LA TRASMISSIONE "VERTICALE" DEL
MATERIALE EREDITARIO NELLA SCISSIONE
BINARIA E NELLA MITOSI
sempre uguale (a meno che non
intervengano modificazioni di qualche
tipo: mutazioni).
Esistono però diversi meccanismi che
modificano questo schema e portano a
condivisione e rimescolamento di
materiale genetico proveniente da cellule
diverse
Questi sono i FENOMENI SESSUALI
Possono essere associati oppure no a
FENOMENI RIPRODUTTIVI
SESSUALITÀ E RIPRODUZIONE NON
SONO NECESSARIAMENTE ASSOCIATI
sessualità senza riproduzione
(es.: coniugazione batterica)
riproduzione senza sessualità (riproduzione asessuale)
(es.: molti microrganismi, molte piante, qualche animale)
riproduzione sessuale facoltativa
(es.: molti microrganismi eucarioti, molte piante, qualche animale)
riproduzione sessuale obbligatoria
(tipicamente gli animali "superiori")
= Materiale genetico
LA MOLTIPLICAZIONEDEGLI ORGANISMI UNICELLULARI:
RIPRODUZIONE VEGETATIVA (O ASESSUALE)
LA MOLTIPLICAZIONEDEGLI ORGANISMI UNICELLULARI:
RIPRODUZIONE VEGETATIVA (O ASESSUALE)
2
1
da uno, due
N x 20
da uno, due
N x 21
1
LA MOLTIPLICAZIONEDEGLI ORGANISMI UNICELLULARI:
RIPRODUZIONE VEGETATIVA (O ASESSUALE)
LA MOLTIPLICAZIONEDEGLI ORGANISMI UNICELLULARI:
RIPRODUZIONE VEGETATIVA (O ASESSUALE)
4
8
N x 22
da uno, due
LA MOLTIPLICAZIONEDEGLI ORGANISMI UNICELLULARI:
RIPRODUZIONE VEGETATIVA (O ASESSUALE)
LA MOLTIPLICAZIONEDEGLI ORGANISMI UNICELLULARI:
RIPRODUZIONE VEGETATIVA (O ASESSUALE)
16
da uno, due
N x 23
da uno, due
32
N x 24
da uno, due
N x 25
2
LA RIPRODUZIONE SESSUALE (in organismi
diploidi)
n
LA RIPRODUZIONE SESSUALE
n
n
ZIGOSI,
CARIOGAMIA
GAMETI
n
ZIGOTE
n + n [2n]
n + n [2n]
MEIOSI
GAMETI
n
n
n
n
n
CICLO VITALE DI ORGANISMI EUCARIOTI CON
RIPRODUZIONE
SESSUALE
n
ZIGOSI
n
MITOSI
ORGANISMO
DIPLOIDE
n + n [2n]
MEIOSI
n
n
n
MITOSI
n
ORGANISMO
APLOIDE
(Non avviene negli animali)
n
n
n
Numero di cromosomi (n) in diverse specie
Uomo
Scimpanzé
Topo
Cavallo
Rospo
Pesce rosso
Drosophila melanogaster
Mosca domestica
Zanzara
C. elegans
Muschio
Equiseto
Sequoia gigante
Tabacco
Saccharomyces cerevisiae
Neurospora crassa
23
24
20
32
18
47
4
6
3
6
23
108
11
24
16
7
il numero di cromosomi non è
correlato né con la complessità
della specie né con la quantità
di DNA
3
INTERFASE I – G1
Specie con numero di cromosomi n=2
MEIOSI (cellule diploidi)
¾ CONSISTE IN DUE CICLI CONSECUTIVI DI
DIVISIONE CELLULARE PRECEDUTI DA
UNA SOLA FASE DI DUPLICAZIONE DEI
CROMOSOMI (FASE S DI SINTESI DEL DNA).
¾ DI CONSEGUENZA, A PARTIRE DA UNA CELLULA
DIPLOIDE, SI FORMANO QUATTRO CELLULE
APLOIDI.
¾ L’ASSORTIMENTO DI ALLELI DEI DIVERSI GENI
CHE COSTITUISCONO IL GENOMA DELLE
QUATTRO CELLULE DIFFERISCE DA QUELLO
DELLE DUE CELLULE PARENTALI CHE HANNO
DATO ORIGINE ALLA CELLULA DIPLOIDE.
INTERFASE I - G2
membrana plasmatica
centrosoma (+centriolo)
membrana nucleare
cromosomi
Blu: cromosomi di eredità paterna
Rosso: cromosomi di eredità materna
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
PROFASE I
fuso meiotico
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
4
METAFASE I
ANAFASE I
Att.ne: Migrazione dei cromosomi senza separazione
dei cromatidi fratelli… cfr. con MITOSI
TELOFASE I
CITOCHINESI I
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
5
INTERFASE II
PROFASE II
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
METAFASE II
ANAFASE II
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
6
TELOFASE II
CITOCHINESI II
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
ALLA PRIMA DIVISIONE MEIOTICA LE COSE
POTEVANO ANDARE DIVERSAMENTE
Quante cellule (spore/gameti) produce una meiosi?
1 x 2 x 2 = 22 = 4
Di solito però nell’oogenesi (produzione del gamete
femminile o cellula uovo) solo una cellula diventa gamete
maturo.
così
oppure
così
7
Quanti tipi di cellule (spore/gameti) geneticamente
differenti si possono produrre in una meiosi?
(senza tener in conto la ricombinazione)
Quanti tipi di cellule (spore/gameti) geneticamente
differenti si possono produrre in una meiosi?
(senza tener in conto la ricombinazione)
n=
1
1P
dipende
dal numero di cromosomi
1M
tipi di
gameti
Numero di assortimenti di cromosomi possibili nei gameti
di organismi con diverso assetto aploide di cromosomi
n = 20
n = 30
n
3
1P 2P 3P
1P 2P
1P 2P 3M
1P 2M 1P 2M 3P
1P 2M 3M
1M 2P 1M 2P 3P
1M 2P 3M
1M 2M 1M 2M 3P
1M 2M 3M
4
8
2n
La profase I è un momento “clou” nel processo di
riarrangiamento del materiale genetico
Esempi:
n = 10
2
2
PROFASE I
fuso meiotico
210 = 1 024 (~ 103)
220 = 1 048 576 (~ 106 )
230 = ~ ???
Genoma umano: n = 23 cromosomi
ploidia =
cromosomi =
cromatidi =
223 = 8.4 x 106
8
PROFASE I: IL CROSSING-OVER (SCAMBIO) E IL
FENOMENO DELLA RICOMBINAZIONE
CONSEGUENZE DEL CROSSING-OVER:
METAFASE I
PROFASE I: IL CROSSING-OVER (SCAMBIO) E IL
FENOMENO DELLA RICOMBINAZIONE
CONSEGUENZE DEL CROSSING-OVER:
ANAFASE I – I DIVISIONE MEIOTICA
9
CONSEGUENZE DEL CROSSING-OVER:
METAFASE II
La meiosi
CONSEGUENZE DEL CROSSING-OVER:
ANAFASE II – II DIVISIONE MEIOTICA
Confronto Meiosi- Mitosi
- riduce l’informazione genetica da due copie a
una sola copia, producendo cellule aploidi a
partire da cellule diploidi
(in alcuni organismi, ad es. Animali, la meiosi
produce direttamente i gameti)
- riassortisce l’informazione genetica della cellula
madre in diversi assetti aploidi che
rappresentano un rimescolamento degli assetti
aploidi dei gameti parentali del ciclo precedente
10
La profase I
La profase I (cont.)
La profase I è molto complicata. Si cerca di distinguere cinque
momenti:
Pachitene (nastri spessi)
Massima condensazione dei cromosomi e sinapsi completa degli
omologhi. Formazione delle “tetradi”. Avviene il crossing-over.
Leptotene (nastro sottile)
I cromosomi cominciano a condensarsi e diventano visibili. I
cromosomi omologhi cominciano a “cercarsi”
Diplotene (nastri doppi)
Il complesso sinaptonemico si disgrega progressivamente. Si
osservano i chiasmi, conseguenza citologica del crossing over.
Zigotene (nastri “aggiogati”)
Continua la condensazione dei cromosomi. Gli omologhi si sono
“ritrovati” e cominciano ad appaiarsi. Si forma il “complesso
sinaptonemico”
Diacinesi (scompigliamento)
I cromosomi continuano ad allontanarsi, e si distinguono centromeri e
cromatidi.
Sta per iniziare la Metafase: la membrana nucleare comincia a
dissolversi e le fibre del fuso a interagire con i centromeri delle
tetradi.
Interfase
Profase I
leptotene
zigotene
pachitene
diplotene
diacinesi
11
LA RIPRODUZIONE DEGLI ORGANISMI PLURICELLULARI:
RIPRODUZIONE SESSUALE – Linea somatica e linea germinale
CELLULA DELLA
LINEA GERMINALE
MEIOSI
In ogni “riquadro” (che indica la
membrana plasmatica)
schematizzare la situazione
relativa a:
• membrana nucleare
• presenza-assenza
• cromosomi
• posizione nella cellula
• numero di cromatidi
• posizione relativa degli
omologhi
12
