Divisione cellulare, genetica e le leggi di Mendel: un'analisi dettagliata

Divisione cellulare nei procarioti

Durante la divisione cellulare degli organismi procarioti viene distribuita la copia del patrimonio ereditario che è formato da un'unica molecola di DNA chiamata CROMOSOMA che si duplica prima che la cellula si divida.Attraverso la mitosi una cellula si divide in due cellule figlie che risultano geneticamente identiche tra loro e alla cellula madre mediante la riproduzione asessuata.I due cromosomi figli si attaccano ai lati della membrana cellulare e a mano a mano che la membrana si allunga si allontanano l'uno dall'altro fino a creare due diverse cellule.Negli organismi eucarioti la divisione cellulare ha il compito di sostituire con cellule nuove quelle vecchie e danneggiate.Una cellula eucariote contiene una quantità molto maggiore di DNA rispetto a quella procariote e contiene 46 cromosomi.Le cellule eucarioti seguono il ciclo cellulare che si divide in 5 fasi:G1,S,G2,mitosi e citodieresi.I processi G1,S,G2 sono chiamati interfase.Durante la fase G1 ogni cellula raggiunge la dimensione della madre,durante la fase S si ha la duplicazione del DNA e dei cromosomi e durante la fase G2 dopo la duplicazione,i cromosomi si spiralizzano e si condensano in una forma compatta;la cellula continua ad accrescersi e si prepara ad entrare in mitosi.Ciascuno dei due nuclei delle cellule figlie riceve il completo corredo cromosomico grazie alle fasi della mitosi.Le fasi della mitosi sono quattro:profase,metafase,anafase e telofase.Durante la profase i cromosomi si condensano,in tarda profase scompare la membrana cellulare e si forma il fuso,una struttura di microtuboli che dirige i movimenti dei cromosomi i quali sono formati da due Cromatidi identici uniti dal centromero.Durante la metafase i cromosomi restano liberi nel citoplasma manovrati dalle fibre del fuso.Durante l'anafase i due cromatidi di ciascun cromosoma si separano e si spostano in poli opposti,in questo modo ciascuna metà cellula riceve un uguale numero di cromatidi.Infine durante la telofase ciascun gruppo di cromatidi viene circondato da una nuova membrana nucleare e iniziano a formarsi i due nuclei figli che avranno un patrimonio cromosomico completo.La mitosi è seguita dal processo di citodieresi che divide il citoplasma.La citodieresi delle cellule animali differisce per alcuni aspetti da quello vegetale.Nelle cellule animali avviene tramite un ripiegamento della membrana cellulare mentre nelle cellule vegetali si ha la formazione della parete delle due nuove cellule costruite dalla piastra cellulare.

Meiosi e numero di cromosomi

La meiosi è un processo di divisione cellulare che prende in considerazione i cromosomi.Il numero di cromosomi presente nei gameti è detto numero aploide,quello delle cellule somatiche DIPLOIDE ma esistono anche cellule che hanno più di due corredi cromosomici e sono dette poliploidi.La prima cellula diploide prodotta dalla fusione di due gameti è detta zigote.I due cromosomi di ogni coppia sono detti omologhi,uno di essi proviene dal gamete di un genitore e uno dall'altro.il processo della meiosi mantiene costante il numero di cromosomi di generazione in generazione.La meiosi è preceduta dall'interfase,durante la quale i cromosomi si duplicano.La meiosi è costituita da due successive divisioni che producono un totale di 4 cellule figlie che possiedono un solo cromosoma per ogni coppia di omologhi.La prima divisione è costituita da:profase1,metafase1,anafase1 e telofase1.Durante la profase la cromatina si condensa, in modo da formare i cromosomi che appaiono a forma di X essendo formati da due cromatidi unitida un centromero.I cromosomi si appaiano formando una struttura chiamata TETRADE e avviene il crossing-over che porta a un'alterazione del corredo genetico dei cromosomi;al termine di questa fase si forma il fuso e scompare la membrana nucleare.Durante la metafase le tetradisi dispongono lungo una linea immaginaria trasversale rispetto al fuso.Durante l'anafase le fibre del fuso prendono contatto con i centromeri e ciascuna tetrade migra verso un polo della cellula.Durante la telofase ai due poli della cellula madre si formano due cromosomi aploidi il cui citoplasma si divide e avviene la citodieresi,la vera divisione della cellula.A questo punto avviene una seconda divisione composta da:profase2,metafase2,anafase2 e telofase2 al termine di cui si otterranno 4 nuclei aploidi uguali.La meiosi è diversa nei maschi e nelle femmine:nei primi si formano 4 spermatidi che diventano 4 spermatozoi,nelle femmine invece si formano 1 ovulo e 3 corpi polari.I cromosomi uguali nei maschi e nelle femmine sono chiamati autosomi,mentre quelli diversi cromosomi sessuali e sono indicati XX i cromosomi femminili e XY i maschili.

Genetica e leggi di Mendel

La genetica è quell'area che si interessa della ereditarietà,del processo,mediante il quale i geni vengono trasmessi dai genitori ai figli.

La genetica moderna nacque 1866, quando Mendel dimostrò le caratteristiche ereditarie con tre sue leggi.Per i suoi esperimenti sulla trasmissione ereditaria Mendel scelse la pianta di pisello poichè erano facili da trovare,crescevano rapidamente e differivano per un solo carattere.Le piante che conservavano sempre gli stessi caratteri di generazione in generazione vennero chiamate LINEE PURE.Nella prima legge incrociò piante con caratteristiche diverse,per esempio piante di fiori con lo stelo corto con piante di fiori con lo stelo lungo, piante di fiori rossi con piante di fiori bianchi ecc.Le piantine nate dal primo incrocio uscirono tutte uguali,avevano cioè presentato il carattere di uno solo dei due genitori.Sembrava dunque che si salvasse un solo carattere e che l’altro scomparisse. Mendel chiamò il carattere presentato dominante, mentre quello che scompariva Recessivo.La seconda legge,quella della segregazione,spiega come un carattere può persistere di generazione in generazione senza mescolarsi con altri carattere e come un carattere può apparentemente sparire in una generazione e riapparire nella generazione successiva. Mendel fece autoimpollinare le piantine della prima generazione e comparvero piantine sia con il carattere di un solo genitore che piantine che presentavano il carattere recessivo.I caratteri recessivi non si erano né persi né mescolati ad altri ma avevano mantenuto la loro identità. Esistono forme alternative di uno stesso gene,per esempio semi lisci o rugosi,fiori bianchi o viola e presero il nome di Alleli.l'allele dei fiori gialli può essere chiamato G,quello dei verdi v. Se i due alleli sono uguali l'organismo è omozigote e il carattere si manifesterà,se sono diversi eterozigote e uno può essere dominante rispetto all'altro.Il modo in cui un gene si manifesta in un organismo determina il suo Fenotipo indicato da caratteristiche osservabili;anche se un allele recessivo non è rappresentato nel fenotipo è comunque presente nel genotipo indicato dalla coppia allelica.Uno dei modi più semplici per determinare i tipi di discendenti che si possono produrre è rappresentato dal quadrato di Punnett:bisogna scrivere in alto i possibili alleli presenti in uno dei due genitori e a sinistra in verticale gli alleli dell'altro genitore.La terza legge di Mendel,quella dell'assortimento indipendente, dice che ogni carattere è ereditato indipendentemente dagli altri e descrive così la possibilità che si possano presentare nuove combinazioni di geni.Cioè, se si incrociano due individui differenti per più caratteri, si può osservare che ciascun carattere compare nei figli indipendentemente dagli altri. Negli esperimenti di Mendel queste furono le combinazioni analizzate: i caratteri giallo e liscio dominanti e quelli verde e rugoso recessivi. Perciò mentre nella prima generazione si hanno tutti individui con i caratteri dominanti, nella seconda generazione compaiono individui con caratteri variamente associati.