la meiosi

Riproduzione
cellulare:
mitosi e meiosi
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Riproduzione cellulare
La mitosi riguarda le cellule somatiche (le cellule
del corpo)
la meiosi le cellule germinali (cellule riproduttive
o gameti)
Svariati processi, tra cui l’accrescimento degli organismi, la
riparazione
tissutale
e
la
sostituzione
delle
cellule
invecchiate (come succede, ad esempio, nel caso della
pelle) sono basati sulla divisione per mitosi delle cellule
Il ciclo cellulare
Nel ciclo cellulare possiamo distinguere una fase in cui la
cellula svolge le sue normali funzioni, detta interfase, e
una fase in cui la cellula si divide in due cellule figlie uguali
tra loro, detta fase MITOSI.
Il ciclo cellulare
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Il ciclo cellulare
Interfase
Nell'interfase si distinguono momenti diversi:
fase G1 (Gap, = 1° intervallo [sviluppo, preparazione, crescita, check-point])
fase S (Sintesi)
fase G2 (Gap, = 2° intervallo [sviluppo, preparazione, crescita, check-point])
Durante la fase G1, (G da gap, intervallo) che inizia appena finita la mitosi , ed è di
lunghezza variabile, la cellula si accresce. Nel nucleo il DNA è in forma di cromatina
e viene continuamente prodotto m-RNA, fondamentale per la sintesi delle proteine
necessarie alla crescita della cellula.
Nella fase S (S da sintesi), la cui durata è all'incirca costante (6-8 ore), avviene
la duplicazione di tutto il DNA contenuto nel nucleo.
Nella fase G2, la cui durata è variabile, la cellula riprende a svolgere la propria
attività normale, anche se il DNA è presente in quantità doppia. Al termine di questa
fase la cellula entra in mitosi.
Durata e controllo del ciclo
cellulare
La
durata
estremamente
del
ciclo
cellulare
delle
cellule
del
nostro
organismo
è
variabile. La durata media di questo meccanismo di riproduzione
cellulare varia in media, negli organismi superiori, tra le 10 e le 30 ore.
- meccanismi di controllo per la regolazione del ciclo cellulare e la
proliferazione delle cellule
La loro attività è
regolata da proteine
non enzimatiche:
dette CICLINE
- Molte cellule tumorali perdono questi meccanismi e si riproducono continuamente.
Attenzione!
• i globuli rossi
• neuroni
NO MITOSI
• cellule muscolari
• epiteliali
intestinali
• C. s. midollo
osseo
(ematopoietiche)
SI MITOSI
• spermatogoni
• Linfociti
• Epatociti
SI MITOSI
Solo in determinate
situazioni
Cos’è una cellula staminale?
Le cellule staminali sono cellule primitive non
specializzate, dotate della capacità di trasformarsi in
diversi altri tipi di cellule del corpo attraverso un
processo
denominato
differenziamento
cellulare.
Sono oggetto di studio da parte dei ricercatori per
curare determinate malattie. Le cellule staminali
possono essere prelevate da diverse fonti come il
cordone ombelicale, il sacco amniotico, il sangue, il
midollo osseo, la placenta, i tessuti adiposi.
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La Mitosi
Durante la mitosi, (che è il processo che porta alla divisione cellulare),
si succedono 4 fasi:
Profase
Durante la profase il DNA, ancora in forma di cromatina, si spiralizza progressivamente
portando alla formazione dei cromosomi. Contemporaneamente la membrana nucleare e il
nucleolo si dissolvono e il centriolo si duplica. I due centrioli iniziano quindi a migrare verso i
poli opposti della cellula, producendo una serie di sottili filamenti (microtubuli) che
costituiranno il fuso mitotico.
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Metafase
Nella metafase si completa la formazione del fuso mitotico e dei cromosomi, che si
dispongono sul piano equatoriale della cellula. In questo momento i cromosomi sono al
massimo della spiralizzazione e sono ben visibili. Ogni cromosoma appare chiaramente
composto di due filamenti uguali (detti cromatidi), tenuti uniti in un punto detto centromero (i
due cromatidi sono il risultato della duplicazione del DNA). Tutti i cromosomi sono fissati
attraverso i centromeri alle fibre del fuso.
Metafase
Alcune
fibre
del
fuso
raggiungono i cromosomi e si
attaccano ai cinetocori, strutture
composte
da
proteine
e
specifiche regioni del DNA nella
zone dei centromeri.
Anafase
Durante l'anafase i centromeri dei cromosomi si spezzano e i due cromatidi ormai separati
migrano, trascinati dalle fibre del fuso, verso i poli opposti della cellula.
Telofase
Nella telofase i cromatidi iniziano a despiralizzarsi , riformando così la cromatina, mentre
contemporaneamente si formano le due nuove membrane nucleari attorno a ciascuno dei due
gruppi di cromatidi. Contemporaneamente si forma una strozzatura nella regione equatoriale
della cellula che aumenta via via e porta alla formazione di due cellule. Le cellule figlie,
risultanti da questa divisione, sono identiche alla cellula madre.
Telofase
La mitosi termina con la citocinesi, nota anche come citodieresi, ovvero la divisione del
citoplasma. La mitosi porta alla produzione di cellule che sono geneticamente identiche tra
loro e alla cellula da cui si sono originate. La mitosi quindi è una divisione cellulare che non
genera variabilità genetica.
In biologia cellulare, si definisce
centrosoma una struttura non
membranosa posta vicino al
nucleo, preposta alla formazione,
alla
demolizione
e
all'organizzazione dei microtubuli
(MTOC - MicroTubule Organizing
Center) della cellula. Per questo
tale struttura viene a volte
chiamata centro organizzatore dei
microtubuli.
Farmaci antimitotici antitumorali
Alcuni farmaci antitumorali (colchicina) bloccano la
mitosi, agendo sui microtubuli del fuso mitotico.
Tenere anche presente che gli elementi indispensabili
per il funzionamento di un cromosoma in mitosi sono
- DNA
- Istoni
- centromero
cromatina
La mitosi nella cellula vegetale
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LA MEIOSI
La meiosi è il processo di che porta alla formazione dei GAMETI, gli ovociti
nelle femmine e gli spermatozoi nei maschi.
Le cellule della linea SESSUALE , che portano alla produzione di OVOCITI E
SPERMATOZOI, presentano infatti un ciclo cellulare modificato, in cui la
mitosi è sostituita dalla meiosi.
Attraverso la meiosi una cellula eucariota con corredo cromosomico
DIPLOIDE (2n) dà origine a QUATTRO cellule con corredo cromosomico
(n).
La meiosi consiste in una duplicazione del DNA seguita da due DIVISIONI
CELLULARI.
Ovvero da cellula madre si formano QUATTRO cellule figlie, tutte diverse fra
loro e con patrimonio genetico DIMEZZATO.
ATTENZIONE!
Il processo meiotico ha origine da cellule staminali 2N in
attiva proliferazione; quindi le cellule germinali si dividono
per mitosi inizialmente (es. spermatogoni) e poi si avvia il
processo meiotico.
La meiosi determina:
1. la riduzione del numero di cromosomi, da una duplice copia (2n, in
tutte le cellule), a una semplice copia (n), indispensabile per permettere la
riproduzione sessuale
2. la ricombinazione genetica, meccanismo fondamentale per aumentare
la diversità genetica delle specie, tramite un processo chiamato crossingover in cui avviene lo SCAMBIO DI PARTI (e quindi di geni), tra i
cromosomi OMOLOGHI.
La meiosi è fondamentale per la riproduzione sessuale: la ricombinazione
dell'informazione genetica proveniente dalle cellule di due organismi
differenti (padre e madre) produce risultati (figli) ogni volta diversi e
naturalmente diversi anche dai due genitori.
Ogni genitore fornisce ai gameti (la cellula uovo nella femmina e lo
spermatozoo nel maschio) un corredo cromosomico aploide (n), dimezzato
rispetto alle cellule somatiche.
Attraverso la fusione (la fecondazione) dei due corredi cromosomici
dimezzati (materno e paterno) e "rimescolati" si ricostituisce il corredo
cromosomico completo (diploide, 2n) e quindi una nuova cellula, detta
zigote, che costituirà la prima cellula (da cui deriveranno tutte le altre,
attraverso divisioni successive e attraverso il processo di differenziamento
cellulare) di nuovo individuo con i caratteri dei due genitori mescolati tra
loro.
gametogenesi
FASI DELLA MEIOSI
FASI DELLA MEIOSI
FASI DELLA MEIOSI
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FASI DELLA MEIOSI
Meiosi I
Profase I
1. La meiosi I si apre con la profase, un processo decisamente più lungo e complicato della
profase
mitotica.
Si
suddivide
in
5
stadi
successivi:
leptotene, in cui la cromatina (il DNA) si spiralizza formando dei cromosomi in forma di
filamenti sottili e allungati;
2. zigotene, durante il quale avviene l'appaiamento (sinapsi) dei cromosomi omologhi e la
formazione di una struttura denominata tetrade
3. pachitene: si completa l'appaiamento dei cromosomi omologhi che
contemporaneamente si accorciano e si inspessiscono; le coppie di cromosomi vengono
definite "bivalenti"
4. diplotene: in questo stadio avviene il crossing over: i cromosomi omologhi di ciascun
bivalente si scambiano porzioni di DNA incrociandosi in punti chiamati "chiasmi" e
quindi cominciano a separarsi, tuttavia i due cromatidi di ciascuna coppia di
omologhirestano in contatto in corrispondenza dei chiasmi, segni visibili dell'avvenuto
crossing-over
5. diacinesi nel corso del quale i cromosomi completano la loro condensazione e
sono chiaramente visibili. Contemporaneamente avviene la dissoluzione della
membrana nucleare e del nucleolo
FASI DELLA MEIOSI
Come per la Mitosi, durante la profase I si sviluppa l'apparato del
fuso, costituito da due coppie di centrioli, situate ai poli opposti
della cellula, da cui fuoriescono fibre di microtubuli. Tali fibre
agganciano i cromosomi a livello del centromero. La profase I
può durare per giorni o anche più a lungo e occupa il 90% del
tempo richiesto per quasi tutta la divisione meiotica.
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FASI DELLA MEIOSI
OSSERVA IL CROSSING OVER
Metafase I
Le fibre del fuso si collegano ai cromosomi: ogni cromosoma, diviso in 2
cromatidi tenuti insieme per il centromero, è legato alle fibre del fuso di un
solo polo: i cromosomi omologhi sono connessi ai poli opposti. Si completa
l'allineamento dei cromosomi sul piano equatoriale.
Rispetto alla Mitosi si ha una differenza sostanziale: nella mitosi ogni
cromosoma è collegato ad entrambi i poli della cellula e con la rottura del
centromero i cromatidi fratelli si separano e migrano verso i poli opposti
della cellula; nella meiosi invece ogni cromosoma è collegato ad un solo
polo della cellula, con l'omologo collegato al polo opposto
Anafase I
A differenza dell'anafase mitotica, durante questa
fase i cromatidi fratelli restano attaccati per i
centromeri, mentre i cromosomi omologhi si
separano e migrano ai poli opposti della
cellula. In questo modo si ha un corredo
cromosomico aploide proprio perché sono gli
omologhi parentali a separarsi.
Telofase I
In questa fase si completa la prima divisione
meiotica: ai due poli della cellula madre si
formano due gruppi di cromosomi, in cui è
presente un solo cromosoma (costituito dai due
cromatidi fratelli) per ciascun tipo. Il citoplasma
delle due cellule si ripartisce e avviene la
divisione della cellula originaria in due cellule
figlie distinte. Le fibre del fuso si disgregano; i
cromosomi si despiralizzano.
(Interfase)
In alcuni casi, terminata la Meiosi I, può avvenire
l'Interfase in cui i cromosomi si despiralizzano;
in molte specie si passa invece direttamente
dalla Telofase I alla Profase II.
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Meiosi II
La seconda divisione meiotica è identica alla
mitosi, ma porta alla formazione di due
cellule aploidi.
Profase II
Compaiono nuovamente le fibre del fuso che si
agganciano ai centromeri dei cromosomi e si
dissolve la membrana nucleare affinché i
microtubuli del fuso possano attaccarsi ai
cromosomi.
Metafase II
I cromosomi si portano sul piano equatoriale;
ogni cromosoma è costituito da due cromatidi
omologhi fratelli.
Anafase II
I centromeri dei cromosomi dei cromatidi fratelli
si rompono e i cromatidi si dividono, migrando
ai poli opposti della cellula.
Anafase II
I centromeri dei cromosomi dei cromatidi fratelli
si rompono e i cromatidi si dividono, migrando
ai poli opposti della cellula.
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