ciclo cellulare

Cellule germinali-somatiche-staminali
Ogni tessuto si rinnova
a un suo ritmo caratteristico
Più una cellula prolifera più si differenzia e più perde la capacità
proliferativa (senescenza)
I tessuti sono insiemi organizzati
composti da cellule di vario tipo
LA PELLE
L’epidermide dell’individuo adulto
va soggetta a ricambio cellulare
Il Ciclo Cellulare
La continuità della vita
•
Una cellula si riproduce portando a compimento una serie ordinata
di eventi, con cui duplica il suo contenuto e poi si divide in due,
questo ciclo di raddoppiamento e divisione noto come ciclo
cellulare è il meccanismo essenziale con cui si riproducono tutti gli
organismi viventi.
• Per avere due cellule figlie geneticamente identiche ci vuole la
replicazione fedele del DNA di ogni cromosoma e i cromosomi
replicati devono segregare (cioè distribuirsi) con precisione alle
cellule figlie in modo che ognuna riceva una copia dell’intero
genoma.
• Quasi tutte le cellule devono duplicare anche gli organelli e le
macromolecole, altrimenti diventerebbero più piccole ogni volta che
si dividono.
• Quindi per mantenere le dimensioni, le cellule in divisione devono
coordinare la crescita con la divisione.
Il Ciclo Cellulare
•
Il ciclo cellulare eucariotico consiste di diverse fasi distinte, tra cui la
fase S, durante la quale si replica il DNA nucleare, e la fase M,
durante la quale si divide il nucleo (mitosi) e in un secondo tempo il
citoplasma (citochinesi).
•
In quasi tutte le cellule, tra la fase M e la S successiva decorre un
periodo di intervallo (fase G1), come pure tra la fase S e la fase M
(fase G2).
•
Questi intervalli danno tempo alla cellula di crescere.
Il ciclo cellulare
La Divisione Cellulare
27
Il citoscheletro
espleta i processi della mitosi e della citochinesi
1. Il fuso mitotico è adibito alla mitosi ed è composto da microtubuli, separa i
cromosomi duplicati per farne pervenire uno per ciascuna cellula
2. L’anello contrattile è adibito alla citochinesi ed è composto da filamenti
actinici e miosinici disposti ad anello intorno all’equatore cellulare
Il ciclo del centrosoma
• Prima che abbia inizio la fase M il DNA deve
essere tutto duplicato ed il centrosoma (centro
organizzatore dei microtubuli) deve essere
raddoppiato
• Nella cellula interfasica il centrosoma si duplica
per formare i due poli del fuso mitotico
• In quasi tutte le cellule animali una coppia di
centrioli (barrette verde scuro) è associata alla
matrice centrosomica (verde chiaro) che fa da
centro di nucleazione per la crescita dei
microtubuli
• La duplicazione del centrosoma comincia
all’inizio della fase S e si completa in G2
• All’inizio della fase M i due centrosomi si
separano e ciascuno fa da centro di
nucleazione per il suo aster
• I due aster si allontanano ed i microtubuli dei
due aster si allungano per formare il fuso
mitotico
Il fuso mitotico comincia ad assemblarsi in profase
I membri della coppia di cromatidi fratelli si separano e diventano due cromosomi figli
I cromosomi figli sono poi attratti ai poli opposti della cellula dal fuso mitotico
In prometafase i cromosomi si attaccano al fuso mitotico
I microtubuli del fuso si attaccano ai cromosomi tramite complessi proteici specializzati detti cinetocori
Il fuso mitotico bipolare si forma
tramite la stabilizzazione selettiva dei microtubuli interattivi
• Dai due centrosomi nascono
nuovi microtubuli disposti a
raggiera in tutte le direzioni
• Le due estremità del
microtubulo denominate più
e meno hanno proprietà
diverse ed è quella meno
che resta ancorata al
centrosoma
• Le estremità più libere sono
più instabili dinamicamente
e passano improvvisamente
da uno stato di crescita
uniforme ad uno stato di
accorciamento rapido
Il fuso mitotico è composto da tre tipi di microtubuli
Microtubuli dell’aster, Microtubuli del cinetocoro, Microtubuli interpolari
Due sono i processi che separano i
cromatidi fratelli all’anafase
Microtubuli dei cinetocori
Microtubuli interpolari
DIAGRAMMA SEMPLIFICATO DI UN FUSO MITOTICO IN
METAFASE.
Le coesine e le condensine contribuiscono a
preparare i cromosomi replicati per la mitosi
• Le coesine e le condensine contribuiscono a rendere i cromosomi mitotici strutture piccole e
compatte
• La M-Cdk promuove l’ingresso in fase M poiché induce i complessi di condensine ad associarsi al
DNA fosforilando alcune loro subunità
Il complesso promotore dell’anafase (APC) innesca la separazione
dei cromatidi fratelli promuovendo la distruzione delle coesine
(complesso proteolitico)
✔ Cellula somatica: del corpo, tranne la cellula uovo e lo
spermatozoo
Ha un corredo cromosomico diploide 2n (n=23), cioè di 46 cromosomi
44 (da 1 a 22) autosomi più 2 cromosomi sessuali (XY), che
specificano il sesso di un individuo
Si divide per MITOSI
L’insieme dei 46 cromosomi è definito cariotipo.
I cromosomi possono essere distinti al microscopio ottico per forma,
per posizione del centromero, per la lunghezza del braccio corto e
lungo
Anche per bandeggi che sono visibili mediante opportune colorazioni
Un cariotipo diploide 2n ha due coppie uguali di ciascun
autosoma (due cromosomi 1, due cromosomi due, ecc.).
Cromosomi all’interno di ciascuna coppia sono definiti
OMOLOGHI
I cromosomi sessuali XY non sono omologhi perchè
differiscono molto tra loro per contenuto genico, forma,
dimensione, ecc.
Solo piccole porzioni sono omologhe, cioè specificano lo
stesso contenuto genico
1 CROMATIDIO=1 DOPPIA ELICA DI DNA
Paterno
Materno
PRIMA DELLA REPLICAZIONE (2n, diploidia)
COPPIE DI CROMATIDI OMOLOGHI
NON IDENTICI NON FRATELLI
Chr 2
Chr 2
DOPO LA REPLICAZIONE (4n)
COPPIE DI CROMOSOMI OMOLOGHI
NON IDENTICI NON FRATELLI.
CIASCUN CROMOSOMA CONTIENE DUE
CROMATIDI FRATELLI, IDENTICI
FRATELLI
NON FRATELLI
Figure 5-16 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-15 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-22 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-22 (part 1 of 2) Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-22 (part 2 of 2) Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-25 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-26 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-11 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
Figure 5-10 Essential Cell Biology (© Garland Science 2010)
ZIGOTE, DIPLOIDE 2N
46 CROMOSOMI=CROMATIDI
GAMETI, APLOIDI N,
23 CROMOSOMI=CROMATIDI
CELLULA DIPLOIDE PRIMA
DELLA DIVISIONE
4N, 46 CROMOSOMI MA DUE
CROMATIDI PER
OGNI CROMOSOMA CHE SI E’
DUPLICATO
✔ Cellula GERMINALE: la cellula uovo e lo spermatozoo o GAMETE
Ha un corredo cromosomico aploide n, di 23 cromosomi
22 autosomi più 1 cromosoma sessuale (X oppure Y)
✔ Si originano per MEIOSI e non MITOSI
✔ Dall’unione fecondazione di due gameti (cellula uovo e spermatozoo)
si orgina lo ZIGOTE, cellula diploide 2n, 46 cromosomi
Questa è la riproduzione sessuata. La riproduzione asessuata avviene
per mitosi e genera un individuo identico ai genitori (clone)
✔ Lo zigote si moltiplica durante lo sviluppo per MITOSI
Albertsetal.,
L’ESSENZIALEDI
BIOLOGIA
Albertsetal.,
L’ESSENZIALEDI
BIOLOGIA
Albertsetal.,
L’ESSENZIALEDI
BIOLOGIA
Albertsetal.,
L’ESSENZIALEDI
BIOLOGIA
CROSSING-OVER
Le cellule figlie avranno
ugual numero di
cromosomi=cromatidi
identici,
Ma solo uno per coppia
o materno o paterno o
RICOMBINATO
n, 23 Chrs-cromatidi
Le cellule figlie avranno
ugual numero di
cromosomi=cromatidi
identici,
uno parterno e uno
materno 2n, 46 Chrscromatidi
Albertsetal.,
L’ESSENZIALEDI
BIOLOGIA
MITOSI
MEIOSI
Riproduzione asessuata
Riproduzione sessuata
Cellule somatiche
Diploidie 2n
Non esiste variabilità
E’ conservativa
Riproduzione sessuata
Cellule germinali
Aploide n
Alla base della variabilità
Dimezza il numero dei cromosomi
n
2n
n
MEIOSI
4n
n
2n
n
2n
MITOSI
4n
2n
Origine della variabilità genetica
1- Assortimento indipendente dei cromosomi
2- Crossing over
3- Fecondazione casuale
1- Assortimento indipendente dei
cromosomi
P
M
P
M
P
M
M
P
M
P
Albertsetal.,
L’ESSENZIALEDI
BIOLOGIA
12
In fact, linked genes may be separated at meiosis by a
process known as crossing over
A
B
A
B
a
b
a
b
A
B
a
b
The genes AB and ab
are linked
but when the homologous
chromosomes paired up at
meiosis, breaks occurred
in adjacent chromatids
The chromatids rejoin
but with their opposite
partner
F2
sperms
Fertilization Possible combinations
B
B
B
B
b
b
sperm mother cell
BB
B
b
meiosis
ovum mother cell
B
Bb
b
B
B
Bb
b
b
b
b
ova
zygotes
bb
9