Biologia applicata

MEIOSI

Processo che permette a un organismo diploide pluricellulare come l’uomo, di produrre, a partire da cellule diploidi,

gameti aploidi, che poi in seguito a fecondazione danno luogo a uno zigote diploide.

• Ridurre il corredo cromosomico della cellula diploide dalla quale partiamo

• Necessità di dividere i cromosomi in modo ordinato affinché le cellule figlie abbiano tutte una copia di ciascun tipo di cromosoma

• Garantire che i prodotti aploidi abbiano un set completo di cromosomi

• Obiettivo di generare variabilità genetica tra i prodotti

Le due divisioni nucleari che nel complesso fanno sì che da una cellula diploide

dalla quale partiamo otteniamo quattro cellule aploidi

La meiosi consiste in due divisioni nucleari successive

MEIOSI I

Avviene un appaiamento dei cromosomi omologhi si scambiano del materiale tra di loro. Lo scambio di materiale tra

cromatidi non fratelli di cromosomi omologhi causa un rimescolamento dei geni di origine materna di origine paterna

che abbiamo all’interno di un determinato cromosoma (Importante per determinare la variabilità genetica).

Separazione nelle due cellule figlie dei cromosomi omologhi; questo vuol dire che da una cellula diploide, quindi con

due copie di ciascun cromosoma, otteniamo due cellule aploidi, quindi una copia di ciascun cromosoma.

Questa divisione meiotico viene detta riduzionale perché riduce l’assetto cromosotico.

La cromatina che è disperso comincia a condensarsi per dare cromosomi ben definiti; assume una forma X, perché è

costituito da due cromatidi fratelli identici uniti in corrispondenza del centromero nelle loro sequenza di DNA perché

sono risultati della replicazione.

scambio di materiale genetico tra cromatidi non fratelli di cromosomi omologhi in un processo che prende il

Profase:

nome di Crossing over. Questo scambio di materiale implica un rimescolamento tra i geni di origine materna e paterna.

I punti in cui avviene il sono detti chiasmi.

Crossing over

Nella lunga profase i cromosomi omologhi si appaiano tra loro per tutta la lunghezza in

un processo chiamato sinapsi,; i quattro cromatidi di una coppia di cromosomi omologhi

formano una tetrade (dove avviene il Crossing over).

Ciò che viene separato dal fuso mitotico sono i cromosomi omologhi, che migrano ai poli opposti del fuso

per dare due cellule figlie, ciascuna delle quali possiede un solo cromosoma di ciascun tipo, quindi è una cellula aploide.

La variabilità genetica dei prodotti della meiosi dipende dal Crossing over e dall’assortimento casuale: cioè il modo in cui i cromosomi di origine materna o paterna

segregano in modo casuale nelle due cellule figlie nella meiosi I.

MEIOSI II

Ciascuna di queste due cellule aploidi vanno incontro a un ulteriore divisione meiotica, che implica, come nella mitosi, una segregazione dei cromatidi fratelli; il

risultato è che da ciascuna delle due cellule aploidi otteniamo due cellule aploidi.

Prima della seconda divisione meiotico ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli, quindi a questo punto dopo la prima divisione meiotico abbiamo una

copia di ciascun cromosoma, ma questo cromosoma è

costituito da due cromatidi fratelli uniti in corrispondenza

del centromero.

Seconda divisione meiotica è definita equazioni le, perché

divide i cromatidi fratelli nelle due cellule figlie .

DALLE DUE DIVISIONI MEIOTICHE SUCCESSIVE,

DA UNA CELLULA DIPLOIDE OTTENIAMO 4

CELLULE APLOIDI

La seconda divisione meiotica dal punto di vista

meccanicistico è identica alla mitosi; quello che avviene

è una segregazione di cromatidi fratelli che

costituiscono ciascun cromosoma ai due poli quindi

nelle due cellule figlie. Ma mentre nella mitosi da una

cellula si ottengono due cellule geneticamente identiche

alla cellula madre, nella seconda divisione meiotico

questo non è vero, perché grazie al rimescolamento di

sequenze geniche, ciascun cromatidio potrei essere

diverso dal cromatidio fratello. Gli errori nella meiosi portano ad anomalie nella segregazione di cromosomi omologhi

Uniche forme di trisomiadi autosomi compatibili con la vita:

• Trisomia 21 o sindr9me di Down:

Da due copie, uno di origine materna una di origine paterna del cromosoma 21, può avvenire, in conseguenza ad

un errore di segregazione che entrambi i cromosomi omologhi nella prima divisione meiotico vadano in una

cellula, mentre l’altra rimanga vuota. Queste due cellule vanno poi incontro alla seconda divisione meiotico: la

cellula che ha due cromosomi 21, ciascuno costituito da due cromatidi fratelli, quindi porterà a due gameti che

contengono ciascuno due copie del cromosoma 21, con l’aggiunta, seguito della fecondazione, di un ulteriore

cromosoma 21, generiamo una situazione di trisomia e quindi affetta da sindrome di Down. (difetto di una non

disgiunzione durante la produzione di gameti).

• trisomia 18 o sindrome di Edwards

• Trisomia 13 o sindrome di Patau

• diverse aneuploidie (aggiunta o perdita di cromosomi specifici) dei cromosomi sessuali (sindrome di

Turner), che si traduce in sterilità

Il ciclo cellulare a dei sistemi di controllo che la cellula verifica prima di farla progredire da una

fase all’altra.

• la cellula in fase G1, prima di entrare in fase S verifica che

Punto di controllo G1-S:

l’ambiente sia favorevole, che ci siano degli stimoli dall’esterno che dicono alla cellula di

dividersi; quindi la cellula prima di entrare in fase S, può rimanere anche per lungo tempo in

attesa di uno stimolo mitogenico.

• la cellula deve verificare di avere replicato in modo completo il

Punto di controllo G2-M:

suo DNA, se questo non avviene molto la cellula non può passare in fase M.

la cellula verifica che tutti i cromatidi fratelli di

• Punto di controllo metafase-anafase:

ciascun cromosoma siano correttamente ancorati al fuso mitotico (se questo non avviene può

avvenire una non disgiunzione )

In corrispondenza di questi punti c’è un’altro punto di controllo (durante la transizione G1-S, in fase S, e durante la transizione G2-M), la cellula deve controllare di

non avere danni al DNA, se c’è un danno la cellula si blocca.

Questi punti di controllo del ciclo cellulare sono tutti regolati da dei complessi di proteine costituite da una subunità Cdk che è una enzima in grado di fosforilare

proteine in corrispondenza di residui di serina e treonina; questa subunità funziona solo quando è associata una subunità regolatoria, la ciclina.

È necessario che ho ogni ciclina si associ alla propria Cdk partner, perché la cdk possa fosforilare una serie di substrati, permettendo alla cellula di superare un

punto di controllo del ciclo cellulare. Le cicline non sono sempre espresse durante il ciclo cellulare, ma la loro espressione varia in

funzione della fase del ciclo cellulare in cui si trova la cellula. Per esempio nel punto di controllo

dalla fase G1-S dove la cellula deve ricevere degli stimoli mitogenici che promuovono la divisione

cellulare, se no rimane ferma in G1 o vai in G0; quindi quando riceve gli stimoli mitogenici, stimoli

inducono l’espressione di una specifica ciclina (D), che viene espresso, il gene codificante viene

trascritto, l’ l’mRNA viene tradotto e la proteina prodotta va a legarsi alla cdk partner che così risulta

attivata e può fosforilare i substrati permettendo il passaggio da G1 a S.

Completato il suo contributo nel determinare la professione alle fasi, la ciclina viene degradata,

calano i livelli disciplina il complesso non funzionerà più fino al successivo ciclo.

Diversi punti di controllo del ciclo cellulare sono da tempo sfruttati come bersaglio per farmaci

chemioterapici antitumorali.

L’omeostasi tissutale è fatta di un equilibrio tra proliferazione, differenziamento e morte cellulare.

Morte cellulare fisiologica programmata = APOPTOSI

La morte cellulare in seguito all’ipossia, ischemia, ipertermia, avvelenamento (alcool)è detta NECROSI.

La necrosi è costituita da un processo in cui la cellula si rigonfia e scoppia, rilasciando il suo contenuto

(aumento delle transaminasi).

L’apoptosi è il tipo di morte cellulare che indica una serie di eventi programmati all’interno della cellula. La

cellula in risposta a determinati stimoli a frammentare il suo nucleo il suo corpo cellulare, quindi dalla cellula

gemmano dei corpi apoptotici, delimitate anch’essi da membrana; infatti nell’apoptosi non viene riversato il

suo contenuto nel microambiente e questo fa sì che non induca infiammazione.

L’apoptosi rappresenta un meccanismo importante in una serie di processi biologici fondamentali:

• Embriogenesi

• Eliminazione di certe cellule bersaglio del sistema immunitario

Possiamo distinguere due vie di induzione dell’apoptosi:

• VIA ESTRINSECA: attivata da segnali esterni alla cellula; dipende dal legame di specifiche molecole che possono essere presenti in nelmicroambiente

circostante prodotte da altre cellule o espresse sulla membrana, chiamati ligandi di morte (allegando vero che lega uno specifico recettore, espresso su una

cellula bersaglio chiamata recettore di morte); esistono diversi leganti di morte che legano diversi recettori di morte. L’interazione di un ligando di morte con un

recettore di morte induce l’apoptosi

• VIA INTRINSECA: attivata da segnali interni alla cellula

Le cellule possono comunicare tra loro attraverso meccanismi di comunicazione intercellulare che implicano una

trasduzione del segnale. La comunicazione tra cellule implica

• segnalazione sinaptica : un neurone, che presenta un corpo cellulare e un assone, attraverso quest’ultimo può la produzione di una molecola secreta

rilasciare in una sinapsi chimica delle molecole che vanno a legare specifici recettori su un altro neurone. La che va a legare uno specifico recettore

segnalazione sinaptica media la comunicazione anche tra cellule molto distanti . su una cellula bersaglio, modificando

• seganalazione endocrina: anche questa media una comunicazione tra cellule distanti. Una molecola secreta che il loro comportamento (es. modifica

funziona da ormone che entra in circolo e attraverso il circolo sanguigno arriva a cellule distanti all’interno struttura o metabolismo o attività

dell’organismo proliferativa)

• segnalazione paracrina: una cellula produce una molecola di segnalazione, che diffonde nel micro ambiente

circostante e va a legare specifici recettori sulle cellule bersaglio condizionandone il comportamento

• segnalazione autocrina: una cellula secerne un ligando che lega il recettore sulla cellula stessa

Tutte queste vie di segnalazioni condividono un unico meccanismo, che è il legame di una molecola segnale cioè ligando, a un recettore ; questo recettore può

essere espresso su la membra