Appunti completi per esame di biologia applicata

Meiosi II

La meiosi II consiste in una mitosi delle due cellule aploidi ottenute dalla meiosi I. Non è preceduta dalla duplicazione del DNA, ma è semplicemente il proseguimento della meiosi I. Le fasi della seconda divisione meiotica sono simili a quelle della prima divisione meiotica, ma con alcune differenze.

• PROFASE II: Non si verifica l'appaiamento dei cromosomi omologhi, perché è presente un solo cromosoma. Si forma il fuso mitotico e la carioteca viene degradata.
• METAFASE II: Mentre nella metafase I i cromatidi formano una tetrade, nella metafase II essi sono solo in coppia. I microtubuli del fuso si attaccano ai cinetocori dei cromatidi fratelli e i cromosomi si allineano sulla piastra equatoriale o metafasica.
• ANAFASE II: I cromatidi fratelli si separano e migrano verso i poli opposti. Come nella mitosi, dopo la separazione ogni cromatidio è considerato come un cromosoma monocromatidico.
• TELOFASE II: Una volta che i cromosomi sono arrivati ai poli opposti, si forma la carioteca attorno ai cromosomi figli e si verifica la citodieresi, dividendo la cellula in due.

ai poli, si decondensano e attorno ad essi si riformano il NUCLEO e la CARIOTECA, dopodiché ha luogo la divisione del CITOPLASMA.

DIFFERENZE TRA MITOSI E MEIOSI

• Si formano diversi tipi di cellule: dalla mitosi si hanno 2 cellule diploidi; dalla meiosi si hanno 4 cellule aploidi.
• La mitosi è una singola divisione cellulare. La meiosi è una doppia divisione cellulare.
• Durante la mitosi le coppie di omologhi non entrano in contatto fisicamente. Durante la meiosi le coppie di omologhi formano una tetrade.

GAMETOGENESI

Negli eucarioti pluricellulari, precisamente negli animali e in pochi altri organismi, la meiosi porta direttamente alla formazione delle cellule sessuali o gameti, cioè la GAMETOGENESI. Bisogna fare però una distinzione tra i gameti maschili e i gameti femminili, lo SPERMATOZOO e l’OVULO, e tra le loro biogenesi, la SPERMATOGENESI e l’OVOGENESI.

La spermatogenesi avviene nelle GONADI MASCHILI O TESTICOLI, inizia con la

gli OVOCITI primari. Gli ovociti primari subiscono una divisione meiotica I, che produce due cellule: una cellula più grande, l'ovocita secundario, e una cellula più piccola, il primo globulo polare. L'ovocita secundario subisce una divisione meiotica II, producendo un secondo globulo polare e un ovulo maturo. Durante l'ovogenesi, solo uno degli ovociti primari si sviluppa completamente in un ovulo maturo, mentre gli altri degenerano. Durante la fecondazione, uno spermatozoo penetra nell'ovulo e si fondono i loro nuclei, formando un'unica cellula chiamata zigote. Il zigote si divide quindi per mitosi, dando origine a un embrione che si svilupperà in un individuo completo. La spermatogenesi e l'ovogenesi sono processi cruciali per la riproduzione sessuale negli esseri umani e in molti altri organismi. Questi processi assicurano la produzione di gameti funzionali, che sono necessari per la fecondazione e la continuazione della specie.gli ovociti si dividono per meiosi I, producendo due cellule aploidi: l'ovotidio e il globulo polare. Il globulo polare non può essere fecondato e non ha una funzione riproduttiva. La formazione della cellula uovo è un processo complesso. A differenza degli spermatozoi, la cui biogenesi si completa nella fase embrionale, la formazione della cellula uovo si conclude solo con la fecondazione. Gli ovociti compiono la meiosi I durante la fase embrionale, ma si fermano alla profase I fino alla pubertà, quando diventano maturi e possono completare la meiosi I, dando origine all'ovotidio e al globulo polare. Il globulo polare compie la meiosi II, generando altri due globuli polari aploidi. L'ovotidio compie la meiosi II, generando un globulo polare e una cellula uovo aploidi, ma si ferma alla metafase II. La meiosi II può essere completata solo con la fecondazione. In sintesi, la formazione della cellula uovo è un processo complesso che richiede la meiosi I e II, e si conclude solo con la fecondazione.

L'ovogenesi porta alla formazione di una sola cellula uovo aploide; essa non compie movimento e sulla superficie presenta delle cellule accessorie provviste di sostanze di riserva per il nutrimento della cellula stessa nei primi stadi del suo sviluppo.

Quando l'ovulo e lo spermatozoo si fondono durante la fecondazione, ogni gamete fornisce una serie aploide di cromosomi, quindi l'ovulo fecondato presenta un numero diploide di cromosomi: si crea lo zigote. Lo zigote poi si divide per mitosi, generando cellule somatiche diploidi e dando origine all'embrione.

EMBRIOGENESI: ZIGOTE → MORULA → BLASTULA → GASTRULA

• ZIGOTE: cellula ottenuta dalla fecondazione.
• MORULA: aggregato di cellule che si forma nello stadio embrionale iniziale.
• BLASTULA: struttura sferica che contiene cellule non ancora differenziate; da questa fase dell'embriogenesi si possono ricavare le cellule staminali.
• GASTRULA: organismo che presenta cellule

differenziate. GENETICA La genetica è lo STUDIO DELL'EREDITÀ ATTRAVERSO LA VARIABILITÀ, ovvero tutto ciò che riguarda i geni. - L'eredità è la trasmissione dei geni da un individuo all'altro, che determina la SOMIGLIANZA della prole con i genitori. - La VARIABILITÀ determina la DIFFERENZA tra i genitori e la prole, perché la prole è simile ai genitori, ma non identica; essa ha origine da RICOMBINAZIONI GENICHE o da MUTAZIONI GENETICHE. Bisogna fare però delle distinzioni tra termini: - GENOMA: insieme delle molecole di DNA (cromosomi) unico per ogni specie. - CROMOSOMA: elemento del genoma costituito da una molecola di DNA. - GENE: regione cromosomica, unità funzionale del genoma e dell'ereditarietà. La genetica si suddivide in: - GENETICA CLASSICA: studia le modalità della trasmissione dei geni da una generazione all'altra. - GENETICA MOLECOLARE: studia la

struttura e la funzione dei geni.

GENETICA DELLE POPOLAZIONI: studia il comportamento dei geni nelle popolazioni isolate.

Il primo studioso di GENETICA MODERNA fu Gregor Mendel, il quale nel 1865 eseguì esperimenti su piantedi piselli, sviluppando dapprima linee pure con dei caratteri chiaramente distinguibili, le quali generazionedopo generazione producevano solo piante geneticamente e fenotipicamente uguali. A tal propositooccorre distinguere genotipo e fenotipo:

- Il GENOTIPO è l'insieme degli alleli sia dominanti (caratteristiche ereditate ed espresse) cherecessivi (caratteristiche ereditate ma non espresse), cioè la costituzione di un organismo.

- Il FENOTIPO è la rappresentazione solo dei caratteri espressi, cioè l'aspetto fisico esteriore di unorganismo.

Sulla base di queste due definizioni si deduce che è impossibile stabilire il genotipo di un organismoesaminando solamente il suo fenotipo.

Successivamente Mendel

proliferazione delle piante attraverso l'osservazione dei loro caratteri ereditari. Mendel scoprì che i caratteri ereditari non si mescolano in modo casuale, ma seguono delle leggi precise. Utilizzando il tag html , possiamo evidenziare le parole chiave nel testo: proseguì con gli esperimenti incrociando piante di due DIVERSE LINEE PURE, chedefinì GENERAZIONE PARENTALE O GENERAZIONE P, dando origine a degli IBRIDI. I discendentidell’incrocio si dividono in una PRIMA GENERAZIONE FILIALE F1, che discende dalla generazione P, e in unaSECONDA GENERAZIONE FILIALE F2, che discende dalla generazione F1, quindi entrambe costituite daIBRIDI: dall’incrocio di individui ibridi non si otterranno mai generazioni di linee pure, bensì si avrà sempreuna MESCOLANZA DI CARATTERI.Effettuando esperimenti tra gli ibridi della F1, che sembravano nascondere i fattori ereditari di un genitoree mostrare i fattori ereditari dell’altro genitore, Mendel spiegò i moderni concetti di CARATTEREDOMINANTE E CARATTERE RECESSIVO, stabilendo il concetto di dominanza.La cosa strabiliante è che all’epoca di Mendel non si conoscevano i fenomeni della mitosi e della meiosi,perciò egli studiò latrasmissione dei fattori ereditari, ovvero i geni, basandosi su astrazioni matematiche ed esperimenti empirici, riuscendo ad individuare REGOLE E SCHEMI PRECISI SULLE MODALITÀ DI TRASMISSIONE GRAZIE ad osservazioni su larga scala (oltre 1000 organismi). Dagli studi di Mendel sono derivate 3 LEGGI fondamentali, secondo cui I CARATTERI EREDITARI SONO DISTRIBUITI SINGOLARMENTE A OGNI GENERAZIONE IN UNITÀ DETTE GENI, e la TEORIA CROMOSOMICA DELL'EREDITARIETÀ, che afferma che l'ereditarietà può essere spiegata assumendo che i geni siano DISPOSTI IN MANIERA LINEARE in posizioni specifiche lungo i cromosomi. LEGGE DELLA DOMINANZA Ogni individuo possiede due ALLELI (forme alternative) di uno stesso gene, uno materno e uno paterno, che sono posizionati in LOCI GENETICI CORRISPONDENTI DI UNA COPPIA DI CROMOSOMI OMOLOGHI e che controllano un determinato CARATTERE. I geni non hanno solo due alleli (come aveva osservato Mendel), cioè esistono in

più di due forme, ma quando si esamina un incrocio se ne considerano solo due. I caratteri trasmessi dei geni possono essere nascosti o mostrati in una generazione, ma non vengono mai persi:

• Negli individui OMOZIGOTI DOMINANTI è espresso il carattere portato dall’ALLELE DOMINANTE.
• Negli individui OMOZIGOTI RECESSIVI è espresso il carattere portato dall’ALLELE RECESSIVO.
• Negli individui ETEROZIGOTI è espresso il carattere portato dall’ALLELE DOMINANTE.

L’espressione della dominanza spiega almeno in parte perché un individuo può assomigliare più ad un genitore che all’altro, sebbene entrambi i genitori contribuiscano alla costituzione genetica della prole.

La DOMINANZA non è prevedibile e non è una caratteristica di un allele, ma è la PROPRIETÀ RELATIVA DI UN ALLELE RISPETTO AD UN ALTRO ALLELE, che varia di specie in specie e di popolazione in popolazione.

LEGGE DELLA

SEGREGAZIONE

I due membri di UNA COPPIA DI ALLELI (presenti su due geni appaiati di una coppia di cromosomi omologhi) segregano l'uno dall'altro durante la FORMAZIONE DEI GAMETI (meiosi), prima della riproduzione sessuata, in modo che ciascuna cellula riproduttiva porti SOLO UNO DEI DUE ALLELI.

Nella generazione F1 dall'incrocio di due GENITORI OMOZIGOTI si avranno due FIGLI ETEROZIGOTI: a livello del GENOTIPO saranno presenti per il 50% CARATTERI DOMINANTI e per il 50% CARATTERI RECESSIVI, ma a livello del FENOTIPO saranno espressi solo gli ALLELI DOMINANTI (100%). Da due genitori omozigoti questa è l'unica combinazione possibile degli alleli.

Nella generazione F2 dall'incrocio di due GENITORI ETEROZIGOTI si avranno quattro FIGLI, di cui due ETEROZIGOTI, uno OMOZIGOTE DOMINANTE e uno OMOZIGOTE RECESSIVO: a livello del GENOTIPO i caratteri saranno presenti rispettivamente come 50%, 25% e 25%, ma a livello del FENOTIPO saranno espressi per il 75% i

CARATTERI DOMINANTI e per il 25% i CARATTERI RECESSIVI. Le probabilità di incrocio delle generazioni filiali si possono calcolare attraverso il quadrato di Punnet, una