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Divisione della Cellula: Procarionti e Eucarioti, Appunti di Botanica Generale

La divisione cellulare di Procarionti e Eucarioti, inclusi i cicli cellulari, la mitosi e la meiosi. Il testo illustra la duplicazione di DNA, la divisione del citoplasma e il ruolo dei centrosomi. Viene inoltre discusso come la meiosi produce una notevole variabilità genetica.

Tipologia: Appunti

2020/2021

Caricato il 15/06/2021

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Divisione cellulare
I PROCARIOTI si dividono per scissione binaria, che è il modello più semplice di divisione
cellulare:
1. Il cromosoma batterico posto al centro della cellula inizia a duplicarsi a partire da una
regione specifica (regione ori).
2. Pian piano che si duplica, le due molecole di DNA in formazione si spostano verso le
estremità opposte della cellula.
3. Conclusasi la duplicazione del cromosoma, inizia la divisione cellulare (citodieresi), con la
strozzatura della membrana plasmatica; al livello della parete cellulare si deposita nuovo
materiale che finisce per separare le due cellule.
Alcune cellule, maturando, perdono completamente la capacità di dividersi. Altre cellule si
dividono molto rapidamente. Una cellula rimane vitale finchè non si divide oppure muore.
Viene definito ciclo cellulare il tempo che intercorre tra la formazione di una cellula e la sua
divisione in due cellule figlie o la sua morte.
La divisione cellulare negli EUCARIOTI è assai più complessa e comprende due fasi:
- La FASE MITODICA, o fase M, durante la quale si realizzano la divisione del nucleo e del
citoplasma.
- L’INTERFASE, il periodo più lungo della vita cellulare, che intercorre tra una divisione e l’altra.
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Divisione cellulare

I PROCARIOTI si dividono per scissione binaria , che è il modello più semplice di divisione cellulare:

  1. Il cromosoma batterico posto al centro della cellula inizia a duplicarsi a partire da una regione specifica ( regione ori ).
  2. Pian piano che si duplica, le due molecole di DNA in formazione si spostano verso le estremità opposte della cellula.
  3. Conclusasi la duplicazione del cromosoma, inizia la divisione cellulare ( citodieresi ), con la strozzatura della membrana plasmatica; al livello della parete cellulare si deposita nuovo materiale che finisce per separare le due cellule. Alcune cellule, maturando, perdono completamente la capacità di dividersi. Altre cellule si dividono molto rapidamente. Una cellula rimane vitale finchè non si divide oppure muore. Viene definito ciclo cellulare il tempo che intercorre tra la formazione di una cellula e la sua divisione in due cellule figlie o la sua morte. La divisione cellulare negli EUCARIOTI è assai più complessa e comprende due fasi:
  • La FASE MITODICA , o fase M , durante la quale si realizzano la divisione del nucleo e del citoplasma.
  • L’ INTERFASE , il periodo più lungo della vita cellulare, che intercorre tra una divisione e l’altra.

L’interfase può essere divisa in tre sottofasi G ( gap , intervallo):

  • Sottofase G1 : il più lungo, successivo alla divisione, in cui la cellula sintetizza numerose molecole e si accresce.
  • Sottofase S (sintesi): la cellula continua ad accrescersi, ma duplica il proprio DNA in previsione della divisione.
  • Sottofase G2 : iniziano a formarsi le strutture che serviranno per la Mitosi. L’informazione genetica è contenuta nei cromosomi , ciascuno formato da una molecola di DNA spiralizzata e legata a proteine chiamate istoni. Se tutto il DNA contenuto in 1 sola cellula umana venisse despiralizzato, raggiungerebbe una lunghezza di circa 2m. Nella fase S ciascun cromosoma si duplica e risulta formato da 2 molecole di DNA identiche, i cromatidi fratelli, uniti in una regione ± centrale, il centromero. Segue il G2 e solo dopo la divisione vera e propria (M).
  • Durante la Metafase i cromosomi hanno raggiunto il centro della cellula, dove formano la “piastra equatoriale”.
  • Durante la Anafase i centromeri si staccano e i cromatidi fratelli si allontanano tirati verso le estremità opposte in direzione dei cinetocori.
  • Durante la Telofase il fuso si dissolve, i cromosomi si despiralizzano, l’involucro nucleare si riforma ed inizia la citodieresi. Nelle cellule animali la divisione cellulare avviene per invaginazione della membrana plasmatica , come se un filo strozzasse il citoplasma. Nelle cellule vegetali , per la presenza della parete, avviene diversamente. Lungo la piastra equatoriale compaiono alcune vescicole prodotte dal Golgi che si fondono formando una nuova membrana e poi una nuova parete. Con la Mitosi si originano cellule figlie geneticamente identiche al genitore, con lo stesso numero di cromosomi. La MEIOSI è invece legata ai processi di riproduzione sessuata : è un processo che comporta due divisioni successive e che produce 4 cellule che contengono la metà dei cromosomi rispetto alla cellula originaria In generale, tutti gli organismi della stessa specie contengono uno stesso numero di cromosomi. Nelle cellule somatiche (cioè quelle del corpo) di un animale o una pianta il numero dei cromosomi è sempre pari ed è indicato con 2n e le cellule sono dette diploidi. Il corredo cromosomico è doppio, ogni cromosoma è presente in duplice copia, uno è di origine maschile ed uno di origine femminile. I due cromosomi che costituiscono una coppia sono definiti omologhi , e portano le stesse informazioni genetiche, cioè gli stessi geni. Nelle cellule sessuali , o gameti , il numero dei cromosomi è dimezzato, perciò è indicato con n e le cellule sono dette aploidi. Le cellule aploidi quindi contengono una singola serie di cromosomi, cioè un solo omologo di ciascuna coppia. Quando due cellule sessuali diverse, aploidi, si fondono danno origine ad uno zigote , la prima cellula diploide del nuovo organismo, con un corredo cromosomico doppio (2n). Lo zigote darà origine ad un nuovo individuo attraverso successive divisioni mitotiche. Il processo che porta alla formazione dei gameti con la riduzione del numero dei cromosomi da diploide ad aploide è chiamato meiosi.

La meiosi è preceduta, come la mitosi, da un’ interfase , con una sottofase S , durante la quale avviene la duplicazione di ciascun cromosoma. All’inizio quindi della meiosi ciascun cromosoma è composto da due cromatidi fratelli. Seguono due divisioni cellulari, chiamate meiosi I e meiosi II****. Durante la Profase I avviene un appaiamento tra cromosomi omologhi che non si verifica nella mitosi. I cromosomi omologhi, ciascuno formato da due cromatidi, si appaiono, per tutta la loro lunghezza ed avviene lo scambio di segmenti tra cromatidi appartenenti a cromosomi omologhi (crossing-over). Questo scambio di materiale accresce la variabilità genetica. Grazie al crossing-over , cioè uno scambio di segmenti tra cromatidi di cromosomi omologhi , i cromatidi di uno stesso cromosoma non saranno più identici. Il significato della meiosi non è quindi solo quello di produrre i gameti per la riproduzione sessuale, ma quello di rimescolare il patrimonio genetico in modo da creare una notevole variabilità di caratteri nell’ambito della specie, premessa alla sua evoluzione.

Ciclo Vitale

Il ciclo vitale è l’intera sequenza delle fasi dello sviluppo di un organismo. A seconda degli organismi, può prevalere una generazione aploide o una generazione diploide. Tre sono i possibili cicli vitali

  • Ciclo Aplonte : prevalgono gli organismi aploidi. Nei protisti, nei funghi ed in alcune alghe l’individuo adulto è aploide e lo zigote è l’unico stato diploide. La meiosi avviene subito dopo la fecondazione. Lo zigote forma per meiosi 4 cellule aploidi che per mitosi producono individui pluricellulari aploidi che produrranno gameti.
  • Ciclo Diplonte : prevalgono gli organismi diploidi. Negli animali, nella maggior parte delle piante e nelle alghe brune i gameti sono le uniche cellule aploidi del ciclo biologico; si formano per meiosi e dalla loro fusione si forma uno zigote diploide che dividendosi mitoticamente forma l’organismo adulto.
  • Ciclo Aplo-diplonte: gli organismi passano attraverso stadi aploidi e diploidi. Tipico delle felci e la maggior parte delle alghe la meiosi non produce gameti ma spore aploidi che si dividono per mitosi formando uno stadio vitale intermedio aploide (gamotofito) che produce i gameti. Dalla loro fusione si forma lo zigote diploide che dà origina loro volta producono, per meiosi, spore aploidi (alternanza di generazione).