tessuto muscolare

La cellula…
La cellula (dal latino, piccola
camera) è l'unità fondamentale di
tutti gli organismi viventi,
la più piccola struttura ad essere
classificabile come vivente.
La cellula…
Il termine cellula è legato all'analogia che Robert
Hooke immaginò tra le microstrutture osservate nel
legno di sughero, utilizzando un microscopio di sua
invenzione, e le piccole camere che caratterizzano
molti monasteri. Il suo libro Micrographia del 1665, in
cui descrive la morfologia delle cavità lasciate vuote
dalle cellule del sughero, ormai morte, è dunque il
primo testo in cui tale termine viene usato in
riferimento ad un'unità biologica.
La cellula…
• Soltanto due secoli più tardi furono gettate
le basi della moderna teoria cellulare. Nel
1831 il botanico scozzese Robert Brown
descrisse ad un congresso il primo
organulo ad esser stato individuato:
il nucleo. Successivamente sarebbe anche
stato proposto l'uso del termine citoplasma
per indicare lo spazio cellulare interno
compreso tra la membrana plasmatica e il
nucleo.
La cellula…
Alla fine del decennio, Matthias Jakob Scheiden e
Theodor Schwann misero a punto le idee
originarie della teoria cellulare, secondo cui tutti
gli organismi sono composti da una o più cellule.
Secondo tale teoria, tutte le funzioni vitali di
base di un organismo si svolgono all'interno
delle cellule, che possiedono l‘informazione
genetica necessaria per regolare le funzioni
cellulari e per trasmettere l'informazione alla
generazione successiva. In particolare, secondo
i successivi assunti di Rudolph Virchow (1885),
ogni cellula può provenire solo da cellule
preesistenti (omnis cellula ex cellula).
Le cellule…
… sono le unità costitutive delle piante
e degli animali
… sono prodotte dalla suddivisione di preesistenti
cellule
… sono le più piccole unità che svolgono tutte le
funzioni fisiologiche vitali (unità di misura: micron
1/1000 di mm)
… mantengono la propria omeostasi
tendenza dei sistemi fisiologici
a stabilizzare le condizioni
interne
DIMENSIONI E FORME DELLE CELLULE
Sono molto variabili; l’unità di misura viene chiamata
micrometro o micron (millesimo di millimetro)
Organismi uni e pluricellulari
• Gli organismi costituiti da una sola cellula sono
detti unicellulari, mentre gli organismi più
complessi, costituiti da molte cellule, si dicono
pluricellulari.
• Gli organismi unicellulari, probabilmente le prime
cellule formatesi sulla terra, si chiamano
procarioti (batteri)
• Tutte le cellule degli organismi pluricellulari,
nonché alcuni organismi unicellulari (protozoi)
sono eucarioti o superiori.
Cellula procariote
Le principali strutture che caratterizzano la cellula
procariote sono tre:
• La presenza di una o più appendici chiamate flagelli e/o
pili
• Un contenitore cellulare costituito da parete cellulare e/o
da capsula, barriere supplementari nei confronti
dell'esterno.
• Una regione citoplasmatica priva di nucleo e/o organelli,
che contiene principalmente il genoma ed i ribosomi. Un
cromosoma procariote è solitamente una molecola
circolare. Anche senza un vero nucleo, il DNA è
condensato in un nucleoide
Cellula procariote
Esempi di organizzazione batterica
La cellula vegetale
Cellula eucariotica
• Una tipica cellula eucariotica presenta
solitamente una dimensione circa 10 volte
maggiore rispetto ad una tipica cellula
procariotica, con un volume cellulare
complessivo che può essere anche 1000 volte
maggiore.
• La principale caratteristica delle cellule
eucariote, che le distingue da quelle procariote,
è la presenza di una notevole
compartimentalizzazione interna, costituita dalla
presenza di vescicole ed invaginazioni racchiuse
da membrane fosfolipidiche nelle quali hanno
luogo specifiche attività metaboliche
La cellula eucariotica
Differenze
A livello strutturale, le cellule eucariote presentano
differenze rilevanti dai procarioti in tre regioni:
• La membrana plasmatica è del tutto simile a quella
procariotica nella struttura e nella funzione.
• La parete cellulare non è invece presente, se non nella
cellula vegetale (che presenta tuttavia una composizione
profondamente diversa).
• Il DNA eucariotico è organizzato in molecole lineari
chiamate cromosomi.
• Gli eucarioti possono utilizzare ciglia e flagelli per
muoversi.
Una cellula
eucariote
“tipica”
possiede:
- membrana
cellulare
- citoplasma
- organelli
- nucleo
Principali costituenti chimici della cellula
carboidrati
lipidi
ACQUA
proteine
acidi nucleici
sali minerali
Tutte le cellule
sono così composte
ma:
Le cellule sono
tutte uguali?
Tessuto epiteliale
• Gli epiteli svolgono l'importante funzione di isolare l'ambiente
corporeo interno dalla disidratazione o dall'invasione microbica.
• Gli epiteli sono costituiti da cellule a mutuo contatto che poggiano
su una membrana basale ancorata al tessuto connettivo sottostante
e non sono vascolarizzati (la nutrizione avviene per scambio
indiretto attraverso la membrana basale).
• Il tessuto epiteliale può venire classificato in base alla funzione, in
base alla forma delle cellule oppure in base al numero di strati di
cellule. Avremo quindi un tessuto epiteliale di rivestimento o
ghiandolare; un tessuto epiteliale pavimentoso, cubico o
cilindrico; o ancora un tessuto monostratificato, pluristratificato
o pseudostratificato.
Tessuto epiteliale
cellule epiteliali di rivestimento
100 µm
Tessuto epiteliale pseudostraficato
Tessuto epiteliale pseudostraficato con ciglia
Tessuto epiteliale ghiandolare
Tessuto connettivo
• Il tessuto connettivo più comune viene definito tessuto
connettivo propriamente detto. Esso è un particolare tipo
di tessuto delle forme viventi superiori che provvede al
collegamento, sostegno e nutrimento dei tessuti dei vari
organi.
• Istologicamente, può essere suddiviso in diversi sottotipi,
a seconda delle loro prerogative morfologiche e
funzionali, tutti caratterizzati dal fatto di essere costituiti
da cellule non addossate le une alle altre, ma disperse in
una più o meno abbondante sostanza intercellulare o
matrice extracellulare costituita da una componente
amorfa e da una componente fibrosa.
cellule del
tessuto connettivo
Tessuto osseo
• Il tessuto osseo è un tessuto caratterizzato da una
notevole durezza e resistenza. Istologicamente, è un tipo
particolare di tessuto connettivo di sostegno, costituito
da cellule disperse in una abbondante matrice
extracellulare
• Le cellule fondamentali del tessuto osseo, responsabili
della sintesi dei componenti della matrice, sono gli
osteoblasti: si tratta di cellule di forma tondeggiante che
derivano dalla differenziazione delle cellule
osteoprogenitrici
• Una volta completata la sintesi della matrice, ed una
volta avvenuta la sua calcificazione, gli osteoblasti si
sistemano in cavità ellissoidali non mineralizzate scavate
nella matrice stessa definite lacune ossee
Tessuto osseo
cellula dell’osso
Matrice non mineralizzata
Tessuto adiposo
• Il tessuto adiposo, che più propriamente
andrebbe chiamato organo adiposo, è un
particolare tipo di tessuto connettivo. Ha
un colorito giallo ed una consistenza
molliccia, ed è costituito da cellule
adipose, dette adipociti, che possono
essere singole o riunite in gruppi nel
contesto del tessuto connettivo fibrillare ed
hanno la funzione di deposito di lipidi.
Differenziamento cellulare
Adipocita
100 µm
Tessuto muscolare
• Il tessuto muscolare è un tipo particolare di tessuto
responsabile dei movimenti volontari ed involontari del
corpo. I tre tipi di muscoli derivano dal mesoderma.
• È distinto in tre tipi, diversi per struttura, funzione e
localizzazione. Questi sono:
• il tessuto muscolare striato o scheletrico, di tipo
volontario,
• il tessuto muscolare liscio, di tipo involontario,
• il tessuto muscolare cardiaco, anch'esso striato ma di
tipo involontario.
Tessuto muscolare striato
• Il tessuto muscolare striato o scheletrico è formato da
elementi cellulari lunghi e sottili, polinucleati, detti fibre
muscolari striate o fibrocellule, con una lunghezza
variabile da 1 mm ad un massimo di 12 cm nel muscolo
sartorio.
• La fibra muscolare scheletrica ha forma vagamente
cilindrica, in essa si rilevano numerosi nuclei (anche
centinaia) posti a ridosso del sarcolemma (si denomina
così la membrana cellulare delle cellule muscolari) e,
soprattutto, caratteristica della fibrocellula scheletrica,
sono la striatura trasversale, ben evidente al microscopio
ottico, e striatura longitudinale.
Differenziamento cellulare
Cellula muscolare scheletrica
100 µm
Tessuto muscolare striato
Tessuto muscolare liscio
• La fibrocellula liscia ha forma allungata,
fusata, con la parte centrale, contenente il
nucleo, più larga rispetto alle estremità
che appaiono rastremate. Le fibrocellule si
organizzano in fasci.
• Questo tipo di tessuto è presente, nei vasi
sanguigni, nello stomaco, nell'intestino,
nella vescica, nell'utero ed in altri organi
interni.
cellule muscolari lisce
Tessuto muscolare cardiaco
• Il tessuto muscolare cardiaco è composto da particolari
elementi cellulari detti cardiomiociti, i cardiomiociti non
sono sincizi come nel caso delle fibre muscolari striate
ma elementi cellulari più piccoli e generalmente
mononucleati con nucleo disposto centralmente ma
striatura analoga alle fibrocellule scheletriche.
• La caratteristica è la presenza di complessi giunzione tra
le cellule, dischi intercalari.
• Nei cardiomiociti la contrazione non è volontaria ma
spontanea, legata alla modulazione della frequenza
della contrazione che è trasmessa da una particolare
formazione detta nodo seno-atriale ed è trasmessa
all'intero miocardio dal sistema di conduzione del cuore.
Cellula muscolare cardiaca
Tessuto nervoso
• Il tessuto nervoso svolge l'importante funzione di
comunicazione tra le varie parti di un organismo vivente.
• Esso è costituito da una rete comunicante di milioni di
cellule particolari, chiamate neuroni, connessi tra loro
attraverso giunzioni intercellulari specializzate (sinapsi)
e da cellule non nervose, dette cellule del glia, assai
ramificate che forniscono sostegno meccanico e
metabolico.
• Ogni neurone è formato da un corpo cellulare
contenente il nucleo della cellula nervosa e da due tipi
di prolungamenti: uno singolo, detto assone (trasferisce
l’informazione dalla periferia al nucleo), ed uno o più
dendriti (trasferiscono dal nucleo alla periferia).
Differenziamento cellulare
Cellula nervosa del midollo spinale
100 µm
Differenziamento cellulare
100 µm
Cellula nervosa del cervelletto
Tessuto nervoso
cellule
ematiche
Cellule ematiche
• Globuli rossi o emazie
• Granulociti:
neutrofili,
basofili,
eosinofili
• Linfociti
Ma allora,
le cellule sono tutte
completamente
diverse fra loro?
Sì e no…
STRUTTURA DELLA CELLULA
STRUTTURA
FUNZIONI
membrana
cellulare
Protezione e passaggio selettivo di sostanze
citoplasma
Sede attività metaboliche della cellula
organelli
membrana
nucleare
nucleo
Mitocondri: produzione energia e respirazione cellulare.
Ribosomi: produzione delle proteine
Apparato di golgi: rielaborazione e secrezione delle sostanze prodotte
Lisosomi: spazzini cellulari
Reticolo endoplasmatico: trasporto macromolecole
Microtubuli e microfilamenti: citoscheletro
Centrioli: riproduzione cellulare
Avvolge e protegge il nucleo
Dirige e controlla ogni attività cellulare, compresa la sua
riproduzione. Contiene:
- cromosomi (DNA)
- nucleoli (RNA)
nucleo
citoplasma
organelli
la membrana cellulare
o membrana plasmatica
o plasmalemma
globuli
rossi
I globuli rossi
rappresentano un
sistema ideale per lo
studio della membrana
plasmatica
Plasmalemma di globulo rosso
Membrana plasmatica: Generalità
Costituisce il limite esterno della
cellula e svolge funzioni di:
• Isolamento fisico
• Regolazione degli scambi
• Sensibilità
• Supporto strutturale
Membrana cellulare: Struttura
Composta principalmente di
 Fosfolipidi
 Proteine
 Colesterolo
Precisa organizzazione strutturale
 Doppio strato fosfolipidico
 Proteine
Membrana cellulare
• Numerose molecole proteiche e
glicoproteiche (oltre al colesterolo e a
diversi glicolipidi) sono inserite all'interno
della struttura lipidica della membrana.
• Tali macromolecole, che possono
spostarsi liberamente all'interno della
membrana, possono agire come canali o
pompe che trasportano le molecole
all'interno o all'esterno della cellula.
Struttura della membrana
Liquido extracellulare
Canale
proteine
proteine
Doppio strato fosfolipidico
citoplasma
Il doppio strato fosfolipidico
“testa” (idrofila)
…acqua…
…acqua…
“sigillo”
impermeabile
“coda” (idrofoba)
Intra-extra
• la membrana plasmatica separa
l’interno della cellula dallo spazio
extracellulare
• il fluido che riempie la cellula
(citoplasma) ha una composizione
diversa dal fluido extracellulare
liquido
extracellulare
Citoplasma
alcune componenti si
trovano in concentrazioni
maggiori all’interno della
cellula
lipidi
carboidrati
altre sono più
concentrate
nello spazio
extracellulare
proteine e
aminoacidi
K+
Na+
consistenza
simile ad uno
“sciroppo” o ad
una gelatina
in che modo vengono
generate e mantenute
le differenti concentrazioni
di sostanze fra liquido
extracellulare e
citoplasma?
Le “vie” di passaggio
Fluido extracellulare
Liquido
extracellulare
la diffusione attraverso la
membrana può avvenire
attraverso il doppio strato
fosfolipidico...
... oppure
attraverso i
canali proteici
Citoplasma
Citoplasma
le “vie” di passaggio attraverso la membrana plasmatica

 
 
processo di trasporto
passivo
• diffusione e osmosi non implicano un
consumo di energia
TRASPORTO PASSIVO
se molti “individui” sono
concentrati in una spiaggia…
…e il passaggio dall’una
all’altra è libero...
…i bagnanti tenderanno
rapidamente a distribuirsi in
numero approssimativamente
uguale nelle due spiagge
Processo di
trasporto attivo
• Richiede molta energia, ma
consente di spostare sostanze
contro un gradiente di
concentrazione
Ricordando le varietà
morfologiche già
passate in rassegna...
Come fa la cellula ad assumere
e conservare un particolare
assetto strutturale?
Citoscheletro
Filamenti intermedi
Membrana cellulare
Reticolo endoplasmatico
Microfilamenti
Microtubuli
Mitocondrio
Citoscheletro
• Esso ha in primo luogo la funzione di
organizzare e mantenere la forma della
cellula e di trasporto.
• Il citoscheletro eucariotico è composto dai
microfilamenti (composti essenzialmente
di actina), dai filamenti intermedi e dai
microtubuli
Citoscheletro della cellula eucariote
nucleo
organuli
citoplasma
Membrana
cellulare
Mitocondri
• Sono formazioni allungate, costituite da
una doppia membrana, quella esterna
liscia e quella interna ripiegata in creste;
sono le centrali energetiche della cellula,
grazie ai processi metabolici che
avvengono nel loro interno: in particolare
la degradazione dei carboidrati in
presenza di ossigeno (glicolisi aerobica)
con produzione di grandi quantità di
energia.
Mitocondrio
Mitocondri
La cellula eucariota contiene il reticolo
endoplasmatico liscio e rugoso
Reticolo endoplasmatico liscio e rugoso
• Il reticolo endoplasmatico (RE) è costituito da
una serie di membrane ripiegate l'una sull'altra a
formare tubuli e sacchetti che hanno il compito
di raccogliere le proteine sintetizzate dai
ribosomi, di trasportarle e smistarle.
• Parte di questo reticolo canalicolare è rivestito
all’esterno da piccole strutture granulari
(rugoso), i ribosomi.
• La parte sprovvista di tali strutture (liscio) è
deputato alla sintesi dei grassi.
La cellula eucariota contiene il reticolo
endoplasmatico liscio e rugoso
Ribosoma
RNA
MESSAGGERO
proteina
Ribosomi
• Sono piccoli granuli, in parte liberi, in parte
adesi alla membrana del reticolo
endoplasmatico rugoso.
• Rappresentano la sede della sintesi delle
proteine, come assemblaggio di molecole
più semplici, che sono gli aminoacidi.
Le proteine
le proteine
sono costituite
da catene di
aminoacidi
questi sono i 20
aminoacidi che si
trovano nell’organismo umano e
che costituiscono
le proteine
Proteina:
conformazione
La forma
tridimensionale
della proteina è
determinante per
la sua funzione
Anticorpi
Gli anticorpi, per
esempio, sono proteine
che possiedono una
porzione di forma
complementare a quella
di un antigene (il
bersaglio dell’anticorpo)
batterio
La cellula eucariota…e l’apparato
del Golgi
L’apparato del Golgi
• L'apparato di Golgi è adibito a rifinire e
rendere fruibili le proteine prodotte dal RE.
E’ costituito da cisterne delimitate da
pareti membranose, appiattite e
sovrapposte. Tra le funzioni che svolge
figurano la modificazione di proteine e
lipidi, la sintesi di carboidrati e
l'impacchettamento delle molecole
destinate alla secrezione all'esterno della
cellula.
La cellula eucariota… e i lisosomi
I lisosomi
• Sono piccole vescicole delimitate da
membrane proprie e contenenti sostanze
(enzimi) in grado di sciogliere sostanze
estranee penetrate nella cellula o la stessa
cellula dopo la sua morte.
• Le funzioni tessutali,
di organo, di apparato
e di organismo..
riflettono
• le azioni coordinate
di molte cellule
Il ciclo cellulare
• Quando le cellule si riproducono
attraverso il processo di divisione
cellulare, l’intero genoma produce una
copia di se stesso tramite la
replicazione del DNA
• in modo da ottenere nuove cellule con
nucleo identico
il nucleo svolge un ruolo cruciale
nel controllo della vita della cellula
e nel processo di divisione cellulare
entrambe le funzioni dipendono strettamente
dall’acido desossiribonucleico (DNA)
contenuto nel nucleo
Il nucleo
e la
divisione
cellulare
Il nucleo
• Il nucleo è l'organello più complesso
presente all'interno delle cellule
eucariotiche e può essere considerato il
centro di comando da cui partono tutti gli
ordini che regolano la vita della cellula,
presso cui è conservato il DNA sotto forma
di cromatina ed hanno luogo la
replicazione del DNA nucleare e la sua
trascrizione ad RNA.
Nucleo della
cellula eucariote
Il nucleolo
• All'interno del nucleo, il nucleolo è la
regione responsabile della sintesi dell'RNA
ribosomiale (rRNA). Si tratta di una
struttura fibrosa e granulare presente in
una o più copie, soprattutto nelle cellule
che presentano una attiva sintesi proteica.
Al microscopio ottico appare come un
granulo rotondeggiante, non delimitato da
membrana e circondato da uno strato di
cromatina condensata.
rappresentazione
schematica della
sezione di una cellula in
cui sono evidenziate
alcune componenti
cellulari fondamentali
il nucleo, qui
rappresentato
dall’area blu, occupa
la parte centrale
della cellula
il nucleo
nucleo di neurone
il complesso del poro
regola il transito di
molecole fra nucleo e
citoplasma…
…consentendo il
passaggio di alcuni
elementi (per es. RNA
verso il citoplasma, enzimi
nucleari e istoni verso il
nucleo) ed impedendo il
passaggio di altri (per es.
DNA)
involucro e pori
Posizione
- centrale: in questo neurone,
il nucleo si trova in posizione
centrale rispetto al corpo
cellulare
il citoscheletro forma
un’impalcatura che mantiene
stabile la posizione del nucleo
- eccentrica: la gocciola
lipidica spinge il nucleo
dell’adipocita verso la
periferia
Funzione del
nucleo:
la fabbrichetta
Le macchine e la stanza di controllo
la stanza di controllo:
i manuali e la
fotocopiatrice
46
i manuali sono 46 e le
loro pagine possono
essere fotocopiate, ma
non strappate o portate
via !!!
TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGC
TAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTG
CGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCG
AGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGA
TCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCG
AGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGAT
TCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGC
GCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATC
GAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGC
TGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGAC
TGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACT
GCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACC
GTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTA
TCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTA
GCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTA
GCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGAT
CGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATC
ATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTC
GGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTA
TCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCA
ATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGAT
AGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCA
TGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGAC
TGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACCGTATTTGCGCAT
TACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTAT
TCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCG
CGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATA
TAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTA
GAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGG
CTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATT
ACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCC
ATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAG
GACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGC
ATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACT
GCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGG
ACTCGCA
TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGC
TAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTG
CGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCG
AGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGA
TCTATGAGATCGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCG
AGGCGAGATCATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGAT
TCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGC
GCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATC
GAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGC
TGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGAC
TGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACT
GCATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACC
GTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAATGCTAGTCGATCTA
TCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTA
GCATGCGATTCGCGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTA
GCGGAATACTATATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGAT
CGATAGCGATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATC
ATATGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTC
GGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTA
TCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCA
ATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGAT
AGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCA
TGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGAC
TGCATATGACGGACTCGCATTAGCACTACCGTATTTGCGCAT
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TCGCAAAGCTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCG
CGATCGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATA
TAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTA
GAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCGCGG
CTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATT
ACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCC
ATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAG
GACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAGC
ATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACT
GCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGG
ACTCGCA
le pagine dei libri
vengono fotocopiate; le
copie escono dalla stanza
di controllo attraverso una
delle finestre.
la fotocopia viene
trasferita dalla stanza di
controllo al resto del
capannone attraverso una
delle finestre
TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAA
ATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCT
GCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATC
GCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATAT
AGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGA
TCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATG
AGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCG
GAGCTTAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCG
GTATCGCTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAG
CTCTCCAATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAG
CTGAGCATGATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGT
ACGACTGCATAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGA
CGCATGACTGCATGCATGACTGCATATGACGGACTCG
CATTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAG
AAATGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAG
CTGCGCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGAT
CGCCGAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTAT
ATAGCGCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGC
GATCTAGAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATA
TGAGCGCGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGAAG
GATTCGGAGATTCGGAGCTTAGGATTACAGAGAGCTT
CTTAGGCGCTCCCGGTATCGCTCCCATCCCATATTAAA
ATCTATCGATCGAGCTCTCCAATGCGATCGATAGGAC
TAGTAGCTAGCTAGCTGAGCATGATAGGCTCGATGAG
CATGAGATGCATGTACGACTGCATAGGCATGACTGAT
CGACTGCATCATGACGCATGACTGCATGCATGACTGC
ATATGACGGACTCGCA
uno degli operai, seguendo
alla lettera la fotocopia,
produce un nuovo
macchinario o un pezzo di
ricambio
DNA
…il segreto del DNA risiede nella sua
struttura…
• Zucchero (desossiribosio)
• Gruppo fosfato
• Basi azotate
Le 4 basi azotate del DNA
• Adenina
• Timina
• Citosina
• Guanina
La doppia elica
Il messaggio cifrato
l’eccezionalmente lunga
sequenza di basi azotate nel
TTAGCACTACCGTATTTGCGCATTACCAGATTAGAGAAA
DNA costituisce il
TGCTAGTCGATCTATCGATCGGCTATTCGCAAAGCTGC
messaggio cifrato contenuto
GCGACTGCGATGCGCTAGCATGCGATTCGCGATCGCC
nei “manuali” (cromosomi)
GAGCGCTCGCGAGCGCGCTAGCGGAATACTATATAGC
conservati nel “locale di
GCGGATCAGTCTAGATCTATGAGATCGATAGCGATCTA
controllo” (nucleo) della
GAGATAGGATCGAGATCGAGGCGAGATCATATGAGCG
fabbrica cellulare
CGGCTATTTAGGCTTAGAGGATTCGGAGATTCGGAGCT
TAGGATTACAGAGAGCTTCTTAGGCGCTCCCGGTATCG
CTCCCATCCCATATTAAAATCTATCGATCGAGCTCTCCA
ATGCGATCGATAGGACTAGTAGCTAGCTAGCTGAGCAT
GATAGGCTCGATGAGCATGAGATGCATGTACGACTGCA
TAGGCATGACTGATCGACTGCATCATGACGCATGACTG
CATGCATGACTGCATATGACGGACTCGCA
Replicazione
del DNA
• Svolgimento delle due
catene
• Separazione per rottura
dei legami deboli fra
basi
• Sintesi di due nuove
catene di DNA
Due catene figlie identiche
la
mitosi
la mitosi
La mitosi
• La mitosi è la riproduzione per divisione
equazionale della cellula eucariotica.
Il termine viene spesso utilizzato anche
per la riproduzione delle cellule procariote
(un processo molto più semplice e più
correttamente chiamato scissione binaria
o amitosi).
• Il termine mitosi deriva dal greco mìtos,
"filo"; nome dovuto all'aspetto filiforme dei
cromosomi durante la metafase.
La mitosi
• La mitosi, nell'uomo, riguarda le cellule
somatiche dell'organismo, cioè tutte le
cellule fuorché quelle che hanno funzione
riproduttiva: i gametociti primari, i quali
vanno incontro alla meiosi) e le cellule
germinali ancora indifferenziate.
La replicazione cellulare negli eucarioti
• La replicazione delle cellule somatiche
comprende due fasi:
– la mitosi, la divisione del nucleo
– la citodieresi, la divisione del citoplasma
• La mitosi è sempre preceduta dalla duplicazione
del DNA
• Il risultato della mitosi è la formazione di due
cellule somatiche identiche tra loro e alla cellula
madre da cui hanno avuto origine
Il ciclo cellulare
• Il ciclo cellulare si suddivide in tre fasi:
l’ interfase, in cui la cellula si prepara alla
divisione; la mitosi, periodo di gran lunga
più breve in cui la cellula si divide; il
periodo G2 - più o meno definitivo -, nel
quale la cellula si specializza nella sua
funzione. In quest'ultimo periodo, la cellula
non è in grado di riprodursi.
Ciclo cellulare
Mitosi
Interfase
Profase
Metafase
Anafase
Telofase
Il ciclo cellulare: interfase
• Prima della mitosi avviene l‘interfase,
momento molto importante nella vita della
cellula. In questa fase gli organelli della
cellula aumentano e ne permettono la
duplicazione.
• L'interfase si suddivide in tre sottofasi: la
fase G1, in cui la cellula si accresce; la
fase S, nella quale la cellula replica il
materiale nucleare e il DNA; la fase G2,
durante la quale la cellula si prepara a
dividersi.
Il ciclo cellulare:interfase
Ciclo cellulare di una cellula eucariote
interfase
Profase
• I filamenti di cromatina, spiralizzandosi e
ripiegandosi, si accorciano progressivamente
diventando visibili microscopicamente
• Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi
identici uniti all’altezza del centromero
• Contemporaneamente si organizza l’apparato
mitotico
• Alla fine della profase scompare l’involucro
nucleare
profase
profase
La metafase
• Due centrosomi si portano ai poli opposti della cellula ed
agiscono come centri di organizzazione microtubulare,
catalizzando l'allungamento ed assicurando il corretto
orientamento dei microtubuli che andranno a breve a
legarsi al centromero di uno dei due cromatidi gemelli.
In questa fase si possono verificare degli errori e due
microtubuli si possono agganciare allo stesso cromatidio
dando poi una cellula figlia mutilata e non vitale.
• Le ventitré coppie di cromatidi vengono portate nella
parte mediana della cellula, formando la piastra
equatoriale, in cui un piano immaginario, passante per i
centromeri, divide le coppie di DNA
metafase
metafase
Anafase
• I due cromatidi fratelli di ciascun
cromosoma si separano migrando verso i
poli
• La separazione dei due cromatidi avviene
in modo improvviso e sincrono in tutti i
cromosomi
anafase
anafase
anafase
Telofase
• I processi procedono in senso “inverso”
a quelli della profase
• I cromosomi si despiralizzano e si
dispiegano
• Si forma infine l’involucro nucleare
telofase
Citodieresi
• Comparsa del solco equatoriale che si
restringe progressivamente finché la
cellula si divide in due cellule figlie
• I componenti citoplasmatici vengono
distribuiti più o meno ugualmente nelle
due cellule figlie
Citodieresi
La
meiosi
la mitosi
La meiosi
• La meiosi è una particolare divisione cellulare
tipica delle cellule germinali degli organismi
eucariotici a riproduzione sessuale.
La funzione della meiosi è la produzione di
cellule aploidi (con numero dimezzato di
cromosomi) a partire da cellule diploidi.
• Da una cellula madre si formano 4 cellule figlie,
tutte diverse tra loro e con la metà del
patrimonio genetico della cellula madre.
• Le cellule prodotte dalla meiosi sono
geneticamente diverse tra loro.
Gametociti
Cellula uovo e spermatozoo
100 µm
La meiosi
• La meiosi interessa unicamente le cellule
destinate alla riproduzione. La meiosi è formata
da 2 divisioni cellulari successive, senza che tra
le due avvenga la duplicazione del DNA: la
prima è detta riduzionale, perché riduce il
numero di cromosomi della cellula da 2n
(diploide) a n (aploide), e la seconda
equazionale, perché lascia inalterato il numero
di cromosomi.
Meiosi
La meiosi
• La meiosi ha un ruolo centrale nella
gametogenesi: infatti, siccome nella
riproduzione sessuata avviene la fusione tra il
gamete maschile e quello femminile, è
necessario che i gameti abbiano la metà del
corredo cromosomico di una cellula somatica,
di modo che, fondendosi, formino uno zigote con
il patrimonio genetico completo (n+n=2n), di cui
la metà di origine paterna e l’altra materna.
Gametogenesi
E’ il processo che porta alla formazione dei
gameti, le cellule germinali mature
• ovogenesi
– formazione dell’ovocito nelle ovaie
• spermatogenesi
– formazione dello spermatozoo nel testicolo
La riproduzione sessuale: meiosi e fecondazione