La Divisione Cellulare: Ciclo Cellulare, Mitosi e Meiosi, Slide di Biologia

Scarica La Divisione Cellulare: Ciclo Cellulare, Mitosi e Meiosi e più Slide in PDF di Biologia solo su Docsity! SRI TE TO mitosi e meiosi A T — La divisione cellulare La divisione cellulare è il processo grazie al quale una cellula madre si divide e dà origine a due cellule figlie. Questo processo ha un significato diverso tra organismi unicellulari e pluricellulari. Nei primi essa coincide con la riproduzione dell’intero organismo. Nei secondi, essa serve sia per accrescere le dimensioni dell’organismo e rinnovare i suoi componenti, sia per la riproduzione. La riproduzione può essere di due tipi: → Asessuata: le cellule figlie si formano dalla divisione della cellula madre e sono geneticamente identiche a essa. → Sessuata: la cellula figlia si forma dall’unione di due gameti, ciascuno proveniente da uno dei genitori, pertanto essa sarà geneticamente differente da entrambi i genitori. — Negli eucarioti Negli eucarioti le cellule non si dividono continuamente ma hanno diverse fasi vitali che ci consentono di descrivere il cosiddetto ciclo cellulare. Esso può essere definito come il periodo di tempo che intercorre tra la nascita della cellula e la sua divisione in due cellule figlie (o la sua morte) e include l’insieme degli eventi che si verificano durante questo intervallo. Il ciclo cellulare si divide in due stadi: l’interfase e la fase mitotica o fase M, con cui si intende la divisione del nucleo cellulare dopo la duplicazione del materiale genetico. La fase M include al suo interno la mitosi (divisione del nucleo) e la citochinesi (divisione del citoplasma). — Ciclo cellulare: interfase L’interfase è divisa in 3 sottofasi: → G1: dalla fine della mitosi all’inizio della fase S. La cellula sintetizza molecole e si accresce. → S: la cellula duplica il DNA e i centrioli, inoltre continua ad accrescersi. → G2: dalla fine della fase S all’inizio della mitosi. Si formano le strutture necessarie alla mitosi grazie ad un aumento della sintesi proteica. Ci sono cellule che non si dividono più, esse sono definite perenni e si trovano in uno stadio detto G0. — Organizzazione del DNA durante la divisione cellulare Un aspetto fondamentale per comprendere la divisione cellulare è l’organizzazione del DNA nello spazio. Durante l’interfase il DNA è despiralizzato, ovvero è un lunghissimo filamento sparso all’interno del nucleo. Durante la mitosi invece, al fine di consentire la corretta divisione del materiale genetico in parti uguali tra le cellule figlie, il DNA va incontro a un processo di spiralizzazione. Si forma così la tipica immagine del cromosoma a forma di X. — Aspetto di un cromosoma duplicato Aspetto di un cromosoma duplicato: Cromatidi fratelli: ciascuno formatosi durante la duplicazione del DNA a partire dallo stesso cromosoma materno. Centromero: regione del cromosoma in cui i cromatidi vengono a contatto. Cinetocore: struttura proteica che funge da sito di aggancio per i microtubuli del fuso mitotico. — Ciclo cellulare: mitosi PROMETAFASE In prometafase si ha la completa scomparsa della membrana nucleare. I cromatidi fratelli si agganciano, per mezzo dei cinetocori, ai microtubuli del fuso mitotico. In questa fase comincia il movimento dei cromosomi ma i cromatidi fratelli sono ancora legati a livello del centromero. METAFASE Il fuso mitotico è ormai completo e i due centrosomi si trovano alle estremità della cellula. I cromosomi sono al centro della cellula con i centromeri allineati lungo il piano equatoriale della cellula, detto piastra metafasica. È la fase del ciclo cellulare in cui i cromosomi risultano meglio visibili in quanto sono spiralizzati al massimo. Prometafase Metafase — Ciclo cellulare: mitosi ANAFASE I cromatidi fratelli si separano e grazie alle proteine motrici, che sfruttano l’energia dell’ATP, i cinetocori si muovono lungo i microtubuli del fuso mitotico guidando i cromatidi. Ciascuno di questi prende ora il nome di cromosoma figlio e si porta ai poli della cellula. TELOFASE I cromosomi si despiralizzano e ricompare la cromatina. L’involucro nucleare che si era disgregato in profase, si riforma. La cellula è pronta a dividersi in due cellule figlie attraverso la citodieresi. — La regolazione del ciclo cellulare La ciclina si unisce alla CDK consentendo la formazione del complesso. Il complesso, consumando una molecola di ATP fosforila una proteina substrato che in questo specifico caso serve per il passaggio dalla fase G1 alla fase S. Questa proteina fosforilata, che abbiamo visto in questo esempio, servirà per avviare i processi della fase S, come duplicazione del DNA e dei centrioli. — La riproduzione sessuata La riproduzione asessuata produce organismi geneticamente identici ai genitori e tale processo avviene grazie alla mitosi. La riproduzione sessuata, invece, produce organismi che sono geneticamente diversi dai genitori. Alla base della riproduzione sessuata abbiamo il processo definito meiosi. Questa permette di produrre particolari cellule, chiamate gameti. Dalla fusione di un gamete maschile e di uno femminile, a seguito della fecondazione, si forma lo zigote, prima cellula del nuovo organismo. — La riproduzione sessuata I gameti si distinguono dal resto delle cellule, definite somatiche, in quanto sono cellule aploidi, contenenti una singola serie di cromosomi, indicata con il simbolo n = 23. Le cellule somatiche sono cellule diploidi, contengono una doppia serie di cromosomi, 2n = 46, in particolare contengono 23 coppie di cromosomi omologhi, due cromosomi morfologicamente identici, ciascuno derivante da uno dei due genitori. Il processo della meiosi consente, partendo da cellule diploidi, di produrre cellule aploidi. In questo modo, dall’incontro di due cellule aploidi si potrà generare una nuova cellula diploide ovvero lo zigote. — La riproduzione sessuata: meiosi La meiosi è caratterizzata da due divisioni consecutive chiamate meiosi I e meiosi II queste permettono di generare quattro cellule aploidi partendo da una cellula diploide. Ciò è possibile perché, sebbene avvengano due divisioni nucleari, il DNA viene duplicato solo una volta. È importante ricordare che durante la meiosi I il numero di cromosomi si dimezza; si ottengono così due cellule aploidi, ma ogni cromosoma è ancora costituito da due cromatidi. Questi cromosomi si separano durante la meiosi II generando quattro cellule aploidi. Ciascuna delle due divisioni meiotiche è suddivisa in fasi che prendono lo stesso nome delle fasi mitotiche (profase, metafase, anafase, telofase). — Meiosi I vs meiosi II La prima divisione meiotica è detta riduzionale poiché durante essa, partendo da una cellula diploide con il corredo cromosomico duplicato, si ottengono due cellule figlie aploidi, ciascuna con un solo corredo cromosomico (n=23). Ciascun cromosoma però è ancora costituito da 2 cromatidi fratelli. La seconda divisione meiotica è detta equazionale poiché, partendo da una cellula aploide con 23 cromosomi, ciascuno contenente una quantità doppia di materiale genetico, si formano, per ciascuna cellula, 2 cellule figlie sempre con 23 cromosomi contenenti però la giusta quantità di materiale genetico. — Meiosi | vs meiosi Il MEIOSIS soterehase Meiosis | O 65 Prophase | Metaphase | Anaphase Telophase | OO OO Prophase Il Metaphase Il Anaphase Il Telophase Il Daughter cells Meiosis Il W X x — La riproduzione sessuata: meiosi I Gli eventi che accadono durante la profase I, finora descritti, possono essere suddivisi in ulteriori sottofasi: →LEPTOTENE: inizia la spiralizzazione dei cromosomi; →ZIGOTENE:  i cromosomi si accorciano e si ispessiscono. Si appaiano i due cromosomi omologhi, si forma la sinapsi; →PACHITENE: avviene il crossing-over; →DIPLOTENE: i cromosomi omologhi cominciano la separazione ma restano uniti nei punti in cui è avvenuto il crossing-over (il chiasma); →DIACINESI:  si conclude la separazione dei cromosomi, scompare la membrana nucleare e si forma il fuso. — La riproduzione sessuata: meiosi I PROMETAFASE I L’involucro nucleare e il nucleolo si dissolvono mentre si forma il fuso formato da microtubuli che si attaccano ai cromosomi. A ciascun cromosoma si attacca solo un’estremità del fuso dunque, al momento della migrazione, i due cromatidi non si separeranno, ma migreranno insieme verso lo stesso polo della cellula. METAFASE I Durante la metafase I tutti i cromosomi raggiungono la piastra metafasica; fino a questo punto le coppie di omologhi sono tenute insieme dai chiasmi. Tarda profase I-prometafase Metafase I — La riproduzione sessuata: meiosi I ANAFASE I I cromosomi omologhi si separano, migrando ciascuno verso uno dei due poli della cellula. Ciascuno dei due nuclei figli prodotti da questa divisione contiene quindi una sola serie di cromosomi, ma ciascun cromosoma è ancora costituito da due cromatidi e non da uno solo (perciò ha un contenuto di cromatina doppio rispetto a un cromosoma che si trova al termine di una divisione mitotica). TELOFASE I In alcune specie, all’anafase I segue la telofase I. Si riforma l’involucro nucleare, seguito da un’interfase, detta intercinesi, simile all’interfase mitotica. In altre invece, non avviene la telofase e i cromosomi passano direttamente alla seconda divisione meiotica. Anafase I Telofase I