Divisione cellulareNegli organismi unicellulari (sia eucarioti che procarioti) la cellula va incontro periodicamente a divisione cellulare che serve a riprodurre l’individuo, cioè a fare altre copie dello stesso organismo.

Negli organismi unicellulari (sia eucarioti che procarioti) la cellula va incontro periodicamente a divisione cellulare che serve a riprodurre l’individuo, cioè a fare altre copie dello stesso organismo.

Poiché gli individui muoiono continuamente (parassiti, predatori, invecchiamento ecc) quegli organismi che non erano provvisti di meccanismi efficienti di riproduzione non hanno lasciato discendenti che sono arrivati fino a noi

Poiché gli individui muoiono continuamente (parassiti, predatori, invecchiamento ecc) quegli organismi che non erano provvisti di meccanismi efficienti di riproduzione non hanno lasciato discendenti che sono arrivati fino a noi

Anche negli organismi composti da più cellule queste vanno incontro periodicamente a divisione.

• Ciò avviene in modo marcato durante lo sviluppo e l’accrescimento allorché il numero di cellule deve aumentare.

• Avviene tuttavia anche nell’individuo adulto in quasi tutti i tessuti allo scopo di rimpiazzare le cellule che invecchiano o muoiono.

• Infine negli organismi che si riproducono per via sessuale la divisione cellulare avviene per produrre un tipo particolare di cellule, i gameti sessuali

Anche negli organismi composti da più cellule queste vanno incontro periodicamente a divisione.

• Ciò avviene in modo marcato durante lo sviluppo e l’accrescimento allorché il numero di cellule deve aumentare.

• Avviene tuttavia anche nell’individuo adulto in quasi tutti i tessuti allo scopo di rimpiazzare le cellule che invecchiano o muoiono.

• Infine negli organismi che si riproducono per via sessuale la divisione cellulare avviene per produrre un tipo particolare di cellule, i gameti sessuali

La divisione cellulare nei procarioti (scissione)

Nei procarioti il DNA è organizzato in un unico doppio filamento chiuso ad anello. A questo DNA sono aggiunte proteine a formare il cromosoma batterico, di forma circolare.

Nei procarioti il DNA è organizzato in un unico doppio filamento chiuso ad anello. A questo DNA sono aggiunte proteine a formare il cromosoma batterico, di forma circolare.

In realtà al microscopio non si vede come in anello perché il cromosoma è molto più lungo della cellula e deve ripiegarsi su di se molte volte per poter stare nella regione del nucleoide

In realtà al microscopio non si vede come in anello perché il cromosoma è molto più lungo della cellula e deve ripiegarsi su di se molte volte per poter stare nella regione del nucleoide

Il cromosoma batterico è associato alla membrana plasmatica

Il cromosoma batterico è associato alla membrana plasmatica

Anche il DNA di mitocondri e cloroplasti è di forma circolare

Anche il DNA di mitocondri e cloroplasti è di forma circolare

Il DNA viene duplicatoIl DNA viene duplicato

Il plasmalemma si accresce distanziando i due cromosomi

Il plasmalemma si accresce distanziando i due cromosomi

La cellula inizia a dividersiLa cellula inizia a dividersi

La divisione viene completata

La divisione viene completata

Ciascuna cellula figlia ha ora lo stesso patrimonio genetico della cellula madreCiascuna cellula figlia ha ora lo stesso patrimonio genetico della cellula madre

La divisione cellulare negli eucarioti

Negli eucarioti ci sono due tipi di divisione cellulare:

• La mitosi caratterizza tutte le cellule somatiche e serve a produrre due cellule identiche alla cellula che le ha generate.

• La meiosi si verifica negli organismi con riproduzione sessuata e serve a produrre i gameti il cui patrimonio genetico è metà di quello delle cellule somatiche

Negli eucarioti ci sono due tipi di divisione cellulare:

• La mitosi caratterizza tutte le cellule somatiche e serve a produrre due cellule identiche alla cellula che le ha generate.

• La meiosi si verifica negli organismi con riproduzione sessuata e serve a produrre i gameti il cui patrimonio genetico è metà di quello delle cellule somatiche

La mitosi La mitosi

Nella cellula eucariote la divisione è tuttavia più complessa per diversi motivi:

1. la cellula è molto più grande2. Il DNA è organizzato in più cromosomi3. La c. eucariote possiede numerosi organelli citoplasmatici che debbono

anche loro essere suddivisi

Nella cellula eucariote la divisione è tuttavia più complessa per diversi motivi:

1. la cellula è molto più grande2. Il DNA è organizzato in più cromosomi3. La c. eucariote possiede numerosi organelli citoplasmatici che debbono

anche loro essere suddivisi

Mentre i procarioti possono dividersi a distanza di pochi minuti (anche 20 o 30), la divisione cellulare degli eucarioti richiede tempi molto più lunghi

Mentre i procarioti possono dividersi a distanza di pochi minuti (anche 20 o 30), la divisione cellulare degli eucarioti richiede tempi molto più lunghi

Negli organismi pluricellulari come l’uomo le cellule si dividono di rado. Se si esamina un tessuto si osserva che in ciascun momento solo poche cellule si stanno dividendo.

Negli organismi pluricellulari come l’uomo le cellule si dividono di rado. Se si esamina un tessuto si osserva che in ciascun momento solo poche cellule si stanno dividendo.

Anche negli eucarioti la divisione di una cellula prevede che il materiale genetico venga prima duplicato in modo che ogni cellula figlia riceva un patrimonio genetico identico a quello della cellula madre.

Anche negli eucarioti la divisione di una cellula prevede che il materiale genetico venga prima duplicato in modo che ogni cellula figlia riceva un patrimonio genetico identico a quello della cellula madre.

Alcune cellule come ad es i neuroni del sistema nervoso centrale non si dividono mai

Alcune cellule come ad es i neuroni del sistema nervoso centrale non si dividono mai

Mitosi MitosiInterfase

Il periodo tra una divisione cellulare e la successiva si chiama interfase. La maggior parte delle cellule di un tessuto si trovano in interfase

Il periodo tra una divisione cellulare e la successiva si chiama interfase. La maggior parte delle cellule di un tessuto si trovano in interfase

L’interfase si compone in realtà di tre periodi distinti: G1 S G2L’interfase si compone in realtà di tre periodi distinti: G1 S G2

Mitosi (fase M)Mitosi (fase M)

Fase G1Fase G1

La fase G1 segue la divisione mitotica.Essa è di solito la più lunga e le cellule in interfase sono di solito bloccate in G1

La fase G1 segue la divisione mitotica.Essa è di solito la più lunga e le cellule in interfase sono di solito bloccate in G1

Fase SFase S

La fase S è quella in cui avviene la replicazione del DNALa fase S è quella in cui avviene la replicazione del DNA

Fase G2Fase G2

Nella fase G2 si completano i preparativi per la divisione

Nella fase G2 si completano i preparativi per la divisione

I cromosomi degli eucarioti

Nel nucleo la molecola di DNA si trova associata a speciali proteine chiamate Istoni. Insieme questi formano la cromatina.

Nel nucleo la molecola di DNA si trova associata a speciali proteine chiamate Istoni. Insieme questi formano la cromatina.

Alcuni di questi istoni (8 proteine a due a due uguali formano un rocchetto attorno al quale si avvolge la molecola di DNA

Alcuni di questi istoni (8 proteine a due a due uguali formano un rocchetto attorno al quale si avvolge la molecola di DNA

Un altro tipo di istoni (H1) blocca la molecola del DNA avvolta attorno al rocchetto

Un altro tipo di istoni (H1) blocca la molecola del DNA avvolta attorno al rocchetto

Questa struttura prende il nome di Nucleosoma

Questa struttura prende il nome di Nucleosoma

Prima della mitosi la cromatina si condensa a formare i cromosomi

Prima della mitosi la cromatina si condensa a formare i cromosomi

Poiché a questo stadio il DNA si è già duplicato ogni cromosoma contiene due molecole di DNA identiche, i Cromatidi che rimangono uniti a livello del centromero

Poiché a questo stadio il DNA si è già duplicato ogni cromosoma contiene due molecole di DNA identiche, i Cromatidi che rimangono uniti a livello del centromero

I tutte le cellule dell’organismo ( ad eccezione dei gameti) ci sono poi due copie di ciascun cromosoma (uno ricevuto dal padre l’altro dalla madre)

I tutte le cellule dell’organismo ( ad eccezione dei gameti) ci sono poi due copie di ciascun cromosoma (uno ricevuto dal padre l’altro dalla madre)

I due cromosomi (cromosomi omologhi) contengono la stessa sequenza di geni. Tuttavia la sequenza di basi all’interno di ciascun gene non è necessariamente uguale e in questo caso si dice specificano per alleli diversi

I due cromosomi (cromosomi omologhi) contengono la stessa sequenza di geni. Tuttavia la sequenza di basi all’interno di ciascun gene non è necessariamente uguale e in questo caso si dice specificano per alleli diversi

Cariotipo umano: 23 coppie di cromosomiCariotipo umano: 23 coppie di cromosomi

Interfase Interfase Profase Profase Prometafase Prometafase

Metafase Metafase Anafase Anafase Telofase Telofase

L’involucro nucleare si dissolve

L’involucro nucleare si dissolve

La cromatina si condensa

La cromatina si condensa

I cromosomi si dispongono sulla piastra equatoriale (o metafasica)

I cromosomi si dispongono sulla piastra equatoriale (o metafasica)

I cromatidi figli migrano ai poli opposti

I cromatidi figli migrano ai poli opposti

La cromatina si despiralizza. Inizia la divisione del citoplasma (citodieresi)

La cromatina si despiralizza. Inizia la divisione del citoplasma (citodieresi)

La struttura che permette la migrazione dei cromatidi fratelli ai poli opposti e la suddivisione precisa del materiale genetico è il fuso mitotico

La struttura che permette la migrazione dei cromatidi fratelli ai poli opposti e la suddivisione precisa del materiale genetico è il fuso mitotico

Il fuso mitotico

In molte cellule ciascun centrosoma contiene un paio di centrioli

In molte cellule ciascun centrosoma contiene un paio di centrioli

Il Fuso si forma durante la profase ed è composto da due centri organizzatori i centrosomi, ai poli opposti

Il Fuso si forma durante la profase ed è composto da due centri organizzatori i centrosomi, ai poli opposti

Dal centrosoma parte una serie di microtubuli che si ancorano ai cromosomi tramite speciali proteine chiamate cinetocori

Dal centrosoma parte una serie di microtubuli che si ancorano ai cromosomi tramite speciali proteine chiamate cinetocori

La meiosi La meiosi

La meiosi serve a produrre gameti con un patrimonio genetico dimezzato (aploide)

La meiosi serve a produrre gameti con un patrimonio genetico dimezzato (aploide)

Negli organismi che si riproducono sessualmente ciascun individuo si origina dall’unione di un gamete maschile (spermatozoo) e uno feminile (cella uovo) a formare lo zigote.

Negli organismi che si riproducono sessualmente ciascun individuo si origina dall’unione di un gamete maschile (spermatozoo) e uno feminile (cella uovo) a formare lo zigote.

Affinchè in ciascuna generazione il numero dei geni rimanga costante è necessario che ciascun gamete contenga metà del patrimonio genetico (aploide) rispetto allo zigote e alle cellule che da esso derivano (diploide)

Affinchè in ciascuna generazione il numero dei geni rimanga costante è necessario che ciascun gamete contenga metà del patrimonio genetico (aploide) rispetto allo zigote e alle cellule che da esso derivano (diploide)

Ad esempio nell’uomo il DNA è suddiviso in 23 differenti cromosomi. Lo zigote e ciascuna cellula somatica contengono due copie di ciascun cromosoma, 2n = 46, una copia di derivazione materna e l’altra di derivazione paterna.

Ad esempio nell’uomo il DNA è suddiviso in 23 differenti cromosomi. Lo zigote e ciascuna cellula somatica contengono due copie di ciascun cromosoma, 2n = 46, una copia di derivazione materna e l’altra di derivazione paterna.

Spermatozoi e cellule uovo al contrario contengono metà di questo corredo, n = 23 cromosomi

Spermatozoi e cellule uovo al contrario contengono metà di questo corredo, n = 23 cromosomi

Alla fecondazione i 23 cromosomi dello spermatozoo e i 23 della cellula uovo si uniscono ripristinando il corredo 2n di 46 cromosomi

Alla fecondazione i 23 cromosomi dello spermatozoo e i 23 della cellula uovo si uniscono ripristinando il corredo 2n di 46 cromosomi

La meiosi si compone di due successive divisioni cellulari (meiosi I e Meiosi II) che presentano alcune differenze rispetto alla divisione mitotica

La meiosi si compone di due successive divisioni cellulari (meiosi I e Meiosi II) che presentano alcune differenze rispetto alla divisione mitotica

Durante la Meiosi I si verifica una riduzione del numero cromosomico Durante la Meiosi I si verifica una riduzione del numero cromosomico

Al termine delle due divisioni meiotiche dalla cellula originaria (diploide) si saranno formate quattro cellule figlie aploidi

Al termine delle due divisioni meiotiche dalla cellula originaria (diploide) si saranno formate quattro cellule figlie aploidi

Crossing over Durante la meiosi I ciascuno dei cromosomi omologhi migra ad un polo della cellula.

Durante la meiosi I ciascuno dei cromosomi omologhi migra ad un polo della cellula.

Prima che questo accada, durante la profase I, i cromosomi omologhi (quelli che portano gli stessi geni) si appaiano lungo il loro asse maggiore

Prima che questo accada, durante la profase I, i cromosomi omologhi (quelli che portano gli stessi geni) si appaiano lungo il loro asse maggiore

Tra due cromatidi adiacenti si forma un chiasma

Tra due cromatidi adiacenti si forma un chiasma

A livello del chiasma due cromosomi si spezzano e si risaldano in modo che ora una porzione di cromatidio di origine materna si trova su quello di origine paterna e viceversa

A livello del chiasma due cromosomi si spezzano e si risaldano in modo che ora una porzione di cromatidio di origine materna si trova su quello di origine paterna e viceversa

La funzione del crossing over è quella di aumentare la variabilità genetica dei gameti mescolando geni paterni e materni dello stesso cromosoma

La funzione del crossing over è quella di aumentare la variabilità genetica dei gameti mescolando geni paterni e materni dello stesso cromosoma

Se non avvenisse crossing over, ci sarebbe ugualmente una certa variabilità genetica tra i diversi gameti

Se non avvenisse crossing over, ci sarebbe ugualmente una certa variabilità genetica tra i diversi gameti

Ad esempio uno spermatozoo potrebbe ricevere il cromosoma 1 materno, il 2 paterno il 3 e il 4 materni ecc mentre un altro spermatozoo potrebbe ricevere il cromosoma 1 paterno, il 2 e il 3 materni, il 4 paterno ecc.

Ad esempio uno spermatozoo potrebbe ricevere il cromosoma 1 materno, il 2 paterno il 3 e il 4 materni ecc mentre un altro spermatozoo potrebbe ricevere il cromosoma 1 paterno, il 2 e il 3 materni, il 4 paterno ecc.

Se un individuo riceve un gene favorevole dalla madre (ad esempio resistenza all’alta salinità) e un altro gene favorevole dal padre (resistenza alle alte temperature) potrà vivere in un ambiente con entrambe queste caratteristiche

Se un individuo riceve un gene favorevole dalla madre (ad esempio resistenza all’alta salinità) e un altro gene favorevole dal padre (resistenza alle alte temperature) potrà vivere in un ambiente con entrambe queste caratteristiche

Tuttavia se entrambi i geni sono sullo stesso cromosoma, non ci sarà modo che egli trasmetta questa capacità ai figli attraverso un suo gamete a meno che il crossing over non permetta il passaggio di entrambi i geni su uno dei due cromosomi omologhi

Tuttavia se entrambi i geni sono sullo stesso cromosoma, non ci sarà modo che egli trasmetta questa capacità ai figli attraverso un suo gamete a meno che il crossing over non permetta il passaggio di entrambi i geni su uno dei due cromosomi omologhi

A gameti diversi

Allo stesso gamete