Il ciclo cellulare e la formazione della piastra cellulare

La divisione cellulare

LA DIVISIONE CELLULARE (divisione in due cellule figlie) Organismi unicellulari (batteri e protisti) Aumenta il numero di individui In PIANTE E ANIMALI Mezzo di accrescimento Riparazione o sostituzione di cellule in tessuti danneggiati Ciascuna cellula figlia riceverà solo META' del citoplasma della cellula madre ma una replica esatta dell'informazione genetica. Condizione necessaria perché la divisione avvenga è che l'informazione genetica sia stata replicata Ciò permette alle cellule figlie di essere simili in STRUTTURA E FUNZIONE alla cellula madre

Fasi della divisione cellulare

LA DIVISIONE CELLULARE

1. Mitosi (divisione nucleare, una serie completa di cromosomi precedentemente DUPLICATI si distribuisce nei nuclei delle cellule figlie)
2. Citodieresi (divisione vera e propria con un nucleo completo di cromosomi e circa metà del citoplasma)

Fase G2: le strutture necessarie per la divisione cellulare cominciano ad assemblarsi; i cromosomi iniziano a condensarsi. Fase M: i due gruppi di cromosomi si sono separati (mitosi) e la cellula si divide (citodieresi). Punto di controllo G2 M Divisione G2 G, S Interfase Fase G,: la cellula raddoppia in dimensioni; gli organelli, gli enzimi e le altre molecole aumentano di numero. Punto di controllo G1 Fase S: il DNA si è duplicato e sono state sintetizzate le proteine associate; in questo stadio esistono due copie dell'informazione genetica della cellula.

Citodieresi e mitosi

Citodieresi (divisione cellulare) (dal greco dieresis (διαίρεσης) = divisione)

Fasi della mitosi

MITOSI profase metafase anafase telofase

Seconda fase di crescita M crescita e preparazione alla mitosi G2 G1 crescita e normali attività metaboliche S prima fase di crescita fase duplicazione del DNA fase di sintesi

Il fragmosoma e la piastra cellulare

Fragmosoma : lamina trasversale ottenuta dalla fusione delle briglie citoplasmatiche. Contiene microtubuli e filamenti di actina

Nucleo Vacuoli Briglie di citoplasma Fragmosoma Fragmoplasto Piastra cellulare (a) (b) (c) (d) (e)

Divisione cellulare con vacuolo

3.39 Divisione di una cellula con un grosso vacuolo (a) Inizialmente, in una cellula con un grosso vacuolo centrale il nucleo è localizzato nel sottile strato di citoplasma, aderente alla parete. (b) Briglie di citoplasma attraversano il vacuolo, consentendo al nucleo di migrare verso il centro della cellula. (c) Il nucleo ha raggiunto il centro della cellula, dove è sotteso da numerose briglie citoplasmatiche. Alcune di queste si fondono formando il fragmosoma, mediante il quale si attuerà la divisione cellulare. (d) Il fragmosoma, che forma un setto che divide in due la cellula, si è formato completamente. (e) A mitosi conclusa, la cellula si dividerà secondo il piano occupato dal fragmosoma.

Mitosi: rappresentazione schematica

Nucleoplasma Nucleolo Involucro nucleare Cromosoma (a) Profase iniziale (b) Profase media Polo Fibra del fuso Cromatidi Centromeri con cinetocori attaccati (c) Profase avanzata (d) Metafase Cromosoma Nucleolo Fragmoplasto Piastra cellulare Cromosomi figli Involucro nucleare (e) Anafase (f) Telofase 0 Mitosi: una rappresentazione schematica con quattro mosomi (a) All'inizio della profase i quattro cromosomi jaiono come lunghi filamenti, irregolarmente dispersi nucleo. (b) Con il progredire della profase i cromosomi si orciano e si ispessiscono, fino a che ciascuno appare costituito due filamenti (cromatidi), tenuti insieme dal centromero. A profase avanzata, da entrambi i lati di ciascun cromosoma, ello del centromero, si sviluppano i cinetocori. Infine mpaiono il nucleolo e l'involucro nucleare. (d) La metafase Cromosoma duplicatosi in fase S del ciclo cellulare Regione del centromero del cromosoma Cinetocore Microtubuli del cinetocore Cromatidio fratello inizia con la comparsa del fuso nell'area precedentemente occupata dal nucleo. Durante questa fase, i cromosomi migrano verso il piano equatoriale del fuso. Nel pieno della metafase (come è mostrato nella figura) i centromeri dei cromosomi giacciono su tale piano. (e) L'anafase inizia quando si separano i centromeri dei cromatidi fratelli. Questi, chiamati ora cromosomi figli, iniziano a muoversi verso i poli opposti del nucleo. (f) La telofase inizia quando i cromosomi figli hanno completato la loro migrazione.

Formazione del fragmoplasto e parete cellulare

Qui il primo atto della citodieresi è rappresentato dalla formazione del fragmoplasto, l'apparato con cui prende avvio la formazione del setto di separazione e quindi della parete cellulare. Tale formazione si rende visibile solo alla fine dell'anafase (profase, metafase, anafase e telofase). Il fragmoplasto compare come una zona più densa di citoplasma ricca di fibrille (microtubuli). Mano a mano che si forma il setto, (che procede dal centro verso le zone periferiche) il fragmoplasto scompare.

Fuso profasico Cromosomi O Fragmoplasto Banda preprofasica 9999 9-98-8-99 Piastra cellulare in formazione Fuso mitotico (a) Interfase (b) Profase (c) Metafase (d) Telofase e citodieresi Fragmoplasto Parete della cellula madre Piastra cellulare in maturazione Parete della cellula figlia (e) Citodieresi (f) Interfase iniziale (g) Interfase (h) Aumento di volume della cellula

Importanza del fragmoplasto e plasmodesmi

PERCHE' E' IMPORTANTE ?? Il fragmoplasto sembra essere l'edificio di orientamento per la formazione del setto di separazione, in quanto alla formazione reale di esso interviene tutta la cellula con il suo metabolismo interno (Apparato del Golgi e reticolo endoplasmatico). I dittiosomi dell'Apparato del Golgi producono infatti un'enorme quantità di vescicole che si portano nella zona dove si formerà il setto. Qui il loro contenuto (proteine e polisaccaridi non cellulosici) si fondono a costituire le impalcature del setto di separazione .. La piastra in neoformazione dalla fusione delle membrane delle vescicole proveniente dal Golgi contribuisce alla formazione della membrana plasmatica. In questo momento si formano i PLASMODESMI come segmenti del RE intrappolati tra le vescicole. Quando la piastra raggiunge la parete della cellula madre, si fonde con essa e all'interno si forma la LAMELLA MEDIANA. Ciascuna cellula figlia aggiunge materiale internamente a formare la PARETE PRIMARIA. Alla lamella mediana si aggiungono una parete primaria ed una parete secondaria fragmoplasto

I plasmodesmi

I plasmodesmi Parete cellulare Membrana plasmatica Reticolo endoplasmatico Reticolo endoplasmatico Desmotubulo Desmotubulo Membrana plasmatica Plasmodesma Parete cellulare In questo momento si formano i PLASMODESMI come segmenti del RE intrappolati tra le vescicole. Sono canali citoplasmatici che collegano i protoplasti di due cellule attigue. · Sono attraversati da tubuli (desmotubuli) provenienti dal reticolo endoplasmatico · I plasmodesmi sono riuniti in "campi di punteggiature"

Comunicazione cellulare e trasporto

I plasmodesmi I plasmodesmi consentono la comunicazione tra le cellule attigue attraverso la parete cellulare I protoplasti cosi collegati costituiscono il simplasto. Il movimento di sostanze da cellula a cellula attraverso i plasmodesmi rappresenta il trasporto simplastico. Il movimento di sostanze attraverso le pareti cellulari rappresenta il trasporto apoplastico

Membrana cellulare Protoplasto Parete cellulare Membrana cellulare Protoplasto 200 nm (a) Reticolo endoplasmatico Desmotubulo Raggi Bastoncello centrale Membrana plasmatica Raggio Manica citoplasmatica Reticolo endoplasmatico (b) 100 nm Plasmodesmi nella parete cellulare della canna da zucchero in visione longitudinale e trasversale .(cellulosa, emicellulose, pectine) la parete cellulare è permeabile all'acqua

Casparian strip Endodermal cell Pathway along apoplast Pathway through symplast Casparian strip Plasma membrane Apoplastic route Vessels (xylem) Symplastic route Root hair Epidermis Endodermis Stele (vascular cylinder) Cortex Copyright ( 2008 Pearson Education, Inc., publishing as Pourson Benjamin Cummings.

Struttura e formazione della parete cellulare

La parete cellulare La parete cellulare presenta una struttura complessa: accrescendosi in direzione centripeta, cioè dall'esterno verso il plasmalemma (o membrana plasmatica). Troviamo: lamella mediana, parete primaria e parete secondaria. La sua costruzione intorno al protoplasto è progressiva e può essere scandita in diverse fasi. A - cellule meristematiche: successivamente alla divisione di una cellula meristematica si formano due cellule figlie, e questo avviene mediante la formazione di un setto detto setto di separazione. La porzione centrale del setto di separazione costituisce la lamella mediana. • B - Fase giovanile di accrescimento: in questa fase la cellula costituisce a ridosso della lamella mediana una sottile parete pectocellulosica alla quale si da il nome di parete primaria (1-3 um). In questa fase poi la cellula subisce normalmente notevoli modificazioni: si accresce per distensione. Qui la parete primaria aumenta proporzionalmente la sua superficie, mantenendo costante il suo spessore. C - Inizio della fase adulta: una volta terminato l'accrescimento per distensione la cellula provvede ad irrobustire la sua parete esterna; si forma così uno strato interno alla parete primaria che va a costituire la parete secondaria (5-10 um). Membrana plasmatica Parete secondaria pluristratifienta Citoplasma Lamella mediana Parete primaria Membrana plasmatica Lamella mediana Parete primaria Tessitura fibrille di cellulosa Parete secondaria - Middle lamella O Primary wall Secondary wall Plasma membrane

Composizione e tipi di parete cellulare

La parete cellulare La parete cellulare è presente in vari organismi viventi La struttura e la composizione chimica della parete cellulare è differente nei vari gruppi tassonomici: Batteri: è pluristratificata costituita da peptidoglicano (mureina) Alghe: è pluristratificata con composizione chimica varia. Funghi: è pluristratificata costituita da chitina (micosina) Piante terrestri: hanno tutte lo stesso tipo di parete cellulare celluloso-pectica.

Parete primaria 1ª CELLULA I tre strati della parete secondaria Lamella mediana 2ª CELLULA Alghe e Briofite (muschi) e Pteridofite (felci) e Spermatofite (con organi fiorali) condividono un modello strutturale simile e costituito da una componente microfibrillare immersa in una matrice amorfa, rispettivamente responsabili della resistenza meccanica e della flessibilità parietale. La parete cellulare consiste fondamentalmente di tre componenti: (1) cellulosa (associata con emicellulose) (2) polisaccaridi pectici, o pectine (3) proteine strutturali. Sono presenti anche numerosi enzimi, che rendono la parete una parte altamente dinamica e reattiva della cellula vegetale.