La complessità della divisione cellulare e le sue implicazioni biologiche

È il processo che permette ad una cellula di riprodurre un'altra cellula simile o uguale a se stessa. Tutti gli esseri viventi unicellulari o pluricellulari sono caratterizzati dalla capacità di riprodursi ovvero dare vita ad individui della stessa specie. Questo avviene tramite 2 processi di divisione cellulare → la mitosi e la meiosi.

Mitosi e sue applicazioni

La mitosi E' quel processo in cui la cellula ''madre'' da vita a due cellule ''figlie'' geneticamente uguali alla cellula di partenza.

La cellula madre e le cellule figlie hanno tutte lo stesso patrimonio genetico, hanno lo stesso DNA nelle stesse quantità. Questo processo subentra in altri : La sostituzione di cellule, che deve avvenire periodicamente, ad esempio nei reni. Lo sviluppo, ad esempio l'embrione, per svilupparsi va incontro a delle divisioni cellulari che utilizzano il processo di mitosi. La riproduzione asessuata: avviene negli organismi unicellulari (ameba) e pluricellulari (stella marina, una parte della stella è in grado di riprodursi o per lo meno di riprodurre una parte di se stessa) Avviene anche nelle piante (etalee, dove dai frammenti di una pianta interrati nasce una pianta).

Meiosi e gameti

La meiosi La meiosi porta alla produzione di cellule particolari, dette gameti ( cellula uovo e spermatozoi) che sono fondamentali per la riproduzione sessuata all'interno di specifici organi ( ovaie e testicoli ). La meiosi avviene solo all'interno di cellule specifiche. Sia nella mitosi che nella meiosi i cromosomi sono i protagonisti che vengono divisi.

Struttura del DNA e cromosomi

All'interno di una cellula eucariote si trova il DNA associato a delle proteine dette istoni, otto istoni legati insieme originano i nucleosomi. La struttura DNA + istoni viene detta cromatina. Il DNA è inizialmente sotto forma di cromatina, al momento della divisione spiralizza e si compatta e da origine, grazie alla duplicazione del DNA, al cromosoma. Il cromosoma è formato da due cromatidi fratelli collegati tramite un centromero che contengono lo stesso DNA ( grazie alla duplicazione ). La cromatina e il cromosoma non sono altro che due forme diverse del DNA, la prima si trova nelle cellule non in divisione il secondo in quelle in divisione. Il DNA dissociato sia associa agli istoni e forma la fibra di cromatina che prima della divisione cellulare si compatta fino a formare un cromosoma. I cromosomi a forma di X. Le due asticelle della X sono i cromatidi che contengono DNA identico derivante dalla duplicazione del DNA originale, uniti dal centromero.

Il cromosoma viene separato nelle cellule durante la mitosi o la meiosi. il ciclo cellulare E' la sequenza ordinata degli eventi che va dal momento iniziale in cui una cellula si separa dalla cellula madre fino al momento in cui essa stessa inizia a dividersi. Questo ciclo cellulare è diviso in varie fasi: Interfase e Fase M.

L'interfase è la fase in cui la cellula svolge le sue normali funzioni, è divisa a sua volta in sottofasi: Fase G1 (durante la quale si ha la crescita della cellula). Fase S (in cui avviene la duplicazione del DNA) essenziale per far si che avvenga la mitosi. La fase G2 (durante la quale la cellula si prepara per la mitosi). La fase M è la fase durate la quale viene determinata la formazione di due cellule figlie geneticamente identiche. La fase M è formata dalla mitosi e dalla citodieresi. La mitosi è il processo che porta alla separazione di due cromosomi duplicati ( Fase S ) La citodieresi è quel processo che porta alla divisione fisica delle cellule figlie, la divisione del citoplasma che da origine a due cellule figlie separate. Ogni cellula va incontro a questo ciclo cellulare dall'interfase fino alla mitosi e alla citodieresi, dalla nascita fino alla morte e rigenerazione della cellula.

Fasi della mitosi

La mitosi La mitosi si divide in quattro fasi : profase, metafase, anafase, telofase. Profase: è la prima fase della mitosi che subentra subito dopo la Fase G2 dell' interfase. Durante la profase avviene la spiralizzazione della cromatina per formare il cromosoma, Si forma il fuso mitodico, fatto da microtubuli che vengono assemblati nel centrosoma, zona dove sono contenuti anche i centrioli, che si allontanano l'uno dall'altro. Si ha la frammentazione dell'involucro nucleare e i microtubuli che fanno parte del fuso mitodico si attaccano ai centromeri dei cromosomi. Metafase : Durante questa fase i centromeri di ogni cromosoma si allineano in corrispondenza del piano equatoriale ( linea che divide la cellula ) tra i due poli dei fusi mitodici. Anafase : I cromatidi fratelli di ciascun cromosoma si separano perche vengono trascinati dai microtubuli del fuso mitodico ai poli della cellula. Telofase : Avviene il processo inverso alla profase in quanto i cromosomi singoli raggiungono i poli, si forma l'involucro nucleare attorno ai cromosomi, i cromosomi si despiralizzano e il fuso mitodico scompare. La mitosi l'interfase ( G1, S, G2 ), la profase durante la quale ci sono i centrosomi e durante la quale si froma il fuso mitodico e sia ha la frammentazione dell'involucro nucleare e la creazione dei cromosomi, nella metafase si ha la formazione dei cromosomi che si dispongono su una linea che divide i due poli ovvero il piano equatoriale e nell'anafase i due cromatidi vengono separati e trascinati ai poli dal fuso mitodico e poi si ha la formazione di due involucri nucleare nella telofase.

Citodieresi e divisione cellulare

La citodieresi Avviene dopo la mitosi, si ha la divisione del citoplasma e generalmente avviene durante la telofase. Nelle cellule anomali avviene per strozzatura, con la formazione di un solco di divisione . Nelle cellule vegetali avviene per deposizione di nuovo materiale della parete cellulare, con formazione della piastra cellulare.

Controllo del ciclo cellulare

Il sistema di controllo del ciclo cellulare Regolarizza la divisione cellulare. All'interno di tutte le cellule viventi esiste un sistema di controllo del ciclo cellulare, di cui fanno parte le molecole proteiche specializzate. Queste molecole integrano le informazioni ricevute dall'ambiente e dalle altre cellule del corpo e inviano dei segnali di arresto p di via libera al ciclo cellulare. Le cellule si dividono quando c'è necessità.

Cellule tumorali e divisione incontrollata

LE cellule tumorali La divisione cellulare non regolarizzata avviene nelle cellule tumorali.

Nelle cellule tumorali ci sono delle mutazioni di uno o più geni che vanno a dare l'informazione alle molecole proteiche del sistema del controllo del ciclo cellulare, queste mutazioni portano la cellula a crescere in modo anomalo o a dividersi quando non dovrebbero. Questa continua divisione incontrollata porta alla nascita del tumore che è una massa cellulare che si accresce in modo incontrollata. I tumori possono essere benigni, quando la massa cellulare rimane nel sito di orgine, o maligni, quando la massa cellulare si diffonde in altre parti del corpo distruggendo i tessuti sani. Nel tuore maligno si possono avere delle metastasi che sono la propagazione delle cellule tumorali che arrivano in altre parti del corpo tramite il sistema circolatorio.

Prevenzione e trattamento dei tumori

La terapia per la cura di un tumore : Chirurgica → rimozione della massa tumorale. Radioterapia → consiste nell'esposizione delle cellule tumorali (e normali) a radiazioni ad alta energia in grado di distruggerle. Chemioterapia → consiste della somministrazione di framaci che inibiscono la proliferazione delle cellule tumorali. Per prevenire un tumore bisogna adottare degli atteggiamenti di prevenzione:

→ non fumare.

→ svolgere regolarmente dell'attività fisica. → evitare l'esposizione prolungata al sole.

→ avere una dieta ricca di fibre e povera di grassi. → fare visite regolari dal medico e screening.

Riproduzione cellulare: asessuata e sessuata

Ci sono due tipi di riproduzione delle cellule : la riproduzione asessuata e la riproduzione sessuata. Nella riproduzione asessuata i ''figli'' derivanti da un unico ''genitore'' sono identici al ''genitore'' stesso. Questo processo avviene per mezzo della mitosi. Nella riproduzione sessuata i ''figli'' sono simili ai ''genitori'' questo perché le caratteristiche dei figli derivano dal rimescolamento del DNA dei due genitori tramite i processi di meiosi e di fecondazione. Le cellule si dividono in base al loro asseto cromosomico (tipo e quantità di cromosomi).

Cellule diploidi e aploidi

Cellula diploide: contiene due cromosomi (omologhi, uno deriva dalla madre e uno dal padre) per ogni tipo.

Esempio: le cellule somatiche Si rappresentano con 2N che sta a significare due assetti di quel particolare cromosoma.

Cellule Aploide: cellule che presentano un cromosoma per ogni coppia. Esempio : gameti ( cellula uovo e spermatozoi ). Portano la metà del corredo cromosomico. Si rappresentano con N, presentano un cromosoma per coppia. Il corredo cromosomico umano è diploide, è costituito da 23 coppie di cromosomi, ogni coppia contiene un cromosoma che deriva dal padre e uno dalla madre e portano le stesse caratteristiche, in totale l'uomo ha 46 cromosomi.

Cromosomi omologhi e cariotipo umano

Cromosomi omologhi :I 46 cromosomi non sono del tutto diversi ma sono ''simili a coppie'' (per forma bandeggiatura e contenuto genetico), i due cromosomi di ciascuna coppia vengono detti cromosomi omologhi. Le coppie di cromosomi omologhi in una cellula derivano dal fenomeno della fecondazione, ( DNA simile ) mentre le coppie di cromatidi fratelli derivano dal fenomeno di duplicazione del DNA, ( DNA è identico ). Il cariotipo umano è formato da 32 coppie di cromosomi: → 22 coppie sono autosomi, formate da cromosomi che sono uguali sia nelle donne che negli uomini e portano le caratteristiche deci caratteri. → L'ultima coppia è di cromosomi sessuali e variano tra uomo e donna, nella donna la coppia è XX nell'uomo la coppia è XY.

Ciclo vitale e produzione di gameti

In un organismo pluricellulare indica la sequenza ciclica di passaggio che porta dagli adulti di una generazione agli adulti della generazione successiva. In ogni ciclo vitale si alternano stati diploidi a stati aploidi ( nel caso dell'uomo sono i gameti ). La produzione di gameti (cellule aploidi) avviene per mezzo della meiosi. L'uomo adulto, che possiede cellule diploidi, formato da 46 cromosomi. A livello delle ovaie e dei testicoli si creano, per mezzo della meiosi, i gameti che sono delle cellule aploidi ovvero contengono metà assetto cromosomico. Ogni gameto contiene 23 cromosomi, per la donna è la cellula uovo e per l'uomo lo spermatozoo. In seguito all'unione della cellula uovo e dello spermatozoo, durante la fecondazione, si ha la formazione di una nuova cellula diploide (N aploide maschile + N aploide femminile = 2N = diploide) detta zigote. Lo zigote in seguito va incontro a delle divisioni mitodiche che porteranno alla nascita di un nuovo organismo.