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
