Come abbiamo discusso nel ciclo cellulare, prima che le cellule possano entrare nella fase M devono soddisfare certi requisiti cellulari. Tra questi requisiti ci sono le dimensioni appropriate delle cellule e l’ambiente cellulare. In seguito alla replicazione del DNA nella fase S, le cellule contengono il doppio del loro numero normale di cromosomi. Poiché le cellule che subiscono la mitosi sono diploidi, il loro numero di cromosomi può essere rappresentato come 2N, dove N è uguale al numero di cromosomi distinti nella cellula. Le cellule che stanno per entrare nella fase M, che sono passate attraverso la fase S e hanno replicato il loro DNA, hanno 4N cromosomi. L’ingresso nella fase M è permesso dalla formazione del complesso mitotico ciclina-Cdk noto come fattore di promozione della fase M che si verifica come meccanismo di regolazione del ciclo cellulare nella fase G2.
La prima fase della mitosi all’interno della fase M è chiamata profase. Segue G2, la fase finale dell’interfase. Una cellula che entra nella fase M manifesta una serie di segni fisici. Tra questi c’è la condensazione, o ispessimento, dei cromosomi. La condensazione dei cromosomi è visibile al microscopio ed è necessaria per la successiva separazione dei cromosomi durante le fasi successive della mitosi. Un’altra caratteristica fisica delle cellule che iniziano la mitosi è il germogliare di microtubuli dai centrosomi replicati. I microtubuli sono filamenti proteici su cui i cromosomi migrano durante la mitosi.
Profase
Come abbiamo detto, la profase è caratterizzata da cromosomi molto spessi e densi. In questa fase, i cromosomi sono ancora racchiusi nel nucleo della cellula all’interno dell’involucro nucleare. I cromosomi contengono anche un centromero, che è necessario nelle fasi successive per il fissaggio ai microtubuli per la migrazione. Più tardi nella profase, i cinetocori si assemblano sui centromeri. Microtubuli specializzati, chiamati microtubuli del cinetocoro, si attaccano successivamente a questi siti. I centrosomi duplicati, che sono i centri organizzatori dei microtubuli, cominciano a separarsi verso i poli opposti della cellula. La rete di componenti citoscheletrici comincia a rompersi e si forma il fuso mitotico. Il fuso mitotico è una disposizione di microtubuli che è responsabile dell’allineamento dei cromosomi duplicati nelle fasi successive.
Prometafase
Il principale evento che segna l’ingresso della cellula in prometafase è la rottura dell’involucro nucleare in piccole vescicole. Anche i cinetocori diventano completamente maturi sui centromeri dei cromosomi. La rottura dell’involucro nucleare permette ai fusi mitotici di accedere ai cinetocori maturi. Quando i microtubuli del fuso mitotico entrano nella regione nucleare, alcuni si attaccano ai cinetocori diventando microtubuli del cinetocoro. I microtubuli rimanenti sono chiamati microtubuli non cinetocori. I cromatidi sorelle sono catturati da microtubuli che provengono dai centrosomi alle estremità opposte della cellula. Una volta catturati i cromosomi, i microtubuli del cinetocoro iniziano a esercitare una forza sui cromosomi, spostandoli.