IL NUCLEO

• CONTIENE L’INFORMAZIONE

GENETICA DI UNA CELLULA

• SVOLGE UN RUOLO

ESSENZIALE NELLA DIVISIONE

CELLULARE

COSTITUENTI DEL NUCLEO

• INVOLUCRO

NUCLEARE

• CROMATINA

• NUCLEOLO/I

DNA e GENOMA

Nei Procarioti, il genoma è costituito da un’unica

molecola di DNA.

Nelle cellule Eucariotiche ogni molecola di DNA si

organizza in cromosomi distinti; l’insieme dei vari

cromosomi (contenenti l’informazione genetica di un

organismo) è detta genoma.

NUMERO DI CROMOSOMI

Il numero di cromosomi varia notevolmente tra le differenti

specie vegetali e non è correlato alla complessità dei viventi.

Alcune Felci hanno fino a 1200 cromosomi, mentre la pianta

modello Arabidopsis thaliana ha solo 10 cromosomi

CROMATINA è l’insieme di DNA nucleare e proteine istoniche.

NUCLEOSOMA è l’ unità di base di impacchettamento della

cromatina.

- DNA – filamento (arancio)

- ISTONI - in azzurro ottameri istonici (due copie degli istoni H2A, H2B,H3, H4), in giallo istoni H1 “compattatori”

- PROTEINE NON ISTONICHE – in verde

H1 H1

H1

H1 ISTONI

NUCLEOSOMA

DNA

LA STRUTTURA DEL CROMOSOMA

Corredo cromosomico di

Pisum sativum

VARI TIPI DI ORGANIZZAZIONE

DELLA CROMATINA

Nucleo diffuso Nucleo reticolato

L’ORGANIZZAZIONE DELLA

CROMATINA

NEL NUCLEO DEI VEGETALI

E’ DETERMINATA DALLA

QUANTITA’ DI

DNA NUCLEARE

LE SEQUENZE DEL DNA NUCLEARE SI

DISTINGUONO IN:

• GENICHE

• NON CODIFICANTI (DNA RIPETITIVO)

• DNA satellite

• ELEMENTI TRASPONIBILI o MOBILI

(trasposoni e retrotrasposoni)

DNA RIPETITIVO:

• La quantità del DNA ripetitivo varia da una specie

all’altra, determinando differenze nelle

dimensioni del genoma.

• Il DNA ripetitivo è localizzato

nell’eterocromatina, quindi la sua quantità nel

nucleo condiziona l’aspetto che il nucleo stesso

acquisirà.

• NELLE PIANTE LA % DI ETEROCROMATINA VARIA DA SPECIE A SPECIE, CONDIZIONANDO L’ASPETTO CHE IL NUCLEO ASSUME

• NEGLI ANIMALI LA % DI ETEROCROMATINA VARIA A SECONDA DELLA FUNZIONE CHE LE CELLULE SVOLGONO, DA TESSUTO A TESSUTO

IL GENOMA DI Arabidopsis thaliana (completamente sequenziato nell’anno 2000)

Arabidopsis thaliana

come SPECIE MODELLO

•ciclo vitale breve (5-6 settimane)

•piccole dimensioni (h = 40 cm ca.)

•produce molti semi

•genoma nucleare piccolo

•poco DNA ripetuto (30-40%)

•facilmente trasformabile ad alta efficienza

GENOMI VEGETALI

COMPLETAMENTE SEQUENZIATI

Specie Dimensioni genoma

(Milioni di Paia di

Basi)

Numero

cromosomico

aploide

Arabidopsis

thaliana (2000)

125 5

Oryza sativa

(2002)

430-490 12

Populus

trichocarpa

(2006)

485 19

Vitis vinifera

(2007)

483 20

Glycine max

(2009)

1115 20

POLIPLOIDIA

Le dimensioni del genoma non sono dovute solo al contenuto di

DNA ripetitivo, ma possono essere il risultato di DUPLICAZIONI.

Una cellula DIPLOIDE possiede due corredi cromosomici, uno

di origine paterna e l’altro di origine materna. Quindi ogni

cromosoma paterno ha il suo corrispettivo materno (cromosomi

omologhi)

Nei vegetali sono molto numerosi i corredi cromosomici

POLIPLOIDI: triploidi, tetraploidi, pentaploidi, esaploidi ecc.

fino a 80ploidi (in Sedum suavveolens 2n=640 cromosomi).

Il 95% delle felci e l’80% delle piante a fiore, di interesse

alimentare, sono poliploidi.

In molte specie vegetali

come l’erba medica,

Medicago sativa (A),

esistono razze diploidi (B)

e tetraploidi (C).

LA MITOSI

MITOSI

citodieresi

interfase

profase

metafase

anafase

separazione dei

cromatidi fratelli

fragmoplasto nuovi nuclei

telofase

microtubuli

del fuso

Cromosomi

(ciascuno composto

di due cromatidi)

LA CITODIERESI

CITODIERESI e Biogenesi della parete

Numerose vescicole originate dal Golgi si raccolgono fra i due nuclei a formare la piastra

cellulare (cell plate).

Il fragmoplasto è un sistema di microtubuli (phragmoplast microtubules) che controlla il

processo di migrazione e fusione delle vescicole.

La piastra cellulare comincia a formarsi al centro e poi si espande verso la periferia della

cellula madre

a - La citodieresi inizia quando le vescicole dittiosomiche vengono intrappolate

dai microtubuli del fragmoplasto nello spazio fra i due nuovi nuclei.

b – Le piccole vescicole si fondono in una vescicola larga, la piastra cellulare.

c – La piastra cellulare si è estesa fino alla parete cellulare preesistente,

costituendo la lamella mediana, comune alle due cellule figlie. Ognuna delle

cellule figlie presenta il proprio plasmalemma a ridosso della lamella mediana.

Schema di una divisione mitotica in una cellula con due cromosomi.

Ogni cromosoma, dopo la replicazione del DNA è costituito da due

cromatidi fratelli.

MITOSI

MEIOSI

Schema di una divisione meiotica in una cellula con due cromosomi, una

coppia di omologhi. All’inizio della prima divisione meiotica ogni

cromosoma, dopo la replicazione del DNA, è costituito da due cromatidi

fratelli uniti dal centromero.

MEIOSI e CROSSING-OVER

Crossing-over tra una coppia di cromosomi omologhi.

Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli

uniti dal centromero.