biologia divisone cellulare, Schemi e mappe concettuali di Biologia

Scarica biologia divisone cellulare e più Schemi e mappe concettuali in PDF di Biologia solo su Docsity! A8: Il processo grazie al quale una cellula si divide è chiamato divisione cellulare. Affinché una cellula possa dividersi devono verificarsi quattro eventi: 1. Deve essere attivato un segnale riproduttivo che dà inizio alla divisione cellulare (può provenire sia dall’interno sia dall’esterno della cellula) 2. Deve avvenire la replicazione del materiale genetico (DNA) così le cellule figlie riceveranno ciascuno un corredo genetico completo e identico 3. La cellula madre deve distribuire equamente il DNA replicato, processo chiamato segregazione 4. Nel citoplasma deve avvenire la sintesi di enzimi e organuli; aumentata la superficie della membrana in modo che le due cellule figlie si possono separare attraverso un processo: la citodieresi Le nuove cellule originate dalla divisione cellulare devono essere perfettamente funzionanti, fondamentali i processi della replicazione del DNA E della segregazione avvengano con estrema precisione, garantendo il numero costante di cromosomi. Se tali numero varia, le conseguenze sono molto gravi per l’individuo. Nei procarioti è presente il modello più semplice di divisione cellulare, in quanto il loro materiale genetico è costituito da un cromosoma circolare (una sola molecola di DNA) le proteine non portano informazioni genetiche ma intervengono nel processo di compattazione della molecola. Nei procarioti la divisione cellulare prende il nome di scissione binaria: la cellula cresce di dimensioni, replica il proprio DNA e poi si divide, producendo due nuove cellule identiche alla cellula madre. Ci sono tre fasi della scissione binaria: 1. Il cromosoma batterico inizia duplicarsi; la molecola del DNA non può distendersi perciò si replica a mano a mano 2. La fase di segregazione ha inizio quando il DNA si replica: la cellula si allunga E le due molecole di DNA si spostano verso le due estremità 3. Ha inizio la citodieresi ovvero la suddivisione del citoplasma. Il primo evento è una strozzatura della membrana plasmatica Che forma un anello, quando l’anello si stringe si deposita del nuovo materiale che permette la formazione della nuova parete e quindi la separazione delle due cellule. le due cellule figlie sono geneticamente identiche tra loro. Procarioti i segnali per l’inizio della divisione cellulare dipendono soprattutto da fattori esterni (es:condizioni ambientali). Escherichia coli vive nel nostro intestino e può dividersi anche ogni 20 minuti (si possono così avere 30 generazioni in 10 ore). In alcuni eucarioti può verificarsi un evento simile alla scissione binaria, ovvero la riproduzione per gemmazione: da una cellula si forma una protuberanza che si accresce e poi si stacca dalla cellula d’origine. 2. La mitosi nelle cellule eucariotiche: Quando un organismo unicellulare si divide si forma un nuovo organismo, di pluricellulari invece ogni divisione cellulare aumenta il numero di cellule oppure sono sostituite le cellule vecchie o danneggiate. La vita di ogni singola cellula è più breve di quella dell’intero organismo (le cellule umane hanno una sopravvivenza media di solo alcune settimane). Negli eucarioti pluricellulari le cellule non si dividono in continuazione come avviene nei batteri.in una pianta o in un animale i segnali per la divisione cellulare dipendono dai bisogni dell’intero organismo. Il tempo che trascorre prima che una cellula si divida non è costante ma varia in relazione al tessuto di cui fa parte, al compito che svolge e al momento dello sviluppo. Il ciclo cellulare: insieme degli eventi compresi tra la formazione di una cellula e la sua divisione in due cellule figlie. Un’altra differenza (tra la divisioni cellulari dei procarioti e quella degli eucarioti) riguarda la duplicazione la segregazione: nelle cellule eucarioti che, la ripartizione del materiale è complicata dalla maggior quantità di DNA e dal fatto che il DNA si trova sottoforma di un certo numero di cromosomi lineari distinti. (I cromosomi negli umani sono 46). Il ciclo cellulare comprende due grandi stadi: l’Interfase e la fase mitotica. L’interfase: il tempo che intercorre tra una divisione e l’altra. Il periodo più lungo della vita cellulare e si divide in tre sotto fasi. • Sotto fase G1 va dalla fine dell’ultima divisione cellulare all’inizio della sotto fase S; la cellula trascorre la maggior parte della sua vita in questo stadio, dove si accresce e svolge le proprie attività. • E sotto fase S, avviene quando giunge il momento di dividersi. La cellula entra nella sotto fase e duplica il proprio materiale genetico • Sotto fase G2, i cromosomi si spiralizzano, si completa la duplicazione dei centrioli e iniziano ad assemblarsi le strutture necessarie per la divisione cellulare. (Tra queste il fuso mitotico, costituito da micro tubuli proteici che hanno il compito di separare i cromosomi tra le due cellule figlie.) Dopo la sotto fase G1 alcuni tipi di cellule entrano nella sotto fase G0 (invece che nella sotto fase S) in questo periodo (può durare anche tutta la vita) le cellule sono vive, attive ma non crescono e non si riproducono. La fase mitotica (fase M.) e la divisione della cellula e comprende due processi principali: la mitosi e la citodieresi. Mitosi: divisione del nucleo.in questo stadio la membrana scompare e il DNA migra verso l’estremità opposte della cellula (dove si formano i due nuovi nuclei) Citodieresi: fase in cui il citoplasma (e tutti gli organuli in esso contenuti) si ripartisce nelle due cellule distinte. L’entrata nella fase M. non è un evento casuale ma comporta una preparazione da parte della cellula. Per questo motivo la regolazione è monitorata attraverso una serie di fattori di controllo. Uno di questi fattori è la dipendenza dall’ancoraggio, Secondo cui le cellule si dividono solo quando vengono a contatto con una superficie solida.se ciò non avviene le cellule che si staccano dalle pareti (dei vasi sanguigni) ed entrano nella corrente circolatoria potrebbero dividersi senza controllo, producendo ammassi cellulari che andrebbero a occludere vene e arterie. Un altro fattore detto inibizione da contatto, arresta la divisione cellulare quando le cellule, moltiplicandosi, entrano in contatto tra loro.(es: quando la pelle subisce una lesione le cellule danneggiate iniziano a dividersi finché non tornano ad aderire le une alle altre rimarginando la lesione e formando una cicatrice) La citodieresi È il processo di suddivisione del citoplasma e degli organuli in esso contenuti.mentre la segregazione dei cromosomi deve essere precisa, non è necessario che organuli siano distribuiti equamente fra le due cellule figlie, è sufficiente che ciascuna cellula ne contenga almeno qualcuno. Nelle cellule animali tra i nuclei si forma un anello contrattile subito sotto la membrana plasmatica; l’anello contrattile (costituito da filamenti di actina e miosina) inizia a stringersi creando una strozzatura che diventa sempre più profonda fino a dividere la cellula metà. Nelle cellule vegetali, il citoplasma è diviso lungo la linea mediana da una serie di vescicole contenenti i polisaccaridi prodotti dagli apparati di Golgi. Queste vescicole si radunano e si fondono per dare origine a uno spazio appiattito limitato da due membrane, la nuova parete cellulare, i cui lati si formano le nuove membrane. La divisione cellulare a diverse funzioni. Negli organismi pluricellulari è necessaria per l’accrescimento per rinnovare le cellule invecchiate, ma a volte serve anche per la riproduzione. Gli organismi eucarioti possono infatti riprodursi in due modi: per via sessuata o per via asessuata. La riproduzione asessuata avviene per mitosi e produce figli geneticamente identici ai genitori (organismi unicellulari per esempio il lievito, organismi pluricellulari per esempio le spugne). La produzione asessuata è un sistema efficace per ottenere in poco tempo un numero molto elevato di nuove cellule che però costituiranno un clone. Negli organismi eucarioti esiste un altro sistema di divisione chiamato meiosi che invece genera diversità genetica. 3. LA MEIOSI E LA RIPRODUZIONE SESSUATA La riproduzione sessuata produce organismi geneticamente diversi dei genitori perché sono il risultato dell’unione di due cellule particolari, i gameti. La variabilità genetica prodotta arricchisce il patrimonio ereditario della specie perché rimescola molto il materiale genetico. La riproduzione sessuata comporta due eventi: 1. La meiosi, un tipo speciale di divisioni nucleari che dimezza il patrimonio genetico dei gameti 2. La fecondazione, il processo in cui i gameti si fondono per formare lo zigote. La maggior parte delle cellule non è specializzata per la riproduzione; queste cellule sono dette cellule somatiche e sono diploidi: ognuna contiene un doppio corredo cromosomico. Ogni cromosoma è presente in duplice copia e ognuno proviene da un genitore diverso. Ognuna delle cellule somatiche umane per esempio possiede 46 cromosomi (23 di origine materna e 23 di origine paterna). I due cromosomi che costituiscono una coppia sono detti cromosomi omologhi.i membri di una coppia sono simili per dimensioni e forma e portano informazioni genetiche relative allo stesso carattere.diversamente dalle cellule somatiche, i gameti contengono una serie singola di cromosomi (cioè un solo omologo di ciascuna coppia). Il numero di cromosomi tipico di un gamete si indica con la Jenny e la cellula è detta aploide. La condizione di aploidia E necessaria affinché con la fecondazione si ripristini il numero corretto di cromosomi. La meiosi si verifica esclusivamente nelle cellule germinali, quelle che formeranno gameti e che si trovano negli organi riproduttori.il processo della migliori consiste in due divisioni che dimezzano il numero di cromosomi, generando quattro nuclei aploidi. Questo è possibile perché sebbene il nucleo si divide in due volte, il DNA si replica solo una volta.i prodotti della meiosi sono geneticamente diversi l’uno dall’altro e anche dalla cellula madre. La meiosi è un processo quindi che prevede di: • Ridurre il corredo genetico (da diploide ad aploide) • Fare in modo che i gameti possiedono un set completo di cromosomi • Generare variabilità genetica tra i gameti La meiosi è preceduta da un’Inter fase (che comprende una sotto fase S). Le due divisioni della meiosi sono chiamati meiosi I e meiosi II. Prima divisione meiotica: • Profase I all’inizio di questa fase i cromosomi omologhi si compattano e si appaiano. Questo appaiamento chiamato sinapsi, si protrae fino al termine della metà fase I. Durante la sinapsi, i quattro cromatidi formano una struttura denominata tetrade, nella quale i bracci dei cromosomi possono entrare in contatto in alcuni punti.le regioni che contengono questi punti sono detti chiasmi. • In corrispondenza di un chiasma può avvenire il Crossing over, lo scambio di segmenti corrispondenti fra cromatidi appartenenti a cromosomi omologhi. Lo scambio di materiale genetico è molto importante in quanto accresce la variabilità genetica dei gameti. In seguito il Crossing over infatti i cromatidi non saranno più identici al cromosoma di partenza, conterranno porzioni del cromatidi omologo: sono detti cromatidi ricombinanti. • Prometafase I: la membrana nucleare e il nucleolo si dissolvono e si forma un fuso di microtubuli che attaccano i cromosomi. Entrambi i cromatidi si attaccano alla stessa parte del fuso; l’intero cromosoma migrerà verso uno dei due poli della cellula • Metafase I: tutti i cromosomi raggiungono la piastra metafasica • Anafase I: si separano: uno dei due cromosomi migra verso un polo mentre l’altro raggiunge il polo opposto. Ciascuno dei due nuclei prodotti dalla prima divisione meiotico contiene quindi una sola serie di cromosomi. Alcuni organismi c’è anche la telofase I Durante la quale si riforma la membrana nucleare, seguita da un’Inter fase è detta Intercinesi. La meiosi II serve per separare i cromatidi di ogni cromosoma. • Profase II: I cromosomi si condensano nuovamente • Metafase II: I cromosomi si allineano • Anafase II: I centromeri Dei cromatidi fratelli si separano i cromosomi figli migrano verso i poli opposti • Telofase II: I cromosomi si dei spirali Zanon e riformano la cromatina la membrana nucleare Al termine della meiosi II si ottengono quattro nuclei aploidi. Se durante la meiosi I non fosse avvenuto il Crossing over i quattro nuovi nuclei sarebbero uguali, invece possono essere tutti quattro diversi tra loro. Dopo la meiosi II avviene la citodieresi E si forma la membrana plasmatica che separa il citoplasma in cellule distinte. Il potenziale di variabilità genetica negli organismi che si riproducono per via sessuata è enorme. Questa variabilità intra specifica dipende sia dalla meiosi sia dalla fecondazione. I gameti prodotti dalla meiosi sono geneticamente diversi per due ragioni: 1) il Crossing over rimescola l’informazione genetica contenuta nelle coppie di omologhi; i cromatidi ricombinati sono diversi dei cromatidi fratelli. 2) Quando i cromosomi omologhi si separano ciascun membro della coppia di omologhi può finire indifferentemente in un nucleo oppure nell’altro. Tutto ciò dipende dalla disposizione casuale delle coppie di omologhi durante la metafase uno. Tale fenomeno prende il nome di assortimento indipendente. Grazie all’assortimento indipendente, al crescere del numero di cromosomi aumentano anche le possibili combinazioni cromosomiche, vengono indicati con due elevato N, due è il numero degli omologhi in una coppia e N è il numero delle coppie. Se a questo aggiungiamo l’ulteriore rimescolamento dovuto al Crossing over il numero di combinazioni possibili diventa praticamente infinito. 4.IL CARIOTIPO E GLI ERRORI NELLA MEIOSI Cariotipo, mostra il numero, la forma e le dimensioni dei cromosomi di quell’individuo.una volta allestito il cariotipo È possibile procedere al riconoscimento di singoli cromosomi.nel caso di cellule diploidi, il cariotipo è formato da un certo numero di coppie di cromosomi omologhi. Nella specie umana, sono presenti 23 coppie; 22 coppie hanno un aspetto molto simile i cromosomi sono chiamati autosomi.la 23ª coppia è formata dei cromosomi sessuali, sono un caso particolare in quanto il cromosoma sessuale X è molto più grande il cromosoma sessuale Y.nella femmina e due cromosomi sessuali sono XX mentre nel maschio sono XY. Se la meiosi non procede in modo perfetto possono insorgere degli errori. Da tali errori possono derivare difetti genetici, può accadere che i cromosomi omologhi non si separino durante l’anafase e vengono perciò trascinati entrambi nello stesso nucleo; in altri casi, nell’anafase della seconda divisione meiotica I due cromatidi possono rimanere uniti a causa della mancata apertura del centromero. Fenomeno noto come non-disgiunzione. Quando nella meiosi si verifica una non-disgiunzione, il risultato è la aneuploidoa , La produzione di gameti con uno o più cromosomi in eccesso. La fusione di uno di questi gameti con un gamete normale porta alla formazione di uno zigote anomalo. La mancanza di uno o più cromosomi è incompatibile con la vita e l’embrione muore.in casi di un cromosoma in più è permesso lo sviluppo embrionale, lo zigote sopravvive. Un esempio di alterazione cromosomica è la sindrome di Down, si verifica quando un gamete a due copie del cromosoma 21.sei una cellula uovo con due cromosomi 21 e fecondata da uno spermatozoo normale, lo zigote che ne risulta avrà tre cromosomi nella 21ª coppia, per tale ragione questa anomalia è chiamata trisomia. Una persona con la sindrome di Down manifesta 1° di ritardo variabile nello sviluppo mentale, fisico e motorio. Le anomalie a carico dei cromosomi sessuali, hanno un minor impatto rispetto a quelle autosomica e in diversi casi sono compatibili con un’aspettativa è una qualità di vita nella norma. La sindrome di Klinefelter È una condizione causata da una non disgiunzione che porta alla formazione di maschi con un cromosoma X in più (XXY). Gli individui affetti presentano alla nascita dei testicoli molto piccoli. Un’anomalia numerica dei cromosomi sessuali che provoca effetti fisici più lievi è presente nella sindrome XYY, questi individui possiedono un cromosoma Y in più e presentano tutti un’altezza e una robustezza fisica superiori alla media. Le femmine che possiedono tre cromosomi X, sindrome della tripla X, sono per la maggior parte individui normali. Le femmine che hanno un unico cromosoma X (X0) manifestano la sindrome di Turner,, Le portatrici di questa sindrome hanno una statura bassa, sono sterili e mantengono una fisionomia infantile anche da adulte.