Ciclo cellulare, mitosi, meiosi, gametogenesi

FASE M:

- durante la fase M avviene la MITOSI e la successiva citodieresi della cellula

Come abbiamo appena detto, nella fase G0 sono presenti sia cellule quiescenti sia cellule "permanenti" ovvero

quelle cellule che non andranno mai in contro a divisione cellulare. Come muoiono queste cellule?

Le cellule possono "morire" andando in contro a divisione cellulare oppure per:

• NECROSI: è un tipo di morte cellulare che si verifica quando parte delle cellule che formano un tessuto

muore per un processo patologico, per danneggiamento da parte di tossine, per un infezione, perché non

riceve sufficiente ossigeno o nutrienti. Di solito queste cellule si gonfiano e poi SCOPPIANO riversando il loro

contenuto nell'ambiente extracellulare. In molti casi questo processo è conseguenza di un'infiammazione.

• APOPTOSI: è la morte cellulare PROGRAMMATA GENETICAMENTE, in base alle esigenze fisiologiche

o di sviluppo. Ma perché una cellula dovrebbe intraprendere un "suicidio cellulare"? Esistono due motivi possibili:

- per esempio, prima della nascita il feto umano

LA CELLULA NON E' PIU' NECESSARIA ALL'ORGANISMO:

ha le mani palmate, con le dita unite da tessuto connettivo. Con il procedere dello sviluppo, questo tessuto inutile

sparisce poiché le sue cellule vanno incontro ad apoptosi

- quanto più a lungo vivono, tanto più le cellule sono soggette a un danneggiamento

MORTE PER VECCHIAIA:

genetico che potrebbe portare al cancro. Questo è particolarmente vero per le cellule del sangue e degli epiteli di

rivestimento di organi, quali l'intestino, che sono esposti ad alti livelli di sostanze tossiche. Normalmente queste

cellule muoiono dopo appena pochi giorni o poche settimane.

Gli eventi dell'apoptosi sono grosso modo gli stessi per la maggior parte degli organismi. La cellula comincia ad

isolarsi dalle cellule vicine, frammenta la propria cromatina in pezzi delle dimensioni di un nucleosoma ed emette

CICLO CELLULARE+MITOSI+MEIOSI+GAMETOGENESI Pagina 4

isolarsi dalle cellule vicine, frammenta la propria cromatina in pezzi delle dimensioni di un nucleosoma ed emette

protuberanze membranose o "bolle" che si spezzano in frammenti cellulari.

Il ciclo della morte cellulare, al pari di quello della divisione cellulare, è controllato da segnali che possono

provenire dall'interno o dall'esterno della cellula. Fra questi segnali ci può essere:

- La mancanza di un segnale mitotico (come un fattore di crescita) o il riconoscimento di un danno al DNA.

- Segnali esterni (o una loro mancanza) possono far sì che una proteina recettrice della membrana plasmatica cambi

forma e attivi a sua volta una classe di enzimi, detti CASPASI. Infatti un ruolo fondamentale nel dare il segnale di

apoptosi alla cellula ce l'hanno i MITOCONDRI. La produzione di capsasi da parte dei mitocondri dà alla

cellula il segnale di iniziare la morte cellulare.

• AUTOFAGIA: l'autofagia è anche essa oggi racchiusa nei processi di morte cellulare e consiste in un

autocannibalismo delle cellule che iniziano ad ingerire i propri organelli e i lisosomi vanno a distruggere la

cellula. Questo processo entra in atto ad esempio quando manca cibo.

IL CROMOSOMA EUCARIOTE

Prima di parlare dei due processi di divisione cellulare, dobbiamo analizzare e descrivere il materiale genetico delle

cellule eucariotiche perché questo differisce dal materiale genetico dei procarioti. In quest'ultimi è infatti presente

un doppio filamento circolare di DNA, mentre negli eucarioti il materiale genetico è data da un DOPPIO

FILAMENTO DI DNA. Questo Dna non lo troviamo però in forma libera ma, negli eucarioti il DNA è sempre

ASSOCIATO A PROTEINE DI VARIO TIPO ed il complesso DNA+PROTEINE è detto CROMATINA.

Le proteine con cui il Dna interagisce sono generalmente delle proteine nucleari (perché si trovano nel

nucleo) dalle caratteristiche basiche (cariche positivamente), chiamate ISTONI, che si associano al Dna, carico

negativamente a causa dei gruppi fosfato. Come è organizzato il filamento di Dna con associate le proteine (ovvero

la cromatina)?

La funzione degli istoni è quella di avvolgere e compattare i lunghissimi filamenti di DNA in modo da poterli

contenere nel ristretto spazio nucleare. Le proteine istoniche, infatti, sono 5; le prime 4 si aggregano in modo

aggrega due volte al DNA e che quest'ultimo si

tale che ciascun istone si avvolga 2 volte intorno alla proteina

Tra un nucleosoma ed un altro vi è uno spazio di dna libero chiamato DNA

formando un NUCLEOSOMA.

SPAZIATORE.

Qui troviamo la 5°proteina istonica che ha la funzione di avvicinare tra di loro 2 nucleosomi (eliminando il dna

spaziatore) e quindi compattando ulteriormente il DNA.

Ulteriori proteine permettono di far cambiare la conformazione alla cromatina, rendendola più o meno compatta,

infatti distinguiamo 2 tipi di cromatina:

- ETEROCROMATINA: è la forma PIU COMPATTA e spiralizzata che non permette alla doppia elica di

esprimersi

- EUCROMATINA: è la forma MENO COMPATTA e spiralizzata che permette alla doppia elica l'espressione

genica.

Durante il ciclo cellulare, la cromatina appare in modo diverso a seconda del momento in cui osserviamo la cellula:

- IN G1: in questa fase se si va ad osservare la cellula vediamo che ha un NUCLEO OMOGENEO, più scuro e

vediamo una cromatina più allungata perché deve essere espressa la sua parte genica, per questo troviamo

l'EUCROMATINA

- FASE M: nella divisione cellulare, le cellule figlie devono avere alla fine lo stesso materiale genetico, quindi è

importante che durante la spartizione del materiale genetico questo sia ben compattato e trasportabile. In questo

momento ci interessa soltanto che il materiale genetico sia tutto presente e che occupi in minor spazio possibile, per

questo, in questa fase la cromatina è sotto forma di MASSIMA COMPATTAZIONE DELL'ETEROCROMATINA,

ovvero è sotto forma di CROMOSOMA.

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La struttura del cromosoma eucariote

Il cromosoma è la massima compattazione possibile dell'espressione genica. Nell'uomo sono presenti 46

cromosomi.

Quando noi osserviamo il cromosoma nella sua classica forma ad X, vuol dire che simo già nella fase M ed

abbiamo appena passato la fase S, durante la quale il DNA si è duplicato producendo una copia di se stesso.

Quindi ogni cromosoma è costituito da 2 strutture a bastoncino di materiale genetico, questi bastoncini sono

detti CROMATIDI e sono identici tra loro perché sono uno la copia dell'altro. I cromatidi sono uniti tra loro

in una regione di contatto chiamata CENTROMERO. La quantità di DNA che vediamo quindi nella fase M è

doppia rispetto a quella che vediamo nella fase G1, perché se adesso vedo una X vuol dire che nella fase S era

quindi:

presente solo 1 cromatidio,

UN GENERICO CROMOSOMA A "X" NELLA FASE M, NON E' ALTRO CHE 1 CROMATIDIO

NELLA FASE G1, QUESTO PERCHE' IL CROMOSOMA E' FATTO DA 2 CROMATIDI UGUALI

Quindi nelle cellule umane sono presenti 46 cromosomi, che però quando sono visti a forma di X sono già duplicati

e quindi BICROMATIDICI; in quel caso quella non è la reale quantità di DNA che ha la cellula in G1, la

quantità presente in G1 è la metà di quella presente in M.

MITOSI

La mitosi è il primo tipo di divisione cellulare che è presente sia nei procarioti che negli eucarioti. Negli eucarioti la

mitosi è maggiormente, se non quasi esclusivamente, presente come processo per sostituire e produrre nuove

cellule per sostituire quelle più vecchie. La possiamo definire come:

LA MITOSI E' IL PROCESSO TRAMITE IL QUALE IL NUCLEO DI UNA CELLULA EUCARIOTE SI

DIVIDE, DANDO ORIGINE A 2 NUCLEI FILGI, CIASCUNO DOTATO DI UNA SERIE COMPLETA DI

CROMOSOMI

Naturalmente alla divisione dei nuclei dovrà succedere generalmente (ma non necessariamente) la divisione del

citoplasma detta CITODIERESI. Ma come troveremo il Dna all'inizio e nelle varie fasi della mitosi?

All'inizio della mitosi, i cromosomi, che durante l'INTERFASE sono despiralizzati e appaiono come un

ammasso di CROMATINA indifferenziata, si condensano e iniziano a presentarsi sotto forma di corpuscoli corti

e tozzi. Dato che il DNA si è duplicato durante la fase S del ciclo cellulare, ogni cromosoma di una cellula che

entra in mitosi è costituito da 2 FILAMENTI DI DNA IDENTICI, chiamati CROMATIDI FRATELLI, i

quali sono uniti in una regione chiamata centromero, mentre le estremità dei cromosomi sono indicate come

TELOMERI.

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TELOMERI.

Nonostante la mitosi sia un processo continuo, viene generalmente suddivisa in 4 (5 se consideriamo interfase) fasi:

• INTERFASE: durante l'interfase del ciclo cellulare il DNA SI DUPLCA, la cellula si accresce e crea nuovi

organelli. Alla fine dell'interfase il contenuto del nucleo è ancora poco visibile, infatti in Dna lo troviamo

sottoforma di CROMATINA DESPIRALIZZATA. I centrioli sono ora presenti come due coppie poste dalla

stessa parte, fuori dalla membrana nucleare

• PROFASE: durante la profase il DNA SI CONDENSA, si spiralizza e comincia ad assumere l'aspetto di

corpuscoli visibili al microscopio ottico. Accade che poi LA MEMBRANA NUCLEARE SI DISSOLVE, ed i

nucleoli diventano poco visibili o scompaiono. I due CENTROSOMI (ognuno contenente una coppia di centrioli,

duplicatisi durante la fase S) INIZIANO A MIGRARE VERSO I POLI OPPOSTI della cellula, ed accade così

che SI ORIGINA IL FUSO MITOTICO, ovvero un insieme di fibre costituite da microtubuli che attraversa tutta

la cellula e collega le due coppie. Dai centrioli si dirama anche un insieme di corti microtubuli disposti a raggiera,

che formano l'ASTER.

• METAFASE:

in questa fase i CROMOSOMI RAGGIUNGONO MAX SPIRALIZZAZIONE, ovvero il

massimo grado di condensazione. Dopodiché questi SI ALLINEANO SUL PIANO EQUATORIALE, dando

origine alla "PIASTRA METAFASICA", dopo aver aderito alle fibre del fuso per mezzo dei CINETOCORI,

ovvero strutture proteiche presenti nel centromero

• ANAFASE: è importante ricordarsi che l'anafase è sempre una FASE DI MOVIMENTO. In questo caso accade

che i centromeri si dividono in due e i CROMATIDI FRATELLI SI SEPARANO, migrando verso i poli opposti

della cellula grazie all'accorciamento delle fibre del fuso mitotico. A questo punto OGNI CROMATIDIO VIENE

ORA CONSIDERATO UN CROMOSOMA INDIPENDENTE , ovvero da ora in poi vengono chiamati

cromosomi perché si sono duplicati e si riforma il Dna tipico della specie.

• TELOFASE: durante la telofase accade che abbiamo la DISSOLUZIONE DEL FUSO MITOTICO, i due

"nuovi" cromosomi delle due cellule figlie gradualmente SI DESPIRALIZZANO, riassu