Il ciclo cellulare -, Sintesi del corso di Biologia Cellulare

Scarica Il ciclo cellulare - e più Sintesi del corso in PDF di Biologia Cellulare solo su Docsity! CICLO CELLULARE Il perpetuarsi della vita si basa sul processo di divisione cellulare, si dice infatti che ogni cellula deriva da una cellula. La capacità degli organismi di riprodurre la propria specie rappresenta una delle caratteristiche che distingue la materia vivente da quella inanimata. Esistono in natura due tipi di riproduzione:  Riproduzione agamica o a-sessuale: formazione di cellule figlie identiche all'unico genitore (organismi unicellulari);  Riproduzione gamica o sessuale: la discendenza è il risultato della combinazione di due genitori (organismi pluricellulari). Entrambi questi tipi di riproduzione prevedono comunque un ciclo cellulare, ossia eventi che consistono nella crescita cellulare fino ad un massimo oltre il quale la cellula si divide in due cellule ognuna della quali inizierà la serie di processi metabolici che porteranno a nuova divisione. La fase di divisione (mitosi o meiosi) costituisce la parte più breve del ciclo. Per gli organismi unicellulari la divisione in due cellule figlie è il meccanismo riproduttivo vero e proprio, mentre per gli organismi pluricellulari questa divisione cellulare porta alla formazione di nuove cellule che vengono utilizzate per sviluppare e accrescere l'organismo pluricellulare, ma anche per la riparazione di questo. La divisione cellulare è anticipata da fase piuttosto lunga chiamata interfase. INTERFASE L'interfase può essere ulteriormente suddivisa in tre periodi, molto lunghi rispetto alla mitosi: Fase G1: G sta per gap, il primo intervallo dopo la mitosi. E’ una fase metabolicamente molto attiva, permette la sintesi di tutte le sostanze necessarie per le fasi successive, come i vari organelli. Fase S: Il cromosoma è costituito da un singolo cromatide, durante la fase S, avviene la duplicazione del materiale genetico, si ottengono così due molecole di DNA. i cromatidi che si vengono a generare vengono chiamati cromatidi fratelli perché sono identici, sono collegati tra di loro lungo tutta la loro lunghezza, in particolare nella zona del centromero. Questa duplicazione ci permetterà, alla fine della divisione cellulare, di avere due cellule, ciascuna con un proprio cromatide che possiede tutte le informazioni per il corretto funzionamento della cellula stessa. Fase G2: vengono sintetizzate tutte le strutture implicate nella mitosi, ad esempio i vari enzimi e le fibre del fuso mitotico. Un altro aspetto importante da ricordare è che negli organismi eucariotici il ciclo cellulare viene regolato a livello molecolare da un sistema di controllo, costituito da proteine regolatrici, in modo tale che la divisione cellulare avvenga in maniera corretta, soprattutto per quanto riguarda il materiale genetico. MITOSI La mitosi (detta anche cariocinesi) è un processo di riproduzione asessuata delle cellule eucarioti grazie al quale da una singola cellula si formano 2 cellule figlie diploidi geneticamente identiche alla progenitrice e fra loro. La mitosi avviene sia nelle cellule animali sia nelle cellule vegetali, ma solo nelle cellule meristematiche di questi organismi. Si tratta di un progetto continuo, ma convenzionalmente suddiviso in 5 fasi, a volte 4 perché la profase e la prometafase vengono unite insieme: Profase: In questa fase inizia a formarsi il fuso mitotico, ossia dei microtuboli proteici che servono a coordinare i movimenti dei cromosomi durante la mitosi, Questi si formano a partire dai due centrioli (che costituiscono il centrosoma), i quali si vanno a posizionare ai due poli opposti della cellula. Nel nucleo la membrana nucleare è ancora intatta, ma intanto le fibre di cromatina si avvolgono strettamente e si condensano a formare i singoli cromosomi, che risultano visibili al microscopio ottico (al contrario dell’interfase, dove non si vedono). Promesafase: Fase in cui il la membrana nucleare si frammenta e quindi i microtubuli possono penetrare all'interno del nucleo ed interagire con i cromosomi, legandosi attraverso la proteina cinetocore a livello del centromero: avviene la condensazione tra un cromatide fratello e un microtubulo di una fibra del fuso di un apice e la condensazione Ù EIPNSI Ti App up duonsps 07OS uN jp auotrEIO) 1) PAU SAIIpOID e) pewiue # °° eoscuI Ip A ualrunba pa riad SI sana ‘Al10s PUN |P RSINAOIO QUOS EININAD:E|Jap MEIOSI La meiosi è una riproduzione sessuale mediante il quale una cellula eucariota con corredo cromosomico diploide dà origine a quattro cellule figlie con corredo cromosomico aploide. Ogni genitore fornisce un corredo cromosomico "semplice" aploide (detto anche "dimezzato"), cellula ovulo nella femmina e spermatozoo nel maschio, i quali vengono chiamati gameti (uniche cellule del ciclo sessuato degli animali ad avere un corredo cromosomico aploide) e possiedono ognuno 23 cromosomi. La fecondazione, ovvero la fusione dei due corredi dimezzati (materno e paterno) e "rimescolati", ricostituisce il corredo intero e dà origine ad una singola nuova cellula con un totale di 46 cromosomi, detta zigote, che diverrà il nuovo individuo. A partire da questo zigote che si viene a formare, avremo la mitosi che porta a formazione di cellule tutte con corredo cromosomico identico. È importante che abbiamo questo processo di dimezzamento del corredo cromosomico, perché se ciò non avvenisse, ad ogni gamia (quindi ad ogni fecondazione) ci sarebbe un aumento del numero di cromosomi. Cromosomi omologhi: cromosomi omologhi sono una coppia di cromosomi, ognuno proveniente da ciascun genitore ed entrambi aventi la stessa forma e lunghezza, la stessa sequenza genica di base ed il centromero nello stesso punto. All'interno di ciascun cromosoma dei cromosomi omologhi sono presenti le informazioni per sintetizzare un certo numero di proteine, quindi per esempio c’è un cromosoma che ci porterà le informazioni “colore degli occhi” che deriva da nostra mamma e un cromosoma che porta le Riassun to: informazioni “colore degli occhi” che deriva dal nostro papà. Ciò che apparirà come colore degli occhi sarà risultato della combinazione tra informazioni di origine materna e paterna. FASI MEIOSI Come nella mitosi, anche prima della meiosi c’è un’interfase, suddivisa in una fase G1, S e G2, dove avviene la duplicazione del materiale genetico e ciascun cromosoma nella coppia di cromosomi omologhi, ha due cromatidi che possono essere fratelli se contengono al loro interno informazioni identiche, oppure non fratelli se le informazioni sono analoghe ma non identiche La meiosi si divide in due fasi:  Meiosi 1, anche detta meiosi riduzionale;  Meiosi 2 detta anche meiosi equazionale. Ognuna delle quali si divide in profase, metafase, anafase e telofase con citodieresi finale. MEIOSI 1 Profase 1: i cromosomi iniziano a condensarsi, inizia a formarsi il fuso mitotico e i cromosomi omologhi tendono ad appaiarsi tra di loro allineandosi gene per gene, quindi gene 1 materno si va a posizionare vicino a gene 1 paterno, gene 2 materno vicino a gene 2 paterno e così via. In questa fase può avvenire il crossing-over, ovvero lo scambio di segmenti corrispondenti di DNA fra cromatidi non fratelli, quindi uno scambio di infrmazioni senza però perdere geni. A livello del centromero, nella profase avanzata, si istaura il legame tra i cromosomi omologhi e un microtubulo del fuso mitotico per spostare i cromosomi a livello della piastra metafasica. Metafase 1: Ognuno dei cromosomi dei cromosomi omologhi che sono appaiati a livello della piastra metafasica è unito attraverso un microtubulo a uno degli apici della cellula, uno opposto all’altro. Anafase 1: Si scinde il legame tra i cromosomi omologhi e ciascun cromosoma andrà a posizionarsi a uno dei poli della cellula. La meiosi infatti permette di aumentare la variabilità genetica grazie a diversi eventi:  il crossing over, un evento che fa aumentare la variabilità genetica;  assortimento indipendente dei cromosomi: durante la meiosi c’è un uguale probabilità che i cromosomi si posizionino paterni da una parte e materni dall'altra, quindi le combinazioni di cromosomi all'interno della metafase 1 sono ugualmente probabili.  la fecondazione casuale delle cellule uova da parte degli spermatozoi, un altro evento che garantisce la variabilità genetica. Quindi ciascuna combinazione ha un uguale probabilità di essere fecondata da uno spermatozoo, il quale a sua volta avrà avuto un assortimento indipendente e un crossing over. Quindi la possibilità che a partire da due identici genitori si formino due organismi figli con corredo cromosomico identico è assolutamente improbabile. Questa variabilità genetica che si viene a creare in seguito a meiosi a fecondazione casuale è la base su cui agisce l'evoluzione e in particolare la selezione naturale. Riassunto: CARATTERISTICHE MITOSI E MEIOSI MITOSI MEIOSI Tipo di riproduzione Asessuale Sessuale Avviene Tutti gli organismi Celle riproduttive di umani, animali, piante e funghi Cellule figlie 2 cellule figlie diploidi identiche tra loro e dalla progenitrice 4 cellule figlie aploidi differenti tra loro e dalla progenitrice Crossing over Non avviene Avviene, mischiando segmenti di cromatidi non fratelli nei cromosomi omologhi Cromosomi omologhi no si Numero di divisioni 1 2 Replicazione DNA Interfase Interfase Ruolo nell’organismo animale Produce cellule per accrescimento organismo, riparazione e, in alcune specie, per riproduzione assesuata Produce i gameti, dimezza il numero dei cromosomi e introduce la variabilità genetica nei gameti