La divisione cellulare

mero devono essere prodotti, per divisione delle cellule staminali,
milioni di nuovi globuli rossi ogni secondo. I globuli rossi stessi e
lule molto specializzate, come gran parte delle cellule nervose, perce la capacità di duplicarsi una volta raggiunta la maturità.
pi di cellule, viceversa, mantengono la capacità di dividersi anche
raggiunto la maturità, ma solo in determinate circostanze. Le celgato umano, per esempio, normalmente non si dividono, ma se una
I 8procarioti
organismi
unicellulari si riproducono per divisione cellulare
egato viene asportata
chirurgicamente,elegli
cellule
restanti continuala divisione
delle cellule:
mitosie meiosi
carsi fino
a che il fegato
non raggiunge
nuovamente
la
sua
grandezNegli organismi procarioti e negli eucarioti uniin due cellule uguali, ognuna con una copia idene; a questo punto le cellule cessano di dividersi.cellulari,
Complessivamente,
la divisione cellulare avviene quando
tica del materiale genetico di partenza.
anismo umano adulto avvengono circa 2,3 x 1012
divisioni
cellulari si duplica: la cellula si divide
l’unico
cromosoma
e, il che equivale a circa 25 milioni di divisioni al secondo.
endere come si attiva il ciclo cellulare è di fondamentale importanza
pia del cancro che, come vedete nella scheda 1, è causato da cellule
ducendosi in modo incontrollato, alterano la normale organizzaziozionalità dei tessuti (figura 5 ).
SINTESI DEL CAPITOLO
MAPPA DEI CONCETTI
cApitolo
Alcuni batteri hanno tempi di divisione compresi tra i 15 e i 30 minuti,
come per esempio Escherichia coli, un comune batterio che vive nel nostro
intestino favorendo i processi digestivi (figura 3 ), o Staphylococcus aureus,
un batterio che può provocare infezioni della pelle (come l’acne) oltre che aggredire le vie respiratorie o il sistema circolatorio. Se nel nostro corpo non
fosse presente un sistema immunitario in grado di difenderci, il loro numero
aumenterebbe molto velocemente e, nel giro di 24 ore, a partire da un solo
batterio se ne formerebbero milioni di miliardi.
Il cromosoma circolare sta
completando la sua dupli-
origine della duplicazione
origine della duplicazione
origine della duplicazione cazione.
cromosoma
parete cellulare
cromosoma
cromosoma
parete cellulare parete cellulare
2 Divisione di un batterio: alla fine del processo
ognuna delle due cellule ha una copia del cromosoma della cellula di partenza.
che
comprende
le fasi
INTERFASE
G1
durante la quale
gli organuli
aumentano di numero
S
durante la quale
avviene la
duplicazione del DNA
G2
durante la quale
la cellula si prepara
per la mitosi
A mano a mano che la
membrana si allunga, i due
divisione cellulare cromosomi si allontanano.
divisione cellulare
divisione cellulare
• il DNA si condensa
nei cromosomi
•si forma il fuso
mitotico
•scompare la
membrana nucleare
membrana cellulare
membrana cellulare
membrana cellulare
origine della duplicazione
origine della duplicazione
8•1procarioti ed eucarioti unicellulari si riproducono
cromosoma
cromosoma
parete cellulare
parete cellulare
divisione cellulare
divisione
Quandocellulare
la cellula ha rag-
La membrana si è completamente ripiegata e
si è formata una nuova
parete che separa le due
cellule con, all’interno, i
rispettivi cromosomi.
giunto una dimensione circa doppia rispetto a quella
originale, la membrana
cellulare inizia a ripiegarsi
verso l’interno.
per divisione cellulare
si formano due
nuovi nuclei
durante la quale
PROFASE
Negli organismi eucarioti pluricellulari le cellule si duplicano per mitosi e citodieresi
membrana cellulare
membrana cellulare
Uno degli scopi per cui una cellula si divide è quello riproduttivo (figura 1 ).
Negli organismi procarioti ed in quelli eucarioti unicellulari la divisione cellulare determina l’aumento del numero di individui di una popolazione; invece
negli organismi pluricellulari, come le piante e gli animali, questo processo
permette sia lo sviluppo dell’organismo a partire da una singola cellula sia la
sostituzione e la riparazione dei tessuti danneggiati o logorati.
Al momento della divisione ogni cellula deve fornire a entrambe le cellule figlie una copia esatta del proprio patrimonio genetico; questo complesso meccanismo garantisce che tutte le cellule di un organismo contengano le
stesse informazioni ereditarie. Nei batteri la distribuzione delle due copie del
patrimonio ereditario è relativamente semplice; in tali cellule, infatti, la maggior parte del materiale ereditario è formata da un’unica, lunga molecola circolare di DNA, a cui è associata una certa varietà di proteine. Questa molecola,
il cromosoma della cellula, si duplica prima che la cellula si divida (figura 2 ).
1 Da una singola cellula hanno origine due
cellule figlie, come in questa immagine in cui la
divisione cellulare è quasi ultimata.
La riproduzione delle cellule avviene mediante la
duplicazione del materiale genetico (mitosi) e la
successiva divisione del citoplasma (citodieresi).
Mitosi e citodieresi sono gli eventi principali della
divisione cellulare, ma rappresentano solo due
stadi del ciclo cellulare, che comprende anche
le fasi G1, S e G2, chiamate nel loro insieme
interfase.
Durante la fase S, il DNA si duplica producendo
una copia di se stesso: perciò, ogni cromosoma
è costituito da due cromatidi uniti tra loro in una
regione chiamata centromero. All’inizio della mitosi si ha la formazione del fuso, una struttura a
filamenti cui aderiscono i cromosomi.
3 Il batterio Escherichia coli a destra
ha appena completato la divisione
cellulare.
A
capitolo 8 • La divisione delle cellule: mitosi e meiosi
Dagli organismi alle cellule
scieNzA illustrAtA
2
Dr. Dennis Kunkel/Getty Images
1
per fissare i concetti
A A quale scopo le cellule si dividono negli organismi pluricellulari?
B Descrivi in che modo si divide una cellula batterica.
• Nella profase avvengono la condensazione
dei cromosomi, la scomparsa della membrana
nucleare e la formazione del fuso;
• durante la metafase i cromosomi si dispongono sul piano equatoriale del fuso;
• nel corso dell’anafase c’è la separazione dei
cromatidi, ora chiamati cromosomi;
• nella telofase i cromosomi tornano in forma
dispersa e si riforma la membrana nucleare.
Nelle cellule animali la citodieresi avviene tramite un ripiegamento della membrana cellulare,
mentre nelle cellule vegetali si ha la formazione
di una nuova parete in seguito alla costruzione
della piastra cellulare.
durante la quale
IL CICLO
CELLULARE
comprende
MITOSI
durante
la quale
i cromosomi si
allineano sul piano
equatoriale
ogni cromosoma
è formato da
ANAFASE
durante
la quale
i cromosomi fratelli
si dividono e si
dirigono ai poli
opposti del fuso
due cromatidi
fratelli identici
suddivisa
in
su come avviene la meiosi
profase I
dalle fibre del fuso e si separano.
B metafase I
profase I
I I
profaseanafase
Imetafase
telofase
I
Iprofase
c metafase
anafase
I I
Si forma il fuso.
sonoScompare
provocate
la mem- da errori nel processo meiotico
brana nucleare.
Tra le patologie degli autosomi indotte da non
disgiunzione ci sono la sindrome di Down (triI cromosomi
omo- di autosomi),
somia della ventunesima
coppia
loghi
si appaiano.
quella di Edwards
(trisomia
della diciottesima
coppia) e di Patau (trisomia della tredicesima
coppia), mentre fra quelle che riguardano i cro-
1
A
Dagli organismi alle cellule
mosomi sessuali vi sono le sindromi di Klinefelter e di Turner.
Il cariotipo, ossia un assetto cromosomico
completoricavabile da cellule del sangue, permette di individuare le anomalie numeriche o
strutturali del corredo cromosomico.
dei cromosomi della cellula
quattro
di partenza.
gameti
cellule
dette
interfase
D I
anafase
I metafase
telofase interfase
I aploidi
anafase I
telofase
I
si fondono per
dare origine a
uno zigote
diploide
che avviene
nelle gonadi
per evidenziare
le quali
possono
verificarsi
anomalie
durante
la quale
tra cui
e
interfase
telofase I
durante
la quale
• i cromosomi
si addensano
•avviene il
crossing over
• i cromosomi omologhi si separano
• il DNA si duplica una volta
• i nuclei si dividono due volte
interfase
MEIOSI I
si determina
il cariotipo
• sindrome di Down
•sindrome di Edwards
• sindrome di Klinefelter
•sindrome di Turner
• Sindrome di Patau
riforma la membrana
nucleare.
MEIOSI II
al termine
della quale
C. A Hasenkamp/Biological Photo Service
fibre del fuso si attaccano ai cromosomi.
I cromosomi, inizialmente costituiti da due cromatidi,
Alcune
patologie
si separano mediante
due successive
divisioni. umane
centromero
si ha la divisione del citoplasma e
si formano due cellule figlie
durante la quale
La meiosi, a differenza della mitosi, è costituita da due successive divisioni
nucleari (indicate come meiosi I e meiosi II) che producono un totale di quat- LA RIPRODUZIONE
Negli esseri
umani e prevede
in tutti gliche,
altri oltre
vertebrati,
avviene
neglidivisione
organi meiotica (meiosi I) ha
La riproduzione
sessuata
alla la meiosi
Durante
la prima
SESSUATA
tro nuclei figli [figure B e C]. Ciascuno di questi nuclei ha la metà del numero
riproduttori:
i testicoli
nel ilmaschio
e lechiaovaie nella
femmina;
il cicloover
vitale
fecondazione,
avvenga
anche
processo
luogo
il crossing
e avviene la separazione
dei cromosomi presenti nel nucleo di partenza poiché possiede un solo crodell’uomo e della donna è descritto nella figura A. dei
Nel cromosomi
periodo del ciclo
cellu- con formazione di due
mato meiosi.
omologhi,
comporta
mosoma per ogni coppia di omologhi.
nuclei
con
una
serie
di
cromosomi
ciascuno.
Selare
che
precede
la
meiosi,
ossia
l’interfase,
i
cromosomi
si
duplicano
in
modo
La meiosi è una duplicazione del DNA seguire i concetti
gue la sia
meiosi
II, che
separa i cromatidi fratelli di
che all’inizio
processo
divisionegameti
ogni cromosoma
costituito
da due
ta da due
divisioni del
nucleari
e di
produce
no i principali eventi che caratterizzano il ciclo cellulare?
cromosoma
determinando
la formazione di
identici
uniti a livellorispetto
del centromero.
Questo
evento è analogo
a
zione c’è tra l’insorgere del cancro e i ritmi di divisione cellulare?
aploidi,cromatidi
con metà
dei cromosomi
alle ogni
quattro
nuclei
aploidi.
che si verifica
prima
mitosi.
cellulequello
somatiche
diploidi;
ladella
cellula
prodotta
variabilità
LA FECONDAZIONE
LA MEIOSI
che produce
dalla fecondazione si chiama zigote.
Si chiamano autosomi tutti i cromosomi pregenetica
senti
nei
maschi
e
nelle
femmine:
i
due
generi
In ogni
cellula
i due
cromosomi
Leomolocoppie
di omologhi4
I cromosomi omologhi,
I cromosomi omologhi sono
I cromosomi si despiracapitolo
8 •diploide,
La divisione
delle
cellule: mitosi
e meiosi
differiscono
solo per i cromosomi sessuali (XY
i ai poli opposti del fusi dispongono
piano
ognuno costituito da due durante la quale
migrati
lizzano; intorno ai due
ghi provengono uno dal gamete di uno dei
geni- sul
XX nella femmina).
equatoriale del nel
fuso;maschio,
le
cromatidi, vengono tirati
so; ogni nucleo ha ora metà
nuovi nuclei aploidi si
tore e l’altro dal gamete del secondo genitore.
suddivisa in
A
uniti a livello del
•i cromosomi figli
raggiungono i poli e
si despiralizzano
•si trasformano le
membrane nucleari
durante
la quale
TELOFASE
CITODIERESI
la polmonare cancerosa
è colorata
artificialmente in giallo: sessuata
le cellule di
una
La
riproduzione
e lavisione
meiosid’insieme
i dividono continuamente, mentre quelle sane muoiono dopo circa 50
METAFASE
si formano
due nuclei figli
ciascuno dei quali
contiene una
singola serie di
cromosomi
durante
la quale
• i cromosomi
si addensano di
nuovo
•i cromatidi fratelli
si separano
al termine
della quale
si formano quattro
nuclei figli ognuno
dei quali con un
corredo genetico
aploide
Capitolo 8 • La divisione delle cellule: mitosi e meiosi
2