Appunti Lezione Biologia

ORGANI

PLURICELLULARI: Derivano tutte da un'unica cellula, lo zigote, che con il successivo sviluppo embrionale si divide

generando tutte le cellule che costituiscono i diversi tessuti.

Due processi fondamentali per passare dallo zigote ad un organismo completo:

1. CICLO CELLULARE: la singola cellula deve crescere, dividersi e originare nuove cellule

2. DIFFERENZIAMENTO: le cellule diventano via via più specifiche, trascrivendo solo

determinati geni.

In più, un altro processo importante è la MORTE CELLULARE, che svolge un ruolo di controllo sulla

proliferazione cellulare.

--> un malfunzionamento di uno di questi tre processi, aumenta la proliferazione e lo sviluppo di

neoplasie.

Serie ordinata di eventi che si ripetono con la stessa medesima sequenza, con lo scopo di generare

IL CICLO due cellule figlie con lo stesso patrimonio cromosomico della cellula madre (copie quasi fedeli).

CELLULARE

(cellule eucariotiche) Eventi fondamentali per far svolgere una divisione cellulare:

- replicazione DNA

- frammentazione degli organuli in vescicole (compreso il nucleo) e compattamento del DNA

- separare in due parti il citoplasma (citodieresi)

Il ciclo cellulare è un'alternanza tra due fasi:

1. INTERFASE: separa una mitosi dalla successiva; in questa fase la cellula cresce di

dimensioni, replica il DNA e controlla l'integrità del genoma,

 FASE G1: decisione

 FASE S: replicazione

 FASE G2: controllo

2. MITOSI: la cellula si divide e da origine a due nuove cellule (per le cellule somatiche),

assicurando ad ognuna il patrimonio genetico e le altre componenti cellulari in modo equo.

 Profase

 prometafase

 metafase

 anafase

 telofase

e citodieresi.

INTERFASE FASE G1

● La cellula integra i segnali che riceve dall'ambiente esterno e decide se replicarsi o no.

--> quando una cellula replica il suo DNA poi non può più tornare indietro e evitare la mitosi;

--> quando la cellula non si divide per un periodo lungo si dice che è uscita dal ciclo cellulare, e

quindi si trova in fase G0. Alcune cellule del nostro organismo, come neuroni e cellule muscolari,

stazionano per tutta la vita in G0; altri tipi di cellule vi restano e poi possono rientrare nel ciclo

cellulare (come epatociti e fibroplasti); altre cellule sono sottoposte a continuo rinnovamento

(epidermide e vari epiteli).

● La cellula decide di replicarsi.

► Checkpoint 1

controlla l'ingresso nella fase S [transizione G1→S]; controlla che il DNA sia integro e che vi siano gli elementi

nutritivi necessari e i fattori di crescita. Il non superamento di questo checkpoint provoca l'uscita della cellula dal

ciclo, con permanenza in G0.

FASE S

● Duplicazione del DNA e del centrosoma: le cellule somatiche umane sono diploidi, ovvero hanno

un patrimonio di 46 cromosomi, cioè 23 coppie di cromosomi omologhi (2n) [due coppie per ogni

gene]. Con la duplicazione, si ha una parziale situazione di tetraploidia (4n): questo DNA sarà poi

suddiviso tra le cellule figlie, nuovamente diploidi.

FASE G2

● Si verifica la qualità della replicazione e la cellula si prepara alla mitosi.

► Checkpoint 2

controlla l'ingresso nella fase M [transizione G2→S]; controlla che il DNA non abbia subito danno o mutazioni e

che la duplicazione sia terminata.

MITOSI PROFASE

divisione cellulare ● Ciascun cromosoma è costituito da due cromatidi identici (4n), frutto della

che interessa le replicazione semiconservatica della fase S.

cellule somatiche ● Si verifica il compattamento dei cromosomi, che faciliterà poi la

segregazione (distribuzione) di questi alle due cellule figlie. Ogni

cromosoma è legato al suo cromatidio fratello grazie a delle proteine

coesive a livello dei centromeri.

● La struttura del citoscheletro collassa, e i due centrosomi (suplicati nella

fase S) si separano per prepararsi ad organizzare i due poli del fuso

mitotico, fondamentale per la divisione dei cromosomi e della citodieresi.

PROMETAFASE

● Preparazione alla metafase.

● Il nucleo inizia a frammentarsi in piccole vescicole e

contemporaneamente si comincia a delineare il fuso mitotico.

Il fuso mitotico è costituito da tre tipi di fibre:

- FIBRE DEL CINETOCORE: interagiscono con i cromosomi legandosi alle proteine

del cinetocore (ovver la parte esterna del centromero); ogni cromatidio fratello ha un cinetocore, posto sulla

parte orientata verso il polo della cellula.

- FIBRE ASTRALI: partono dal polo della cellula e si dirigono verso il cortec e la membrana plasmatica;

permettono l'allungamento del fuso mitotico.

- FIBRE INTERPOLARI: partono da un polo del fuso e si dirigono verso il polo opposto, per terminare nella

zona equatoriale dove si sovrappongono.

● Nel citoplasma sono disponibili i cromatidi fratelli, che interagiscono con i microtubuli.

METAFASE

● Momento di massima condensazione della cromatina; bloccati tutti i fattori di trascrizione.

● I cromosomi si allineano in posizione mediana lungo la piastra metafasica.

► Checkpoint 3

controlla il completamento della fase M [transizione metafase→citodieresi]; si verifica che sia avvenuta

l'interazione tra le fibre del fuso mitotico e i diversi cromosomi, e che questi ultimi si siano allineati nella zona

equatoriale della cellula.

ANAFASE

● Si rompono i legami che tengono uniti i cromatidi fratelli e ciascuno dei due migra ad un polo del

fuso mitotico (eliminazione delle coesine). In questo modo il patrimonio genetico viene ripartito in

modo uguale ai 2 poli.

● Le tre fibre del fuso mitotico giocano un ruolo fondamentale:

- le fibre del cinetocore si accosciano all'estremità positiva (quella attaccata al cinetocore) togliendo

eterodimeri di tubulina

- le fibre interpolari si allungano alle estremità positive (verso il centro) e si sovrappongono con altre

fibre interpolari provenienti dall'altro polo. Nella zona di sovrapposizione agiscono dei meccanismi

che spingono le fibre li dove si sovrappongono, per allontanarle.

- le fibre polari si allontanano dal polo del fuso verso la membrana plasmatica, si legano a dei

meccanoenzimi (dineine citoplasmatiche) e vengono tirate, accorciando la loro estremità negativa

(quella attaccata al centrosoma).

TELOFASE

● I cromatidi fratelli si trovano ai due lati opposti della cellula.

● Inizia a riformarsi l'involucro nucleare, la lamina nucleare e i pori nucleari si riassemblano.

● I cromosomi iniziano gradualmente a decompattarsi, gli organelli citoplasmatici incominciano a

riorganizzarsi.

● La cellula a questo punto è quasi alla sua struttura caratteristica di interfase.

CITOCHINESI: inizia durante il progredire della telofase consiste nella separazione del citoplasma.

La citochinesi è controllata dai microfilamenti del fuso mitotico, ovvero da actina e miosina; si viene

a creare una piccola introflessione (invaginazione) di miosine e actine, che si restringe sempre di più

fino alla formazione di un anello contrattile, che causa lo spostamento del citoplasma (sotto la zona

di restringimento) ai due lati.

L'involucro nucleare si è riformato e i cromosomi sono decondensati.

IL RISULTATO --> DUE CELLULE FIGLIE CON LO STESSO PATRIMONIO GENETICO DELLA CELLULA MADRE.

Il ciclo cellulare è un processo geneticamente controllato: costituito da una serie di eventi dipendenti

tra loro, dai quali dipende poi la corretta proliferazione delle cellule eucariotiche.

La progressione attraverso le varie fasi risulta essere finemente regolata dalle chinasi ciclina

Il complesso dipendete (CDK), una famiglia di proteine chinasi la cui attività è regolata dall'associazione con altre

CDK-ciclina è subunità proteiche dette cicline.

inoltre regolata da

proteine CKI, REGOLAZIONE DEL CICLO CELLULARE

inibitrici. ● La progressione attraverso il ciclo cellulare è regolata da una serie di fattori genetici e biochimici: i

meccanismi di base che controllano la divisione cellulare sono di tipo genetico; su questi possono

agire fattori interni ed esterni, in grado di modificare la progressione delle cellule attraverso il ciclo di

divisione cellulare.

● I vari checkpoint fanno da meccanismi di controllo.

● L'ingresso in mitosi/meiosi della cellula è consentito solo in presenza dell'MPF (fattore di

promozione della maturazione); questo fattore è costituito da due proteine, una ad attiività

chinasica (CDK) e l'altra necessaria affinché la prima si attivi (ciclina)

CICLINA + CDK = MPF

MEIOSI La MEIOSI è quel processi adibito alla formazione dei gameti (GAMETOGENESI).

divisione cellulare È l'insieme di due processi di divisione successivi:

che interessa le  meiosi I, formato da

cellule germinali.  profase I

 metafase I

 anafase I

 telofase I

 meiosi II, formata da

La duplicazione del

DNA avviene  profase II

all'inizio della  metafase II

meiosi, sempre  anafase II

nell'interfase.  telofase II

I gameti devono contenere una sola copia del corredo cromosomico (cellule aploidi), in modo tale

che durante la fecondazione dei due gameti maschile e femminile si venga a ristabilire una

situazione di diploidia.

CARIOTIPO: negli umani ci sono 46 cromosomi in forma diploide (2n), ovvero 23 coppie formate da

Vantaggio della due cromosomi, uno paterno e uno materno. Ogni cromosoma ha il suo omologo; ci saranno due

riproduzione

sessiata: aumento cromosomi 1, due cromosomi 2, due cromosomi 3 etc etc... Le prime 22 coppie sono chiamate

della variabilità autosomi e hanno tutti il proprio omologo; l'ultima coppia è costituita dai cromosomi sessuali, in

genetica delle parte considerati come uno l'omologo dell'altro.

generazioni Con la replicazione ogni omologo si duplica, quindi 46x2=92 cromosomi. La coppia identica che si

successive. sarà formata è il cromatidio fratello. Quindi ora, ogni coppia di omologhi avrà anche il proprio

fratello e formerà le tetradi, gruppi di quattro cromosomi.

INTERFASE (fase S)

Il patrimonio genetico è duplicato, ogni cromosoma ha il suo cromatidio fratello.

MEIOSI I PROFASE I

Molto prolungata, divisa in fasi:

Leptotene: i cromosomi si compattano, l'involucro nucleare si frammenta.

Zigotene: ogni cromosoma è duplicato e ha con sé il suo cromatidio fratello; si formano le tetradi,

ovvero si stabiliscono le interazioni tra due coppie di diversi cromosomi. Le interazioni sono dovute

grazie ad un complesso proteico chiamato complesso sinaptonemico.

Pachitene: avviene il crossing over, si formano dei chiasmi che portano al rimescolamento di tratti di

DNA tra cromosomi omologhi (2-3 chiasmi ogni tetrade). Ciò permette variabilità genetica.

Diplotene: il complesso sinaptonemico scompare, i cromosomi omologhi rimandono uni