opposti.

Anafase I

In questa fase i cromosomi omologhi duplicati si separano, in quanto vengono "tirati" verso i poli opposti della cellula grazie ai microtubuli del fuso. Ad ogni polo, quindi, si trova una combinazione casuale di cromosomi, ma solo un membro di ciascuna coppia omologa.

Durante l'anafase I i cromatidi fratelli rimangono attaccati l'uno all'altro attraverso i loro centromeri, che differisce dalla mitosi, poiché durante l'anafase mitotica i cromatidi fratelli sono separati ai poli opposti della cellula.

Telophase I

A questo punto i cromatidi “decondensano”, cioè diventano meno visibili al microscopio, perdendo la loro forma caratteristica. L'involucro nucleare viene riorganizzato e si verifica la citochinesi o separazione delle cellule figlie, che hanno un numero aploide di cromosomi, ma che consiste di cromosomi duplicati (con i loro due cromatidi).

Tra la telofase I e la successiva divisione meiotica c'è un breve periodo di tempo noto come interkinesis, sebbene non si verifichi in tutti gli organismi.

- Seconda divisione meiotica

Durante la seconda divisione, i cromatidi fratelli vengono separati, come avviene durante la mitosi, ma senza che il DNA venga replicato in precedenza.

Prophase II

La profase II è molto simile alla profase mitotica. In questa fase non c'è unione di cromosomi omologhi e nessun crossover.

Nella profase II i cromatidi diventano nuovamente visibili, cioè la cromatina si condensa. Le fibre del fuso si irradiano da ciascun polo, allungandosi verso i centromeri che si uniscono ai cromatidi fratelli.

Infine, l'involucro nucleare scompare ei microtubuli dai poli opposti raggiungono il centromero di ciascun cromatide e questi sono allineati nel piano equatoriale della cellula.

Metafase II

La metafase II differisce dalla metafase I per il numero di cromatidi che si allineano sul piano equatoriale. Nella metafase I si osservano le tetrade, mentre nella II si osservano solo i cromatidi fratelli dello stesso cromosoma, come nella metafase mitotica.

Anafase II

In questa fase i cromatidi fratelli si separano mentre vengono spostati verso i poli opposti della cellula. Da questo momento in poi, ogni cromatide è considerato un cromosoma indipendente.

Telophase II

All'inizio della telofase, quindi, l'involucro nucleare si rigenera sull'insieme di cromosomi omologhi non duplicati che era distribuito in ciascun polo della cellula, dopodiché si verifica la citochinesi o separazione delle cellule figlie.

La divisione meiotica di una cellula diploide produce quattro cellule aploidi, ognuna delle quali ha una diversa combinazione di geni, quando ha avuto luogo la ricombinazione.

Riferimenti

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