Lezione 5 Mitosi e Meiosi File
annuncio pubblicitario
Mitosi e Meiosi L’informazione genetica è organizzata nel genoma = cromosomi Da Mauseth (Botanica) Idelson-Gnocchi Corredo cromosomico delle cellule somatiche 2 corredi cromosomici (2n) 2 cromosomi omologhi 2 cromatidi fratelli per ciascun cromosoma Cr 1 Cromatidi fratelli dell’omologo paterno del cromosoma 1 Cr 2 Cr 3 Cromatidi fratelli dell’omologo materno del cromosoma 2 Cr 4 Cr 5 Cr 6 Nel mais (2n = 20) 10 coppie di omologhi, uno di derivazione materna, l’altro paterna … Corredo cromosomico dei gameti 1 corredo cromosomici (n) 1 omologo per ogni coppa 1 cromatidio per ogni cromosoma Cr 1 Cr 2 Cr 3 Cr 4 Cr 5 … Cr 6 Nel mais (n = 10) 10 cromosomi di derivazione o materna o paterna Struttura di un cromosoma cromosoma non replicato braccio braccio centromero Prima della divisione cellulare: - i cromosomi (DNA) si replicano (si duplicano) i cromosomi duplicati – sono attaccati tramite i loro centromeri e sono noti come cromatidi fratelli cromatidi fratelli Cromosoma duplicato Cromatidi fratelli Cromosomi figli Mitosi: il meccanismo attraverso il quale a due cellule figlie viene consegnata la stessa quantità di informazione genetica e lo stesso numero di cromosomi Meiosi: il meccanismo attraverso il quale viene dimezzata la quantità di informazione genetica e del numero di cromosomi, mediante la separazione degli omologhi 2n =2 2n = 2 Mitosi Meiosi 2n= 2 n=1 Riproduzione sessuata La riproduzione sessuata consiste nell’unione di due cellule (GAMETI) con numero cromosomico n derivate da meiosi GAMIA durante la quale avviene la fusione del loro contenuto 2n n + n il risultato della gamia è una nuova cellula ZIGOTE (2n) Biologia della riproduzione Le piante si accrescono attraverso divisioni mitotiche Embriogenesi Zigote Mitosi Embrione Mitosi Giovane pianticella Mitosi Pianta adulta La divisione cellulare • la divisione cellulare nei procarioti coincide con la riproduzione • le cellule vegetali si possono raggruppare in base alla loro capacita’ di dividersi: – cellule meristematiche che compiono continuamente la divisione cellulare – cellule differenziate, non compiono il ciclo cellulare, ma possono riprenderla • tutte le cellule si riproducono per divisione cellulare • negli organismi pluricellulari la divisione cellulare e’ necessaria durante lo sviluppo e per la rigenerazione dei tessuti Ciclo cellulare negli eucarioti ciclo cellulare = l’insieme di fasi che intercorrono tra una divisione e l’altra 2 fasi principali : Interfase (3 stadi) – DNA non condensato (= cromatina) Divisione cellulare mitotica (4 stadi) – DNA condensato (= cromosomi) Il ciclo cellulare INIZIO INTERFASE DIVISIONE INTERFASE DIVISIONE INTERFASE DIVISIONE La maggior parte delle cellule passa molto tempo in interfase Le cellule meristematiche (1) sono caratterizzate dalla ripetizione del ciclo: “divisione - accrescimento embrionale” L’accrescimento per divisione (2, 4) che non determina crescita in senso stretto, ne è però il prerequisito. L’ accrescimento embrionale (3) è una crescita che si produce dopo la divisione, quando ognuna delle due cellule figlie raddoppia le proprie dimensioni grazie alla sintesi di nuovi componenti cellular (G1). A questo punto può aver luogo una nuova divisione cellulare (4) oppure (nel caso di fuoriuscita dal ciclo cellulare) iniziare la crescita per distensione (5) e successivamente differenziarsi. G0 Profase • la membrana nucleare si rompe • i cromosomi condensano e appaiono come fili • ogni cromosoma è composto da 2 cromatidi fratelli che sono uniti al centromero • i nucleoli scompaiono Metafase • formazione del fuso mitotico • formazione del complesso cinetocorico • formazione della piastra metafasica verde: tubuline; blu: DNA Ruolo dei microtuboli cinetocorici del fuso nella divisione mitotica Da Mauseth (Botanica) IdelsonGnocchi Anafase • i due cromatidi fratelli si separano • le fibre del fuso si accorciano e attraggono i cromatidi verso i poli Telofase • despiralizzazione dei cromosomi • inizio della formazione della membrana nucleare dei due nuclei figli • formazione dei nucleoli • disintegrazione delle fibre del fuso • inizio della citocinesi con formazione, a livello della piastra equatoriale, del fragmoplasto che guiderà la neoformazione della parete cellulare. Citodieresi Da Mauseth (Botanica) Idelson-Gnocchi Meiosi “in cui ciò che era del padre e della madre, anzi dei padri e delle madri, è mescolato” (Italo Calvino: Ti con zero) La meiosi riguarda la produzione delle cellule della linea germinale Il ciclo vitale delle piante è un’alternanza di generazioni diploidi (2n) ed aploidi (n). La generazione diploide produce quella aploide attraverso il processo meiotico durante il quale si ha il dimezzamento del numero cromosomico (da 2n ad n); la generazione aploide produce quella diploide (da n a 2n) attraverso l’unione dei gameti (n). Attraverso la Meiosi una singola cellula diploide (2n), dopo aver replicato una sola volta il suo DNA, forma quattro cellule aploidi (n) che possono essere gameti (negli animali) o spore (nei vegetali) La meiosi avviene secondo due fasi principali, dette rispettivamente prima e seconda divisione meiotica, o meiosi I e meiosi II. - Meiosi I (riduzionale): avviene la duplicazione del materiale genetico - Meiosi II (equazionale): non avviene duplicazione del DNA 2n = 4 n =2 Meiosi I Crossing over Segregazione indipendente degli omologhi Ad ogni polo vi è un corredo aploide di cromosomi ma ogni cromosoma è ancora costituito da 2 cromatidi fratelli. Crossing over “Ogni cromosoma si ritrova cambiato, fatto di segmenti che prima erano chi dell’uno e chi dell’altro“ (Italo Calvino: Ti con zero) Il crossing-over è un evento casuale che avviene mediante appaiamento dei cromosomi omologhi (formazione delle tetradi) permette la formazione di nuove combinazioni di cromosomi diversi rispetto a quelli materni e paterni La distribuzione dei geni rimane invariata, quello che cambia è la “combinazione” degli alleli di loci diversi lungo il cromosoma Il crossing over avviene tra cromatidi omologhi non fratelli in un punto di contatto chiamato chiasma “…s’allontana dall’altro ormai cambiato anch’esso, marcato dagli scambi alterni dei segmenti, e già due cellule si stanno distaccando ” (Italo Calvino: Ti con zero) Assortimento indipendente dei cromosomi Per 2 coppie di omologhi= 22possibili combinazioni. Nel mais 20 coppie di omologhi= 220 possibili combinazioni (1 048 576 ) Assortimento indipendente dei cromosomi parentali e crossing over generano infinita variabilità nei gameti Meiosi II Si parte da una cellula 2n con cromosomi dicromatidici per arrivare alla fine delle due meiosi a 4 cellule n con cromosomi monocromatidici Si allontanano gli omologhi Si allontanano i cromatidi Confronto Mitosi-Meiosi Mitosi Gli omologhi non si appaiano Meiosi Cromatidi fratelli Cromosomi omologhi Gli omologhi si appaiano in profase I (tetrade) Il crossing over non avviene I centromeri si dividono in anafase Processo conservativo: le cellule figlie sono identiche alle parentali Si verifica almeno un crossing over per coppia di omologhi I centromeri si dividono solo in anafase II. In anafase I si ha la separazione degli omologhi e non dei cromatidi Il processo promuove la variabilita’ tra i prodotti della divisione cellulare
