Biologia animale 6

AUTOFAGIA

L’autofagia è un processo che si innesca per rimuovere macromolecole o organelli alterati. La

cellula risponde ad eventi di stress cercando di rimuovere ciò che è alterato al fine di riportare

la cellula alla sua normalità. Cellule che non completano il ciclo autofagico possono accumulare

aggregati o autofagosomi e andare incontro a degenerazione (patologie neurodegenerative).

D’altra parte l’autofagia nei tumori può rendere le cellule resistenti alle cure citotossiche come

la chemioterapia. 130

CELLULE STAMINALI

CELLULE STAMINALI: cellule di cui il destino non è ancora “deciso” sono cellule indifferenziate

che riproducendosi possono rimanere staminali o differenziarsi in modo irreversibile.

Si dice quindi che essa hanno due proprietà: l’autorinnovamento e dare origine a cellule

differenziate.

Una cellula staminale si divide in due in modo asimmetrico in due cellule figlie di cui una è cellula

staminale, l’altra no, è una cellula staminale “destinata” che andrà incontro a differenziazione.

Essa si divide prima in due cellule progenitrici, esse si dividono in 4 precursori che mi danno 4

cellule somatiche differenziate. Il numero totale di cellule staminali rimane costante in un

tessuto.

Cellule staminali si dividono in:

Totipotenti: sono cellule che possono dividersi dando luogo alla formazione di tutte le cellule di

tutti i tessuti dell’organismo e gli annessi embrionali. Sono totipotenti solo le cellule negli stati

precoci dell’embrione: fino a 3 giorni.

Pluripotenti: cellule in grado di dare luogo a tutti i tessuti di un individuo ma non agli annessi

embrionali (placenta, sacco vitellino, cordone ombelicale). Sono pluripotenti le cellule della

massa interna della blastocisti, rivestita dal trofoblasto, dette anche cellule staminali

embrionali embrione di 1 settimana.

Multipotenti: cellule maggiormente differenziate rispetto alle precedenti, sono in grado di dare

luogo a tutti i tipi cellulari del tessuto di appartenenza. Vengono considerate multipotenti le

cellule staminali dell’adulto, come le cellule ematopoietiche e le mesenchimali. Sono cellule che

possono essere differenziate solo in cellule del tessuto da cui provengono. Embrione di 1 mese

e adulto.

Dove si trovano le cellule staminali embrionali, quindi le pluripotenti? ES

Nell’embrione di 1 settimana/10 giorni. L’embrione in questa fase è una Blastocisti: costituita

da strato esterno di cellule dette TROFODERMA che prendono contatto con l’utero per

l’impianto in esso; da altre cellule interne dette “massa cellulare interna”.

Prelevando le cellule staminali embrionali dalla massa cellulare interna e mettendole in cultura

in laboratorio esse crescono e daranno luogo a tutti i tessuti di un individuo ma non agli innesti

embrionali.

Le staminali in un adulto sono multipotenti e hanno minore capacità di differenziamento.

All’interno di ogni tessuto esiste una popolazione cellulare che serve da rinnovamento del

tessuto stesso, definita popolazione di cellule “staminali”. Esse messe in cultura danno luogo a

formazione di cellule di quel tessuto da dove originano. Svolgono la loro funzione e sotto stimoli

vanno incontro a morte. La cellula staminale del sangue per esempio si trova nel midollo osseo e

subendo differenziamento può diventare cellula specializzata del sangue: globulo rosso, bianco

o piastrine

CELLULE STAMINALI PLURIPOTENTI INDOTTE: iPS

Da un individuo adulto prendo cellule già differenziate e con una manipolazione genica/

RIPROGRAMMAZIONE GENETICA= aggiungendo geni alla cellula usando i virus a DNA, faccio

in modo che esse esprimono proteine tipiche delle cellule staminali embrionali. Passano da cellula

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staminale multipotente a CELLULA STAMINALE PLURIPOTENTE INDOTTA che si comporta

come una cellula staminale embrionale. Metodo studiato per chi ha problemi neurodegenerative.

Le iPS possono essere coltivate in laboratorio, differenziate e poi reinserite nei tessuti

degenerati. Il vantaggio in questo caso è che non servono embrioni da cui prelevare cellule

staminali.

Per generare cellule staminali oggi esistono due modi: estrarre le cellule della massa interna di

una blastocisti o prendere una cellula adulta già differenziata e modificala in laboratorio

ottenendo una iPS. RIPRODUZIONE

La riproduzione permette il trasferimento del materiale genetico a nuovi individui assicurando

la continuazione della specie. Può essere: asessuata o sessuata, ma può anche avvenire per

partenogenesi.

RIPRODUZIONE ASESSUATA

Origina organismi uguali a chi li ha generati. Negli organismi unicellulari essa equivale alla

divisione cellulare dove la cellula figlia contiene lo stesso patrimonio genetico della cellula

parentale perché prima di dividersi si è duplicata esattamente in due.

Nei procarioti (batteri e alghe azzurre) e negli eucarioti unicellulari (protisti e lieviti) la

divisione cellulare è preceduta dalla mitosi. Può avvenire in organismi pluricellulari generalmente

marini. Si parla di GEMMAZIONE: Il corpo della madre produce una GEMMA, escrescenze che

possono rimane legate al corpo materno o staccarsi. FRAMMENTAZIONE: Un organismo adulto

si suddivide in tanti frammenti e ciascuno si svilupperà per dare un organismo uguale a quello da

cui è derivato. Esempio stella marina.

Vantaggi: riproduzione semplice che non richiede sforzo energetico. Gli unicellulari possono

facilmente colonizzare territori diversi. Svantaggio: non c’è variabilità genetica-> vantaggio

della riproduzione sessuata.

Esempio particolare è la PARTENOGENESI: generazione verginale.

Si verifica quando si ha la formazione dei gameti, ma non la fecondazione, per cui l’individuo ha

origine dall’uovo non fecondato (ad es. le uova delle api fecondate danno femmine diploidi ma le

uova non fecondate danno maschi aploidi). La partenogenesi può verificarsi anche tra i

vertebrati (ad es. nella lucertola dell’Arizona) ed anche tra i pesci e gli anfibi. Gli adulti che si

sviluppano da uova partenogenetiche sono spesso aploidi e le loro cellule della linea germinale

non subiscono processi meiotici per formare gameti maturi. In altri casi, gli adulti sono diploidi

in quanto i gameti aploidi del genitore replicano il proprio corredo cromosomico prima di dare

inizio allo sviluppo.

In genere sono animali/organismi che possono andare incontro a riproduzione sessuata ma in

alcune condizioni particolari come la cattività, o situazioni ambientali particolari, in assenza di

esemplari maschio, negli esemplari femmine si genera un embrione senza fecondazione del

maschio. Succede nelle api. L’ape regina riceva gli spermatozoi una volta sola. Le uova danno

luogo a femmine con cellule diploidi. Altre cellule non vengono fecondate ma vanno comunque

incontro a sviluppo di un nuovo organismo che saranno maschi aploidi. La cellula uovo da sola da

luogo a sviluppo di embrione. Ma se è una cellula aploide da origine a embrione con tutte cellule

aploide. Se questo volesse andare incontro a riproduzione sessuata le sue cellule non vanno

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incontro a meiosi perché sono già aploidi. Nei mammiferi non può accadere perché se un aploide

duplica il suo dna si hanno 23 coppie identiche: omozigosi al 100% che nei mammiferi è

incompatibile con la vita. Nelle vipere la partenogenesi avviene anche con maschi attorno.

MEIOSI

RIPRODUZIONE SESSUATA

E’ assicurata da cellule (gameti-aploidi) emesse da due individui di sesso opposto i

quali pertanto sopravvivono alla riproduzione. Le cellule destinate alla riproduzione

(cellule germinali-diploidi) si differenziano da quelle somatiche trasformandosi in

4 gameti a corredo cromosomico dimezzato, mediante il processo della meiosi

(processo che prevede due divisione mitotiche).

Il ciclo riproduttivo sessuato, quindi, comporta l’alternanza di generazioni di cellule

aploidi (che contengono una singola serie di cromosomi) con generazioni di cellule

diploidi (che contengono una doppia serie di cromosomi). L’unione di due gameti

(uovo e spermatozoo) dà origine ad un nuovo individuo (zigote- prima cellula di un

orgamnismo) a corredo cromosomico somatico, comportando il mescolamento di

genomi differenti.

OGNI COPPIA DI CROMOSOMI CONTIENE UN CROMOSOMA DI ORIGINE PATERNA E

CROMOSOMA DI ORIGINE MATERNA.

I cromosomi sono presenti in coppie nelle cellule somatiche e i membri di una coppia sono i

cromosomi omologhi. Se una cellula contiene 2 cromosomi di ogni tipo, cioè due serie di

cromosomi, si dice che possiede un corredo cromosomico diploide; se invece è presente un

cromosoma di ogni coppia di omologhi, si dice che il corredo è aploide. Nell’uomo il numero

diploide è 46 e il numero aploide è 23

GENE: unità ereditaria fondamentale, è una sequenza di DNA che si trova in un certo

locus di un cromosoma (locus: posizione occupata da un gene su un cromosoma). Ogni

coppia di cromosomi (2 cromosomi omologhi 1 della mamma 1 del papà) contengono gli

stessi geni nello stesso ordine ma non necessariamente di forma identica.

[ rappresenta un gene: metti cromosoma singolo e individui pezzi di esso che sono geni.

Rappresenta l’allele del gene: disegno l’altro cromosoma identico e nella stessa posizione segno

.] ALLELI: due geni che stanno nello stesso locus genico di due cromosomi

l’allele del primo gene

omologhi, codificano per lo stesso carattere anche se non necessariamente nello stesso modo

(se sono diverse espressioni allora l’organismo è eterozigote per quel gene e viene espresso il

dominante dei due).

Il termine meiosi significa “rendere più piccolo”, in riferimento al fatto che il numero dei

cromosomi viene dimezzato (divisione riduttiva). Durante la meiosi una cellula diploide duplica

una volta il proprio DNA e poi va incontro a 2 divisioni cellulari, producendo potenzialmente 4

cellule aploidi. La meiosi consiste di due divisioni nucleari e citoplasmatiche denominate prima e

seconda divisione meiotica.

Visto che il DNA si era duplicato i cromosomi sono sotto forma di due cromatidi fratelli.

Meiosi 1: i membri di ogni coppia di cromosomi omologhi prima si uniscono a formare una tetrade,

segue la separazione dei cromosomi omologhi con i cromatidi fratelli ancora uniti nelle due figlie.

Avrò 23 cromosomi sotto forma di due cromatidi fratelli per uno. 133

Meiosi 2: i cromatidi che costituiscono ciascun cromosoma omologo si separano e vengono

distribuiti ai nuclei delle cellule figlie aploidi con 23 cromatidi a testa. ( due cromatidi fratelli

della mamma e due cromatidi fratelli del papà vanno in quattro gameti diversi).

MEIOSI I:

PROFASE 1: avvengono gli eventi fondamentali (come anche nell’anafase). Divisa in fasi:

- Leptotene si condensano i cromosomi che si sono duplicati