La Meiosi avviene in tutti gli eucarioti che si riproducono sessualmente. Una cellula diploide specializzata con 2 set di cromosomi, in seguito a un ciclo di replicazione di DNA e a due divisioni cellulari dà origine a 4 cellule aploidi, ciascuno con un unico set di cromosomi. La Meiosi genera variabilità genetica attraverso i processi per i quali i cromosomi di origine materna e paterna sono riassortiti nei nuclei della progenie e attraverso il crossing-over tra membri della coppia di cromosomi omologhi.
La Meiosi avviene soltanto nelle gonadi, ed è coinvolta nella formazione delle cellule sessuali.
Gli eventi intracellulari portano alla riduzione a metà del numero dei cromosomi e alla mescolanza dei caratteri genetici; essa si realizza con lo scambio di geni tra cromosomi omologhi e con la distribuzione casuale di cromosomi materni e paterni nelle cellule figlie. Le cellule che vanno incontro a Meiosi sono gli spermatozoi e gli ovociti primari.
- Sinapsi= appaiamento, associazione dei cromosomi amologhi.
- Crossing-over= lo scambio fisico reciproco tra cromosomi omologhi di segmenti crmosomici localizzati nella stessa posizione lungo il cromosoma. Esso può produrre nuove combinazioni geniche. Durante questo processo non si ha nè perdita e nè acquisizione di materiale genetico, perchè esso determina solo scami reciproci. Meccanismo che determina la Ricombinazione Genetica.
Tutti e 4 i cromatidi possono essere coinvolti in eventi di crossing-over in qualsiasi punto lungo gli omologhi.
- Cromosoma Ricombinante= è un cromosoma che risulta dalla meiosi con una combinazione di geni che differisce dalla combinazione di partenza.
- Diade: ciascun cromosoma separato.
I fenomeni di appaiamento e di crossing-over sono relativi ai cromosomo omologhi e, più precisamente, agli
autosomi.
La Meiosi è costituita da:
- due divisioni in successione di nucleo diploide;
- un ciclo di replicazione del DNA (duplicazione cromosomica).
La cellula
aploide maschile unita alla cellula
aploide femminile formano una cellule figlia
diploide.
La Meiosi si verifica soltanto in un momento specifico del ciclo vitale dell'organismo.
Prima della Meiosi i cromosomi omologhi si duplicano; durante la Meiosi si appaiono e subiscono le divisioni:
- Meiosi I: porta alla riduzione del numero cromosomico da un assetto diploide a uno aploide (divisione riduzionale);
- Meiosi II: determina la separazione dei cromatidi fratelli (divisione equazionale).
Normalmente le divisioni sono accompagnate da citocinesi, per cui da 1 cellula diploide risultano alla fine dei processi 4 cellule aploidi.
Le fasi della MEIOSI
Ia Divisione Meiotica |
Interfase |
Avviene la duplicazione dei cromosomi |
Profase I |
Consta di 5 fasi: Leptotene, Zigotene, Pachitene, Diplotene e la Diacinesi.
Durante queste 5 fasi si può notare che i cromosomi hanno cominciato a condensarsi con conseguente appaiamento dei cromosomi omologhi. Una volta che l'accoppiamento è stato completato si verifica il crossing-over. A questo punto i cromosomi hanno raggiunto il massimo della condensazione e si viene a creare il complesso sinaptinemico. Ciascun insieme di cromosomi omologhi in sinapsi è costituito da 4 cromatidi e viene indicato col termine bivalente (o tetrade). alla fine il complesso sinaptinemico è disassemblato e i cromosomi iniziano a distendersi e a separarsi.
L'evento del crossing-over diventa visibile per la formazione di strutture cruciformi chiamate chiasmi. Il nucleo scompare e la membrana nucleare si dissolve; simultaneamente il fuso è assemblato. In questo stadio i cromosomi sono più facilmente visibili e possono essere contati. |
Metafase I |
All'inizio la membrana nucleare si è completametne dissolta e i bivalenti incominciano ad allinearsi sul piano equatoriale della cellula. Il fuso è completamente formato. Le coppie di cromosomi si dispongono sulla piastra equatoriale seguendo l'allineamento dei chiasmi residui; Sulla piastra metafasica si trovano le coppie di omologhi (i bivalenti). |
Anafase I |
I cromosomi di ciascun bivalente si separano, così che i cromosomi di ciascuna coppia di omologhi si separino e migrino ai polli opposti, dove si formeranno i nuovi nuclei. I centromeri di derivazione materna e paterna si distribuiscono in modo casuale a ciascun polo.
In questo stadio i due cromatidi fratelli di ogni paio, che hanno segregato, rimangono attaccati tra loro attraverso i rispettivi centromeri. La differenza fondamentale è:
- nella Meiosi I i cromatidi fratelli rimangono uniti dopo la metafase.
- nella Mitosi i cromatidi fratelli si separano dopo la metafase.
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Telofase I |
Le diadi completano la migrazione ai poli opposti della cellula e si formano nuove membrane nucleari attorno a ciascun raggruppamento aploide. Nella maggior parte delle speci si ha la Citocinesi e vengono prodotte 2 cellule aploidi. |
Riassunto della Meiosi I: si comincia con una cellula diploide, che contiene una serie cromosomica derivata dalla madre e una serie cromosomica derivata dal padre, e termina con 2 nuclei, ciascuno dei quali è aploide e contiene una serie di diadi mista, parte di origine paterna e parte di origine materna. Dopo la Citocinesi le due cellule figlie hanno un nucleo con una serie aploide di diadi. |
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IIa Divisione Meiotica |
Profase II |
I cromosomi si condensano. |
Metafase II |
Ognuna delle cellule figlie organizza un apparato del fuso che si attacca ai centromeri dove si uniscono i cromatidi fratelli. I centromeri si allineano sul piano equatoriale del fuso. |
Anafase II |
I centromeri si dividono e i cromatidi vengono trascinati ai poli opposti del fuso. I centromeri si dividono e i cromatidi vengono considerati cromosomi a tutti gli effetti. |
Telofase II |
Si forma una membrana nucleare attorno a ciascuna serie di cromosomi e avviene la citocinesi. I cromosomi ora si distendono. |
Prodotto finale: da 1 cellula diploide di partenza ottengo 4 cellule aploidi. ognuna delle 4 cellule figlie possiede un cromosoma; inoltre questi cromosomi non sono le copie esatte dei cromosomi originali. |
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La Meiosi porta a 3 risultati significativi:
- Produce cellule aploidi, quindi nella riproduzione sessuale si mantiene il numero cromosomico.
- Nella Metafase I ogni cromosoma di origine materno e paterno ha identiche proprietà di allinearsi da una parte o dall'altra della piastra equatoriale metafasica.
- Il crossing-over, nella Meiosi I tra coppie di cromatidi materne e paterni, produce un'ulteriore variabilità nelle combinazioni cromosomiche finali.