Le cellule e le divisioni cellulari

http://www.saggiolab.com/genetica_aa_2007-08.php

Tutti gli esseri viventi, ad eccezione dei virus, sono formati da cellule

La cellula procariotica

-Parete cellulare peptidoglicano

Nucleoide

Non c’e’ una distinta organizzazione intracellulare

-batteri-replicazione in 20’

1 batterio

6 miliardi di cellule figlie in 11 ore

I batteri

La cellula eucariotica

organelli

Il nucleo delle cellule eucariotiche

Nel nucleo delle cellule eucariotiche: i cromosomi

I cromosomi sono :

-Composti di DNA a doppia elica, in una forma fortemente superavvolta ed impaccata in una matrice proteica

-Coinvolti nella trasmissione dell’informazione genetica

-Coinvolti nella corretta espressione dell’informazione genetica nel tempo e nello spazio

I cromosomi sono fatti di DNA

DNA di 1 cromosoma lungo da 2,5 e 5 cm

Il DNA di tutti i cromosomi umani e’lungo piu’di 1 metro!

I cromosomi sono filamentosi

Nucleo di una cellula di stomaco di ratto

Struttura dei cromosomi

3,000,000,00023Human

125,000,0005Weed

300,000,0004Fly

100,000,0006Worm

14,000,00012Yeast

~400,000 - ~10,000,0001Bacteria

Genome size inbase pairs

Number orchromosomes

(n)

Organism

I cromosomi variano in numero tra specie diverse….

Numero di cromosomi (2n) in alcuni animali

56Silkworm[32]

100-104

Goldfish[31]

132

Kingfisher[30]

78Dog[29]

64Horse62Donkey

60Cow56Elephants[28]

54Domesticsheep

48Gorillas, Chimpanzees[27]

46Human[27]

46Hare[citation needed]

44Syrianhamster

44Rabbit[citation needed]

42Lab rat40Lab mouse

38Domestic pig38Domestic cat

36Tibetan fox36Earthworm Octodriluscomplanatus[26]

54Garden snail

[25]16Dove

[citation needed]

64Guinea Pig[24]

8Common fruit fly

#Species#Species

…e per dimensioniCromosomi omologhi -> coppia di ciascun cromosoma, ereditati uno dal padre e uno dalla madre , uguali per struttura e distribuzione di loci genici ma non identici

Centromerovi si attaccano le fibre del fuso

Centromero

Posizione del Centromero

Le colorazioni dei cromosomi

Giemsa, reagisce col DNA dopo proteolisi

Bande G-light (geni piu’attivi)

Bande G-Dark (DNA piu’densamente spiralizzato)

Utili per distinguere le diverse regioni cromosomali

Il cariotipo spettrale (SKY)

I cromosomi politenici di Drosophila

cromocentro

I cromosomi sono finemente impacchettati

Ogni cellula contiene 2m di DNAIn totale abbiamo circa 1013 cellule

In totale abbiamo 2x1013 m di DNA

Distanza Terra-Sole 1.5x1011m

50 volte la distanza Terra-Sole!

Il DNA della cellula umana e’ impacchettato in modo da formare 46 cromosomi condensati nel nucleo

Ad ogni cromosoma corrisponde una molecola di DNA

Elettroforesi in campo pulsato

I 16 cromosomi di Saccaromyces Cerevisiae

I cromosomi sono fatti di cromatina

Le proteine istoniche

H1 sostegno ed impalcatura degli

ottameri

Vari gradi di impaccamentoI°grado. Trattamento salino

H4

solenoide

Trattamento con DNA-asistacca le perle

Il nucleosoma

Vari gradi di impaccamentoII°grado. Trattamento salino ad alta concentrazione

Solenoide (30 nm), ulteriore grado di condensazione organizzato da H1

Nei cromosomi metafasici il solenoide si spiralizza ancora attorno ad un’impalcatura a livello delle regioni SAR, o regioni di attacco dell’impalcatura

SAR

Eucromatina ed eterocromatina

Bande scure Eterocromatina

Bande chiareEucromatina

Anatomia di un cromosomaZone inattive

Zone attive

Eucromatina.impacchettamento piu’ lasso

.geni attivi

Eterocromatina.Costitutiva

sempre spenta

.Facoltativasi puo’ riattivare

I cromosomi contengono diversi tipi di DNA

DNA eucariotico

DNA ripetitivo

Sequenze funzionali

Sequenze prive di funzione nota

Pseudogeni e sequenze non codificanti ma

funzionali

Eterocromatina del centromero, ripetizioni in

tandem e sequenze trasposte

Geni attivi DNA spaziatore

La teoria cromosomica dell’eredita’

I cromosomi si mantengono costanti in numero-nelle cellule dello stesso organismo,

-da un organismo all’altro della stessa specie

-di generazione in generazionenell’ambito di una specie

In che modo i cromosomi si mantengono costanti?

Nella Mitosi la cellula riproduce se stessa ed il numero dei cromosomi per cellula si

mantiene uguale alla cellula originale

-Mitosi: divisione cellulare delle cellule somatiche

G0

Il ciclo cellulare

MITOSI

Interfase.si replica il DNA:ogni cromosoma duplica se stesso in 2 cromatidi fratelli

Profase.i cromosomi cominciano a condensarsi e a diventare visibili

Metafase.i cromatidi fratelli si dispongono sul piano equatoriale della cellula

Anafase.i cromatidi fratelli sono tirati verso i poli opposti della cellula

Telofase.i cromosomi fratelli separati si trovano ai poli opposti della cellula e si formano 2 nuclei

Citocinesi.si separa il citoplasma e si completa la formazione di 2 cellule

Differenze nella Citocinesi tra cellula vegetale ed animale

Massimo grado di condensazione dei

cromosomi

Centrosomiai poli opposti della cellula da cui si diffonde l’aster dei microtubuli

MEIOSINel1883 Eduard Van Beneden, lavorando con cellule uovo di

un nematode osservo’ che conteneva la meta’ dei cromosomi delle cellule somatiche e che il numero originale dei cromosomi veniva ristabilito alla fecondazione

Cellule diploidi

Cellule aploidi

.Diploide-> 2 assetti di cromosomi omologhi per cellula (2n)

.Aploide-> 1 solo assetto di cromosomi (n)

Con la meiosi una cellula diploide(2n) divanta aploide (n)

Se non ci fosse la meiosi la fusione di 2 gameti diploidi umani produrrebbe

46 (2n) 46 (2n)

92 (4n)92 (4n)

x

x

92 (4n)

184 (8n)

La meiosi assicura il mantenimento del numero corretto dei cromosomi

attraverso le generazioni e genera variabilita’ genica

23 (n) 23 (n)

23 (n)23 (n)

x

x

46 (2n)

46 (2n)

meiosi

MEIOSI

I divisione. Riduzionalesi separano i cromosomi omologhi

II divisione. Equazionalesi separano i cromatidi fratelli

Bivalenti, cromosomi omologhi appaiati, 4 molecole di DNA o tetrade

I telomeri sono attaccati alla membrana nucleare

Crossing-over

Fase in cui sono bloccati gli oociti

Corredo cromosomaleaploide

2n

(n)

(n)(n)

(n) (n) (n) (n)

Profase I

Il complesso sinaptinemalechiasma

Crossing-overscambio di pezzi di DNA fra i cromatidi

non fratelli-> mescolamento genicomaterno

paterno

Errori meiotici

Errori meiotici

Cariotipo di Sindrome di Down

Non disgiunzione cromosomale alla divisione meiotica I o II

Non disgiunzioni meiotiche del cromosoma 21

oocitaCellula

uovo

normale Sindrome di Down

oocitaCellula

uovo

Non disgiunzioni meiotiche dei cromosomi sessuali XY:

Sindrome di Turner e Klinefelter

Aneuploidie

E se il corredo cromosomale fosse 3n?• Caso di poliploidie

comune nelle piante che si possono riprodurre anche asessualmente (es per talea, bulbi etc. ), ma raro negli animali

Problema nella meiosi

?

La formazione dei gameti

si duplicano per mitosi e gia’ nella vita embrionale iniziano la meiosi

Bloccato in diplotene fino alla puberta’

Inizia alla puberta’

Differenziamento lungo i tubuli seminiferi

Alternanza di generazioni nelle piante

Ciclo vitale di SaccharomycesCerevisiae

Tipi sessuali opposti

a e α

Riproduzione asessuale per gemmazione

aploide

Ciclo vitale di DrosophilaMelanogaster

-28°C, 7 days

-30 °C, 11 days

-25 °C, 8.5 days