Introduzione alla divisione cellulare
La divisione cellulare è il processo con cui una cellula vivente prolifera da una cellula a due cellule. Le cellule prima della divisione sono chiamate cellule madri, e le nuove cellule formate dopo la divisione sono chiamate cellule figlie. Generalmente, comprende due fasi: la divisione nucleare e la citochinesi. Durante la mitosi, le cellule madri passano il materiale genetico alle cellule figlie. Negli organismi unicellulari, la divisione cellulare è la riproduzione di individui. Negli organismi multicellulari, la divisione cellulare è la base della crescita individuale, dello sviluppo e della riproduzione. Si sa poco sulla divisione delle cellule procariotiche, e solo alcune conoscenze specifiche riguardano la divisione di alcuni batteri. Le cellule procariotiche non hanno né una membrana nucleare né un nucleolo. Solo una molecola circolare di DNA costituisce una regione nucleare, detta anche pseudonucleo, che ha una funzione simile a quella nucleare. La molecola nucleare del quasi-nucleo è attaccata alla membrana plasmatica o collegata alla membrana plasmatica formata dall’intrusione della membrana plasmatica. La membrana plasmatica è chiamata anche inter-corpo. Anche il DNA replicato è stato copiato in due. Più tardi, i due interstizi se ne vanno gradualmente a causa della crescita della membrana plasmatica tra di essi, e le due molecole di DNA collegate ad essi si sono poi allontanate, e ogni anello di DNA è collegato a un inter-corpo. La membrana cellulare cresce al centro tra i due anelli di DNA che si sono tirati a parte, formando una membrana che alla fine divide una cellula in due cellule. Le cellule eucariotiche possono essere divise in mitosi, meiosi e amitosi secondo la condizione della divisione nucleare. La mitosi è la forma di base della divisione cellulare eucariotica. La meiosi è il processo di divisione dei cromosomi in cellule germinali.
Processo di diversi tipi di divisione cellulare e regolazione della divisione cellulare
Di seguito una breve introduzione al metodo comune di divisione. Poiché i cromosomi non sono distribuiti regolarmente, c’è il problema che il materiale genetico non può essere distribuito uniformemente. Si tratta di un modo anormale di divisione. L’amitosi è il metodo più antico di divisione cellulare. Nell’amitosi, il nucleolo e la membrana nucleare non scompaiono, non appaiono cromosomi e non si forma il fuso nel citoplasma. Naturalmente, non si vede il processo di replicazione dei cromosomi e nemmeno la distribuzione nelle cellule figlie. Tuttavia, le cellule subiscono l’amitosi, anche i cromosomi vengono replicati e le cellule si ingrandiscono. Quando il volume del nucleo raddoppia, le cellule si dividono. Per quanto riguarda il modo in cui il DNA del materiale genetico nel nucleo viene distribuito nelle cellule figlie, sono necessarie ulteriori ricerche. L’amitosi è il modo più semplice di dividersi. In passato, si pensava che l’amitosi si trovasse principalmente nelle cellule invecchiate o malate degli organismi inferiori e superiori, ma in seguito si è scoperto che è più diffusa nei tessuti normali di animali e piante. L’amitosi è stata osservata nel tessuto connettivo epiteliale sciolto degli animali, nel tessuto muscolare e nel tessuto epatico, e nel punto di crescita epidermico del parenchima e nelle cellule dell’endosperma nelle piante. La divisione asessuata è anche una forma comune di divisione, e questo tipo di riproduzione è comune negli organismi unicellulari, ma per diversi organismi unicellulari, il modo in cui il nucleare si divide durante la riproduzione è diverso e può essere raggruppato nei seguenti modi: l’amitosi, nota anche come divisione diretta, è uno dei modi più semplici di divisione cellulare. L’intero processo di divisione non subisce cambiamenti nel fuso e nel cromosoma. Questo tipo di divisione è più comune nella divisione e riproduzione dei procarioti come i batteri e i cianobatteri. La divisione delle cellule procariotiche comporta due aspetti: la distribuzione del DNA cellulare, che permette alle cellule figlie divise di ottenere un set completo di materiale genetico dalle cellule parentali; e la citochinesi che divide le cellule in due parti uguali. Le due molecole di DNA duplicate sono collegate alla membrana plasmatica. Mentre le cellule crescono, le due molecole di DNA vengono separate. Quando le cellule si dividono, la parete cellulare e la membrana plasmatica si placcano, e le cellule madri si dividono infine in due cellule figlie uguali. Il processo della mitosi è molto più complicato dell’amitosi ed è il modo principale della divisione cellulare biologica multicellulare. Nella parte superiore, la membrana nucleare si restringe al centro verso l’interno per formare un solco concavo. Il citoplasma nel solco appare come una struttura a forma di fuso disposta nella stessa direzione dai microtubuli, regola la membrana nucleare e i cromosomi, si separa in nuclei figli e infine si divide in due parti. Quando il campo del verme dell’occhio si divide la riproduzione, il nucleo subisce la mitosi. Durante il processo di divisione, la membrana nucleare non scompare, e il nucleo si restringe in due nuclei figli al centro del nucleo. Quello originale è flagellato, e nell’altro cresce un nuovo flagello, formando due vermi oculari. Quando l’ameba cresce fino a una certa dimensione, subisce la divisione e la riproduzione. Quando la parte centrale del nucleo si contrae, il cromosoma si distribuisce nel nucleo figlia, e poi il citoplasma si divide in due, dividendo la cellula in due individui progenitori. Il rappresentante più tipico della divisione e riproduzione asessuale sotto forma di amitosi e mitosi nucleare è il paramecio, il ciliato protozoo del genere Paramecium. Ci sono due tipi di nucleo nella cellula, cioè il nucleo grande e il nucleo piccolo. Il nucleo piccolo è il nucleo riproduttivo e il nucleo grande è il nucleo nutritivo. Quando i parameci si propagano asessualmente, il nucleo piccolo subisce la mitosi nucleare, mentre il nucleo grande si divide senza filamenti, e poi i parameci si dividono in due nuovi individui dal centro. La mitosi, conosciuta anche come divisione indiretta, è uno dei modi più comuni di divisione. La mitosi è una divisione continua che si divide generalmente in divisione nucleare e citochinesi. Il processo di mitosi include la fissione nucleare (tempo lungo), e la fissione nucleare è un processo continuo. Per comodità di narrazione, la fissione nucleare è artificialmente divisa in quattro periodi: pre, medio, post e fine. Le caratteristiche di ogni fase della mitosi sono le seguenti (prendendo le cellule vegetali come esempio). Intervallo: diviso in G1, S, G2, principalmente per la replicazione del DNA e la relativa sintesi proteica, i nucleoli della membrana nucleare scompaiono gradualmente. Fase iniziale: la cromatina nel nucleo si condensa in un cromosoma, la disintegrazione del nucleolo scompare completamente, la membrana nucleare si rompe e inizia a formarsi il fuso. Medio termine: Il medio termine è il periodo in cui i cromosomi sono disposti sulla placca equatoriale e il fuso è completamente formato. Stadio tardivo: Lo stadio tardivo è il periodo in cui i due cromatidi di ogni cromosoma si separano e si spostano dall’equatore ai due poli della cellula sotto la trazione del fuso. Lo stadio finale: il periodo della formazione dei due sub-nuclei e della divisione citoplasmatica. La decomposizione dei cromosomi, la membrana nucleare appare, la posizione della piastra equatoriale forma una piastra cellulare, e una nuova parete cellulare si formerà in futuro. Il filo del fuso accumulato sulla placca equatoriale è chiamato corpo filmogeno. Le cellule animali sono come le cellule vegetali, tranne che le cellule animali hanno un corpo centrale che emette un raggio stellare per formare un fuso, e le cellule vegetali emettono direttamente un fuso da due fasi. Alla fine della mitosi, la membrana cellulare della cellula animale si incassa verso l’interno per formare due cellule figlie. La cellula vegetale forma una placca cellulare in corrispondenza della placca equatoriale (immaginazione virtuale) e divide la cellula in due cellule figlie. Divisione citoplasmatica (tempo breve): Nella fase tardiva della fissione nucleare, la divisione citoplasmatica inizia quando il cromosoma si avvicina al polo. Diversi brevi fusi si aggiungono al filamento continuo tra i due nuclei figli per formare una regione simile a un barile densamente impacchettato con un fuso, chiamato film former. Il numero di microtubuli aumenta e ci sono vescicole (inclusi polisaccaridi) dall’apparato di Golgi e dal reticolo endoplasmatico nel corpo filmogeno, che raccolgono, fondono e rilasciano sostanze multinucleari lungo la direzione dei microtubuli per formare una piastra cellulare. Dal centro alla periferia, fino a collegarsi alla parete cellulare madre, diventa lo strato intercellulare della parete primaria, e la nuova membrana plasmatica è formata dalla capsula della vescicola. Dopo la formazione della nuova parete cellulare, i due nuclei appena formati e il citoplasma che li circonda si separano in due cellule figlie. La mitosi può dividere ogni cellula madre in due cellule figlie sostanzialmente identiche per divisione cellulare. Il numero, la forma e le dimensioni delle cellule figlie sono le stesse. L’informazione genetica contenuta in ogni cromatide è fondamentalmente la stessa di quella delle cellule madri, così che le cellule figlie acquisiscono approssimativamente la stessa informazione genetica dalla cellula madre. Le specie mantengono un cariotipo relativamente stabile e una stabilità genetica. La riproduzione sessuale richiede la combinazione di cellule germinali anfotere per formare uno zigote, che viene poi sviluppato in un nuovo individuo. Il numero di cromosomi nelle cellule germinali è la metà di quello delle cellule somatiche. Poiché il numero di cromosomi si riduce della metà quando si formano cellule germinali, spermatozoi o cellule uovo, le cellule originali devono subire la meiosi.
Funzione della divisione cellulare
Oltre alla proliferazione cellulare, la divisione cellulare può anche formare cellule specifiche. Nel testicolo, molte cellule germinali primordiali, cioè gli spermatogoni, sono prodotte per mitosi. Secondo le caratteristiche della mitosi, è noto che il numero di cromosomi degli spermatogoni è uguale al numero di cromosomi delle cellule somatiche. Nella fase degli spermatogoni, la replicazione dei cromosomi è stata effettuata. Quando l’animale maschio è sessualmente maturo, una parte degli spermatogoni nel testicolo comincia a subire la meiosi. Dopo la meiosi, si formano le cellule spermatiche, che vengono denaturate per formare le cellule germinali maschili, gli spermatozoi. Le cellule uovo si formano nell’ovaio, e il processo è fondamentalmente lo stesso del processo di formazione degli spermatozoi, ma ci sono anche delle differenze. La cellula uovo, che ha un numero di cromosomi che è anche ridotto della metà rispetto alla cellula uovo. Le cellule sono di forma grande, sferiche e incapaci di nuotare; contengono molti tuorli e sono ricchi di sostanze nutritive, assicurando lo sviluppo di nuovi individui dopo la fecondazione.
Riferimento
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