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La riproduzione cellulare è detta anche divisione cellulare, perché la cellula madre, per dare origine alle cellule figlie, si divide in due parti più o

meno uguali.

È il processo grazie al quale una cellula genera altre cellule. (con esso abbiamo una crescita esponenziale: 1-2-4-8-16-32…)

- ORGANISMI UNICELLULARI: la divisone cellulare negli organismi unicellulari coincide con la riproduzione asessuata

- ORGANISMI PLURICELLULARI: NON coincide con la riproduzione:

1) Serve per generare tessuti (crescita)

2) Per la riparazione di cellule e tessuti danneggiati

3) Per il ricambio di tessuti (processo naturale)

4) Cellule germinali: che hanno il compito di generare un nuovo individuo

 Cellula uovo -> zigote

 -> 2 cellule -> 4 cellule -> 8 cellule…

SCISSIONE BINARIA NEI PROCARIOTI (il materiale si duplica) si divide in quattro eventi:

-segnali riproduttivi (dei fattori esterni) dove c’è disponibilità di sostanze nutritive e la temperatura deve essere favorevole

-duplicazione del DNA: ogni parte della cellula deve essere duplicata (le due parti sono identiche)

-segregazione del DNA: dopo essersi duplicato, il DNA si stacca e si separa

-citodieresi: ovvero la divisione del citoplasma -> la cellula cresce, si allunga e poi forma una strozzatura che la divide, formando due cellule…

LE CELLULE FIGLIE SONO GENETICAMENTE IDENTICHE -> Questo processo è lungo circa 20/40 minuti, quindi la popolazione batterica aumenta

molto velocemente

VANTAGGI: non è necessario un partner e si riproducono molto velocemente e colonizzano un ambiente molto facilmente.

SVANTAGGIO: non si evolvono perché sono tutti identici fra loro.

DIVISIONE NEGLI EUCARIOTI

Negli eucarioti ci sono varie molecole di DNA: 2 metri di filamento doppio, è avvolto e arrotolato (in modo da accorciarsi) e si avvolge intorno a

particolari proteine chiamate ISTONI: QUESTI SI ORGANIZZANO IN GRUPPI DI OTTO (ottameri) INTORNO AI QUALI è AVVOLTO IL DNA.

Formano catene di NUCLEOSOMI: ovvero gli ottameri attorno ai quali è avvolto il

DNA

 Normalmente le molecole di DNA si organizzano nelle cellule in catene di

nucleosomi (CROMATINA “ho una matassa di filamenti)

 Quando la cellula si divide si organizza su se stessa a formare delle altre matasse

per semplificare la divisione: CROMOSOMI

INTERFASE: è il periodo in cui la cellula non si divide -> la divisione è solo una parte

del ciclo cellulare (la vita) della cellula. È divisa in tre periodi nei quali la cellula si

prepara a dividersi:

- G1 si trovano le cellule che non si dividono (cresce, prende nutrimento.)

- S -> sintesi (duplica tutte le sue parti)

- G2 prepara tutte quelle strutture che le servono proprio per dividersi

Se trascuriamo l’evento morte, il ciclo vitale della cellula va da una mitosi all’altra. La mitosi si svolge in un periodo relativamente breve e gran

parte del ciclo cellulare è occupato da una fase di relativo riposo, detta interfase. In realtà, durante l’interfase si verificano una serie di processi

preparatori, senza i quali la mitosi non potrebbe attuarsi. In una fase chiamata periodo S (periodo di Sintesi) si verifica l’autoduplicazione del

DNA; questa fase è preceduta dalla fase G1 (G da Gap = intervallo) e seguita dalla fase G2; durante queste due fasi non si ha sintesi di DNA. Nella

fase G1 vengono sintetizzati RNA transfer, ribosomi, RNA messaggeri e numerosi enzimi, importanti per la successiva duplicazione del DNA (tra

questi enzimi la DNA polimerasi, che ha il compito di ricostruire le nuove catene di DNA). Nella fase G2, che segue la sintesi del DNA (periodo S),

vengono prodotte importanti proteine strutturali, come quelle dei microtubuli che formano il fuso mitotico, struttura responsabile della

separazione dei cromosomi durante la mitosi. Il ciclo cellulare comprende perciò: l’interfase (con la fase G1, poi la fase S e la fase G2) la mitosi (o

cariocinesi) e la citodieresi (divisione del citoplasma).

CHI

DIVISIONE CELLULARE

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La riproduzione cellulare è detta anche divisione cellulare, perché la cellula madre, per dare origine alle cellule figlie, si divide in due parti più o meno uguali. È il processo grazie al quale una cellula genera altre cellule. (con esso abbiamo una crescita esponenziale: 1-2-4-8-16-32…)

ORGANISMI UNICELLULARI: la divisone cellulare negli organismi unicellulari coincide con la riproduzione asessuata
ORGANISMI PLURICELLULARI: NON coincide con la riproduzione:
1. Serve per generare tessuti (crescita)
2. Per la riparazione di cellule e tessuti danneggiati
3. Per il ricambio di tessuti (processo naturale)
4. Cellule germinali: che hanno il compito di generare un nuovo individuo  Cellula uovo -> zigote  -> 2 cellule -> 4 cellule -> 8 cellule… SCISSIONE BINARIA NEI PROCARIOTI (il materiale si duplica) si divide in quattro eventi: -segnali riproduttivi (dei fattori esterni) dove c’è disponibilità di sostanze nutritive e la temperatura deve essere favorevole -duplicazione del DNA: ogni parte della cellula deve essere duplicata (le due parti sono identiche) -segregazione del DNA: dopo essersi duplicato, il DNA si stacca e si separa -citodieresi: ovvero la divisione del citoplasma -> la cellula cresce, si allunga e poi forma una strozzatura che la divide, formando due cellule… LE CELLULE FIGLIE SONO GENETICAMENTE IDENTICHE -> Questo processo è lungo circa 20/40 minuti, quindi la popolazione batterica aumenta molto velocemente VANTAGGI: non è necessario un partner e si riproducono molto velocemente e colonizzano un ambiente molto facilmente. SVANTAGGIO: non si evolvono perché sono tutti identici fra loro. DIVISIONE NEGLI EUCARIOTI Negli eucarioti ci sono varie molecole di DNA: 2 metri di filamento doppio, è avvolto e arrotolato (in modo da accorciarsi) e si avvolge intorno a particolari proteine chiamate ISTONI: QUESTI SI ORGANIZZANO IN GRUPPI DI OTTO (ottameri) INTORNO AI QUALI è AVVOLTO IL DNA. Formano catene di NUCLEOSOMI: ovvero gli ottameri attorno ai quali è avvolto il DNA  Normalmente le molecole di DNA si organizzano nelle cellule in catene di nucleosomi (CROMATINA “ho una matassa di filamenti)  Quando la cellula si divide si organizza su se stessa a formare delle altre matasse per semplificare la divisione: CROMOSOMI INTERFASE: è il periodo in cui la cellula non si divide -> la divisione è solo una parte del ciclo cellulare (la vita) della cellula. È divisa in tre periodi nei quali la cellula si prepara a dividersi:
G1 si trovano le cellule che non si dividono (cresce, prende nutrimento.)
S -> sintesi (duplica tutte le sue parti)
G2 prepara tutte quelle strutture che le servono proprio per dividersi Se trascuriamo l’evento morte, il ciclo vitale della cellula va da una mitosi all’altra. La mitosi si svolge in un periodo relativamente breve e gran parte del ciclo cellulare è occupato da una fase di relativo riposo, detta interfase. In realtà, durante l’interfase si verificano una serie di processi preparatori, senza i quali la mitosi non potrebbe attuarsi. In una fase chiamata periodo S (periodo di Sintesi) si verifica l’autoduplicazione del DNA; questa fase è preceduta dalla fase G1 (G da Gap = intervallo) e seguita dalla fase G2; durante queste due fasi non si ha sintesi di DNA. Nella fase G1 vengono sintetizzati RNA transfer, ribosomi, RNA messaggeri e numerosi enzimi, importanti per la successiva duplicazione del DNA (tra questi enzimi la DNA polimerasi, che ha il compito di ricostruire le nuove catene di DNA). Nella fase G2, che segue la sintesi del DNA (periodo S), vengono prodotte importanti proteine strutturali, come quelle dei microtubuli che formano il fuso mitotico, struttura responsabile della separazione dei cromosomi durante la mitosi. Il ciclo cellulare comprende perciò: l’interfase (con la fase G1, poi la fase S e la fase G2) la mitosi (o cariocinesi) e la citodieresi (divisione del citoplasma).

CHI DIVISIONE CELLULARE

È la divisione vera e propria È un processo di divisione cellulare attraverso il quale, partendo da una cellula (46 cromosomi) si generano due cellule geneticamente identiche (46 cromosomi ciascuna). Il numero dei cromosomi rimane costante, insieme anche all’informazione genetica (la sequenza nucleotidica). Un cromosoma è formato da DNA e PROTEINE istoni (nucleosomi), negli umani ci sono 46 cromosomi (23 dalla madre-contenuti nella cellula uovo e 23 dal padre-contenuti nello spermatozoo). Sono organizzati in 23 coppie di cromosomi simili detti OMOLOGHI: le prime 22 coppie ( cromosomi) sono formate da cromosomi detti AUTOSOMI (DOVE SONO CONTENUTE caratteristiche della persona), la 23 è formata da cromosomi sessuali (XX donna, XY uomo) Nella fase S la cellula duplica il suo DNA e il cromosoma diventa formato da due coppie eliche. 1 cromosoma è formato da 2 CROMATIDI fratelli (sono identici perché derivano dalla duplicazione FASE S (sono uniti nel CENTROMERO). Alla fine della fase S ci sono 92 cromatidi, organizzati in 46 “cromosomi”, a un certo punto i cromatidi si separano dai propri fratelli e vengono ripartiti equamente nelle due cellule figlie DURANTE LA MITOSI. LE QUATTRO FASI DELLA MITOSI:

Profase
Metafase
Anafase
Telofase/citodieresi (contemporanee) Con queste 4 fasi c’è la divisione del nucleo e del citoplasma.
PROFASE: durante l’interfase non ci sono i cromosomi (il DNA è in forma di filamenti sparsi è detto CROMATINA), la profase inizia dopo la fase S (i cromosomi sono già formati), la membrana nucleare inizia a disintegrarsi per poi sparire. Nel citoplasma appaiono i CENTRIOLI (strutture formate da microtubuli organizzati in coppie): tendono ad allontanarsi l’uno dall’altro ai poli opposti della cellula.
METAFASE: la membrana nucleare non c’è più e i centrioli sono ai poli opposti. Fra le coppie ai centrioli si formano delle fibre (microtuboli) che formano il FUSO MITOTICO. I cromosomi si attaccano alle fibre del fuso tramite il loro centromero e si dispongono in fila nella zona equatoriale del fuso, quindi i cromosomi allineandosi lungo questa immaginaria linea formano una struttura: la piastra metafasica) lungo il piano centrale della cellula. Il cinetocore è una struttura proteica componente del centromero. Di solito per ogni centromero vi sono 2 cinetocori, un cinetocore per ogni cromatidio. Il ruolo dei cinetocori è quello di agganciarsi ai microtubuli del fuso mitotico durante la divisione cellulare. I CROMOSOMI OMOLOGHI NON SI METTONO APPAIATI MA SI DISPONGONO UNO DOPO L’ALTRO SUL FUSO.
ANAFASE: FASE Più VELOCE il centromero si sdoppia (“sdoppiamento del centromero”), i cromatidi fratelli si separano e vanno da parti opposte della cellula, tirati dalle fibre (migrano) VERI E PROPRI CROMOSOMI. I microtubuli per permettere l’allontanamento vengono smontati, quindi si accorciano e il cromatide fratello/cromosoma viene trascinato al polo della cellula. (I cromosomi duplicati si sono divisi e DIVENTANO nuovamente cromosomi normali).
TELOFASE: QUI la separazione dei cromosomi è completata, ciascuna doppia elica si srotola e si DESPIRALIZZANO (non sono più cromosomi -> ritorna la cromatina). Si riforma l’involucro nucleare e le fibre scompaiono AVVIENE LA CITODIERESI:

Cellule animali: nella parte centrale del citoplasma viene tirato un filamento di actina e miosina e si forma una strozzatura, detta ANELLO CONTRATTILE, finché il citoplasma si divide;
Cellule vegetali: nell’apparato di Golgi si formano delle piccole vescicole, che poi si fondono in una grande vescicola: essa contiene il materiale per formare la parete cellulosa. Il citoplasma si divide e quel materiale forma le pareti delle due cellule.

CHI MITOSI

Nelle cellule diploidi ogni cromosoma è presente in due copie aventi la stessa forma e dimensione (ciascuna copia proviene da uno dei due genitori). CORREDO CROMOSOMICO DIPLOIDE (n è il numero dei tipi di cromosomi -23->46) quando una cellula è formata da 23 coppie di cromosomi omologhi, si dice che ha il corredo cromosomico diploide. Le cellule somatiche: tutte le cellule del nostro corpo (sono tutte diploidi): Le cellule somatiche: 2n=46 (ha due cromosomi per ogni tipo) I gameti sono APLOIDI, perché hanno 23 tipi di cromosomi singoli (n=23 /un cromosoma per ogni tipo) La prima divisione meiotica comprende varie fasi: PROFASE UNO: è la più lunga -> la cellula ha già duplicato il DNA, perché i cromosomi hanno due cromatidi. Questo processo è identico alla mitosi, una cosa in più è che i cromosomi analoghi (della stessa coppia) si avvicinano e si scambiano dei pezzettini di cromosomi (i punti in cui si verifica si chiamano chiasmi/aspetto di una X). Alla fine il cromosoma materno sarà prevalentemente materno ma avrà anche dei pezzettini di quello paterno e viceversa, quindi sarà misto cioè che avrà anche parti del cromosoma dell’altro sesso. Questo evento viene definito CROSSING OVER (avviene in maniera del tutto casuale (i cromosomi sono detti ricombinanti)) -> serve per lo scambio di materiale genetico ed è uno dei motivi per cui i gameti sono tutti diversi. La sinapsi è quel processo mediante il quale i cromosomi omologhi si mettono in coppia. Ciascun cromosoma è formato da due cromatidi, e quindi quattro cromatidi formano una tetrade. In seguito alla sinapsi degli omologhi può avvenire il crossing-over, un processo mediante il quale i cromatidi non fratelli di cromosomi omologhi si scambiano parti equivalenti, determinando nuove combinazioni di geni e favorendo l'evoluzione. Il risultato visibile del crossing-over è una struttura a croce chiamata chiasma. In ciascun chiasma i cromosomi omologhi possono scambiarsi segmenti di cromatidi. In genetica, il chiasma (o chiasmo) è il punto in cui due cromosomi omologhi formano una sinapsi durante la meiosi, più in particolare durante il crossing-over, che avviene durante la Profase I.

METAFASE UNO: avviene ugualmente alla metafase della mitosi, unica differenza: i cromosomi non si allineano casualmente, ma solo quelli omologhi si allineano/assortiscono a coppie in modo del tutto casuale al centro del fuso; avviene un ASSORTIMENTO INDIPENDENTE/CASUALE. Esistono un numero infinito di combinazioni possibili. A sinistra ci può essere sia un cromosoma materno, sia paterno e viceversa per la destra. I CROMOSOMI OMOLOGHI APPAIATI SI DISPONGONO UNO ACCANTO ALL’ALTRO.
ANAFASE UNO e TELOFASE UNO sono uguali alla mitosi ma con una sola differenza: i cromatidi fratelli non si separano e il centromero non si sdoppia ma si separano i cromosomi omologhi. È per questo motivo che le cellule figlie hanno 23 cromosomi, ciascuno formato da due cromatidi fratelli. Il periodo compreso fra la prima e la seconda divisione meiotica si chiama ITERCINESI (e non c’è la duplicazione del DNA). La prima divisione meiotica viene considerata RIDUZIONALE, perché da 46 si va a 23 cromosomi (cellule figlie), quindi dimezza il numero dei cromosomi. La seconda divisione meiotica è detta EQUAZIONALE perché il numero dei cromosomi rimane costante , perché da 23 si va a 23 cromosomi (cellule figlie). Durante la meiosi II, i cromosomi si condensano e si attaccano ad un nuovo fuso (profase II). In seguito, raggiungono la posizione sulla piastra equatoriale della cellula (metafase II) ed i loro centromeri si dividono per consentire ai cromatidi fratelli di migrare verso i poli opposti (anafase II) fenomeno definito disgiunzione cromatidica. La riproduzione sessuata produce variabilità genetica attraverso tre meccanismi:
crossing-over: permette lo scambio di segmenti corrispondenti tra cromatidi appartenenti a cromosomi omologhi;
assortimento indipendente: prevede che in ciascuna cellula figlia ci sia una combinazione casuale di cromosomi materni e paterni;
fecondazione: lo zigote che si forma rappresenta una delle circa 64 mila miliardi di combinazioni possibili tra spermatozoi e cellule uovo. DIFFERENZE TRA L’UOMO E LA DONNA:
nell’uomo il processo si svolge nei testicoli e si chiama SPERMATOGENESI: porta alla formazione di 4 spermatozoi. La cellula diploide (2n) di partenza è lo spermatogonio, esso si divide e diventa uno SPERMATOCITA PRIMARIO (2n). A questo punto entra in meiosi e forma due cellule aploidi che poi a loro volta formano due cellule aploidi a testa (SPERMATIDI). I 4 spermatozoi ottenuti sono tutti diversi fra loro. La seconda cellula che deriva dallo SPERMATOGONIO resta indifferenziata, è il motivo per il quale l’uomo è in grado di produrre spermatozoi per tutta la vita.
Nella donna il processo si svolge nelle ovaie e si chiama OVOGENESI. La cellula diploide di partenza si chiama OVOGONIO e a differenza dell’uomo, è presente in un numero finito. Le cellule si dividono solo nel periodo fertile della donna (dallo sviluppo fino alla menopausa). Le fasi sono le stesse di quello dell’uomo ma il prodotto finale è solo una cellula uovo funzionante, le altre 3 cellule sono cellule piccole che non vengono fecondate e quindi poi muoiono.

Le cellule uovo possono avere solo il cromosoma sessuale X mentre l’uomo produce metà degli spermatozoi con il cromosoma X e metà con Y. Il sesso del bambino dipende da quale spermatozoo feconda la cellula uovo (dall’uomo). Quasi tutte le cellule del nostro corpo sono diploidi (2n = 46). Fanno eccezione i gameti, che derivano dal processo di divisione meiotica e sono aploidi (n). Quando avviene la fecondazione, il nucleo aploide del gamete maschile (n) e il nucleo aploide della cellula uovo (n) si fondono a dare uno zigote. L’alternanza tra meiosi e fecondazione mantiene costante il numero di cromosomi tipico di una specie. L’INSIEME DEI CROMOSOMI CON LE LORO CARATTERISTICHE PRENDE IL NOME DI CARIOTIPO. TRISOMIA: se ci sono tre cromosomi di un tipo, ovvero un cromosoma in più, quindi l’individuo avrà 47 cromosomi). 2n + 1 La trisomia si riferisce alla condizione di avere una copia aggiuntiva di un cromosoma nel genoma. Nasce come risultato della non disgiunzione dei cromosomi omologhi durante la meiosi. Questo forma gameti con 24 cromosomi negli esseri umani piuttosto che 23 cromosomi. In genere, la trisomia può verificarsi in qualsiasi cromosoma nel genoma. Ma la trisomia eccetto nei cromosomi 13, 18, 21, X e Y è letale. L'età materna è un fattore di rischio di non disgiunzione. La trisomia più comune e praticabile è la trisomia 21 o la sindrome di Down o del 13 e 18 ma sono molto gravi e rare. MONOSOMIA: quando c’è un cromosoma in meno (quindi l’individuo non avrà 46 cromosomi ma 45) 2n – 1 La monosomia è la condizione di avere un complemento cromosomico diploide in cui un cromosoma manca del suo partner omologo. Quindi, la monosomia definisce lo stato del cromosoma mancante. Tipicamente, la monosomia è letale, causando aborti spontanei o gravi anomalie dello sviluppo. La monosomia dei cromosomi sessuali negli umani porta alla sindrome di Turner (viene rappresentata come sindrome X 0, dato che è presente solo un cromosoma X, sono femmine che hanno un ridotto sviluppo dei caratteri sessuali secondari femminili) ma è compatibile con la vita o alla monosomia X (45, X) nell'uomo. La sindrome di Klinefelter (ha il cromosoma Y quindi è un maschio) ma dato che hanno un cromosoma femminile X in più hanno uno sviluppo di caratteri sessuali secondari femminili. XYY sono individui di sesso maschile e porta a un ritardo mentale più o meno lieve. Quindi la principale differenza tra monosomia e trisomia è il tipo di variazione del numero cromosomico. questi tipi di alterazione/mutazione sono dette ANEUPLODIE: SONO QUEGLI ERRORI CHE PORTANO AD UN NUMERO DI CROMOSOMI (un cromosoma in più o uno in meno) DIVERSO DA QUELLO NORMALE. poliploidia: (soprattutto nelle piante) si parla di poliploidia quando tutto l’insieme dei cromosomi è presente più volte (ovvero un intero corredo cromosomico in più), esempio individuo 3n, 4n Questi errori si verificano di solito per un fenomeno di non disgiunzione: durante la meiosi può succedere che i cromosomi omologhi non si separino (“vanno dalla stessa parte” NELLA MEIOSI UNO: ANAFASE UNO-> c’è la separazione dei cromosomi omologhi). Otteniamo quindi una cellula con due cromosomi ES. IL 21 (ne dovrebbe avere uno), e un’altra cellula che non ha il cromosoma 21. Avviene la seconda meiosi e la cellula si divide: abbiamo 24 cromosomi e 22 cromosomi. Se vengono fecondate quelle a 22 cromosomi, si forma uno zigote che avrà 45 cromosomi: un cromosoma in meno ovvero ha meno DNA, è una condizione di solito non compatibile con la vita e l’embrione muore (tranne se si parla del cromosoma sessuale). Se viene fecondato il gamete con 24 cromosomi, quello che ha due cromosomi 21 è chiaro che si forma uno zigote con trisomia 21 (2n + 1) ma è compatibile con la vita.

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