D
La vita delle cellule
Tutte le cellule, sia quelle procarioti che sia quelle eucariotiche,
assumono sostanz e dall'ambiente esterno e le utilizzano per pro­
durre nuove molecole (come proteine, lipidi, acidi nucleic)i . Gra­
zie a queste molecole, le cellule compiono le loro funzioni e si
accrescono fino al momenta in cui, una volta raggiunta la matu­
rita, vanno incontro a divisione, suddividendo ii loro contenuto
in due cellule figlie.
Questi processi di crescita e divisione costituiscono, nel loro
n
II ciclo cellulare
Nelle cellule eucariotiche i processi di cre­
scita e divisione avvengono secondo una
sequenza di fasi chiamata ciclo cellulare.
Le fasi principali del ciclo cellulare sono
cinque: G" S, G2, mitosi e citodieresi.
L'insieme delle fasi G., Se G2 compone
l'interfase. NelJ' interfase. che co rr ispon­
de circa al 90% del ciclo cellula,r e la cel­
lula cresce, sintetizza nuove molecole (in
part icolare duplica ii suo DNA) e produce
nuovi organuli.
L' interfase e seg uita da due fasi, la
mitosi e la citodieresi che nel loro insie­
me rappresentano la divi sione ceUulare
(di cui parleremo nel paragrafo 5). La mi-
complesso, ii ciclo cellulare.
Negli organismi pluricellular i, le cellul e si dividono per per­
mettere agli individui di crescere e per rimp iazzare le cellu le vec­
chie o dan neggiate. Negli adulti ii pro ces so didivisione cellulare
delle cellule, che permette di mantenere costante ii numero di
cellule. Negli unicellulari la divisione cellulare e la modalita di ri­
produzione.
tosi e la citodieresi portano alla formazio­
ne di due cellule figlie, ciascuna delle qua­
Ii possiede un nucleo circondato dal cito­
plasma. Ogni ce llula figlia riceve all'incir­
ca meta della massa della cellula madre e
comincia ii proprio ciclo cellulare.
Perche le cellule si dividono? Negli or­
ganis mi pluricellulari la divisione delle
cellule i: alla base del processo di cresci­
ta dell'individuo; per esempio, ii corpo di
un neonato e costituito da 1012 cellule che
si sono formate, in soli nove mesi, a pa rti ­
re da un'unica cellula tramite migliaia di
divisioni successive. Durante lo sviluppo
dell'individuo, la maggior parte delle cel­
lule contin ua a divide rsi e, nell'et3. adulta,
Nella fase G1 la cellula raddoppia di dimensioni, sintetiuando una gran quantita
di proteine e organuli. Alcune strutture (come l'apparato di Golgi) derivano dal
reticolo endoplasmaticoche si ingrandisce grazie all'aggiunta di fosfolipidi e
proteine, mentre altre (come i ribosomi) possono essere prodotte partendo da zero.
ques to meccanismo garantisce la sostitu­
zione delle cellule vecchie e di quelle dan­
neggiate.
La velocit3. co n la quale le cellule cresco­
no e si dividono dipende dal tipo di cellu­
la e da fattori esterni, come la temperatu­
ra e la disponibilit3. di sostanze nutritive.
Alcune cellule del nostro corpo, per rim­
piazzare le perdite, devono dividersi una
volta al giorno, altre ancora pill spesso; ma
esistono anche tipi di cellule, come quelle
nervose e quelle muscolari, che si divido­
no soltanto in condizioni particolari.
► LEGG! L' IMMAGINE
In qua l e fase awiene la duplicazione del DNA?
E in quale la divisione del nucleo in due nuclei
figli?
Nella fase S awengono la
duplicazione del DNA e la sintesi
di mo lte prote in e a esso associate.
p TERFASE
G,
La citodier esi
consiste nella
divisione in due
del citop lasma.
80
e
compensate dall'apoptosi , un processo di «mo rte program mat a»
7
La fase G 2 e caratteriuata da un'intensa
attivita metabolica. La cellula sintet iu a
alcune proteine indi spensabili per ii
pr ocesso di divisione cellulare che
l'attende: per esempio quelle di cui sono
costituiti i microtubuli (che serviranno
nella mitosi).
Du rante la mit osi , ii contenuto
del nucleo si divide e si distribuisce
equamente in due nuclei figli.
n
Unita 4
l e cellule crescono e si riprod ucono
L'apoptosi
La duplicazione delle celluJe in akuni tes­
suti e bilanciata da un processo di <<rnorte
prog rarnmata ». Questa meccanisrno, det­
to apoptosi , e di verso dalla necrosi ( una
forma di morte cellulare causata per esem­
pio da un trauma) e avviene in modo re­
golato, con consumo di energia (ATP). In
un o rgan isrno adulto, alcune centinaia di
migliaiadi cellule sono prodott e ogni se­
condo in seguito alla divisione cellulare e,
conternporanea rnente, un numero simi­
le muo re per apoptosi. La morte cellula­
re prograrnmata e ii ciclo cellulare sono, di
solito, accuratamente regolati. Infatti una
II La divisione cellulare
e la riproduzione asessuata
Per gli organ isrni unicellulari, sia proca­
rioti (come i batteri) sia eucarioti, la divi­
sione della cellula madre in due cellule fi­
glie rappresenta la principale modalit3. di
riproduzione. A meno che non si verifichi
un cambiamento casuale de! DNA, cioe
una mutazione (ne parleremo nella pros­
sima unit3.), le due nuove cellule sono ge­
neticamente identiche tra loro e alla cellu­
la madre. Dato che non coinvolge indivi­
dui di sesso diverso, questo tipo d i ri p ro­
duzione ed etto riproduzione asessuata.
II proce sso e molto rapido e, in breve
tempo,a partire da pochiorganismi unicel­
lulari, se ne generano migliaia. Per esempio
le diatomee,alghe unicellular i dotate di una
doppia teca silicea a forma di scatola, sfrut ­
tan o la divisione cellulare per riprodursi ve­
locemente. Tuttavia, data che una delle due
emitec he e piit piccola dell'altra, nel corso
di qualche generazione una parte della po-
divisione cellu1are troppo veloce, non bi­
lanciata dall'apoptosi, puO portare allo svi­
luppo di tumori; i tessuti dell'organismo
sono invasi dalle cellule in rapida divisio­
ne e la loro funzio nalit3. e compromessa.
Al cont rario, si ipo ti zza che una morte
cellulare eccessiva sia associa ta a malattie
neurodegenerativ e, come ii morbo di
Parkinson, sebbene l'argomento resti con­
troverso.
► LEGGI l 'IMM AGINE
Come viene elimi nata una cellula che va
incon tr o ad apoptosi?
polazione risulta di dimensioni molto pill
piccole rispetto alla parte restante. Perche la
popolazione mantenga la dim e nsione me­
dia originaria, interviene un tipo diverso di
riproduzio ne che richiede l'unione di due
individui ( riproduzionesessuata).
► LEGGI l 'IMM AGINE
Quante cellule si saranno formate dopo tre d eli
di divisione?
Durante la divisione cel lul are, ogni diatomea
figlia riceve dalla madre un'emiteca, che
diventa l'emiteca grande, e produce la meta
mancante. Nel corso delle generazioni le
dimensioni delle diatomee diminuiscono e
per ripristinarne la taglia normale interviene
la riproduzione sessuata.
riproctuz1one sessuata
Guida allo studio
IUlf·t!: ffSWI
La vitadi
unacellula
caratter izzata da
una sequenza di
eventi che, nel
loro insieme,
costitui scono i i
ciclo cellulare
e portano alla
divisione della
cellula stessa in due
cellule figlie.
IL CICLO CELLULARE
e
serie ciclica
di eventi
costi tu ita
da
consiste
nella
crescita e divisione delle
cellule eucariotiche
interfa se
Da quali fasi ecomposta
l'interfase?Quali sono gli
eventi che caratterizzano
ogni fase?
2. Che cos'e la citodieresi?
mitosi
citodieresi
3. Perche la divisione delle cellule
e un processo indispen sabil e
pe r la vit a?
81
fJ
L'organizzazione
e la duplicazione del DNA
Se fossero comple tam ent e d ist ese, le m olecole di DN A di una
cel lula eucariotica sarebbero lu nghe alcuni metri. Per po ter es­
sere con tenuto nel nucleo della cellula, ii DNA si ripiega e si
I due cromatid i che costituiscon o un cro m osom a sono dett i
cromatidi «fratelli» e si forma no in seguito alla dup li cazione del
DNA, duran te la fase S de l ciclo cellulare. Ogni cromatidio, quin­
ulteriormen te e si organi zza a form are delle stru ttu re chiam ate
di, corrisponde a una singo la mo lecola di DN A.
Perche ii DNA si dup lica? La ragio ne e che al momenta della
division e della cellula, ciascuna delle cellule figlie deve ricevere
la stessa quantita di DNA della cellula madre in modo da essere
gene ticame nte ide ntica a essa. II m eccanismo di duplic azione si
basasull'appaiamento delle basiazotate complemen tari (che ab­
cro mo so mi. In questa fase si pu 0 osservare che ciascun cro m o­
biamo descritt o nel paragrafo 7 dell'u nita 1) e coin volge numero­
compatta intorno a spec ia li p roteine, dette ist o ni. L'insie me del
D N A e degli istoni forma una massa di sotti li fi lame n ti, chiama­
ta cro mat ina. Con ii m icroscopio o tti co, e possibi l e osse rvare la
cromatina all'interno del nucleo durante l'interfasedella cellula.
Paco prima della d ivisio ne de lla ce llula , la c romatina si compa tta
soma
eco m pos to
da d ue «baston cini » ide ntici , i cr o m a tid i, uniti
si enzimi specifici.
alivello di unaregione chiamata cent romero.
n
Come si compatta ii DNA
Per com pattarsi all'inte rno del nucleo, ii
DNA si avvolge in torno agli istoni come
un fiJo in torno al rocchetto. Pill in detta­
glio, 8 molecole d i istoni si associano tra
loro a formare ii «rocchetto», intorno al
quale si avvolge due volte un tratto di una
molecola d i DNA. L' insieme de! DNA e de­
gli otto istoni costituisce un nucleosoma.
I nucleosomi si succedono nella cromatina
come le perle nel filo di una collana e si ri­
piegano a formare delle anse e delle spirali
sempre pill compatte.
Paco prima della mitosi, la cromatina si
compatta ulteriormente nei cromosomi e
diventano visibili i cromatidi fratelli uni­
ti nel centromero. Perche i cromat id i, che
si sono duplicati du rante la fase S del ci­
clo cellulare, diventano distinguibili solo
ades so? Le rag ioni sono due. Innanzitut­
to, bisogna attendere che la cromatina si
compatti, inoltre, e necessario che la coe­
sina, la proteina che Ii mantiene uniti per
gran parte della lo ro lunghezza, si dissol­
va. Al te rmine del processo questa protei­
na e pre se nte solo nella zona de! centro­
mero.
NfN/JJJN,/JHI,
►CheLEGGI
L'IM M AGINE
cos'e un nudeoso ma?
Da che cosa e cos tituito?
82
cromatidio
,AJJ.U/ N JfJ<}l/ -// I°'. ,NIIJrllfHII,
cromatidio
centromero
cromosoma
n
Unita 4 l ecellulecrescono esi riproducono
La duplicazione del DNA
Al momento della duplicazione, la mole­
cola di DNA si apre (come una cerniera)
a partire da una sequenza specifica di nu­
cleotidi, detta puntodi origine. Nei proca­
rio ti esiste un solo punto di origine; negli
eucariot i ne es istono molti per ogni mo­
lecola di ONA. In entrambi i casi, a par­
tire da un punto di origine, alcun i enzimi
spezzano i legami a idrogeno che tengono
unite le basi azota te dei due filame nti che
formano la molecola di DNA. Esse, qu in­
di, si separano e i due filam en ti si divido ­
no. A questo punto altri enzimi si legano
ai singoli fila menti per mantenerli separa­
ti. Dopo essersi separati, ciascu no dei due
filamenti si comporta da «stampo» e d iri­
ge la sintesi di un nuovo filamento com­
plementare.
Ecco che cosa avviene: se suJ filamen­
to «s tarnpo» e presente un nucleotide che
contiene la base A, al nuovo filarnento si
aggi ungera un nucleotide che ha la base
complementare T (e viceversa); al nucleo-
tide con la base C si appaiera solo un nu­
cleotide con G (e viceversa).
I nucleotidi sono aggiunti ai filarnenti
in costruzio ne uno alJa vo lta (in una sola
direzione), grazie all'inte rvento di enzi­
mi specifici chiamati DNA polimerasi. La
duplicazione e un processo molto rapido:
nelle cellule dei rnammife ri sono aggiunti
ai fila menti «in costruzione» circa 50 nu­
cleotidi al secondo, ma in akuni organi­
smi unicellularisi arriva fino a 500 nucleo­
tidi alsecondo.
Nella duplicazione del DNA ce anche un
meccanismo di correz ione degli errori.
Durante la sintesi pu0 infatti accadere che
al filame nto in costruzione venga aggiun­
to un nucleotide sbagliato, cioe non com­
plementare al nucleotide de l filamento
«stam po». A questo punto la DNA poli­
rnerasi pu0 funzio nare da correttore, in­
vertendo i1 se nso di marcia, rim uoven­
do i nucleotidi non appaiati cor rettarnen­
te e inserendo ii giusto nucleotide. Quan­
do tutti i tratti dei due filamenti sono sta-
ti d uplicati, il processo termina. Alla fine
del processo di duplicazione, nella cellu­
la sono presenti due rnolecole identiche
di ONA, ciascuna formata da un filamen­
to or iginale, quello che ha funzio nato da
stampo, e da uno nuovo. Per questa ragio­
ne la duplicazione del ONA e detta semi­
conservativa.
► LEGGI L' IMMAGINE
Quali basi ci sono sul nuovo filamento, se
su quello vecchio
ACCTGTCA?
e
presente la sequenza
Guida allo studio
Per poter essere
co ntenuto nel nucleo
della cellula,ii DNA si
compatta, formando
la cromatina, e, prima
della divisione della
cellula, si duplica e si
com patta ulteriormente
formando i cromosomi.
organizzato
cromatina
nell' int erfase
cromosomi
nella mitosi
in forma di
'
si duplica
9;
:
- - -
DNA polimerasi
i
in modo semiconservativo
In quale fase del ciclo
cellulareawiene la
duplicazio ne del DNA?
2. Che differenza c'e tra
cromatina e DNA?
3. Che cosa sono i cromatidi
«fratelli»?
83
D
Le funzioni dell'RNA
e la sua sintesi
Ne lle ce llule, o ltre al DNA, s i tro va un altro acido nucle ico , l'RNA ,
L'RNA fun ziona da intermediario nei processiche, partendo
dal DNA, portano alla produzione delle proteine. Grazie all'RNA,
infatti, la sequenza di basi azotate dei nucleotidi del DNA viene
che ha un ruolo importante nella sintesi delle proteine.
La struttura chimica de ll'RNA, che egia stata descritta nell'uni·
ta 1, e molto simile a quella del DNA, da cui differi sce per lo zuc­
che ro presente nei nucleotidi (ribosio a l posto del deossiribosio) e
per una delle quattro basi azotate (l' uraci/eal posto della timina).
tradorta nella sequenza di amminoacidi che costituisce le protei­
ne (parleremo in dettaglio di questo meccanismo ne l prossimo
paragrafo). Le molecole di RNA sono sinteti zzate, attraverso ii
processo di trascrizione , a partire da tratti di DNA che fungono
e composta da due filamenti
di nucleotidi avvolti a doppia elica, quella di RNA e formata da un
lnoltre, mentre la molecola di DNA
da stampo. La trascrizione avviene nel nucleo grazie all'interven­
solo filamento.
n
I tipi di RNA
e la loro funzione
Esisto no numerosi tipi dl RNA, che svol­
gono specifiche funzioni , ma i pill imp or ­
tanti sono tre.
1. L'mRNA o RNA messaggero ha il com­
pito di trasportare nel citoplasma le infor­
mazioni codificate dal DNA. che e con­
tenuto nel nucleo. Per svolgere ii prop rio
compito deve quindi attraversare la mem­
brana nucleare.
2. L' rRNA o RNA ribosomiale e ii costi­
tuente, insieme ad alcune proteine, dei
RNA di trasporto
to dell'e nzima RNA polimerasi.
ribosomi. I ribosomi sono i piccoli orga­
nuli cellulari in cui gli amminoacidi ven­
gono uniti tra loro per formare le proteine.
Nelle cellule eucar iotiche i ribosomi si tro­
vano sparsi nel citoplasma ma anche attac­
cati al reticoloendoplasmatico. I:rRNA eil
tipo di RNA piu abbondanle nella cellula.
3. II tRNA o RNA di trasporto ha ii com­
pito di trasportare gli amminoacidi pre­
levati nel citoplasma fino ai ribosomi. Le
molecole di tRNA sono formate da circa
80 nucleotidi e hanno una forma a «tr ifo­
glio ». Nelle mo leco le di RNA di traspor-
to sono presenti due porzioni particolari:
• un'estremitft che si lega all'amminoaci ­
do da trasportare ;
• un an ticodone , cioe una sequenza di tre
nucleotidi, con cui il tRNA si lega a una
molecola di rnRN A (anche in questo caso
tramite i.l meccanismo di appaiamento
delle basi compleme ntari).
► LEGGI L'IM M AGINE
Da quali tipi di molecole sono costituiti
i riboso mi?
Nelle cellule eucariotiche le molecole di mRNA sono
trascritte nel nucleo, a partire dal DNA, e si spostano
nel citoplas m,a dove sono tradotte in proteine.
ribosoma
subunit.a minore
trascrizione
(nel nucleo della cellula)
'\JV .,r
.,r-J
traduzione
nel cito lasma)
Ak
-
A
subunita maggiore
proteina
ribosoma
(rRNA)
I tRNA presentano una struttura
complessa. Su una delle anse
presenti nella mole co la e situata la
tripletta di basi de ll'a nticodone .
84
Negli eucarioti , ciascun ribosoma e compo sto da
una subunit.a maggiore, formata da 3 molecole
di rRNA, e da una subunit.a minore , formata da
una molecola di rRNA. le molecole di rRNA
sono associate a diverse proteine.
Unita 4
n
II meccanismo
di trascrizione
fitamento
complementare
Le moleco le di RNA sono sintetizzate a
partire da tratti di DNA che funzionano
da stampo. La tra scrizione procede se­
condo ii meccanismo di accoppiamento
delle basi compleme ntari, in maniera ana­
loga a quanto abbiamo descritto per la du­
plicazione del DNA. La differenza princi­
pale e c he solo uno dei due filamenti del
DNA funziona da stampo per la mole­
cola di RNA, mentre quello complemen­
tare non viene trascr itto. La trascr izione
produce tutti i tre tipi di RNA partendo
da tratti diversi di DNA. I tratti di DNA
utilizzati come stampo per l'mRNA sono
quelli con le informazioni per produrre le
proteine di cui la cellula necessita.
1. La trascrizione ha inizio quando l'enzi­
ma RNA polim eras i si attacca a un pun­
to preciso della molecola di DNA, detto
promotore, e la «apre». II promotore e una
seq uenza di basi che indica ii punto della
molecola di DNA dove deve iniziare la tra­
scrizione, quale dei due filamen ti deve es­
sere trascritto e in quale direzione.
2. Nella second a fase <lei processo di tra­
scrizione, !'RNA polimerasi si sposta Jun­
go la molecola di DNA e prosegue la se­
parazione dei due filamenti, consentendo
l'appaiamento tra le basi <lei filamento di
DNA che funziona <la stampo e quelle del ­
la molecola di RNA in costruzione.
3. La trascrizio ne termina quando !' RNA
polimerasi incontra una particolare se­
quenza di basi detta terminatore. A que­
sto punto, l'enzima si stacca dal DNA, che
si richiude a doppia elica, e ii filamento di
RNA viene liberato.
filamento
stampo
Le cellule crescono e si riprod ucono
L'enzima RNA polimerasi si lega al DNA in corrispondenza
del promotore e inizia a -svolgere- i filamenti separandoli.
direzione
della trascrizione
L'RNA polimerasi -legge.. ii filamento stampo
di DNA e inizia a trascrivere l'RNA.
aaiR
L.viaem
orlata
neole
libce
dN
alA
filamento stampo.
IJ I J' I J' IJ • ,J' ,
► LEGG! L' IMMAGINE
Ache cosa serve la sequenza di basi detta promotore?
E quella detta terminatore?
Guida allo studio
O•lf.liil:IP·W◄
L'RNA e un acido
nucleico che
interviene nella
sintesi delle
proteine . L'RNA e
prodotto a partire
dal DNAtramite
ii processo di
tr ascrizione .
e Formato da -1un filamento di nucleotidi I
D l•·S!Z-lii·IC•n-lt l M·i4:/·I
Quali sono i tipi pill
importantidi RNA?
RNA messaggero
2. Quali funzioni svolgono i tre
i tre tip i pill
importanti sono
e
sinteti zzato
a partire da
tipi di RNA?
RNA ribos om iale
RNA di trasport o
tramite ii_
processo d1
I
trascrizione
3. . Come si chiama ii processo
di produzione dell'RN A a
partire dal DNA? Come
awiene?
85
GUARDA!
m
a
La sintesi delle proteine
Video
Quando ha la necessita di una certa proteina , la cellula inizia a
mette di passare dalle sequenze di basi azotate de ll' mRNA alle
che con tiene le in­
sequenze di amminoacidi che costituiscono le proteine. II codice
formazioni necessariealla sua produz ione. La molecola di mRNA
genetico associa una sequenza di tre basi azo tate (detta codone) a
prodotta nella trascrizione si spo sta quindi dal nucleo al citopla­
sma, in partico lare verso i ribosomi, gli organuli cellulari che sono
un part icolare amminoacido.
Le proteine sono sintet iu ate durante tutto ii ciclo cellulare dal memento che la funzionalita della cellula e assicurata da que­
ste molecole - ma ii processo di sin tesi e particolarmente attivo
nelle fasi G1 e G2•
trascrivere ii tratto di DNA - cioe ii
gene -
la se d e della sintesi delle proteine .
Lasintesidelie proteineavviene grazie al processo di traduzione.
Per fare la traduzione, le cellule usano ii codice genetico , che per-
n
II codice genetico
ll codice genetico e rappresentato da 64 di­
verse triplette di basi azotate, dette codoni .
II numero 64 deriva dalle possibili com bi­
nazioni delle quattro basi azotate dell'RNA
(U, C, A, G) prese tre alla volta (4';64). I
codo ni sono le «unit il d i senso» del codi­
ce, come le parole lo sono di un lingua ggio.
Per esempio, ii codone UUU corrisponde
all'amminoacido fenilalanina.
In alcuni casi, pill codon i corrispondo­
no a uno stesso amminoacido e per que­
sta ragione si dice che ii codice genetico e
degenera to. CiO e dovuto al fatto che ii
numero dei possibili codoni (64) e mag­
giore del numero di amminoacidi esisten­
ti in natura (20).
I codo ni sono letti in successione, sen­
za pause, a partire da un codone di inizio
(AUG), che codifica l'a mminoacido
metionina. Tredei 64 codoni non specifica­
no alcun amminoacido e indicano la con­
clusione della sintesi della catena proteica
in accrescime nto. Tali codon i (UAA, UAG
e UGA) sono chiamati codoni di stop.
La seque nza di tutti i codoni che corri­
spondono agli amminoacidi di una deter­
minata proteina costituisce un gene. In al-
tre parole, un gene e un tratto di DNA che
porta l'informazione per tradurre un'inte­
ra proteina o una parte di essa.
11 codice genetico e universale, cioe
identico in tutti gli organismi. II co do ­
ne UUA quin di specifica l'am minoacido
leucina in una celluJa procar iotica, in una
mosca, in un pino o in un essere umano.
► LEGGI L'IM M AGINE
Quali sonoi tre codoni di stop? Perche si
chiamano cosi?
seconda lettera
C
u
u
uuu
uuc
]
UUA
UUG
]
cuu
cue
C
CUA
CUG
l
l
AUU
AUC
AUA
AUG ::J
G
86
U
GUC
GUA
GUG
]
fenilalanina
ucu
ucc
leucina
UCA
UCG
leucina
CCU
CCC
CCA
CCG
isoleucina
metionina
valina
ACU
ACC
ACA
ACG
GCU
GCC
GCA
GCG
G
l
l
UAU
serina
proli n a
treonina
l
alanina
]
UAA
UAG
]
CAU
]
CAC
CAG ]
AAU
MC ]
AAG ]
tirosina
UAC
CAA
codoni
di stop
istidina
glut ammina
asparagina
AAA
GAC
GAU
]
GAA
GAG
]
lisina
u
UGU
UGC
UGA ::J
UGG ::J
CGU
cisteina
codone
di stop
triptofano
CGC
CGA
CGG
arginina
]
AGU
AGC
AGA
AGG
aspartico
acido
GGC
GGU
glutammico
acido
GGA
GGG
l
]
]
l
J
C
C
serina
arginina
glicina
C
G
Unita 4
n
II meccanismo
di traduzione
guendo le regole di complementarita del­
le basi e le combinazioni definite dal codi­
ce genetico. Nei ribosom i sono presenti dei
siti (contrassegnati dalle lettere A, P, E) in
cui le molecole di tRNA possono legarsi a
(o staccarsi <la) q uelle di mRNA.
La traduzione si svolge in tre fasi:
• inizio, nella qua le ii ribosoma e le mole­
cole di mRNA e tRNA si assemblano;
La sintesi delle proteine si compie nei ribo­
somi grazie all'azione dei tre tipi di RNA. ll
momento chiavedella traduzione e ii rico­
noscimento tra le triplette di basi presen­
ti sull' mRNA, i codoni, e le triplette com­
plementari, gli an ticodoni , presenti sul
tRNA. Questo riconoscimento avviene se-
allung amento , nella quale gli ammino­
acidi vengono aggiunti uno per volta alla
catena proteica in formazione;
• termin azione, nella quale si interrompe
la sintesi e viene liberata la prote ina.
► LEGGI L' IMMAGINE
Quale tipo di legame si forma tra
un amminoacido e il successivo?
.
Un nbosoma s1lega a una molecola d1mRNA 1n
modo chela tnpletta AUG s1 pos1z1om nel s1to P
Dal c1toplasma arnva un tRNA, 11 cu1anticodone e
complementare al codone AUG, e s11nsensce nel
s1to P, graz1e a1 legam1a 1drogeno che st formano tra
le bas1 del codone e quelle dell'ant1codone
II pnmo
tRNA trasporta sempre l'amm1noac 1do met,on,na
l e cellule crescono e si rip r od ucono
primotRNA
i to p
sitoA
.L-
.Ll,-L.U -
di inizio
b. Dopo la formazione del legame tra i due amminoacidi , ii
ribosoma scorre lungo I'mRNA . II primo tRNA si trova ora nel
sito Ee si stacca, allontanandosi dal ribosoma. II secondo tRNA,
ancora unitoalla cortacatena di amminoacidi , e nel sito P.
a. Un secondo tRNA
che trasporta un altro
amminoacido, per
esempio la valina,
occupa ii sito Adel
ribosoma (sempre
grazie al'l appaiamento
di basi complementari).
Quando i due
amminoacidi si trovano
vicini, si forma un
legame covalente
(l egame peptidi co) che
Ii unisce.
sito P
c. l 'allungamentoprosegue con
l'arrivo di un ulteriore tRNA che
trasporta un altro amminoacido econ
laripetizione dei passaggi appena
descritti.
m,t
valleu leu
v,1
fattore di
rilascio
Quando nel s,to A s1 trova un codone d1
stop, II s1to v1ene occupato da una protema,
delta fattore d1 nl ase10 , che causa la
hberaz1one nel otoplasma dell'ult1mo tRNA
e della catena d1ammmoae1d1 Poco dopo
l'mRNAs1stacca dal nbosoma
...
•-
..I...LIW -
LL,L,Jl,,lij'!.1
codone
d'arresto
Guida allo studio
IM#·t!:it ·W=i
La sinte si d ell e
pr ot eine si b asa sul
codice genet ic o,
che con sent e
di associare le
sequen ze di basi
azotat e dell 'm RNA
a lle sequen ze di
ammin oaci di dell e
p ro teine.
D l•·S!t•l;i•l! •l l•·t1f·i4:l'i
v, v e ne ne,
e
b asa t a
su l
co,d ce
genet1co
cost ,
nconosc1mento
de lle t nplette
t, u to
da
1 64
I
codoni
tra un codone
dell'mRNA
2. Spiega che cosa sono i
codoni e perche sono 64.
e
3. Perche si dice che il codice
genetico e universale?
avv ie ne in 3 fas i
un a nticodo ne
de l
tRNA
a llungamento
Evidenzia nella mappa e nel
testo le fasi in cui awiene la
sintesi delle proteine.
terminaz ione
87
GUARDA !
La divisione cellulare
Durante l'inte rfase del ciclo cellulare, la cellula cresce, produce
nuove proteine e nuove strutture (per esempio alcune membrane
i nterne ) e duplica ii proprio DNAattraverso i proce ssi che abbia­
mo descritto nei paragrafi precedenti.
Al !ermine dell'interfaselacellula
epr onta
a dividersi: si forma­
no cost due cellule figlie a partire da una cellula madre.
n
Lamitosi
La mitosi e ii processo piil delicato di tutta la vita della cellula,
datoche consiste nella suddivisio ne del nucleo della cellula madre
in due nuclei «figli», ciascuno con lo stesso corredo di cromoso­
mi della cellula madre.
Che cosa vede ii biologo
lnterfase
Prima dell'inizio della mitosi, none ancora possibile distinguere i cromosomi
al microscopic perche la cromatina non e sufficientementecondensata.
Profase
- Lacromatina si condensa e diventano visibili (al microscopio ottico) i
cromosomi.
- I microtubuli si dispongono a formare il fuso mitotico , a partire da due
strutture che contengono i centrioli che stanno migrando ai due poli
opposti della cellula.
- Contemporaneamente alla formazione del fuso mitotico la membrana
che circonda ii nucleo si disgrega. Le fibre del fuse si agganciano ai
cromosomi in corrispondenza del centromero , in modo da poterli
manovrare nelle fasi successive della mitosi.
Metafase
- Le fibre del fuso, che ora occupano l'intera cellula, allungandosi e
accorciandosi, determinano l'allineamento dei cromosomi lungo ii piano
equatoriale.
- Ciascun cromatidio di un cromosoma e legato ai microtubuli provenienti
da un solo polo del fuso mitotico.
Anafase
- I microtubuli si accorciano separando i cromatidi fratelli e trascinandoli
verso i poli opposti della cellula. II cromatidio che va verso uno dei due
poli diventeraii cromosoma di una delle cellule figlie, quella che va verso ii
polo opposto diventera ii cromosoma dell'altra cell ula.
- Altre fibre, non attaccate ai cromatidi , aumentan o la loro lunghezza
facendo allungare in questo modo anche la cellula.
- Al termine dell'anafasele due serie di cromosomi hanno raggiunto i due
poli .
Telofase
- Si riforma la membrana nucleare attorno ai duegruppi di cromosomi , che
iniziano ad apparire meno condensati.
- II fuse mitotico sidisgrega e le fibre che lo compongono tornano a far
parte del citoscheletro. Alla fine della mitosi i due nuovi nuclei sono
geneticamente identici.
88
1111)
111
a
Video
La divisione cellulare inizia con la mitosi - che permette la
suddivisione del materiale nucleare della cellula madre in due
nucle i figli - e si completa con la citodieresi, in cui awiene la se­
parazione del citoplasma. La divisione cellulare, contrariamente
al sense com un e del termine «division e», porta in realta a una
moltiplicazione del numero di cellule di un individuo.
La mitosi avviene in quattro fasi successive:profase , metafase ,
anafase e telofase.
► LEGGI L'IM MAGINE
In quale fase si forma ii fuso mitotico ? Oa quali strutture e costituito?
n
Unita 4
La citodieresi
La citodieresi inizia prima del completa­
mento della mitosi, durante la telofase.
Al termi.ne della citodieresi le due cel­
lule figlie con tengono tutte le componen­
ti che caratterizzano una cellulacompleta,
anche se gli organuli possono essere distri-
buiti in modo disomogeneo nelle due cel­
lule. Infatti, nelle cellule figlie e sufficiente
la presenza di alcuni organuli: ii loro nu­
mero sara poi ristabilito durante l'interfa­
se, a secon da delle necessita della cellula.
La citod ieresi delle cellule an imali diffe­
risce per alcuni aspetti da quella delle eel-
Nelle cellule animali, la citodieresi inizia con la
formazione di un solcosulla membrana plasmatica.
Questa solco e causate dal restringimen to di un anello
contrattile, costit uito da filamenti di actina e miosina
{proteine che sono presenti anche nelle fibre muscolari).
II solco di scissiene diventa
via via pill accentuate, fine
aquando le due cellule
figlie non si separano .
l e cellule crescono e si rip r od ucono
lule vegetali, dato che queste ultime sono
circondate da una parete cellulare rigida.
► LEGGI L' IMMAGINE
Descrivi le principa li differenze tra la citodieresi
di una cellula animale e quella di una cellula
vegetale.
Al termine della divisione cellulare,
le due cellule figlie hanne ii
medesimo patrimonio genetice della
cellula madre ma sono pill piccole.
anello
contrattile
170µm
La p iastra cellulare cresce, per aggiunta di
Nelle cellule vegetali ii citoplasma
viene suddiviso da una serie di vescicole
che contengono le sostanze necessari e
alla formazione della parete cellulare.
i
l e vescicele cenfluiscene
sulla linea mediana della
cellula dove si uniscono
formando un disco appiattito
circendate da una membrana,
la piastra cellulare.
altre vescicele, e si fonde alla membrana
cellulare della cellula madre. Durante
ii processe di fusiene si forma anche la
parete cellulare. Ogni cellula figlia risulta
circondata dalla prepria membrana
plasmatica e dalla prepria parete cellulare.
parete cellulare
vescicole
Guida allo studio
li•ift;:101:1
la divisione cellulare
porta alla formazione
di due cellule figlie a
partire da unacellula
madre. Avviene in
due fasi: la mitosi, in
cui si divide ii nucleo,
e la citodieresi,
in cui si divide
ii citoplasma.
profase
mitosi:
divisione
del nucleo
citodieresi:
divisione del
citoplasma
avviene
in 4 fasi
metafase
anafase
telofase
D l•·W•iifiC•Ja• •I M·i4:l-i
Ricerca nell a ma ppa e nel
te st o le fasi della mitosi e
descri vi breve mente ciO
che aw iene in ciascuna
fase.
2. Che cosa si ottiene con
ii comp leta men to della
cito die resi?
89
Cellule diploidi
e cellule aploidi
Tutti gli organi smi possiedono un patrimonio genetico specifico,
di un organismo a eccezione di quelle riproduttive, presentano
cioe un numero di cromosomi caratteristico nelle loro cellule: gli
due copie per ciascun cromosoma, cioe contengono coppie di
esseri umani ne hanno 46, i gatti 38,ii moscerino della frutta 8 ecc.
II pat ri mon io geneti co delle varie specie pu6 differire, oltre che per
cromosomi omologhi e sono dette diploidi. II numero totale di
e in d icat e
ii numero, anche per la forma e per le dimensioni dei cromosom i.
cromosomi de lle cellule diploidi
sp ecie, per esempio , 2n = 46.
Osservando al microscopic una cellula durante la mitosi, si
nota che nel sue nucleo i cromosomi sono presenti in coppie. I
cromosomi di ogni coppia sono simil i per lungh eu a e posizione
matozoi, presentano una sola copiadi ciascuncromosoma e sono
dette aploidi . Le cellule aploidi contengono meta del patrimonio
del centromero e sono chiamati cromosomi omologhi; entrambi
contengono informazioni genetiche simlli e controllano le stesse
I nucle i delle ce/lu/e
Del processo di produzione delle cellule aploidi parleremo net
I nucle i delle cel/ule somatiche, cioe di tutte le cellule del corpo
n
II corredo cromosomico
umano
La nostra specie ( Ho mo sapiens) possie­
sono di due tipi: 22 coppie sono formate
da cromosomi omologhi presenti sia nei
maschi sia nelle femmine (gli autosomi) ,
mentre l'ultima coppia e cos tituit a dai
cromosomi sessuali, che determinano ii
sesso di un individuo.
t t. \\
i)
)\
r;
·
1i
...,,
tf
H
,
i,
Cariotipo di un essere umano di sesso maschile.
H
11
.
,.
1b
H
.'1
i,
(
H
'
'
► LEGGI L' IMMAGINE
I cromosomi rappresentati nella figura
provengono dalla cellula di un maschio o di una
femmina? Perche?
I cromosomi sessuali Xe Y di un essere
umano di sesso maschile (che qui vedi in
una fotografia al microscopio elettronico
a scansione, con ingrandimento di 10000
volte) sono omologhi solo in alcuni tratti.
\,.t.
1/
bile fotografare i cromosomi al microsco­
pio e ordinarli a coppie, secondo la loro
grandezza e la posizio ne del centromero.
Questo tipo di studio si chiama analisi del
cariotipo ed e molto utile per esempio per
individuare alcune malattie genetiche.
l 'l
11
Ir,
1',
.'A
90
It
••
n
·r.-
prossimo paragrafo.
Nella specie umana, le femmine pos­
siedono una coppia di cromosomi sessua­
li omologhi chiamati X; i maschi possie­
dono un cromosoma X e un cromosoma
chiamato Y, diversi per grandezza e forma,
che rappresentano un'eccezione all'o molo­
gia dei cromosom i.
I cromosom i sono visibili quando la cel­
lula inizia la divisio ne cellulare:se si prele­
va una cellula in questo momento e possi-
de 23 coppie di cromosomi. Le 23 coppie
J. F
cioe dei gameti, ovuli e sper­
genetico della specie. II num ero di cromosomi present e nelle cel­
lule aploidi e indicato conn: negli esser i umani quindi n = 23.
caratte ristiche ereditarie.
,
riproduttive,
con 2n: nella nostra
Unita 4 le cellule crescono e si riproducono
n
II ciclo vitale
degli esseri umani
Nel momento della
fecondazione i nuclei
aploidi dei gameti si
fondono producendo
nuovamente una cellula
diploide (lo zigote).
ll ciclo vitale e il processo di accrescirnen­
to e riproduzione che consente agli orga­
nismi di generare individui a loro simili.
Nella nostra specie e nella maggior par­
te degli altr i anima li, il ciclo vitale inizia
dalla fecondazione, cioe la fusione del ga­
mete femminile (la cellula uovo) con quel­
lo maschile (lo sperma tozoo), che produ­
0
cueolvluol(an)
ce lo zigote , la prima cellula di un nuo­
vo individuo. Poiche deriva dalla fusione
0
,e"
meiosi
spermatozoo
aploide
nucleo della
e. cellula
uovoaaploide
(n = 2 solo
t1tolo
7J1,, '
(n = 2)
d i esemp10) l
feco ndazione
di due cellule aploidi, lo zigote e una cel­
lula diploide: se i gameti fossero diploidi,
con la fecondazione ii nu mero d i cromo­
somi raddoppierebbe a ogni generazione;
al contra rio, dato che i gameti sono aploi­
di, la fecondazione ripristina i1numero di
cromosomi211 d elle cellule diploidi.
Lo zigote si divide per mitosi e citodie­
resi e le cellule si d ifferenz iano, andando a
costituire i diversi tessuti e organi che for­
mano ii nostro corpo: a ogni divisione , le
I
zigote(2n)
embrione (2n)
A partire datlo zigote , grazie
a una serie di processi di
divisione cellutare (mitosi),
si forma l'enorme numero
di cellule che costituisce
l'organismo pluricellulare.
ce llule soma tiche man tengo no ii loro pa ­
trimonio genetico diploide (2n). Quando
gli individui raggiungono la rnatur itil ses­
suale, negli organi riproduttivi si verifica la
meiosi, che porta alla formazione dei game­
ti aploidi (n).
Nel ciclo vitale degli esseri umani la fase
diploide ha una durata pari al'l intera vita
dell'individuo, mentre la fase aploide e
molto breve.
Analizzando ii cicl o vi tale di alt re spe -
I]
cromosomi
omologhi
I
z;gote d;p1o;de (2n = 4)
Guardiamo piU in dettaglio ciO che accade
nei nuclei dei gameti che si fondono a
originare un nuovo individuo. Le cellule
uovo e gli spermatozoi, prodotti tramite la
meio si, contengono una sola copia di ogni
cromosoma (sono cellule aploidi). lnvece
ii corredo dello zigote contiene due
copie di ogni cromosoma (i cromosomi
omologhi) poiche deriva dall' unione dei
due corredi aploidi dei gameti.
cie, si osserva che non e sempre cosi. In
molti funghi per esempio la meiosi avvie­
ne subito dopo la fecondazione
, quindi lo
zigote e l'unica cellula diploide dell'intero
ciclo vitale e ii fungo vive la maggior parte
della sua vita allo stadio ap loide.
► LEGGI L'I MMAGINE
Tramite quali processi si formano ,
rispe tt ivamente , i gameti e lozigote?
Guida allo studio
O,]:f-1.: IM♦ ):I II patrimonio genetico di ciascuna specie e caratterizzato da un determinate numero di cromosomi. Nelle cellule d iploidi,
i cro mosomi sono presenti in coppia (2n), mentre nelle cellule aploidi, cioE! i gameti , c'E! s o lo un cromosoma di ciascun tipo (n).
diplo id i (2n)
sono
le cellule somat ic he
2 2 coppie di a utoso mi
negli esseri umani contengono 23
coppie di cromosomi (2n = 46)
sono
aploid i (n)
cellule del co rpo umano possiedono lo
stesso numero di cromosomi? Motiva la
risposta .
un corre do cromosomico dimezzato
nno
pr
D l•·W•iil •I C•ia t •I M1·Qi2·1 rutte le
i gameti: spermatozoo e cellula uovo
rispetto alle cellu le somatiche (n
':te
1 co p p ia di cromosomi
sessuali (XX o XY)
ha
= 23)
tramite la meiosi
2 . Che cosa significa ii termine dip lo ide?
E ii termine aplo ide? Fai un esempio di
cellule dei due tipi.
3. Che cosa accade durante la
fecondazione? Perche la fecondazione
genera una ce llula di plo ide?
91
(
Jb
Back
D
8
[:J Q
,a.. .
GUARDA!
La divisione meiotica
La divisione meiotica e ii processo che porta alla formazione dei
gameti, le cellule aploidi specializzate nella riproduzione sessuata.
Video
cazione del DNA, che si verifica nell'interfase del ciclo cellulare,
la conseguenza di queste due successive divisioni del nucleo e la
produzione di quattro cellule aploidi, cioe delle cellule con un pa­
La divisione meiotica comprende due divisioni successive de l
patrimonio genetico contenuto nel nucleo, chiamate meiosi I e
meiosi II, ciascuna seguita da una citodieresi.
trimonio genetico dimezzato rispetto a quello della cellula madre.
Le cellule aploidi sono prodotte negli organi riproduttivi , che
e preceduta da una sola dupli-
negli animali sono le ovaie(nelle femmine) e i testico li (nei maschi).
Dato che la divisione meiotica
n
Lameiosi I
La meiosi I e la prima delle due divisioni a cui va incont ro ii nu­
cleo della cellula madre dipl oide per originare cellule aploidi. La
meiosi I e s udd ivisa in 4 fasi, che hanno gli stessi nomi de lle fasi
della mitosi, ai quali si aggiunge ii numero romano I. Gli eventi
che si verificano nelle fasi della meiosi 1 sono per6 un JX>' d i vers i
Profase I
- La cromatina si condensa e diventano
visibili i cromosomi, formati da coppie di
cromatidi.
- I cromosomi omologhi si appaiano
formando delle strutture dette tetradi
(costituite da4 cromatidi}.
- I cromosomi appaiati si scambiano tra loro
alcuni segmenti durante un processo detto
crossing-over .
M eta fase I
- Le tetradi si allineano sul piano equatoriale
della cellula.
- Per ogni tetrade, i microtubuli del fuso
legati a uno dei due cromosomi omologhi
provengonoda uno dei due poli della
cellula, mentre l'altro cromosoma e
attaccato alle fibre che provengono dal
polo opposto.
da quelli deUa mitosi. Durante la telofase della meiosi I inizia an­
che la prima citodieresi.
► LEGGI L'IMMAGINE
In quale fase della meiosi awiene ii processo di crossing-over?
Ogni
cromosoma
tetradi
ecostituito
dadue
cromatid,i
dato che
ii DNAsie
duplicate.
crossing-over
·.,,c..-- - omologhi
, 2 cromosomi
(1 tetrade)
Anafase I
Le tetradi si dividono e i cromosomi omologhi
migrano verso i poli opposti della cellula.
Telofase I
I cromosomi raggiungono i poli della cellula.
Ogni cromosoma e ancora formate da due
cromatidi.
Cito di eresi
Contemporaneamente alla telofase I si verifica
la citodieresi. Ogni cellula figlia contiene un
solo cromosoma {d ue cromatid i) di ciascuna
copp ia di omologhi.
92
1 cromosoma
(2 cromatidi)
n
Unita 4
Lameiosi 11
T ra la meiosi I e la meiosi II esiste una bre­
ve interfase, in cui i cromosomi si decom­
pattano e nella cellula risulta visibile la
cromatina. A ditferen za di quanto avvie­
ne nell'interfase del ciclo cellulare, duran-
te l'interfase tra meiosi I e meiosi II non si
ver ifica la duplicazione del DNA. La meio­
si 11 e sos tanzialmente simile a una mito­
si, con la differe nza che ha i.nizio da una
cellula in cui ii patri monio genetico non e
s tat o d uplicato.
l e cellule crescono e si rip r od ucono
Duran te la telofase II inizia la secon­
da citodieresi. Nel processo di divisione
meiotica la d ivisione del citoplasma avvie­
ne quindi due volte.
► LEGGI L' IMMAGINE
Quante cellule produce la meiosi?
Che cosa vede ii biologo - Meiosi II
Profase II
- La meiosi I eseguita da una breve interfase
durante la quale ii ONA non viene
duplicate.
- Durante la profase II la cromatina si
condensa nuovamente.
Metaf ase II
I cromosoml si allineano sul piano equatoriale
della cellula.
I
I 1 cromosoma
(2 cromatidi}
Anafase II
I due cromatidi di ciascun cromosoma si
separano e migrano ai poli opposti del fuso,
diventando cromosomi indipendenti.
Telofase II e citodiere si
La telofase II e la citodieresi awengono
contemporaneamente.Si fo rmano 4 cellule
figlie, ciascuna con un assetto aploide di
cromosomi.
Guida allo studio
O•li,.Ul:lt•\TH
La divisione meiotica
meiosi I
e ii processo che, a
partire dauna cellula
diploide, genera
4 cellule aploidi
(gameti). E compo sta
dalla meiosi (divi sa
in due fasi, meiosi I
e meiosi 11) e da due
citodiere
si.
111. .-[
avvien e
t ra mite
pro du ce
melosi II
Quante cellule si formano
tramite ii processodella
meiosi? Sono aploid i o
diploid i?
D lf •\'2 •li>·i !Mai@i•HeJDa
che cos'e formata la strutt ura
chi amata tetrade? In q ua le
fase de lla meiosi si forma?
93
m
La diversita genetica dei gameti
I gameti di un individuo prodotti tramitelameiosi sono tutt i di versi
rante la meiosi, si ripa rt iscono in modo casua
le nei nuclei figli;
uno da ll'a ltro. Le ragioni di questa variabilita genetica sono due:
• i cromo som i di origine maternae quelli di originepaterna, du-
• nella profase I avviene ii crossing-ov er, un processo che consi­
n
Come si origina
la variabilita genetica
Nella nostra specie ogni individuo eredi­
ta meta de! patrimonio genetico da un ge­
nitore e meta dall'altro. In al tre parole. per
c iascu na coppia di cromosomi omologhi
possediamo un cromosoma di origine m a­
terna e uno di origine paterna. Durante ii
pro cesso di meiosi, che porta alla produ­
zione dei gameti, i cromosomi di origine
materna e quelli di origine paterna vengo­
no ripartiti in modo casuale nelle cellule
aploidi che si generano. Nel caso dell'esse­
re umano sono quindi possibili 223 combi ­
nazioni differen ti (ricorda che possediamo
ste nello scambio di segmenti tra cromosom i omologh i.
23 coppie di cromosomi): questo signifi­
ca che ciascuno di noi produce pill di otto
milioni di tipi di ga meti diversi.
Nonostante questa variabilit a genetica
possa sembrare di per se gi3. molto eleva­
ta, durant e la meiosi essa aumenta anco­
ra grazie al crossing-over,un processo che
descriveremo in dettaglio nella pagina se­
guente. II cross ing-over«rimescola» ii ma­
teriale genetico di origine materna e pa­
terna, creando ulterior i co mbinazioni nel
DNA che forma i cromosomi, tutte diffe­
renti una dall'altra.
Con la fecondazione, cioe con la fusio­
ne dei due gameti (maschile e femminile
a ploidi ) , l a va r iabilit3. a umenta poi ulte­
riormente: nello zigote delJa specie uma­
na ciascuno dei 223 gameti maschili puO
co mbinarsi con ciascuno dei 223 gameti
femminili : qua ndo si riformano le coppie
di omologhi in seguito all' unione dei due
corredi aploidi di ciascun gamete, sono
dunque possibili 246 combinazio ni di cro­
mosomi (un numero enorme, che corri­
sponde a pill di 70 mila miliardi).
► LEGGI L' IMMAGINE
In ch e mode la meiosi I influenza la variabilita
genetica?
caso 2
caso 1
In questo esempio prendiamo in
considerazione le ricombinazioni
possi bili di una cel lula con solo due
cromosomi : quelli di origine materna
sono rappresentati in viola, mentre
quelli di origine paterna in azzurro .
l
l
MEIOSI I
La riparti zione de i
cromosomi materni e
paterni aw iene in modo
casua le e sono quindi
possibili 4 ricomb inazion i.
l
l
MEIOSl 11
Dal la r icom bi n azione
casuale si generano
quind i 4 gameti diversi.
II II
combinazione 1
94
combinazione 2
combinazione 3
combinazione 4
n
Unita 4 l ecellulecrescono esi riproducono
II crossing-over
11 crossing-over avviene dur ante la profa­
se della meiosi I. Questo processo consiste
in uno scambio di alcune porzioni corri­
spondenti di DNA tra i cromosomi omo­
loghi di origine paterna e materna, e ha
l'effetto di incrementa re le differen ze ge­
netiche tra le cellule prodotte dalla meiosi.
I cromosomi che derivano da questo pro­
cesso sono diversi da quelli di partenza e
portano una mescolanza delle caratteristi-
che genetiche che l'individuo aveva a sua
volta ricevuto dai genitori. Gli scambi av­
vengono a caso, motivo per cui le combi­
nazioni possibili so no milioni. Ne deriva
che ogni gamete prodotto da un indivi­
duo ed iverso da tutti gli altri prodotti dal­
lo stesso individu o.
Anche i cromosomi contenuti nei ga­
meti di due individui che si uniscono con
la fecondazio ne sono stati inte ressati a loro
volta dal crossing-over. Per questa ragione
i figli avranno, oltre al patrimonio geneti­
co della madre e de! padre, anche quello
dei nonni materni e paterni.
► LEGGI L' IMMAGINE
Quando aw iene ii crossing-ovetrra due
cromosomi?
Che cosa vede ii biologo
II crossing-over si verifica durante la profase I, quando
i cromosomi omologhi si appaiano a formare le tetradi.
Al termine del crossing- over i cromosomiomologhi
sisono scambiati dei segmenti corrispondenti.
Guida allo studio
IU]f j i/j:if•\'H I gameti possiedono un grande variabilita geneti ca.Questa e dovuta al fatto che i cromosomi
omologhi di origine materna e quelli di origine paterna durante la meiosi si di str ibuis cono in manieracasuale
all 'interno dei gameti e si scambiano reciprocamente dei tratti di ONA al momento def crossing- over.
2 . Quando awiene ii
crossing-over?
la ripartizione casuale
dei cromosomi
e ottenuta
.
avviene nella profase della
prima divisione meiotica
tramite
ii crossing-ove r
Quali sono i fattori che
aumentano la variab ilita
genetica nei gamet i?
avviene lo sca mbio
di porzioni di DNA tra
cromoso mi omolo ghi di
o rigine materna e paterna
3. Perch€! ii crossi ng-over
aumenta la variabilita
genetica tra i gameti?
95
