Mitosi e meiosi: duplicazione cellulare
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Mitosi e meiosi: duplicazione cellulare © Emilio Padoa-Schioppa © Emilio Padoa-Schioppa 1 © Emilio Padoa-Schioppa Mitosi: 4 fasi • Profase • Metafase • Anafase • Telofase Profase: i cromosomi si compattano e l’involucro nucleare inizia a scomparire. I cromosomi si accorciano e si inspessiscono. Ogni cromosoma è stato duplicato nella precedente fase S e consiste in una coppia di unità identiche, chiamate cromatidi fratelli. Vi è una regione chiamata centromero dove i cromatidi sono strettamente associati. Ad ogni centromero è associata una struttura proteica detta cinetocore alla quale si legano i microtuboli © Emilio Padoa-Schioppa 2 © Emilio Padoa-Schioppa © Emilio Padoa-Schioppa 3 Mitosi: 4 fasi • Profase • Metafase • Anafase • Telofase Metafase: tutti i cromosomi della cellula si allineano lungo il piano equatoriale (o piastra metasafica) della cellula. I microtubuli dei cinetocori si estendono dai poli alla regione equatoriale. Ogni cromatide è ben visibile. © Emilio Padoa-Schioppa Mitosi: 4 fasi • Profase • Metafase • Anafase • Telofase Anafase: i cromatidi fratelli si separano. Nel momento in cui i cromatidi si separano e non sono più attaccati alle loro copie ogni cromatida è considerato un cromosoma. I Cromosomi disgiunti migrano ai poli. © Emilio Padoa-Schioppa 4 Mitosi: 4 fasi • Profase • Metafase • Anafase • Telofase Telofase. I cromosomi si decondensano, attorno a ogni serie di cromosoma si forma un involucro nucleare, scompaiono i microtubuli del fuso. © Emilio Padoa-Schioppa Citocinesi Si formano due distinte cellule figlie. © Emilio Padoa-Schioppa 5 Meiosi: riproduzione sessuata © Emilio Padoa-Schioppa Riproduzione asessuata e sessuata, cellule aploidi e cellule diploidi Nella riproduzione asessuata un singolo genitore, di solito attraverso un processo di scissione, gemmazione o frammentazione da origine a due o più individui del tutto identici al genitore (la duplicazione avviene spesso per mitosi). Nella riproduzione sessuata vi è l’unione di due cellule sessuali specializzate, dette gameti, che formano un’unica cellula, detta zigote. Se ogni gamete avesse lo stesso numero di cromosomi delle cellule del genitore che lo produce allora lo zigote ne avrebbe il doppio. I cromosomi sono in coppie nelle cellule di piante e animali. I membri di una coppia vengono chiamati cromosomi omologhi (sono simili per forma …). Portano l’informazione per il controllo degli stessi tipi di caratteristiche genetiche ma non automaticamente la stessa informazione. Un set di cromosomi contiene un cromosoma per ogni tipo, cioè un membro di ogni coppia di omologhi. Se una cellula contiene due cromosomi di ogni tipo (due serie di cromosomi) è detta diploide, se altrimenti è presente un cromosoma di ogni coppia di omologhi si dice che è aploide. © Emilio Padoa-Schioppa 6 La Meiosi da origine a cellule aploidi con combinazioni geniche uniche Quando le cellule sessuali fondono al momento della fecondazione ogni gamete fornisce una serie aploide di cromosomi. In questo modo nello zigote viene ristabilito il numero diploide di cromosomi. I processi della meiosi sono simili a quelli della mitosi, ma 1. nella meiosi ci sono due successive suddivisioni nucleari, con una potenziale produzione di quattro cellule; 2. nonostante le due divisioni nucleari in DNA e gli altri componenti dei cromosomi subiscono una sola duplicazione, nell’interfase che precede la prima divisione meiotica; 3. ognuna delle quattro cellule prodotte dalla meiosi contiene di conseguenza un numero aploide di cromosomi (cioè un esemplare di ogni coppia di omologhi); 4. durante la meiosi l’informazione genetica (che proviene da entrambi i genitori) viene mescolata, così che ogni cellula aploide possiede una combinazione di geni potenzialmente unica. © Emilio Padoa-Schioppa Meiosi: 8 fasi • Meiosi I •Profase I •Metafase I •Anafase I •Telofase I • Meiosi II •Profase II •Metafase II •Anafase II •Telofase II © Emilio Padoa-Schioppa 7 Meiosi: 8 fasi • Meiosi I •Profase I Il DNA viene duplicato durante l’interfase che precede la profase I. Nella profase I i cromosomi omologhi si appaiano formando le tetradi e l’involucro nucleare si frammenta. In questa fase i cromosomi omologhi si associano strettamente e avviene il crossing-over. © Emilio Padoa-Schioppa Ogni cromosoma duplicato è costituito da due cromatidi. Nella profase I i cromosomi omologhi si appaiano longitudinalmente unendosi con un processo detto sinapsi. Nella tetrade si ha un omologo paterno e un omologo materno. © Emilio Padoa-Schioppa 8 Il crossing over è un processo in cui i cromosomi appaiati si scambiano DNA, producendo nuove combinazioni di geni I chiasmi sono il risultato degli eventi di crossing over. © Emilio Padoa-Schioppa Meiosi: 8 fasi • Meiosi I •Metafase I •Anafase I Le tetradi si allineano sul piano equatoriale e rimangono unite nei chiasmi. I cinetocori fratelli di un cromosoma sono connessi mediante le fibre del fuso solo ad uno dei poli, mentre quelli del cromosoma omologo sono collegati all’altro polo Nell’anafase I i cromosomi omologhi di ogni coppia si separano e migrano verso i poli opposti. Ogni polo riceve un insieme casuale di materni e paterni ma un solo rappresentante di ogni coppia di omologhi è presente a ogni polo. © Emilio Padoa-Schioppa 9 Meiosi: 8 fasi • Meiosi I •Telofase I Nella Telofase I i cromatidi si decondensano, l’involucro nucleare si riorganizza e avviene la citocenesi. © Emilio Padoa-Schioppa • Meiosi II •Profase II •Metafase II •Anafase II •Telofase II La Profase II assomiglia alla profase mitotica: i cromosomi omologhi non si accoppiano (infatti in ognuna delle due cellule formate c’è un solo cromosoma omologo) e non avviene crossing over. Nella metafase II i cromosomi si allineano sul piano equatoriale delle rispettive cellule Nell’anafase II i cromatidi, attaccati alle fibre del fuso migrano verso i poli. Nella telofase II i cromatidi si decondensano, l’involucro nucleare si riorganizza e avviene la citocenesi. © Emilio Padoa-Schioppa 10 Mitosi e meiosi: differenze © Emilio Padoa-Schioppa La posizione della meiosi nel ciclo vitale di varia tra i diversi gruppi di specie. In ogni caso occorre ricordare che la meiosi deve avvenire prima che siano formati i gameti e che ogni specie ha un numero caratteristico di cromosomi, che è invariabile. In ogni ciclo vitale il raddoppiamento del numero di cromosomi che avviene durante la fecondazione è compensato dal dimezzamento del numero di cromosomi che avviene durante la meiosi © Emilio Padoa-Schioppa 11
