Mitosi
La mitosi (fase M) è il processo biologico di divisione nucleare equazionale in cui una cellula madre somatica segrega il proprio genoma duplicato per generare due nuclei figli identici con lo stesso numero di cromosomi della cellula di partenza. Si caratterizza per movimenti rapidi e coordinati di cromosomi, organelli e membrane, tutti sotto il controllo biochimico delle chinasi ciclina-dipendenti.
Le Fasi della Mitosi
La mitosi è convenzionalmente suddivisa in cinque fasi sequenziali, coordinate dall’attività del citoscheletro e regolate dall’attività del complesso Ciclina B - CDK1:
graph TD Profase --> Prometafase Prometafase --> Metafase Metafase --> Anafase Anafase --> Telofase Telofase --> Citodieresi
1. Profase
- Condensazione: La cromatina si condensa in cromosomi visibili. Questo processo richiede l’attivazione della proteina condensina, che viene attivata per fosforilazione diretta da parte del complesso Ciclina B - CDK1.
- Rimaneggiamento dell’Apparato di Golgi: L’apparato di Golgi viene frammentato in vescicole sparse nel citoplasma (mini-stack), una modifica promossa dalle fosforilazioni intermediate dalle CDK.
- Centrosomi: I centrosomi iniziano a migrare verso i poli opposti della cellula organizzando le prime fibre del fuso.
2. Prometafase
- Dissoluzione dell’Involucro Nucleare: L’involucro nucleare viene disgregato e le sue membrane vengono riassorbite dal reticolo endoplasmatico ruvido (RER). La disgregazione è mediata dalla fosforilazione delle lamine nucleari (proteine dei filamenti intermedi che costituiscono la lamina nucleare) operata dalle CDK. La fosforilazione ne provoca la depolimerizzazione e il disassemblaggio.
- Degradazione della Coesina: La proteina coesina viene degradata lungo l’asse maggiore dei cromosomi, persistendo solo in corrispondenza del cinetocore. Questo consente ai cromatidi fratelli di muoversi liberamente rimanendo uniti al centromero.
- Organizzazione del Fuso: Il complesso Ciclina B - CDK1 fosforila un gruppo di proteine associate ai microtubuli, passaggio essenziale per la corretta organizzazione del fuso mitotico.
3. Metafase
- Piastra Equatoriale: I cromosomi raggiungono il massimo grado di condensazione e si allineano lungo il piano equatoriale (piastra metafasica).
- Attacco del Fuso: I microtubuli del fuso si associano saldamente ai cinetocori di ciascun cromosoma.
4. Anafase
- Segregazione Sincrona: I cromatidi fratelli si separano simultaneamente e vengono trascinati verso i poli opposti della cellula. La separazione avviene grazie all’attivazione dell’enzima separasi, che taglia le coesine centromeriche residue.
- Controllo molecolare: La separasi viene attivata per fosforilazione operata dalle CDK. Poiché tutte le molecole di separasi vengono attivate contemporaneamente nel citoplasma, la scissione e la separazione dei cromatidi fratelli avvengono simultaneamente per tutti i cromosomi.
- Controllo molecolare: La separasi viene attivata per fosforilazione operata dalle CDK. Poiché tutte le molecole di separasi vengono attivate contemporaneamente nel citoplasma, la scissione e la separazione dei cromatidi fratelli avvengono simultaneamente per tutti i cromosomi.
- Variazione Morfologica: La cellula subisce un allungamento assumendo una forma ovale.
- Movimenti: Avvengono grazie all’accorciamento (depolimerizzazione) dei microtubuli del cinetocore e all’azione delle proteine motrici.
5. Telofase
- Decondensazione: I cromosomi raggiungono i poli del fuso e cominciano a decondensarsi in cromatina interfasica.
- Riformazione del Nucleo: Si riforma l’involucro nucleare attorno ai due nuovi set cromosomici a partire dalle membrane accumulate nel RER. La ricostituzione dell’involucro decreta la fine della mitosi.
Citodieresi (Citochinesi)
La citodieresi è la divisione fisica del citoplasma cellulare:
- Anello Contrattile: Si localizza all’equatore cellulare ed è costituito da filamenti di actina interconnessi da molecole di miosina (complessi acto-miosinici).
- Solco di Scissione: Lo scivolamento della miosina sui filamenti di actina stringe l’anello, generando un solco di scissione sulla membrana plasmatica che progredisce fino alla separazione completa delle due cellule figlie.
Il Fuso Mitotico e le Proteine Motrici
Il fuso mitotico è l’apparato microtubulare responsabile del movimento e della segregazione cromosomica. Tutti i microtubuli del fuso condividono la stessa polarità (l’estremità ”+” è rivolta all’equatore, dove avviene la polimerizzazione; l’estremità ”-” è rivolta al polo/centrosoma, dove avviene la depolimerizzazione).
Classificazione dei Microtubuli del Fuso
- Microtubuli Astrali: Si estendono dal centrosoma verso la membrana plasmatica, ancorando il polo del fuso alla periferia cellulare.
- Microtubuli del Cinetocore: Si legano direttamente ai cinetocori cromosomici. Hanno la funzione di guidare i cromosomi all’equatore prima, e di trascinare i cromatidi segregati ai poli poi.
- Microtubuli Interpolari: Si dipartono dai poli opposti e si sovrappongono all’equatore cellulare, interagendo tra loro e formando un ponte strutturale che favorisce l’allontanamento reciproco dei poli.
Ruolo dei Motori Molecolari
Il movimento lungo i microtubuli richiede energia ottenuta dall’idrolisi dell’ATP ed è mediato da due classi di proteine motrici:
- Chinesine: Motori microtubulari che si muovono prevalentemente verso l’estremità ”+” (verso l’equatore). Interagendo con i microtubuli interpolari, spingono i due poli del fuso allontanandoli l’uno dall’altro.
- Dineine: Motori microtubulari che si muovono prevalentemente verso l’estremità ”-” (verso i poli). Sono collocate a livello dei cinetocori esterni e sono responsabili dello spostamento dei cromatidi verso i poli durante l’anafase.
(Sezione espansa con: sbobina 12)
🔗 Collegamenti
- Ciclo Cellulare — 📋 fa parte di
- Centrosoma — 🔗 stesso meccanismo
- Cromosomi — 🔗 stesso meccanismo
- Aneuploidia — ➡️ evoluzione
- Sistemi di Controllo del Ciclo Cellulare — 🔗 stesso meccanismo
- Cicline e Chinasi Ciclina-Dipendenti — ⬆️ regolato da