MEIOSI E RIPRODUZIONE SESSUATA
Cariotipo di una cellula umana maschile
Cariotipo di una cellula umana femminile
Caratteristiche dei cromosomi delle cellule somatiche umane maschili
e femminili
Il corredo cromosomico delle cellule somatiche umane è di 46 cromosomi.
Quando i cromosomi sono trattati con speciali coloranti è possibile osservare una
particolare bandeggio sui cromosomi.
I cromosomi hanno una diversa morfologia (lunghezza, posizione del centromero e
bandeggio).
In base alla morfologia i cromosomi possono essere classificati in coppie.
Ogni coppia è costituita da cromosomi simili morfologicamente che possiedono
geni che codificano per le stesse caratteristiche.
I 2 cromosomi di ogni coppia sono detti omologhi e sono uno di origine paterna e
uno di origine materna.
22 coppie di cromosomi (detti autosomi ) sono uguali nei maschi e nelle femmine
mentre l’ultima coppia ( costituita da cromosomi sessuali ) è diversa nel maschio e
nella femmina.
Le cellule umane femminili hanno una coppia di cromosomi sessuali X omologhi.
Le cellule umane maschili hanno un cromosoma X e un cromosoma Y caratterizzati
da forma e dimensione differente.
Ogni cromosoma è una successione lineare di geni o loci (singolare locus).
• un gene è il determinante di una caratteristica di un organismo e in genere codifica
per la sintesi di una proteina o un RNA.
•Un locus è il sito specifico su un cromosoma in cui è localizzato un gene.
gene a
gene b
gene c
gene d
gene e
gene f
gene g
I cromosomi omologhi non sono identici!
Uno
di origine
materna
Uno
di origine
paterna
gene a
gene b
i cromosomi omologhi di
una coppia portano la
medesima sequenza di geni
gene c
gene d
gene e
gene f
ogni gene occupa la
medesima posizione
fisica (locus) nei due
cromosomi omologhi!
gene g
MA ogni gene può esistere in
diverse varianti chiamate alleli
(es: il gene g può esistere nelle
varianti g1, g2, g3, ...)
Sui cromosomi omologhi si trovano versioni diverse
(alleli) dello stesso gene
I CROMOSOMI OMOLOGHI
CONTENGONO NELLA STESSA
POSIZIONE GENI CHE
CODIFICANO PER LO STESSO
CARATTERE
I CROMOSOMI OMOLOGHI
POSSONO ESSERE PORTATORI
DI INFORMAZIONI GENETICHE
DIVERSE PER LO STESSO
CARATTERE
I cromosomi sessuali
Il cromosoma X
Il cromosoma Y
NUMERO DIPLOIDE E NUMERO APLOIDE
NEGLI ORGANISMI CON RIPRODUZIONE
SESSUATA I GAMETI HANNO LA META’
DEL NUMERO DI CROMOSOMI DELLE
CELLULE SOMATICHE.
IL NUMERO DI CROMOSOMI DEI GAMETI
(CORREDO CROMOSOMICO SINGOLO) E’
DETTO APLOIDE.
IL NUMERO DI CROMOSOMI DELLE
CELLULE
SOMATICHE
(CORREDO
CROMOSOMICO DOPPIO) E’ DIPLOIDE.
IL NUMERO APLOIDE è INDICATO CON n
IL NUMERO DIPLOIDE CON 2n
Esempio:
• ESSERE UMANO n= 23 e 2n=46
• CANE n=39 e 2n = 78
LO SCOPO DELLA MEIOSI è la
riduzione del materiale genetico nei gameti
Esempio di un organismo con numero diploide 2 (2n = 2)
Dalla madre
Dal padre
Figlio
Troppi!
meiosi riduce materiale genetico nei gameti maturi
consentondone la costanza nella riproduzione
ESEMPIO: IL CICLO VITALE NELL’UOMO
Dallo zigote diploide, per
mitosi successive, si
sviluppano gli organismi adulti
diploidi
I GAMETI APLOIDI vengono
prodotti per MEIOSI, a partire
da cellule diploidi della linea
germinale
Durante la FECONDAZIONE,
l’unione dei gameti aploidi
ripristina il corredo diploide
nello zigote
LO ZIGOTE ( CON NUMERO DI CROMOSOMI DIPLOIDE) HA ORIGINE DALLA UNIONE
DI DUE CORREDI APLOIDI I CUI CROMOSOMI SONO CORRISPONDENTI: UNO DI ESSI
PROVIENE DAL GAMETE DI UN GENITORE E IL SUO CORRISPONDENTE DAL GAMETE
DELL’ALTRO GENITORE
DUE CROMOSOMI CORRISPONDENTI DI UN CORREDO CROMOSOMICO 2n SONO
CROMOSOMI OMOLOGHI
In questo esempio :
Gameti (aploide) n = 2 cromosomi
Zigote (diploide) 2n = 4 cromosomi
LA MEIOSI PRODUCE GAMETI APLOIDI n da CELLULE DIPLOIDI 2n
MEIOSI I E MEIOSI II
I DIVISIONE (RIDUZIONALE)
N
Separazione
cromosomi omologhi,
corredo aploide duplicato
II DIVISIONE (EQUAZIONALE)
Separazione cromatidi fratelli,
corredo aploide dei gameti
MEIOSI I E MEIOSI II
nella specie umana
Cellula madre
46 cromosomi
I DIVISIONE (RIDUZIONALE)
23Ncromosomi ciscuno formato da 2
cromatidi (corredo aploide duplicato)
II DIVISIONE (EQUAZIONALE)
23 cromosomi (corredo
aploide dei gameti)
ASSORTIMENTO CASUALE DEI CROMOSOMI
ALLA METAFASE 1
Specie con
2n = 4
•Durante la prima divisione meiotica, l’orientamento dei cromosomi materni e
paterni di ciascuna tetrade sulla piastra metafasica è casuale: il cromosoma materno
e quello paterno hanno la stessa probabilità di trovarsi rivolto verso uno dei due poli
Assortimento casuale
altro esempio:
specie con 2n = 6
n=3
23 = 8 gameti
diversi possibili
•L’assortimento indipendente da luogo a 2n gameti aploidi
diversi (n = numero aploide)
• nella specie umana si hanno cosi’ 2n = 223 (piu’ di 8 milioni)
possibili combinazioni cromosomiche che corrispondono ad
altre tante tipologie di gameti che possono essere prodotti
a partire da una specifica cellula
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120074/bio18.swf
(BEL VIDEO IN INGLESE CON SOTTOTITOLI IN INGLESE
SULL’ASSORTIMENTO INDIPENDENTE!)
Il crossing-over
Immagini al microscopio elettronico a trasmissione (sopra) e a scansione (sotto) di
una tetrade (o bivalente) di una locusta del deserto con tre chiasmi (frecce).
I chiasmi rappresentano le zone dove è avvenuto un crossing-over.
Il crossing-over
Durante la Profase della I divisione meiotica
avvengono i crossing over: i cromosomi
omologhi si appaiano e i cromatidi non fratelli
si scambiano dei segmenti di DNA per
ricombinazione genetica.
La ricombinazione genetica comporta una
rottura fisica di molecole di DNA
I due cromatidi si risaldano formando un
chiasma e scambiandosi i segmenti di DNA
Come conseguenza dello scambio
si formano nuove combinazioni
alleliche di geni materni e paterni.
Confronta la disposizione
parentale (VB e vb) degli alleli con
quella ricombinante (Vb e vB)
Effetto del crossing-over sulle tipologie di gameti prodotti
In un ipotetico organismo con 2n = 2 in assenza Per effetto del crossing over si
di crossing over si formano solo 2 tipologie di formano 4 tipologie di gameti diversi
gameti.
ASSORTIMENTO CASUALE DEI CROMATIDI
ALLA METAFASE 2
•Anche durante la seconda divisione meiotica, l’orientamento dei cromatidi fratelli sulla
piastra metafasica è casuale: i 2 cromatidi hanno la stessa probabilità di trovarsi rivolti verso
uno dei due poli della cellula
LA RIPRODUZIONE SESSUATA GENERA VARIABILITA’
GENETICA
•CROSSING OVER DURANTE LA PROFASE DELLA PRIMA DIVISIONE
MEIOTICA
cromosomi ricombinanti
• ASSORTIMENTO CASUALE DEI CROMOSOMI NEI GAMETI
più di 8 milioni di possibili gameti diversi a partire da una
singola cellula progenitrice
• FECONDAZIONE CASUALE
8 milioni possibili tipi di gameti maschili x 8 milioni
possibili tipi di gameti femminili = 64 mila miliardi di
combinazioni possibili per lo zigote!
MITOSI versus MEIOSI
ALTRE DUE ANIMAZIONI MOLTO BELLE!
ANIMAZIONE CARATTERISTICHE UNICHE DELLA MEIOSI
http://highered.mcgraw-hill.com/sites/dl/free/0072437316/120074/bio16.swf
ANIMAZIONE CONFRONTO MITOSI-MEIOSI
http://highered.mcgraw-hill.com/olc/dl/120074/bio17.swf
GAMETOGENESI
Produzione dei gameti
•
•
Spermatogenesi
– Produzione degli spermatozoi
Oogenesi
– Produzione delle cellule uovo
SPERMATOGENESI
• Avviene nei tubuli seminiferi
• A partire da ciascuna cellula germinale primordiale si
producono 4 spermatozoi
OOGENESI
• Avviene nelle ovaie
• A partire da ciascuna cellula germinale primordiale si
produce 1 solo uovo
Vita embrionale e fetale
Ciclo ovarico
completamento della I divisione meiotica
(blocco profase meiosi I)
Fecondazione
completamento della II divisione meiotica
