Anafase

Definizione di anafase

L’anafase è uno stadio della divisione cellulare eucariotica in cui i cromosomi sono segregati ai poli opposti della cellula. Lo stadio prima dell’anafase, la metafase, i cromosomi sono tirati verso la piastra di metafase, al centro della cellula. Anche se i cromosomi erano molto condensati all’inizio della divisione cellulare, continuano a condensarsi durante l’anafase. L’anafase inizia dopo che la cellula supera il checkpoint di formazione del fuso, che permette ai cromosomi o cromatidi di separarsi. Quando i microtubuli che collegano i cromosomi ai centrosomi si accorciano, i cromosomi vengono tirati verso il centrosoma fino a formare un semicerchio intorno ad esso. Nella fase successiva della divisione cellulare, la telofase, la cellula riforma il nucleo e si prepara a dividersi.

Il checkpoint della formazione del fuso si verifica prima che possa iniziare l’anafase. Questo meccanismo cellulare assicura che tutti i cromosomi siano collegati ai microtubuli e siano allineati sulla piastra di metafase. Una volta che questo passaggio si verifica, la cellula rilascia un segnale che crea il complesso promotore dell’anafase o APC, una sostanza che agirà per avviare il processo di divisione dei cromosomi omologhi o dei cromatidi fratelli, a seconda del ciclo cellulare in corso. L’APC, come si vede nel grafico qui sotto, degraderà la securina, una molecola inibitoria che ferma l’azione della separasi. Una volta che la separasi è rilasciata, può agire sulle coesine che tengono insieme i cromatidi. Le coesine sono macromolecole costituite da più proteine. Quando queste proteine vengono distrutte dalla separasi, i cromatidi si separano. Nella prima divisione della meiosi, i cromosomi omologhi sono tenuti insieme dalle coesine che si rompono durante l’anafase I.

I microtubuli rimangono attaccati al cinetocoro dopo che le coesine si sono separate. I microtubuli del cinetocoro poi si restringono verso i centrosomi (non raffigurati), il che allontana i cromosomi. I microtubuli non cinetocore crescono nella direzione opposta, espandendo la cellula e separando ulteriormente i cromatidi. Convenzionalmente, i cromatidi fratelli sono chiamati cromosomi fratelli una volta che si sono separati, poiché contengono le stesse informazioni e funzioneranno indipendentemente nelle loro nuove cellule. Dopo che i cromosomi sono stati completamente separati, si formerà un involucro nucleare e il citoplasma sarà diviso nelle fasi finali della divisione cellulare.

L’anafase nella mitosi

La mitosi è il processo che le cellule usano per fare copie esatte di se stesse. Attraverso la mitosi, due nuove cellule figlie sono create da un singolo genitore, ciascuna identica al genitore. Prima della mitosi, i cromosomi contenenti il DNA vengono replicati e i cromatidi gemelli replicati rimangono attaccati. Prima dell’anafase, i cromosomi sono condensati, le fibre del fuso si formano da microtubuli e i cromosomi si allineano sulla piastra di metafase. I cromatidi fratelli cominciano a separarsi all’inizio dell’anafase, quando la separasi comincia a rompere la coesina che li lega insieme. L’anafase termina quando iniziano la telofase e la citochinesi, quando l’involucro nucleare si riforma e i cromosomi iniziano a srotolarsi. Una volta che sono sciolti e le cellule sono state divise, possono di nuovo iniziare a funzionare da sole. Questo segna la fine della divisione cellulare e l’inizio dell’interfase.

Anafase nella meiosi

Anafase I

La meiosi consiste in due divisioni cellulari consecutive, senza replicazione del DNA nel mezzo. Questo significa che un organismo diploide, contenente due alleli per ogni gene, sarà ridotto a un organismo aploide, con un solo allele per ogni gene. Questi alleli sono separati durante l’anafase I. Prima della meiosi, il DNA viene duplicato, producendo nuovamente cromatidi fratelli legati insieme come cromosomi singoli. Questi cromosomi hanno coppie omologhe, che contengono gli altri alleli per i geni sul cromosoma. Anche questi cromosomi sono duplicati in cromatidi fratelli. Durante la meiosi I, i cromosomi omologhi vengono separati.

I cromosomi omologhi vengono legati insieme durante la profase I della meiosi, da molecole simili di coesina che legano i cromatidi fratelli. Quando il fuso meiotico si forma durante la metafase I, la cellula si assicura che ogni coppia omologa si attacchi ai microtubuli da ogni lato della cellula. Questi microtubuli tirano poi l’uno contro l’altro per spostare le coppie omologhe verso la piastra di metafase. Durante il tempo in cui le coppie sono legate, possono scambiarsi informazioni genetiche in un processo chiamato ricombinazione. Quando le coppie omologhe sono separate durante l’anafase I, le variazioni di DNA diventano destinate a cellule diverse, assicurando la variabilità genetica di una popolazione.

Anafase II

La meiosi si completa con una seconda divisione di ogni nuova cellula figlia. Si verificano le stesse fasi, questa volta in un modo più simile alla mitosi. I cromosomi, ancora composti da cromatidi fratelli, si allineano sulla piastra di metafase e devono completare un checkpoint per procedere all’anafase II. All’inizio dell’anafase II, i cromatidi fratelli sono separati quando la coesina che li lega viene rilasciata. Le copie del cromosoma sono quindi separate verso la loro destinazione finale. Queste nuove cellule daranno origine a gameti che possono fecondare un gamete del sesso opposto per produrre una nuova prole.

Se i punti di controllo cellulare che portano all’anafase I o all’anafase II falliscono, il risultato finale sarà troppe copie di un cromosoma (o molte) nel gamete finale. Questa condizione, nota come nondisgiunzione, può provocare difetti di nascita fatali e altri sintomi in molti animali che si riproducono sessualmente. Negli esseri umani queste condizioni includono la sindrome di Down, la sindrome di Edwards, la sindrome di Klinefelter e la sindrome di Turner. Queste sindromi hanno una varietà di sintomi di sviluppo che creano fenotipi diversi dalla media.

• Nondisjunction – Una condizione causata dalla mancata separazione dei cromosomi durante una delle due divisioni della meiosi.
• Citochinesi – La fase finale della mitosi o meiosi, in cui la membrana cellulare si divide.
• Complesso promotore dell’anafase – Il sistema di proteine, coenzimi e altre molecole che permettono alla separasi di degradare le molecole di coesina, portando alla separazione dei cromosomi.
• Coesina – Le molecole proteiche che legano insieme cromatidi fratelli o cromosomi omologhi.

Quiz

1. Una cellula è in fase di mitosi. I cromosomi si sono separati e si stanno spostando nei loro nuovi nuclei, ma gli involucri nucleari non si sono riformati. In quale stadio si trova la cellula? Profase
B. Anafase
C. Telofase

2. L’anafase avviene incredibilmente velocemente. L’intero processo rappresenta solo l’1% di un ciclo cellulare. Perché i cromosomi non vengono strappati durante questo violento movimento? Il DNA condensato è più protetto dai danni
B. Lunghi segmenti di DNA chiamati telomeri proteggono le estremità del DNA
C. Sia A che B

3. I lieviti sono organismi eucarioti unicellulari. Un lievito sta attraversando la mitosi ed è attualmente in anafase. Quanti organismi sono presenti ora, e quanti saranno dopo la citochinesi? 2 ; 4
B. 1 ; 1
C. 1 ; 2