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La divisione cellulare: processi e funzioni, Dispense di Scienze della Terra

Una dettagliata spiegazione del processo di divisione cellulare, sia per le cellule procariotiche che per quelle eucariotiche. Vengono descritti i tre eventi principali della divisione cellulare: la duplicazione del dna, la segregazione del dna e la citodieresi. Inoltre, vengono illustrate le differenze tra la mitosi, utilizzata dagli eucarioti per la riproduzione asessuale, e la meiosi, necessaria per la riproduzione sessuale. Il documento approfondisce anche le funzioni della mitosi nel corpo umano, come la crescita e il ricambio cellulare. Infine, viene spiegato il concetto di cariotipo e la determinazione del sesso negli esseri umani.

Tipologia: Dispense

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La divisione cellulare
processo per la quale dalla cellula madre vengono originate due
cellule nuove chiamate, cellule figlie.
- organismi unicellulari (procarioti o eucarioti) la divisione cellulare può coincidere con
la riproduzione
- Pluricellulari la divisione non coincide con la riproduzione
Nelle piante, animali e funghi può avvenire indipendentemente dalla riproduzione e permette
di: sostituire le cellule danneggiate o morte, riparare i tessuti, rigenerare.
Si tratta di un processo che continua incessantemente ovviamente a ritmi diversi.
I 3 eventi della divisione
Ciclo cellulare= periodo di tempo che intercorre tra la nascita della cellula e la divisione di
essa, questo viene definito ciclo perché inizia e finisci con lo stesso tipo di evento e ogni
cellula figlia diventerà a sua volta cellula madre del ciclo successivo.
1. duplicazione del DNA: la cellula si accresce e svolge un’attività metabolica;il DNA
si duplica, raddoppia la quantità di materiale genetico presente nella cellula madre =
2 copie del genoma originario
2. segregazione DNA separazione due copie del materiale genetico che vengono
dislocate in due regioni opposte
3. citodieresi spartizione del citoplasma con formazione di due involucri separati
Per far che possa effettivamente avvenire la divisione la cellula deve avere le risorse
necessarie= segnali riproduttivi
per gli unicellulari sono fattori ambientali
Pluricellulari molecole inviate da altre cellule
La differenza dipende dalla diversa organizzazione delle molecole di DNA; nelle cellule
procariotiche questa è contenuta in un singolo cromosoma circolare, composto da un
filamento attaccato in un punto alla membrana; nei eucarioti sono numerose molecole lineari
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Scarica La divisione cellulare: processi e funzioni e più Dispense in PDF di Scienze della Terra solo su Docsity!

La divisione cellulare

processo per la quale dalla cellula madre vengono originate due

cellule nuove chiamate, cellule figlie.

  • organismi unicellulari (procarioti o eucarioti) la divisione cellulare può coincidere con la riproduzione
  • Pluricellulari la divisione non coincide con la riproduzione Nelle piante, animali e funghi può avvenire indipendentemente dalla riproduzione e permette di: sostituire le cellule danneggiate o morte, riparare i tessuti, rigenerare. Si tratta di un processo che continua incessantemente ovviamente a ritmi diversi.

I 3 eventi della divisione

Ciclo cellulare= periodo di tempo che intercorre tra la nascita della cellula e la divisione di essa, questo viene definito ciclo perché inizia e finisci con lo stesso tipo di evento e ogni cellula figlia diventerà a sua volta cellula madre del ciclo successivo.

  1. duplicazione del DNA : la cellula si accresce e svolge un’attività metabolica;il DNA si duplica, raddoppia la quantità di materiale genetico presente nella cellula madre = 2 copie del genoma originario
  2. segregazione DNA separazione due copie del materiale genetico che vengono dislocate in due regioni opposte
  3. citodieresi spartizione del citoplasma con formazione di due involucri separati Per far sì che possa effettivamente avvenire la divisione la cellula deve avere le risorse necessarie= segnali riproduttivi ● per gli unicellulari sono fattori ambientali ● Pluricellulari molecole inviate da altre cellule La differenza dipende dalla diversa organizzazione delle molecole di DNA; nelle cellule procariotiche questa è contenuta in un singolo cromosoma circolare, composto da un filamento attaccato in un punto alla membrana; nei eucarioti sono numerose molecole lineari

di DNA contenuti in un nucleo, queste sono avvolte intorno agli istoni (proteine) che impediscono l’aggrovigliamento.

Divisione organismi procarioti

Scissione Binaria

Formula di riproduzione asessuata che produce cellule identiche a quelle della cellula madre Quando i procarioti si devono riprodurre utilizzano un processo di scissione binaria che inizia con:

  • duplicazione DNA
  • L’allungamento della cellula per accrescimento della membrana + segregazione
  • I due cromosomi si ancorano alla parte interna della membrana e si allontanano l’uno dall’altro
  • La cellula si strozza fino a creare le due cellule figlie Casi particolari Escherichia coli: da una sola cellula in 12 ore discendenza di miliardi di cellule, il tempo varia in base alla relazione delle condizioni ambientali. Tra questi fattori abbiamo temperatura, l’acidità dell’ambiente, la disponibilità di nutrimento e la concentrazione dell’ossigeno. La scissione binaria è considerata una forma di riproduzione asessuata, cellula figlia eredita il patrimonio genetico di un solo genitore (cellula madre) quindi geneticamente sono identiche.

Cellule eucariotiche e mitosi:

esistono 2 tipi di cellule:

  • gameti adibiti alla riproduzione che hanno 23 cromosomi ciascuna poiché si uniscono per fecondazione e danno alla cellula 46 cromosomi f (ovuli), m(spermatozooi)
  • cellule somatiche ovvero le restanti che hanno 46 cromosomi ciascuna

Esistono 2 tipi di divisione cellulare

● la mitosi che consiste nella produzione di due nuclei figli, ciascuno dotato di un corredo cromosomico identico al nucleo della cellula madre utilizzata da eucarioti che hanno riproduzione asessuata procarioti

La mitosi

produce due nuclei identici, questo può essere diviso in 4 fasi facilmente osservabili al microscopio.

  1. profase:
    • i cromosomi si spiralizzano a forma di fuso mitotico, questi si condensano assumendo la loro fase caratteristica
    • il nucleolo sparisce e la membrana che circonda il nucleo si frammenta e comincia a dissolversi
    • prende forma il fuso mitotico, costituito da fibre che si estendono da un polo all’altro della cellula partendo dai centrosomi e che consentono l’orientamento dei cromosomi nella giusta direzione
  2. b
  3. metafase:
    • i cromosomi si allineano sul piano equatoriale poiché le fibre del fuso si congiungono ai cromatidi fratelli di ciascun cromosoma in corrispondenza di un complesso proteico chiamato cinetocore (formatosi alla fine della profase)
    • i cromosomi guidati dalle fibre si allineano in modo ordinato a metà strada tra i due poli nella zona equatoriale formando la piastra metafasica
    • alla fine raggiungono il massimo grado di spiralizzazione
  4. Anafase:
    • si separano i cromatidi fratelli, grazie alle fibre del fuso, vengono trascinati in due direzioni opposte e contemporaneamente la cellula si allunga in direzione dei poli
    • al termine le due serie identiche di cromosomi si trovano ai lati opposti della cellula
    • ogni cromosoma è costituito da un solo cromatidio
  5. Telofase:
    • il fuso si dissolve e si forma l’involucro nucleare
    • sono presenti 2 nuclei figli che contengono lo stesso patrimonio genetico del nucleo originario
    • vengono ricostruiti i nucleoli (eliminati nella profase)
    • i cromosomi si despiralizzano e si riforma la cromatina

5. La citodieresi,

  • una fase in cui il citoplasma viene diviso in due parti con gli organuli divisi in parte per una cellula in parte per l’altra
  • nelle cellule animali: la membrana plasmatica si contrae e si invagina grazie ad un anello contrattile che strozza la cellula
  • nelle cellule vegetali la membrana è rigida quindi a partire dalla parte centrale giungono le vescicole dell’apparato di Golgi che si aprono e si uniscono formando la nuova membrana plasmatica e il loro contenuto la parete cellulare terminata la citodieresi le cellule figlie contengono un patrimonio genetico identico ma anche le strutture cellulari e gli organuli della cellula completa.

Le

funzioni della mitosi nel corpo umano

  1. crescita, nel corso dello sviluppo la dimensione della cellula aumenta e questo accrescimento implica la produzione di nuove cellule
  2. ricambio: tutte le cellule dopo aver compiuto qualche ciclo circolare muoiono e devono essere sostituite, ma le cellule morte ci proteggono dalle infezioni e le cellule che si trovano al di sotto di quelle morte si riproducono per mitosi. certe cellule muoiono di proposito mediante il processo di apoptosi utilizzata da cellule che nel tempo hanno un'alta probabilità di recare danni (digerenti) Un gran numero di cellule deve essere sostituito per mitosi quasi tutte le cellule somatiche del corpo, quelle che non lo fanno cervello o cardiaco o a ritmo molto lento le divisioni cellulari si susseguono a ritmi molto diversi che varia in base al tipo di cellula

La meiosi e la riproduzione sessuata

Gli eucarioti possono riprodursi anche per riproduzione sessuata. La fecondazione è l’unione di due cellule chiamate gameti quando questa avviene i nuclei dei gameti si uniscono così da creare lo zigote con un corredo cromosomico di 23+23= 46, la fecondazione però comporta una difficoltà che si risolve grazie alla meiosi ( se un gamete avesse 46 cromosomi ne erediterebbe 92 se uno dei suoi figli si riproducesse a sua volta avrebbe 92x2) la soluzione è la meiosi un processo che permette di produrre cellule figlie con la metà dei cromosomi rispetto alla cellula madre.

Come avviene la meiosi

la meiosi comprende: la replicazione del DNA, il crossing-over, la separazione dei cromosomi omologhi

  1. profase I
    • i cromosomi si condensano e avviene il crossing over, all’inizio della profase i cromosomi si spiralizzano e si condensano, si forma così una struttura tetrade che appare come una X nella quale le due estremità si sovrappongono,
    • in queste zone i cromatidi avviano il crossing over ovvero si scambiano segmenti corrispondenti di DNA che contengono gli stessi geni
    • completato il crossing over la membrana nucleare si frammenta e comincia a crearsi il fuso
  2. metafase I
    • le coppie di omologhi si allineano sulla piastra metafasica guidate dalle fibre di fuso le tetradi si spostano verso il centro della cellula
    • gli omologhi di ciascuna coppia non sono allineati ma rivolti verso i due poli opposti
  3. anafase I
    • gli omologhi sono attirati verso le due estremità della cellula, separati si muovono in direzioni opposte, per ogni tetrade uno dei omologhi migra verso un polo mentre l'altro in un’altro
    • ognuna delle due serie conterrà in parte cromosomi paterni e in parte quelli materni distribuiti in modo casuale
  4. telofase
    • si formano i due nuclei con corredo cromosomico dimezzato, una volta che vengono raggiunti i poli della cellula, le due serie di cromosomi vengono racchiuse nei rispettivi involucri nucleari formando 2 nuclei distinti
    • ciascun nucleo contiene un numero di cromosomi dimezzato rispetto alla cellula madre poi ha inizio la citodieresi, il citoplasma si divide e la membrana plasmatica si strozza

La meiosi II

al termine della meiosi I si ha un interfase di durata diversa a seconda della specie. le cellule si dividono ulteriormente con un processo analogo ma senza la replicazione di DNA, si producono 4 cellule aploidi.

  1. Profase II
    • i cromosomi si condensano nuovamente
    • si disgrega la membrana nucleare
    • si forma il fuso
  2. Metafase II
    • i cromosomi si allineano al centro della cellula per azione delle fibre del fuso attaccate al centromero
    • si forma così una piastra metafasica
  3. Anafase II
    • i cromatidi fratelli si separano e migrano verso poli opposti
    • al termine di questa fase a ogni polo c’è una serie completa di cromosomi ciascuno formato da un cromatidio solo
    • ogni serie contiene alcuni cromosomi di origine paterna e altri di origine materna
  4. Telofase II
    • si formano i 4 nuclei aploidi poiché le membrane si ri-aggregano e le cellule si dividono per citodieresi
    • al termine del processo si ottengono 4 cellule aploidi ciascuna con un corredo cromosomico completo

La riproduzione e la varietà di specie

i gameti sono unici

contengono lo stesso numero di cromosomi ma non sono mai uguali geneticamente

  • crossing over: durante la profase I avviene questo scambio di segmenti di DNA tra i cromatidi delle coppie di omologhi, questi si scambiano una quantità identica di materiale genetico perciò alla fine avranno lo stesso numero di geni che avevano all'inizio. (ogni gamete deve possedere un corredo genetico completo per consentire il corretto sviluppo del nuovo organismo dopo la fecondazione. quello che cambia però è la combinazione di alleli sui cromatidi che riassicura la ricombinazione del materiale genetico
  • assortimento degli omologhi le fibre del fuso separano i due omologhi di ogni tetrade con destinazione del tutto casuale, quindi i cromosomi nelle cellule finali possono essere di combinazioni diverse

La riproduzione sessuata genera varietà

nelle specie a riproduzione sessuata i figli sono differenti dai genitori perché ereditano, attraverso i gameti, metà corredo cromosomico da un genitore e metà dall’altro; inoltre gli alleli sono rimescolati durante la meiosi.