Di solito, quando la gente parla di
mitosi, fa riferimento a una cellula, una cellula diploide.
E diploide significa solo che ha il corredo cromosomico
completo, quindi ha 2N cromosomi.
Questo è il nucleo.
Questa è l'intera cellula.
E così la maggior parte della gente dice: guarda, la cellula si
replica in due cellule diploidi, così si trasforma in due
cellule, che hanno un corredo completo di cromosomi, 2N
cromosomi.
E così quando la gente dice che una cellula ha sperimentato la mitosi,
di solito significa questo.
Ma voglio fare una piccola precisazione, che formalmente
la mitosi si riferisce solo al processo di replicazione del
materiale genetico e del nucleo.
Così, ad esempio, se disegnassi questo - disegnamo la
cellula - e ora ha due nuclei, ciascuno con un
numero diploide di cromosomi, questa cella
ha sperimentato la mitosi.
Non ha sperimentato la citocinesi, della quale
parleremo tra poco, che è il processo col
quale il citoplasma della cellula viene suddiviso in
due cellule diverse.
E perché sia chiaro, il citoplasma è tutto quello che c'è
di fuori del nucleo.
Ne parlerò tra un secondo, ma nel linguaggio
di tutti i giorni, è in questo caso che si
parla di mitosi.
Ma se avete un insegnante attento ai
tecnicismi, la mitosi è tecnicamente questa:
la scissione del nucleo o la replicazione del
nucleo in due nuclei distinti.
Che è normalmente accompagnata dalla citocinesi in cui si
separano i citoplasmi delle cellule.
Ora, detto questo, andiamo ai meccanismi della mitosi.
Così i primi passi veramente necessari per mitosi
in realtà si verificano fuori della mitosi, quando la cellula vive
la sua vita quotidiana, e cioè durante l'interfase.
E l'interfase, letteralmente non è una fase della mitosi.
Letteralmente è quando la cellula sta solo vivendo.
Diciamo di avere qualche nuova cellula.
Facciamola in verde.
Ecco una nuova cellula.
Questo potrebbe essere il suo nucleo.
Ha 2N cromosomi, e poi cresce.
Prende nutrienti dall'esterno e costruisce
proteine e altre cose, e così cresce un po'.
Ovviamente ha ancora il suo corredo cromosomico completo.
E poi, ad un certo punto del ciclo di vita, e
questa fase è detta interfase, e questo
potrebbe essere tralasciato in alcune classi di biologia, ma
ha un nome.
Si chiama G1, che è la fase in cui
la cellula è in crescita.
Sta crescendo, accumulando materiali e
costruendosi, e poi replica i suoi
cromosomi.
Quindi si ha ancora un numero diploide di cromosomi.
Facciamo un ingrandimento.
Disegno questo.
Questa è chiamata la fase S dell'interfase, quindi questa è la S.
E in S avviene la replicazione dei
cromosomi.
Di nuovo, non siamo ancora nella mitosi.
Così in S si ha la replicazione dei cromosomi.
Quindi se ingrandisco il nucleo durante la fase S, se
sta per cominciare - iniziamo con un organismo
che ha due cromosomi.
Quindi diciamo che all'inizio della fase S, e
disegno i cromosomi solo per mostrare che
vengono replicati.
Diciamo che c'è un cromosoma qui e
un altro cromosoma qui.
Passando attraverso la fase S, questi cromosomi si replicano.
E ho disegnato solo il nucleo qui.
Ho ingrandito solo questa parte qui, dove N è 1,
dove il nostro corredo completo diploide è di due chomosomes.
Durante la fase S, i nostri cromosomi si replicheranno e
si avrà - quello verde si replicherà completamente e
genererà una copia di se stesso, e questo l'abbiamo già visto,
sono connessi al centromero.
Ora, ciascuna di tali copie è chiamata cromatidio e
quello magenta farà la stessa cosa.
Anche se abbiamo due cromatidi, uno per ogni
cromosoma, ora abbiamo quattro cromatidi, due per ogni
cromosoma, diciamo ancora che abbiamo solo due cromosomi.
Questo è il suo centromero.
Questo si verifica nella fase S, e poi la cellula
continuerà a crescere ancora.
Quindi la cellula era già grande - mi concentro di nuovo sulla cellula.
La cellula era già grande e diventa ancora più grande.
Diventa più grande, e questo avviene nella fase G2, quindi
cresce solamente.
Ora, c'è un'altra parte della cellula che non ho
ancora menzionato, ma ne parlerò
un poco adesso.
Non sono importantissimi, ma si tratta
dei centrosomi.
Diventeranno molto importanti in seguito durante
la divisione della cellula, e anche questi si duplicano.
Diciamo che qui c'è un piccolo centrosoma.
All'interno di esso ci sono i centrioli.
Non è fondamentale, ma sono
queste piccole cose cilindriche.
Ma voglio solo--quindi non fatevi confondere se vedete
le parole centriolo e centrosoma, non bisogna
confonderli con i centromeri, che sono questi piccoli punti
dove si collegano i due cromatidi.
Purtroppo, in questo processo, hanno chiamato molte cose,
o molte parti di una cellula,
con nomi simili.
Ma ci sono queste cose chiamate centrosomi che
presto avranno un ruolo, che stanno
fuori dal nucleo, e si replicano anch'essi.
Si replicano anch'essi durante l'interfase.
Quindi prima ce n'era uno, ora ce ne sono due.
E, naturalmente, ognuno di loro ha due piccoli centrioli
all'interno, ma non entreremo nei particolari
di questo, ancora.
Questo è ciò che è accaduto nell'interfase.
Questa è la maggior parte della vita della cellula, nella quale cresce
e fa ciò che vuole.
Faccio una precisazione.
Quando ho disegnato il DNA qui, l'ho disegnato come cromosomi.
Ma in realtà quando siamo nell'interfase,
non è così che appare veramente il DNA.
Il DNA, se dovessi disegnarlo com'è in realtà, è in
forma di cromatina.
Non è tutto strettamente avvolto come l'ho disegnato qui.
L'ho disegnato così perché si possa vedere che
viene replicato, ma in realtà quel cromosoma verde
sarebbe tutto srotolato, e guardandolo al
microscopio, si avrebbero difficoltà a vederlo.
Così è in forma di cromatina.
Ne parleremo quando torna a organizzarsi
in un cromosoma, ma in forma di cromatina,
è solo un mucchio di DNA e proteine, e il DNA è
un po' avvolto, così si potrebbero avere delle
proteine attrono alle quali il DNA è avvolto.
Ma guardandolo al microscopio, sembra proprio
un grande miscuglio di DNA e proteine.
Stessa cosa per la molecola in magenta.
In realtà, affinché il DNA possa essere usato,
dev'essere in questa forma.
Deve essere aperto al suo ambiente in modo che
l'mRNA e i diversi tipi di proteine di supporto
siano in grado di funzionare.
E anche per potersi replicare, deve essere
srotolato così.
Diventa arrotolato come questo più avanti.
L'ho disegnato così, quindi, c'è quello verde,
che sta per replicarsi e formare un altro verde, e
saranno attaccati in un punto.
Quello magenta sta per replicarsi e forma un altro
magenta e saranno collegati in un punto, ma
non chiaramente.
L'ho disegnato in questo modo per dimostrare che accade realmente.
Questa è la realtà.
È in forma di cromatina.
Ora, siamo pronti per la mitosi.
La prima fase della mitosi è
essenzialmente - disegnamo questo.
Disegno la cellula in verde.
Disegnerò il nucleo molto più grande di quanto normalmente
sia in relazione alla cellula solo perché adesso ci sono
molti processi che avvengono nel nucleo.
Così la prima fase della mitosi è la profase.
Questi che sono stati assegnati sono nomi arbitrari.
Quando è stato usato il microscopio
si vedeva sempre un qualche passaggio quando
nucleo si divideva così questa è la profase.
Nella profase accade che la cromatina
inizia ad assumere una certa forma.
Quindi, come ho appena detto, in interfase il DNA è
in questa forma, dove è tutto separato e srotolato.
Comincia ad avvolgersi, e qui è dove
si ha - e ricordate, si è già
replicato.
La replicazione avviene prima dell'inizio della mitosi.
Così ho un cromosoma qui e
un altro qui.
Ha due cromatidi fratelli che presto
saranno separati.
Durante la profase, iniziano ad apparire anche questi
centromeri di cui parlavo prima prima.
Questi cominciano a facilitare la
generazione di ciò che chiamiamo microtubuli, e si può
immaginarli come dei bastoni o delle funi che saranno
fondamentali per spostare certe parti quando si divide una cellula.
Tutto questo è piuttosto sorprendente.
Voglio dire, si pensi di una cellula, si pensi a qualcosa che
di per sé è piuttosto semplice.
È la più semplice struttura vivente in noi o nella vita.
Ma anche qui, avvengono questi complessi meccanismi,
e molto non è stato ancora capito.
Voglio dire, si può osservarlo, ma non si sa cosa accada
davvero a livello atomico o a livello di proteine che
permetta a queste cose di muoversi in modo così
coreografato.
È ancora un'area di ricerca.
Alcune cose sono state comprese, altre no.
Comunque avete questi due centrosomi, ed essi
facilitano lo sviluppo di questi microtubuli, che sono
proprio come queste piccole microstrutture.
È possibile pensarli come dei tubi o come una specie di corda.
Ora andando avanti con la profase, alla fine si arriva al punto
in cui - facciamolo.
Non voglio questa parola "replicazione" scritta qui.
Fa confusione.
Cancelliamola.
sbarazziamoci di questa replicazione.
Così, con la profase, la membrana nucleare
scompare.
Ridisegno questo.
Copio e incollo quello che ho fatto prima.
Lo metto lì.
Così con la profase - la membrana nucleare
inizia a scomporsi.
Così questa inizia a dissolversi e scomporsi, e
così queste cose iniziano a ingrandirsi e si attaccano al
centromero.
Quindi in realtà - facciamolo.
Quindi questo è tutto durante la profase.
Poiché tutto questo avviene durante la profase, quest'ultima
parte della profase, a volte la chiamano profase tardiva,
a volte prometafase.
A volte viene considerata--non penso ci sia un trattino
lì.
Così a volte viene considerata una fase a parte della
mitosi, anche se quando l'ho imparata a scuola, non
non si è parlato di prometafase.
Hanno chiamato tutto profase.
Ma alla fine della profase, o entro la fine della
prometafase, a seconda di come si voglia vederla,
la situazione sarà qualcosa del genere.
C'è la cellula.
La membrana nucleare si è dissolta e
non esiste più.
Anche se le proteine che la formavano sono ancora lì e
verranno usate in seguito.
E ci sono i due cromosomi del caso.
Nel caso di un essere umano ce ne sono 46.
Ci sono i due cromosomi, ciascuno con i cromatidi
fratelli, ognuno costituito di due cromatidi fratelli.
Due cromosomi.
Essi, naturalmente, hanno qui i loro centromeri, e
questi centrosomi andranno ai lati
opposti di quello che una volta era il nucleo.
E questi si allargano, questi
microtubuli, cosicché svolgono due funzioni.
A questo punto, separano
i due centrosomi.
Quindi ci sono tutte queste cose, e si connettono
-- alcuni provengono da questo
centrosoma, alcuni provengono da questo, alcuni
collegano i due.
Poi alcuni di questi microtubuli, questi tubi o
corde, come si voglia vederli, si attaccano
ai centromeri dei cromosomi e
la struttura proteica a cui si attaccano è chiamata
cinetocore.
Quindi qui c'è il cinetocore, e potrebbe
essere - il cinetocore
è una struttura proteica.
È davvero affascinante.
È un'area di ricerca ancora aperta su come il
microtubulo si attacca al cinetocore, e come vedremo
tra un secondo, è sul cinetocore che i
microtubuli iniziano a tirare i due
cromatidi fratelli e a separarli.
E in realtà non si è compreso
come funziona esattamente.
Si è solo osservato che accade.
Una volta finita la profase, le cellule
fanno solo in modo che i cromosomi siano ben allineati.
Io li ho disegnati già allineati qui, ma questo
si verifica formalmente durante la metafase,
che è la fase successiva.
La prima era la profase.
Ora siamo in metafase e la metafase è davvero solo un
allineamento dei cromosomi, così tutti i cromosomi vengono
allineati al centro della cellula.
Così ho un magenta qui, uno qui, ho un magenta qui
e ho l'altro qui, il mio verde qui e
naturalmente i centrosomi, i microfilamenti
che vengono fuori.
Alcuni sono microfilamenti del cinetocore
attaccati ai centromeri dei
cromosomi.
È tutto molto confuso, giusto?
I centrosomi sono queste strutture che aiutano direttamente
quello che succede a questi microtubuli.
I centrioli sono queste piccole strutture, questa specie di
piccoli barattoli all'interno dei centrosomi e i
centromeri sono i punti al centro dove i due
cromatidi sono attaccati in un cromosoma.
Quindi questo è un fratello cromatidio, questo è un altro
fratello cromatidio ed essi sono attaccati nel centromero.
E questa è la metafase.
È abbastanza semplice.
Nella metafase, c'è solo questo allineamento delle cellule, e
ci sono alcune teorie su come faccia la cellula
a sapere di continuare dopo questo punto?
Come fa a sapere che tutto
è allineato e collegato?
E quindi ci sono alcune teorie che in realtà c'è
un meccanismo di segnalazione che se uno di questi cinetocori
non è correttamente collegato a una di queste
corde, in qualche modo viene inviato un segnale che la mitosi non dovrebbe
continuare.
Si tratta quindi di un processo molto complicato.
Si può immaginare se si hanno 46 cromosomi e si ha tutta
questa roba nella cellula, e non è come se
ci fasse qualcuno che spinge questa roba, oppure un
computer.
È tutto diretto dalla chimica e da
processi termodinamici.
Ma solo grazie alla complessità o all'eleganza di questi
processi, accade tutto spontaneamente con tutti i
controlli e bilanciamenti, così la maggior parte delle volte, non
avviene niente di sbagliato, cosa molto sorprendente.
Così dopo la metafase, ora siamo pronti a tirare questi ai lati,
e questa è l'anafase.
Così in anafase - lo scrivo.
Ho cambiato il colore della mia cellula.
Questi vengono portati ai lati.
E appena sono separati - quindi si vede questo
che viene tirato.
Lo faccio in verde.
Così un fratello-- no, non è verde.
Uno dei cromatidi fratelli è tirato in questa direzione.
Uno viene tirato in quella direzione.
E lo stesso vale per quelli in magenta.
Tirato in questa direzione, e uno
in quella direzione.
E, naturalmente, qui ci sono i centrosomi che
sono collegati ai cinetocori che sono qui
ed è dove li stanno tirando.
C'è anche un intera struttura di microtubuli che
non è collegata ai cromosomi, ma
contribuiscono a spingere ai lati questi due centrosomi in modo che
tutto vada ai lati opposti della cellula.
E così, non appena questi due cromatidi sono separati, e
l'abbiamo visto studiando
il lessico del DNA, quindi, non appena questo accade, ci si
riferisce a questi come cromosomi.
Così ora si può dire che la cellula ha ciò che
possiede di solito a questo punto.
Ha due cromosomi.
Ora ha quattro cromosomi.
Perché non appena un cromatidio non è più collegato al suo
cromatidio fratello, vengono considerati cromosomi fratelli,
è solo una convenzione.
Voglio dire: c'erano prima, c'erano dopo.
Solamente che prima erano attaccati.
Ora non sono attaccati, così li si considera
entità separate.
E ora abbiamo quasi finito.
L'ultima fase è la telofase.
Disegnerò la cellula un po' diversamente qui
perché accade qualcosa simultaneamente alla telofase
la maggior parte delle volte.
Così la telofase, e ruoto
di 90 gradi la cellula.
Diciamo che questo era un centromero.
Questo è l'altro centromero.
Quindi a questo punto, viene
tirato il DNA verso se stesso.
Così questo ha tirato una copia di quel cromosoma e
una copia di questo cromosoma.
Quest'altro ha fatto lo stesso qui.
Ha tirato una copia di ciascuno - oh, ho usato un colore diverso
una copia di ogni cromosoma verso se stesso.
Lo disegno come quello.
E ora le membrane nucleari iniziano a formarsi attorno a ciascuna
estremità.
Così ora si comuncia ad avere una specie di membrana nucleare intorno
a ognuna di queste estremità.
E così alla fine della telofase - che è dove siamo,
nella telofase - verrà completata la mitosi.
Saranno completamente replicati i due nuclei originali
e tutto il contenuto genetico all'interno.
Ora, mentre avviene la telofase, si
ha anche la citocinesi in, dove si forma
questo solco di scissione, dove- durante
la telofase, queste sono spinte sempre più
ai lati da quei microtubuli che sono
già alle estremità della cellula, del citoplasma della
cellula e si può pensare che spingano sui lati
per allungare la cellula.
Quando succede, c'è questo solco che forma questo
piccolo rientro.
Alla fine della telofase nella mitosi, c'è anche questo
processo di citocinesi, dove questo solco di scissione si forma e
si approfondisce sempre più, fino a che il citoplasma si
divide in due celle separate.
Quindi questa è la citocinesi, che non è formalmente una parte della
mitosi, ma normalmente si verifica con la telofase, quindi
proprio alla fine della mitosi, normalmente si hanno due
cellule identiche complete.
Una volta che ci sono queste due cellule, ciascuna,
individualmente, entra in interfase.
O ciascuna, individualmente, se guardiamo solo a questa,
sarà nella sua fase G1.
Ad un certo punto, queste si replicheranno,
ed ecco la fase S poi la fase G2, e
così si ricomincerà la mitosi da capo. -- Sottotitoli e traduzione by Arthur --