Ciclo cellulare e riproduzione: meccanismi e anomalie

Caratteristiche degli esseri viventi

Una caratteristica di tutti gli esseri viventi è quella di:

- Riprodursi: generare nuovi figli.

- Crescere: diventare adolescenti, adulti. Intesa come crescita dell’organismo.

- Sostituire. cellule morte o danneggiate.
La riproduzione asessuata è il metodo di riproduzione della maggior parte dei procarioti per generare prole.

La prole sarà identica al genitore (sarà solo 1).

Es: virus, batteri

Alcuni procarioti si riproducono attraverso la scissione binaria: il cromosoma di un procariote si duplica e viene attratto verso il polo opposto della cellula, fino a che si divide in due cellule figlie.

Riproduzione sessuata negli eucarioti

La riproduzione sessuata è il metodo di riproduzione della gran parte degli eucarioti: es uomini e animali.

Per avvenire ha bisogno della presenza di due genitori (un maschio e una femmina) che sono dotati di gameti, ovvero cellule sessuali quando si incontrano avviene un processo di fecondazione che da origine a uno zigote (il nuovo individuo).

Ciclo cellulare e interfase

Il ciclo cellulare di una cellula è il suo arco di vita che va dalla sua nascita alla sua morte e si divide in due fasi:

L’interfase comprende 3 sottofasi:

- Fase G1: la cellula cresce e fabbrica la maggior parte dei suoi organuli. Rimane in questa fase fino a quando non riceve dei segnali provenienti dall’esterno o dal suo interno che indicano il momento in cui dovrà passare alla fase successiva.

- Fase S: viene duplicato il DNA. Durante questa fase si forma un miscuglio di DNA e proteine detto cromatina.

- Fase G2: Vengono create le prime strutture come microtuboli e filamenti per permettere alla cellula di dividersi. In questa fase viene controllato il DNA, perché se presenta errori la cellula non può passare alla fase successiva. Quindi in questa fase bisogna correggere gli eventuali errori del DNA.

- Fase M: Durante questa fase la cellula si divide in due cellule figlie per citodieresi, dividendo a sua volta il proprio materiale genetico per mitosi (ovvero il DNA).

Sistema di controllo del ciclo cellulare

Una cellula per sapere quando deve passare o meno a una fase successiva ha bisogno di un sistema di controllo. Infatti per ogni fase ci sono i cosidetti ‘punti di controllo’ che consentono o bloccano il passaggio alla fase successiva. Esistono 3 punti di controllo:

- Punto di controllo G1: qui viene determinato se la cellula deve dividersi e quindi passare alla fase S, se deve continuare a svolgere le sue funzioni senza però dividersi (quindi entra in una fase G0) oppure se è danneggiata si autodistrugge (apoptosi);

- Punto di controllo G2: qui viene controllato se il DNA duplicato nella fase S non presenti errori. Se non ne presenta passa alla fase M, se presenta danni avviene l’apoptosi.

- Punto di controllo M: viene controllato se i cromosomi si siano divisi correttamente tra le due cellule figlie. Se non vi è stata una divisione corretta la mitosi non procede.

Le cellule quando muoiono ricrescono, fanno però eccezione i neuroni e i globuli rossi.

Fasi della mitosi

La fase mitiotica o fase M si divide in due sottofasi.

- Mitosi;

- Citodieresi.

La mitosi comprende 4 fasi:

- Profase: la cromatina si compatta e si formano i cromosomi che sono uniti da una parte centrale (il centromero). Essi sono detti cromatidi fratelli. Successivamente si forma il fuso mitiotico, ovvero una struttura dove vi sono i filamenti e i microtuboli. Nel frattempo scompare la membrana nucleare.

- Metafase: scompare del tutto la membrana nucleare e i cromosomi si allineano lungo il piano equatoriale (linea immaginaria).

- Anafase: i cromatidi fratelli si separano e si formano cromosomi figli. Si separano perché vengono trascinati verso i poli opposti della cellula dai centromeri.

- Telofase: i cromosomi figli vengono avvolti da una nuova membrana nucleare, formando due nuclei figli. Il fuso mitiotico scompare.

Riproduzione sessuata e gameti

La riproduzione sessuata è il metodo di riproduzione della gran parte degli eucarioti: es uomini e animali.

Questa riproduzione avviene con l’incontro dei gameti (cellule sessuali che si trovano negli organi del sistema riproduttore, ovvero le gonadi. Le gonadi maschili sono i testicoli e qui si trovano i gameti spermatozoi. Le gonadi femminili sono le ovaie e qui si trova la cellula uovo). I gameti quando si incontrano in un processo chiamato fecondazione, si genera lo zigote. Lo zigote eredità metà dei cromosomi del padre e della madre. Ogni genitore quindi da 23 cromosomi e non 46 grazie alla meiosi che dimezza il numero dei cromosomi.

Meiosi e anomalie cromosomiche

L’insieme dei 46 cromosomi si chiama corredo cromosomico o cariotipo. La ventitreesima coppia di cromosomi ci fa capire se lo zigote è maschio (XY) o femmina (XX). Alle volte la meiosi presenta degli errori.

Un’anomalia è quella della ‘Trisomia 21’ ovvero quando il bambino nasce con 47 cromosomi (ciò porta alla sindrome di Down) oppure la ‘Monosomia’, cioè quando la ventitreesima coppia di cromosomi presenta un solo X. Ovviamente le persone nate con queste anomalie hanno un’aspettativa della vita inferiore.

Fasi della meiosi

La meiosi è un processo di divisione cellulare. Essa è costituita da otto fasi:

- Profase I: la cromatina si condensa e si formano le tetradi e qui avvengono gli scambi di segmenti (crossing-over). La membrana nucleare scompare e si formano i microtuboli;

- Metafase I: Tetradi si allineano lungo il piano equatoriale della cellula;

- Anafase I: I cromosomi migrano verso i poli opposti della cellula;

- Telofase I: i cromosomi giungono ai poli della cellula e avviene la citodieresi, ovvero la divisione della cellula in due cellule figlie;

- Profase II: La cromatina si ricondensa e si riforma il fuso mitiotico;

- Metafase II: i cromosomi si dispongono lungo la linea equatoriale;

- Anafase II: i cromosomi raggiungono i poli opposti della cellula;

- Telofase II: i cromosomi si uniscono riformando le tetradi. Avviene di nuovo il crossing-over e alla fine il citoplasma della cellula si divide formando due cellule figlie per entrambe le cellule, ottenendo così, alla fine, quattro cellule.