Il Ciclo Cellulare e la Divisione Cellulare: Mitosi e Meiosi, Sintesi del corso di Fondamenti Anatomo-fisiologici dell'Attività Psichica

Scarica Il Ciclo Cellulare e la Divisione Cellulare: Mitosi e Meiosi e più Sintesi del corso in PDF di Fondamenti Anatomo-fisiologici dell'Attività Psichica solo su Docsity! • 5. CICLO CELLULARE La capacità degli organismi viventi di riprodursi è la caratteristica che li distingue in modo evidente dalla materia inanimata. La capacità unica della procreazione ha una base cellulare e nel 1885 Virchow usò la definizione “Omnis cellula e cellula” per indicare che il perpetuarsi della vita si basa sulla riproduzione delle cellule o divisione cellulare. Questo processo di divisione cellulare è parte integrante del ciclo cellulare. Quando un organismo unicellulare si divide questo evento rappresenta la riproduzione di quell’organismo. Per l’uomo esistono due fasi: l’organismo in via di sviluppo (formazione e accrescimento dei tessuti ) e l’organismo adulto ( rinnovamento e riparazione dei tessuti). La divisione cellulare (meiosi) consente agli organismi che si riproducono sessualmente di formare i gameti dalla cui unione avrà origine un altro organismo vivente. Le fasi della vita della cellula eucariote possono essere descritte attraverso il concetto di ciclo cellulare e questo ciclo vitale può essere diviso in due periodi: INTERFASE-> è il processo più lungo e occupa circa il 90% ed oltre di tutta la vita della cellula, si estende dal momento in cui la nuova cellula si è completamente formata fino a quando la cellula inizierà eventualmente a dividersi -Fase G1-> la cellula aumenta di dimensioni, attraverso una sintesi intensa di proteine strutturali ed enzimatiche e la moltiplicazione dei ribosomi, dei mitocondri, dei reticoli e di altre formazioni citoplasmatiche. - Fase S-> avviene la replicazione della molecola di DNA contenuta nel nucleo, con la formazione di due copie (che costituiranno i due cromatidi dei cromosomi) per ogni filamento. Vengono anche sintetizzate le molecole degli istoni e di alcune altre proteine associate al DNA. Fase G2-> questa fase precede immediatamente la mitosi e qui avvengono gli ultimi preparativi per la divisione cellulare:vengono sintetizzate ulteriori proteine strutturali ed enzimatiche necessarie per la riproduzione cellulare, e si completa la riproduzione nei centrioli, necessaria per avere una coppia di diplosomi, che si dispongono all’esterno della carioteca. Per la maggior parte delle linee cellulari mantenute in vitro in condizioni nutrizionali ottimali, la durata complessiva del ciclo cellulare è compresa tra 10 e 30 ore. In vivo, nei tessuti normali dell’uomo, l’intervallo tra due successive divisioni cellulari è molto variabile: da circa 10 ore a oltre 200 ore. Tali variazioni sono dovute a differenze nella lunghezza della fase G1. La durata delle altre fasi è relativamente costante 6-8 ore per la S, 4-6 ore per la G2 e 1 ora per la M. Questi tempi riguardano solo le cellule somatiche degli organismi adulti; negli embrioni il rapido accrescimento cellulare richiede cicli molto più brevi; la fase G1 scompare o è rapidissima, la G2 è molto ridotta e la S può iniziare anche prima che la mitosi sia completata, ovvero quando la telofase è ancora in corso. Le cellule si dividono in tre categorie principali: CELLULE LABILI-> sono caratterizzate da frequenti mitosi CELLULE STABILI-> vanno raramente incontro a divisioni mitotiche ma possono essere stimolate a proliferare in particolari condizioni CELLULE PERENNI-> di norma non si osservano eventi mitotici E’ nella fase G1 che le cellule fanno una scelta tra proliferazione e quiescenza. Le cellule “quiescenti” abbandonano il ciclo per entrare in una fase distinta chiamata G° , evento che si verifica maggiormente nella fase G1 ma che può avvenire anche nella G2. Dalla fase G° le cellule possono, in determinati casi, rientrare nel ciclo cellulare. DIVISIONE CELLULARE-> è un processo molto più breve che può avvenire tramite due modalità: MEIOSI o MITOSI La divisione comporta: la divisione del nucleo (cariocinesi) -> ogni cellula figlia deve ricevere una dotazione completa del patrimonio genetico contenuto nelle molecole di DNA racchiuse nel nucleo della cellula madre. Da un nucleo se ne formano due, ciascuno dotato di una copia del DNA originalmente presente nel nucleo della cellula genitrice. La divisione del citoplasma (citocinesi) -> ogni cellula figlia deve anche ricevere dalla cellula madre una dotazione basale di citosol e di organelli, indispensabili per continuare senza interruzione i processi metabolici vitali. Durante il processo di cariocinesi, nella cellula eucariote i filamenti di DNA e le proteine della cromatina si presentano nella forma compatta e ben visibile, chiamata cromosoma. Nelle cellule somatiche degli organismi eucarioti i cromosomi sono sempre presenti in coppie, ciascun cromosoma avendo un partner identico: i due cromosomi della coppia vengono chiamati cromosomi omologhi poiché ciascuno di essi contiene nella struttura del suo DNA la stessa distribuzione di geni. Cromosomi omologhi non significa identici, infatti non sono l’esatta copia l’uno dell’altro. Le cellule i cui nuclei contengono i cromosomi in coppie di omologhi sono dette cellule diploidi e possiedono dei sets completi di cromosomi, uno dei due sets è il contributo del gamete femminile e l’altro maschile. CARIOCINESI: mitosi -> genera due nuclei che contengono lo stesso tipo e numero di cromosomi del nucleo della cellula madre e da origine a due cellule figlie geneticamente identiche l’una rispetto al’altra. E’ il normale processo di divisione delle cellule somatiche. Meiosi-> attraverso due successive divisioni, genera quattro nuclei che contengono ciascuno la metà del numero dei cromosomi della cellula madre ; le cellule figlie che originano dalla divisione meiotica dei nuclei non sono geneticamente tra loro identiche. E’ il processo di divisione cellulare che è alla base della gametogenesi (formazione cellule aploidi per la riproduzione sessuata). Durante la mitosi è possibile osservare nella cellula la comparsa di corpi chiamati cromosomi. Ciascun cromosoma è costituito da una singola molecola di DNA che può essere presente in una sola copia o in due copie identiche dette cromatidi (che si formano per duplicazione dei filamenti di DNA nella fase S). Si osservano quindi cromosomi costituiti da due cromatidi, uniti attraverso il centromero, e cromosomi formati da un solo filamento. DIVISIONE-> prima di procedere alla divisione dei nuclei (mitosi) ogni cellula, nella fase S del suo ciclo, provvede a duplicare le molecole di DNA della cromatina, così che ognuno dei due cromosomi omologhi sia presente in due copie esattamente identiche (cromatidi) ciascuna delle quali sarà destinata ad una delle due cellule figlie. Ogni coppia di cromosomi omologhi, in una cellula diploide che inizia la cariocinesi, è costituita da quattro cromatidi, identici a due a due e uniti dai centromeri. FASI DELLA MITOSI PROFASE-> la cromatina si condensa e si organizza in cromosomi, costituiti da due cromatidi identici, uniti nel centromero. Le due coppie di centrioli si separano e si portano verso le estremità opposte rispetto al nucleo e i microtubuli vanno a formare le fibre del fuso mitotico. I nucleoli sono scomparsi e la carioteca si disintegra, lasciando liberi i cromosomi. METAFASE-> i cromosomi si dispongono nel piano equatoriale del fuso mitotico, allineandosi attraverso i loro centromeri, che si agganciano alle fibre del fuso stesso. ANAFASE (iniziale) -> i centromeri si scindono contemporaneamente in tutti i cromosomi, e le coppie di cromatidi si separano, ciascuno dei due migrando rapidamente verso uno dei due poli opposti per azione delle fibre del fuso. I centromeri avanzano per primi trascinandosi dietro le braccia dei cromatidi. ANAFASE (avanzata)-> i due corredi identici di cromatidi appena separati (che si comportano ora come singoli cromosomi) si muovono velocemente verso i poli opposti del fuso abbandonando la regione centrale della cellula. L’anafase inizia improvvisamente, ma contemporaneamente per tutti i cromosomi, perché vengono inattivate le proteine che tengono insieme i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma. Non appena i cromatidi sono separati si muovono verso i poli opposti della cellula. Prove sperimentali fanno ipotizzare che i cinetocori siano provvisti di motori proteici che permettono al cromosoma di camminare lungo il microtubulo legato verso il polo più vicino. Nello stesso momento, i microtubuli si accorciano attraverso la depolimerizzazione delle loro estremità legate al cinetocore. TELOFASE (iniziale)-> i cromatidi hanno ormai raggiunto i poli opposti del fuso, ed iniziano a despiralizzarsi progressivamente assumendo l’aspetto diffuso della cromatina. Due nuovi involucri nucleari (carioteche) si formano attorno a due sets di filamenti di DNA e ricompaiono i nucleoli. Il fuso mitotico viene smantellato e le sue fibre si disperdono. Attraverso il processo cariocinetico della mitosi, ogni cellula somatica dell’organismo pluricellulare riceve un set completo di informazioni genetiche, dato che il DNA nucleare viene duplicato prima di ogni divisione mitotica, nella fase S del ciclo cellulare. Ciascuna dei milioni di miliardi di cellule che costituiscono il corpo umano (ad