Ciclo Cellulare
Mitosi
Differenziamento
Ciclo Cellulare
• Ciclo cellulare Eucariotico diviso in 4 fasi
successive
• La Cellula o si sta dividendo oppure è in
Interfase
• 12 ore o più lungo
Cellule
Differenziate
Cellule in
Divisione
Fase G1
• Gap Phase
– Tra Mitosi e Fase S
• La fase più lunga del ciclo
– Altamente variabile a seconda del tipo cellulare
• Periodo di crescita cellulare (la cellula
riacquista le sue dimensioni normali)
– Sintesi di RNA e proteine
– Preparazione per la duplicazione del DNA
• Il controllo viene esercitato da Cicline e
Chinasi Ciclina-dipendenti (cdk)
Fase
S
• S = Sintesi
• Durante la fase S avviene la
Replicazione del DNA
– Tutte le proteine che servono vengono
sintetizzate durante la fase G1
Fase G2
• Secondo Gap
• Si trova tra fase S e Mitosi
• Relativamente corta
• Le cellule si predispongono per la
divisione mitotica
– Produzione proteine specifiche
– Controllo del DNA replicato al fine di
correggere eventuali errori
Fase M
• M = Mitosi
• Processo continuo che porta alla
formazione di 2 cellule figlie da una
cellula madre
• Mantenuto lo stesso contenuto di DNA
• Figure Mitotiche possono essere
d’aiuto per il riconoscimento istologico
– Figure mitotiche anormali possono essere
indice di patologia
Fasi della Mitosi
• La mitosi si divide in 4 fasi
– Profase
– Metafase
– Anafase
– Telofase
• Le cellule altamente differenziate
possono evitare la fase M ed entrare in
Fase G0
– La fase G0 rappresenta l’assenza completa
dei processi preparatori alla Fase M
Profase
• Durante l’interfase il materiale genetico
si trova in forma di cromatina nucleare
• Durante la Profase i cromosomi si
condensano assumendo la loro forma
tipica e diventano visibili al MO
• Ogni cromosoma è diviso in due subunità
dette Cromatidi
• Scompare l’involucro nucleare
Profas
e
• Inizia a formarsi il Fuso Mitotico
– Costituito da microtubuli
– Microtubuli si inseriscono sul
Centromero o Cinetocore
• Parte centrale dei cromosomi
Profase
Microtubuli e cromatidi
Metafase
• Negli eucarioti superiori il passaggio dalla
profase alla metafase è segnato dalla
scomparsa del nucleo
– I cromosomi si spostano verso la porzione
mediana della cellula
• Il fuso è completamene formato e i
cromosomi sono disposti all’equatore della
cellula
• Ogni centromero è collegato a microtubuli
diretti verso i poli opposti della cellula
Scomparsa dell’involucro nucleare
Metafase
Polimerizzazione e depolimerizzazione dei
microtubuli muove lentamente i cromosomi
all’equatore
Anafase
• Questa fase inizia quando i
microtubuli iniziano a spostarsi
verso i poli
– Trascinano i cromatidi
• I cromatidi sono quindi localizzati
ai poli opposti della cellula
Anafase
Telofase
• Quando il movimento dei cromatidi si è
completato inizia la telofase
• I cromatidi despiralizzano e i cromosomi
diventano invisibili
• Si riforma l’involucro nucleare
– A partire dal reticolo endoplasmatico rugoso
• Il fuso inizia a sparire al momento di
transizione anafase/telofase
Citodieresi
• La citodieresi rappresenta la separazione
fisica delle due cellule figlie
• La membrana plasmatica si separa in due
• Il solco sulla membrana plasmatica si
forma grazie a microfilamenti localizzati
sotto la membrana stessa
• Il solco sarà perpendicolare al fuso
mitotico (zona equatoriale)
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Meiosi
Mitosi
Meiosi
• Processo di divisione cellulare, tramite il
quale si originano le cellule germinali
• Risultati di questo processo
– Riduzione del numero Diploide (2n) dei
cromosomi ad Aploide (1n)
– Assicura che ognuno dei gameti porti una
quantità aploide sia di DNA che di
cromosomi
– Ricombinazione dei geni
• Assicura la variabilità e la diversità genica
Meiosi I
Divisione Riduzionale
• Le coppie di cromosomi omologhi si allineano ed
ogni membro della coppia si allontana verso il
polo opposto della cellula che si divide
• Riduzione da Diploide (2n) ad Aploide (1n)
• Inizia alla fine dell’Interfase del ciclo cellulare
• All’inizio della Gametogenesi
– La quantità di DNA così come il numero di cromosomi è doppia
• 4 fasi
– Profase I
- Anafase I
– Metafase I
- Telofase I
Fase più lunga, anche giorni
90% della meiosi
Cromosomi si
spiralizzano,
formando grossi
filamenti nel nucleo
Coppie di cromosomi
omologhi si
affiancano in
registro, dando
origine alle tetradi
Cromosomi si
condensano
maggiormente, si ha
Crossing-over in
corrispondenza dei
Chiasmi
Cromosomi si
spiralizzano
ulteriormente e
cominciano a
separarsi
Cromosomi massima
condensazione,
scompaiono nucleolo e
membrana nucleare.
Cromosomi liberi nel
citoplasma
Meiosi II
Divisione Equazionale
• Avviene senza precedente sintesi di DNA
• Molto simile a Mitosi
• Procede velocemente attraverso le 4 fasi
– Profase II
- Anafase II
– Metafase II
- Telofase II
• Risultato
– 4 cellule figlie Aploidi
– Ognuna con un singolo Cromatidio
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Meiosi nell’essere umano
• Organismi viventi che presentano una riproduzione
sessuata, i gameti prima di giungere a maturazione
completa, e quindi essere pronti per la fecondazione,
subiscono le due divisioni meiotiche al fine di dimezzare il
corredo diploide e renderlo aploide
• Spermatogenesi
– Processo di maturazione dello spermatozoo:
– Spermatogonio → spermatocita I → spermatocita II → spermatidi
→ spermatozoo
• Oogenesi
– Processo di maturazione dell’oocita:
– oogonio → oocita I → oocita II → corpuscolo polare → oocita
maturo + 3 corpuscoli polari (che degenereranno)
Fase G0
• Cellule escono dal ciclo
definitivamente
– Cellule differenziate terminalmente
– Non necessitano di ulteriori divisioni
(neuroni)
• Per un certo periodo di tempo
– Possono rientrarci quando serve
(linfociti)
Differenziamento
• Tutte le cellule hanno funzioni di base
– Respirazione, crescita, divisione, sintesi
• La maggior parte ha delle capacità
particolari
– 200 differenti tipi cellulari nel corpo umano
• Le cellule terminalmente differenziate
normalmente presentano caratteristiche
peculiari che si riflettono nella loro
morfologia
Rinnovamento Cellulare
• Non-renewing o Permanenti o Statiche
– Permanentemente in G0
• Potenzialmente rinnovabili o in Espansione
o Stabili
– G0 lunga
• Continuo rinnovamento o labili
– G0 corta o assente
• Divisione ed Interconversione
Cellule Permanenti
• Non hanno capacità proliferativa
• Non si dividono mai
• Non possono essere rimpiazzate
• Ciclo vitale lungo
• Vivono in “aree protette”
• Cellule Nervose
– Fibre nervose
possiedono un
potenziale
rigenerativo
• Muscolo Cardiaco
• Epitelio auditivo
dell’orecchio
• Cellule dell’occhio
Cellule potenzialmente
rinnovabili
• Non ciclano costantemente
• Ritornano ad un ciclo attivo in risposta
a mancanza critica di cellule
• Rinnovano semplicemente mediante
divisione di cellule differenziate
– Origina due cellule figlie dello stesso tipo
Epatociti
Fibroblasti
Epiteli
Ghiandolari
Cellule Endoteliali
Cellule in rinnovamento
continuo
• Utilizzano Cellule Staminali (o
progenitrici)
– Non differenziate
– Possono dividersi senza limitazioni fino a
che l’organismo sopravvive
• Dopo la divisione, la cellula figlia può:
– Rimanere una Staminale
– Differenziare
• Cellule Staminali sono più abbondanti dove
il turnover cellulare è molto rapido
– Interno della bocca, esofago, intestino
– Epidermide
– Tessuti dove si forma il sangue
Perché il corpo usa le
staminali?
• Differenziamento terminale
incompatibile con la divisione cellulare
– Mancano i nuclei nelle cellule della pelle
e negli eritrociti
– Miofibrille dei muscoli interferiscono con
citodieresi
• Inoltre, troppi nuclei per coordinare la
divisione
Staminali epiteliali
• Normalmente sono posizionate alla
base
– Spesso attaccate alla lamina basale
• Si dividono, differenziano e migrano
– Epitelio Intestinale
– Epitelio Olfattorio
– Epidermide
– Ghiandola Mammaria
• Cellule Unipotenti
– Sono cellule “determinate”
– Possono essere solo ciò per cui sono
state programmate
– Uni = Scelta Singola
• Spermatozoi, epidermide, cellule Satelliti
del muscolo Scheletrico
• Totipotenti o Pluripotenti
– Possono differenziare in più direzioni
• Cellule del sangue, Epitelio Intestinale
Fonti di Staminali per la
Ricerca
• Midollo ricco di Cellule Staminali
– Mesenchima
• Anche nel cordone ombelicale
– Ematopoiesi
• Cheratinociti epidermici
• Staminali neuronali da alcune zone
del cervello adulto
