Appunti citologia

Funzioni del nucleo

Le cellule hanno vita limitata nel tempo, al termine delle quali si dividono in due cellule figlie. Il periodo che intercorre tra l'origine di una cellula e il momento in cui essa si divide costituisce il ciclo cellulare. Il ciclo cellulare comprende quattro fasi durante le quali la cellula si sviluppa, replica i suoi costituenti molecolari e infine si divide. Come fase centrale del ciclo si pone quella in cui la cellula duplica il proprio DNA nucleare, detta fase S o di sintesi. Prima della fase S la cellula ha accresciuto il citoplasma, questa fase è detta fase G1. Dopo la fase S, la cellula continua la sintesi di materiali citoplasmatici in un periodo detto fase G2. A questo punto la cellula è pronta a dividersi durante la fase M o di mitosi, in cui il materiale nucleare si condensa in cromosomi che vengono ripartiti nelle cellule figlie. Le fasi G1, S e G2 costituiscono il periodo di intercinesio interfase. Le cellule dei tessuti labili hanno un ciclo.con regolare alternanza delle quattro fasi. Le cellule che vanno incontro ad un profondo differenzimaneto (cellule nervose o muscolari) sono incapacidi dividersi e formano i tessuti perenni o stabili. In questo caso il ciclo si blocca in G1, senza che vi sia duplicazione del materiale genetico. Queste cellule derivano da elementi ancora indifferenziati (blasti) che dopo un certo numero di divisioni iniziano il differenziamento. Variazioni nella seqeunza del ciclo cellulare si hanno anche nel corso delle segmentazioni dello zigote, nei blastomeri; essi sono cellule che si dividono rapidamente, saltando la fase G1 e parte della fase G2. Due sono i momenti chiave nel controllo del ciclo cellulare: il passaggio dalla fase G1 alla fase S, detto punto di restrizione nei mammiferi, il passaggio dalla fase G2 alla M. Le molecole che controllano i vari eventi del ciclo cellulare sono proteochinasi ciclina-dipendenti (CdK) che fosforilano, attivandole, le varie proteine che danno inizio e regolano i

processi principali delle varie fasi.Le CdK sono sempre presenti nella cellula, ma funzionano solo se attivate dalle proteine chiamate cicline.Esistono diversi tipi di cicline che si uniscono alle CdK formano complessi specifici per i vari momenti del ciclo. Questi complessi impediscono l'inizio della mitosi prima che la duplicazione di tutto il DNA sia stata completata in modo corretto; questo controllo avviene al punto di controllo della replicazione. Passato questo controllo, la mitosi prosegue fino alla metafase; la successiva transazione dalla metafase all'anafase è indotta dal complesso di promozione dell'anafase che promuove la separazione dei cromatidi fratelli. Oltre al punto di controllo della replicazione e dell'attacco dei cromosomi al fuso, esistono anche due punti di controllo del danno al DNA: uno alla fine della fase G1 che, se il DNA è danneggiato, impedisce il passaggio alla fase S, e uno alla fine di G2, che impedisce l'inizio

della mitosi. Negli organismi pluricellulari l'inizio e la durata delle varie fasi del ciclo possono essere influenzati anche da segnali provenienti da altre cellule, come fattori di crescita ed ormoni che interagiscono con recettori della membrana. FASE G1 Nel caso della fase G1, sul DNA nucleare avviene la sintesi di vari tipi di RNA con un processo chiamato trascrizione catalizzato da un complesso enzimatico detto RNA polimerasi. Negli eucarioti il prodotto della trascrizione non è mai un RNA definitivo, ma un precursore che deve subire una serie di modificazioni e deve essere assemblato a specifiche proteine per essere trasportato nel citoplasma; la polimerasi non si può attaccare direttamente al promotore, ma ha bisogno dell'interazione con una serie di fattori proteici. La trascrizione di un determinato gene deve avvenire sempre in un momento preciso e ciò dipende dal controllo dei sistemi di regolazione della traslocazione. Il nucleolo è

L'equivalente morfologico dell'attività di trascrizione e maturazione dei geni che codificano per gli RNA è rappresentato dal nucleolo. Esso mostra tre distinte porzioni: il centro fibrillare, la componente fibrillare densa e la componente granulare.

Nella componente fibrillare densa e nel centro fibrillare si trova il DNA che codifica per gli rRNA e costituisce il cosiddetto organizzatore nucleare. La componente granulare è costituita dai prodotti della maturazione dell'rRNA sotto forma di granuli nucleoproteici. Vi è poi una terza componente detta amorfa, perché appare priva di struttura; questa componente potrebbe corrispondere al nucleoscheletro (matrice nucleolare).

FASE S

Una volta completata la fase G1, la cellula entra nella fase di duplicazione del DNA o fase S. Prima di questa fase i cromosomi sono costituiti da una doppia elica di DNA e la quantità di DNA per nucleo corrisponde ad un valore definito 2C; dopo la duplicazione i cromosomi sono costituiti da...

duedoppie eliche di DNA e la quantità di DNA corrisponde a 4C. La duplicazione del DNA richiede lo srotolamento della doppia elica con allontanamento dei due filamenti paralleli e la costruzione su ciascuno di un nuovo filamento ad esso complementare. La stabilità delle sequenze di DNA dipende dal buon funzionamento dei meccanismi di duplicazione, oltre che dall’esistenza di meccanismi in grado di riparare eventuali alterazioni. Questo processo è noto come riparazione del DNA e consta di tre fasi; la prima consiste nel riconoscimento e nella rimozione di eventuali sequenze modificate ad opera delle nucleasi di riparazione del DNA, si a poi la sostituzione con un nucleotide corretto ed infine l’unione del nucleotide corretto ai nucleotidi contigui. FASE G2 Dopo la fase S, la cellula inizia un periodo preparativo per la divisione cellulare detta fase G2. In questo periodo si ha la sintesi di gran parte delle strutture microtubulari che formeranno l’apparato.

1. mitotico.
2. Sempre in G2 sono sintetizzati vari componenti di membrana che al termine della divisione sono utilizzati per la costituzione di parte delle nuove membrane plasmatiche delle cellule figlie.
3. FASE M
4. La mitosi è il meccanismo di divisione delle cellule ed è un fenomeno continuo suddiviso per comodità in 4 fasi chiamate: profase, metafase, anafase e telofase.
5. Durante la profase il centrosoma si divide e dai due centrosomi partono microtubuli che si dispongono a raggiera; questi microtubuli sono chiamati microtubuli astrali.
6. Successivamente le due coppie di centrioli cominciano ad allontanarsi e tra loro si formano fasci di microtubuli che costituiscono il fuso mitotico. Alcuni di questi si legheranno ai cromosomi e sono chiamati microtubuli cinetocorici.
7. Mentre si forma il fuso mitotico, all'interno del nucleo i cromosomi si spiralizzano e cominciano a rendersi evidenti; la condensazione dei cromosomi è stimolata dalla fosforilazione dell'istone H3.

Al termine della profase vengono fosforilate le lamine nucleari provocando la disgregazione dell'involucro nucleare. Nelle fasi avanzate della profase, definite prometafase, i microtubuli del fuso si attaccano ai cromosomi al livello del cinetocore, questo legame dipende inizialmente da una dineina, mentre l'attacco definitivo dipende da una chinesina. In ciascun cromosoma si forma un legame bipolare, ovvero microtubuli provenienti dai poli opposti si attaccano ai due lati del centromero.

Durante la metafase, i cromosomi sono trasportati al centro del fuso mitotico in una zona detta piastra equatoriale o piastra metafasica.

Il passaggio all'anafase è indotto dal complesso di promozione dell'anafase che provoca la separazione dei cromatidi fratelli a livello del centromero. L'anafase è a sua volta divisa in due stadi. Nel primo, detto anafase A, il materiale nucleare si suddivide in due gruppi di cromatidi eguali tra loro, che si allontanano lasciando libero.

L'equatore cellulare. Nell'anafase B il movimento dei cromatidi verso i poli opposti è accompagnato dall'allontanamento dei poli del fuso mitotico. Lo stadio successivo o telofase conclude la mitosi. I cromatidi sono migrati ai poli opposti della cellula e al livello dei cromosomi si riforma il nucleolo; si ricostruisce la lamina fibrosa attorno a ciascuno dei due gruppi di cromosomi figli e ad essa aderiscono vescicole che si fondono ricostruendo l'involucro nucleare. Nel citoplasma la citodieresi (o citocinesi), un insieme di processi che determinano la divisione del citoplasma. Nelle cellule animali a livello dell'equatore si forma un anello contrattile costituito da filamenti di actina e miosina che, interagendo tra loro, provocano la contrazione che induce la strozzatura del citoplasma. La cellula telofasica si divide così in due cellule figlie di uguali dimensioni.

GENI TUMORALI

La proteina p53 detta anche guardiano del genoma, ha la funzione di

monitorare l'integrità del DNA. Quando si imbatte in un danno genetico si attiva come fattore trascrizionale e promuove l'espressione di geni che codificano per una proteina che arresta la divisione cellulare affinché possano avvenire i processi di riparazione prima che il DNA alterato si replichi e sia trasmesso alle cellule figlie; quando il danno non viene riparato, la cellula va in apoptosi. Mutazioni di questa proteina fanno sì che la cellula danneggiata possa comunque replicarsi ed accumulare mutazioni che possono causare l'insorgenza di malattie degenerative o cancro.

MEIOSI E RIPRODUZIONE SESSUALE

Un contributo molto importante alla variabilità genetica e ai processi evolutivi è derivato dalla comparsa di un meccanismo di riproduzione, detto riproduzione sessuale, in cui un nuovo organismo ha origine dalla fusione di due cellule provenienti da individui diversi. Le cellule che si fondono si chiamano gameti e provengono da individui di sesso

llo dei cromosomi durante la divisione cellulare, detto segregazione.