ciclo cellulare,riproduzione,gametogenesi Flashcards
funzioni riproduzione cellulare negli organismi unicellulari e pluricellulari
Organismi UNICELLULARI
Serve unicamente ad aumentare la
numerosità degli individui, ossia come
modalità di riproduzione dell’organismo
Organismi PLURICELLULARI
Svolge un ruolo importante
nell’accrescimento e nella rigenerazione.
la divisione cellulare in eucarioti e procarioti
La divisione cellulare nei procarioti
coincide con la riproduzione
Tutte le cellule si riproducono per
divisione cellulare
Negli organismi pluricellulari la divisione
cellulare e’ necessaria durante lo sviluppo
e per la rigenerazione dei tessuti
come si dividono le cellule in base alla loro capacità di riprodursi
Cellule perenni,
non si dividono
mai dopo il
differenziamento
(neuroni)
Cellule stabili,
non compiono il
ciclo cellulare, ma
possono
riprenderlo
(epatociti e
fibroblasti)
Cellule che
compiono
continuamente il
ciclo cellulare (c.
staminali)
procarioti
HANNO UN UNICO CROMOSOMA CIRCOLARE ASSOCIATO AI MESOSOMI
DEL PLASMALEMMA
LE CELLULE PROCARIOTI SU DUPLICANO PER SCISSIONE
LA DIVISIONE CELLULARE NEI PROCARIOTI COINCIDE CON LA
PRODUZIONE
LA DIVISIONE CELLULARE DELLE CELLULE PROCARIOTI SI COMPIE, IN
CONDIZIONI OTTIMALI, NELL’ARCO DI 30 MIN.
Anche il DNA di MITOCONDRI e CLOROPLASTI forma un
unico cromosoma circolare e si duplica secondo le
modalità dei procarioti
la duplicazione cellulare
DUPLICAZIONE DEL GENOMA———
SEGREGAZIONE DELLE DUE COPIE DEL
GENOMA ALLE CELLULE FIGLIE————
SEPARAZIONE DELLE CELLULE FIGLIE
(CITODIERESI)
duplicazione negli eucarioti
LA DUPLICAZIONE DI UNA CELLULA EUCARIOTICA CONTEMPLA LE
SEGUENTI FASI:
1. LA REPLICAZIONE (= DUPLICAZIONE) DEL MATERIALE GENETICO
ALL’INTERNO DEL NUCLEO
2. IL TRASFERIMENTO E LA SEGREGAZIONE DEL MATERIALE
GENETICO ALL’INTERNO DEI DUE NUCLEI FIGLI (= MITOSI)
3. LA DIVISIONE DEL CITOPLASMA (= CITODIERESI)
PER TRASMETTERE AD OGNI CELLULA FIGLIA LA STESSA QUANTITA’ DI
INFORMAZIONE GENETICA, NUOVO DNA DEVE ESSERE SINTETIZZATO
ciclo cellulare mitotico
Il ciclo cellulare è la serie di eventi che avvengono in una cellula tra una divisione
cellulare e quella successiva.
fase g1:viene incrementata l’attività degli enzimi necessari per la sintesi di dna.
fase s:richiede circa 10-12 ore e occupa circa metà della durata dell’intero ciclo cellulare(in una cellula di mammifero)
fase g2:aumento della sintesi proteica per preparare la cellula alla divisione mitotica.
fase m:richiede molto meno tempo della fase s(meno di un’ora nel mammifero).è costituita da 2 eventi:la divisione del nucleo(mitosi) e la divisione del citoplasma(citodieresi)
interfase(g0)
La maggior parte delle cellule animali passa molto tempo in
interfase, in G0
Alcuni tipi cellulari non si dividono più (cellule terminalmente differenziate), sono usciti
irreversibilmente dal ciclo cellulare, altre cellule entrano in uno stato di quiescienza
chiamato G0 e possono essere stimolate a lasciare G0 e a rientrare nel ciclo cellulare. Le
cellule nervose e quelle striate dei muscoli scheletrici, ad esempio, rimangono in questo
stadio per tutta la vita dell’organismo
come si dividono le cellule somatiche
Le CELLULE SOMATICHE eucariotiche si dividono per MITOSI, processo che ripartisce in
modo identico il materiale genetico alle cellule figlie, generate dalla cellula che si divide
Aploide (n): cellula che presenta un unico assetto cromosomico, ovvero possiede un
solo cromosoma per ogni tipo.
Diploide (2n): una cellula che ha due patrimoni genetici, ereditati solitamente dal
padre e dalla madre.
condensazione cromosomi per mitosi
IL DNA DEGLI EUCARIOTI FORMA, ASSOCIATO A
PROTEINE, UNA SERIE DI LUNGHE MOLECOLE CHIAMATE
CROMOSOMI
LA CROMATINA RAPPRESENTA LA FORMA
DECONDENSATA DEI CROMOSOMI
I CROMOSOMI SI RENDONO EVIDENTI, COME STRUTTURE
BASTONCELLARI, DURANTE LA DIVISIONE DELLA CELLULA.
NEI CROMOSOMI IL
FILAMENTO DI DNA,
ASSOCIATO A PROTEINE, SI
TROVA IN FORMA
SUPERAVVOLTA.
le CONDENSINE giocano
un ruolo centrale
nell’assemblaggio dei
cromosomi e nella
segregazione durante
la mitosi e la meiosi
Le COESINE mantengono i
cromatidi fratelli uniti
dalla replicazione del
DNA fino all’anafase
della mitosi e della
meiosi;
cariotipo
Ogni specie ha un determinato numero di cromosomi e
caratteristiche morfologiche peculiari I cromosomi sono classificati
in ordine decrescente, dai più grandi ai più piccoli, secondo uno
schema standardizzato
ALL’INIZIO DELLA DIVISIONE CELLULARE, CIASCUN CROMOSOMA È
FORMATO DA DUE CROMATIDI UNITI DA UN CENTROMERO
Il centromero è la parte del cromosoma
che è agganciato dal fuso mitotico.
cinetocori
IL CENTROMERO DI CIASCUN CROMOSOMA È FORMATO DA 2
CINETOCORI
Il cinetocore è una componente del centromero. Di solito per ogni centromero
abbiamo 2 cinetocori, un cinetocore per ogni cromatidio.
FUNZIONI DEI CINETOCORI
Il ruolo dei cinetocori è quello di agganciarsi ai microtubuli
del FUSO MITOTICO durante la divisione cellulare. In questo
modo i cromosomi vengono allineati correttamente
all’equatore del fuso, e successivamente grazie alla trazione
dei microtubuli, che si accorciano i cromatidi fratelli vengono
separati e trascinati ai due poli opposti della cellula. Sono
collocati sulla parte esterna di ciascun cromatidio e sono
costituiti da tre strati proteici.
fuso mitotico
Il fuso mitotico è formato da MICROTUBULI:
-polari,partono dal centrosoma e si sovrappongono con i microtubuli polari dell’altro centrosoma -astrali,partono dal centrosoma e si irradiano verso la periferia cellulare
-cromosomiche,si legano al cinetocore dei cromosomi
centrioli
*Sono costituiti da 9 triplette di microtubuli disposte in cerchio a formare
un cilindro cavo.
*I centrioli sono presenti in coppia, disposti ortogonalmente uno rispetto
all’altro e circondati da materiale pericentriolare costituito da actina ed
anchirina. Nell’insieme formano il (MTOC - MicroTubule Organizing
Center) una struttura preposta alla formazione, alla demolizione e
all’organizzazione dei microtubuli della cellula.
quali sono le fasi della mitosi
profase,metafase,anafase,telofase
profase
NEL NUCLEO
I filamenti di cromatina cominciano a
condensarsi per formare i cromosomi
mitotici. Ogni cromosoma è stato duplicato
durante la precedente fase S ed è formato da
2 cromatidi fratelli tenuti insieme dalle
coesine strettamente associati in
corrispondenza dei loro centromeri.
Ogni centromero contiene una struttura
chiamata CINETOCORE, alla quale possono
legarsi i microtubuli del fuso mitotico.
Il nucleolo diviene più piccolo e scompare.
NEL CITOPLASMA
Il fuso prende consistenza ed i due
centrosomi si allontanano verso i
poli opposti della cellula spinti
dall’allungamento dei microtubuli.
prometafase
L’INVOLUCRO NUCLEARE si
frammenta grazie alla
fosforilazione delle proteine dei
filamenti intermedi.
I microtubuli del fuso prendono
contatto con ciascun cromatide di
ogni cromosoma a livello del
cinetocoro, che si aggrega sul
cromosoma condensato verso la
fine della profase in corrispondenza
del centromero.
metafase
I cromosomi sono allineati all’equatore nella
PIASTRA METAFASICA
Il fuso mitotico è completo e formato da:
Microtubuli interpolari
Microtubuli del cinetocoro
Microtubuli dell’aster
Alla metafase, il cinetocoro di ogni cromatide
di ciascun cromosoma è collegato ai poli
opposti della cellula per mezzo dei
microtubuli del fuso.
anafase
I CROMATIDI FRATELLI si separano e migrano verso i poli opposti del fuso. anafase a:completa degradazione della coesina che teneva attaccati i cromatidi fratelli. anafase b:allungamento delle fibre polari per aggiunta di tubulina nella regione in cui le fibre si sono sovrapposte.quindi questi poli si allontanano.
telofase
TELOFASE
Ritorno ad una condizione simile a quella di interfase.
I cromosomi che hanno raggiunto i poli del fuso si decondensano ed attorno ad ogni
serie di cromosomi si sviluppa un nuovo involucro nucleare costituito da piccole
vescicole derivanti dal RE e da altri componenti, derivati dal vecchio involucro
nucleare.
Si riformano i pori nucleari e la lamina nucleare da proteine laminari defosforilate.
I microtubuli del fuso scompaiono, mentre divengono visibili i nucleoli.
citodieresi
La citochinesi inizia in telofase con una strozzatura che si
forma in corrispondenza della regione equatoriale della
cellula e gradualmente si approfonda e separa il citoplasma
delle due cellule figlie.
Il piano di divisione del citoplasma è determinato dalla
posizione del fuso.
Nella maggior parte delle cellule il fuso si trova in posizione
centrale, mentre talvolta può essere eccentrico (es. ovocita)
riproduzione asessuata
(batteri ed altri organismi unicellulari, alcune
piante)
La discendenza è sempre geneticamente
identica all’organismo parentale.
riproduzione sessuata
(maggioranza di piante ed animali).
Si origina una progenie di individui distinti
geneticamente l’uno dall’altro e dai genitori.
vantaggi riproduzione sessauta
IL RIMESCOLAMENTO DI GENI PUÒ AIUTARE
UNA SPECIE A SOPRAVVIVERE IN UN AMBIENTE
CHE PURE VARIA IN MODO IMPREVEDIBILE
LE FEMMINE POSSONO SELEZIONARE PER
L’ACCOPPIAMENTO I MASCHI PIÙ ADATTI A
SOPRAVVIVERE SELEZIONANDO COSÌ I GENI “BUONI”
ED ACCELERANDO L’ELIMINAZIONE DI GENI DELETERI
DA UNA POPOLAZIONE
diploidi e cromosomi
Negli organismi diploidi tutte le cellule hanno due serie di cromosomi,
ognuna ereditata da un genitore
Una cellula diploide possiede due copie di ogni gene (ad eccezione per geni
portati da cr. Y)
Di ogni gene esistono più varianti nel parco geni di una specie
La riproduzione sessuata garantisce che nuove combinazioni di geni si
esprimano e siano messe alla prova di continuo
HOTSPOTS
Il ciclo riproduttivo sessuale comporta una
alternanza del numero di cromosomi
In un organismo diploide le cellule germinali o gameti,
specializzate nella riproduzione, sono aploidi, contengono cioè
un solo corredo di cromosomi.
I gameti si formano quando una cellula germinale primordiale
diploide va incontro ad un processo di divisione detto meiosi
Alla fecondazione due gameti aploidi diversi si fonderanno
nello zigote, cellula diploide che avrà una nuova combinazione
di cromsomi
meiosi
Serie di eventi che porta alla formazione di 4 cellule aploidi (n=23 cromosomi),
denominati gameti maschili e femminile (cellule uovo e spermatozoi)
Ogni cellula contiene solo un membro della coppia dei cromosomi omologhi
L’informazione genetica di entrambi i genitori è inoltre mescolata
Nella riproduzione sessuata l’unione di 2 cellule sessuali specializzate , i gameti,
da’ origine all’uovo fecondato, ovvero lo zigote (2n)
cromosomi omologhi
Le cellule somatiche di un individuo diploide
contengono due copie di ciascun cromosoma, una
di origine materna e una di origine paterna:
i membri di ogni coppia si chiamano CROMOSOMI
OMOLOGHI.
Le cellule somatiche di un individuo diploide
contengono due copie di ciascun cromosoma, una
di origine materna e una di origine paterna:
i membri di ogni coppia si chiamano CROMOSOMI
OMOLOGHI.
profase 1
-leptotene:condensazione dei cromosomi
-zigotene:appaiamento cromoscomi omologhi nella sinapsi somatica
-pachitene:crossing over cioè scambio di materiale genetico tra cromatidi omologhi
-diplotene:disgregazione complesso sinaptonemale.i cromosomi omologhi tendono a separarsi rimanendo però associati in corrispondenza di punti in cui è avvenuta la ricombinazione(chiasmi)
-diacinesi:i cromosomi si condensano,sono bene visibili i centromeri e i quattro cromatidi.
metafase 1
il cinetocore di ogni cromosoma di ogni coppia di omologhi è connesso mediante le fibre del fuso solo ad uno dei due poli.
anafase 1
i cromosomi omologhi di ogni coppia si separano e migrano verso i poli opposti.ogni polo riceve un solo cromosoma di ogni coppia,costituito ancora da due cromatidi fratelli uniti nella loro regione centromerica.
telofase 1
i cromosomi si despiralizzano,l’involucro nucleare si riorganizza includendo 23 cromosomi dicromatici e generalmente ha luogo la citodicinesi.
profase 2
I filamenti di cromatina si condensano. I
cromosomi formati da 2 cromatidi fratelli
sono tenuti insieme dalle coesine in
corrispondenza dei loro centromeri.
Il fuso prende consistenza.
metafase 2
I cromosomi si allineano sul piano
equatoriale e i cinetocori di ciascun
cromatidio fratello sono ora attaccati a
microtubuli del cinetocoro rivolti ai poli
opposti del fuso.
Le coesine del centromero meiosispecifiche si degradano
anafase 2
Le coesine del centromero meiosi-specifiche si
degradano
Ciascun cromatide, attaccato alle fibre del fuso tramite
il cinetocoro, si separa migrando verso poli opposti.
telofase 2
Ogni omologo è un
cromosoma monocromatidico
ad un diverso polo della
cellula. L’involucro nucleare si
ricostituisce, i cromosomi
progressivamente si
despiralizzano per formare
filamenti di cromatina
risultato della meiosi
QUATTRO CELLULE
– APLOIDI
– CHE MATURERANNO A GAMETI
– GENETICAMENTE DIVERSE
gametogenesi
è la produzione di gameti
spermatogenesi
è la produzione degli spermatozoi.
*Avviene nei tubuli seminiferi
*A partire da ciascuna cellula germinale primordiale si producono 4 spermatozoi
oogenesi
produzione degli ovociti
*Avviene nelle ovaie
*A partire da ciascuna cellula germinale
primordiale si produce 1 solo ovocita
meccanismi di variabilità genetica nei procarioti
La variabilità genetica consente al batterio una maggiore fitness, ossia la capacità di
potersi adattare a differenti ambienti.
Per ricombinazione genetica si intende ogni processo attraverso il quale, a partire da
un genotipo, si ottengono nuove combinazioni di alleli rispetto a quelle iniziali:
TRASDUZIONE
TRASFORMAZIONE
CONIUGAZIONE
trasduzione
Il trasferimento del materiale
genetico è mediato da un virus dei
batteri chiamato batteriofago.
trasformazione
Passaggio di frammenti di DNA
libero, originati dalla lisi batterica,
ad un batterio ricevente
coniugazione
Trasferimento genico mediato da plasmide
attraverso il contatto fisico tra due batteri, di
cui il donatore è denominato F+ (fertilità
positivo) e possiede un pilo di coniugazione,
mentre il ricevente F
omeostasi cellulare
L’omeostasi cellulare è frutto di un sottile
equilibrio, finemente regolato, tra proliferazione
e morte cellulare.Molte cellule sembrano contenere nel genoma un programma di suicidio, la cui
soppressione è indispensabile per la continua sopravvivenza. La soppressione del
programma di suicidio si attua attraverso fattori e segnali esterni (fattori di sopravvivenza,
attacco al substrato, ecc.)
apoptosi
Strettamente regolato e controllato
Partecipazione attiva dei componenti cellulari
Segue uno specifico schema ordinato di eventi
Nessuna perdita di contenuti cellulari
Nessuna infiammazione
Indotto dalla segnalazione cellulare o da un
leggero danno alla cellula
necrosi
Non regolamentato o controllato
Processo passivo
Le cellule si gonfiano e si disintegrano in
modo disordinato
La rottura della membrana cellulare provoca
la fuoriuscita del contenuto cellulare
Associato all’infiammazione
Indotta da una grave lesione cellulare
regolazione molecolare dei pathways apoptotici
VIA INTRINSECA
’apoptosi viene attivata perche’
vengono rilevate alterazioni cellular
(danni al DNA, stress ossidativo, danno
ai Mitocondri)
VIA ESTRINSECA
l’apoptosi viene attivata perche’ la
cellula riceve segnali specifici
dall’esterno
apoptosi step by step
1) I segnali apoptotici causano un aumento della
permeabilita’ della membrana mitocondriale esterna.
2) La cellula diviene piu’ tondeggiante e perde il
contatto con le cellule vicine e con la matrice
extracellualre
3) Il citoplasma condensa e la membrana cellulare si ripiega,
le proteasi inziano a tagliare i componenti del citoscheletro
4) La membrana plasmatica perde la sua
asimmetria e molecole di fosfatidilserina
vengono esposte sulla superficie cellulare
5) La cromatina si addensa
6) Il DNA viene digerito da endonucleasi
7) Il nucleo si disgrega
8) La membrana si rompe e la cellula forma una
serie di piccole vescicole chiamate “corpi
apoptotici”
9) Le cellule fagocitiche rimuovono i corpi
apoptotici
