Il ciclo cellulare: divisione, mitosi e meiosi in procarioti ed eucarioti
Slide da Delta sul ciclo cellulare. Il Pdf, adatto per la scuola superiore, esplora i meccanismi di divisione cellulare, la mitosi e la meiosi, e le differenze tra riproduzione asessuata e sessuata, con diagrammi e immagini esplicative per la materia di Biologia.
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Anteprima
Il ciclo cellulare
Delta
Procarioti
- scissione binaria
- variabilità genetica
Eucarioti
- il ciclo cellulare
- la mitosi
- i cromosomi omologhi
- riproduzione asessuata vs sessuata
Il ciclo vitale di un organismo, dalla nascita alla morte, è intimamente legato al ciclo cellulare. Negli organismi pluricellulari, la divisione cellulare ha un ruolo importante nella crescita e riparazione dei tessuti, così come nella riproduzione di tutti gli organismi.
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Interfase
Il ciclo cellulare
INTERFASE G1 sintesi di RNA e proteine S sintesi del DNA e duplicazione dei cromosomi LA SCISSIONE BINARIA PROCARIOTI LA VARIABILITÀ GENETICA M mitosi IL CICLO CELLULARE IL CICLO CELLULARE 20 LA MITOSI I CROMOSOM OMOLOGHI EUCARIOTI LA MEIOSI n RIPRODUZIONE ASESSUATA VS SESSUATA 1 REPLICAZIONE Cromosoma 7 di orgine paterna Cromosoma 7 di origine materna La preparazione su misura per te G2 sintesi di proteine INTERFASEDelta
I procarioti
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Procarioti - la scissione binaria
La scissione binaria
Nei procarioti, la divisione cellulare è la divisione dell'intero organismo unicellulare.
La cellula cresce di dimensione, replica il suo DNA e infine divide citoplasma e DNA in due cellule figlie, con un processo chiamato SCISSONE BINARIA.
I procarioti hanno un solo cromosoma composto da una singola lunga molecola di DNA posizionata in una zona chiamata NUCLEOIDE.
Quando la replicazione è completa, le due molecole figlie di DNA si separano e segregano alle estremità opposte della cellula. Appena finita la duplicazione dei cromosomi inizia la citodieresi. All'inizio la membrana si invagina a causa di un anello di fibre simile a un cappio.
cell Chromosome I DNA replication Chromosome segregation Cytokinesis 1
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Procarioti - la scissione binaria
La variabilità genetica
(A) Trasformazione 1 Da un batterio lisato si liberano frammenti di DNA ... 2 ... alcuni dei quali possono penetrare in una cellula viva. 3 Si verifica un evento di ricombinazione tra il frammento di DNA e il cromosoma ospite. Cellula batterica Cromosoma batterico Cromosoma della cellula ricevente Trasformazione: ricombinazione che avviene quando un batterio acquisisce DNA libero nell'ambiente. II DNA trasformante può fuoriuscire da cellule morte ed essere assunto da cellule vive, che possono così incorporare I nuovi geni presenti su di esso. I batteri che possono acquire DNA dall'ambiente si dicono ""competenti" o "capacitati".
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Procarioti - la scissione binaria
(B) Trasduzione 1 Il DNA del batteriofago viene iniettato per dare inizio a un ciclo litico. 2 Durante il ciclo litico, frammenti di DNA batterico vengono impacchettati nei capsidi fagici. 3 In una «infezione» successiva, il DNA batterico si inserisce nel nuovo cromosoma ospite mediante ricombinazione. T DNA fagico Cromosoma batterico Capside fagico Cromosoma della cellula ricevente Trasduzione: meccanismo di trasferimento del DNA da un batterio ad un altro ad opera di un virus.
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Procarioti - la scissione binaria
Coniugazione: In aggiunta al cromosoma principale, molti batteri hanno piccoli cromosomi circolari definiti plasmidi. I fattori di fertilità o plasmidi F permettono la coniugazione perché possiedono i geni che codificano per le proteine dei pili sessuali e del tubo di coniugazione. Una cellula contenente un plasmide F (donatore) viene indicata come F+ e può trasferire una copia del plasmide F a una cellula F- (ricevente), trasformandola in F+.
Chromosomal DINA F plasmid Chromosomal DN 1. Pilus Donor Recipient 2. DNA polymerase 3. RelaxasomeTransferasome F plasmid F plasmid Plus 4. Plus Old donor New donor Talvolta il plasmide F si può integrare nel cromosoma principale; in tal caso, trasferendosi da una cellula all'altra attraverso il tubo di coniugazione, può portare con se anche parte del cromosoma principale. Esistono anche altri tipi di plasmidi, classificati in base al tipo di geni che contengono: i plasmidi metabolici e i plasmidi R definiti anche fattori di resistenza agli antibiotici
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Gli eucarioti
NASCITA CRESCITA MORTE RIPRODUZIONE
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Eucarioti - il ciclo cellulare
Il ciclo cellulare
È l'insieme delle fasi che caratterizzano la vita di ogni cellula, dalla sua nascita alla sua morte ed è ripartito in: INTERFASE e fase M (mitosi o meiosi). L'interfase occupa la maggior parte della vita di una cellula, è caratterizzata da un'intensa attività metabolica ed un aumento delle dimensioni cellulari.
INTERFASE INTERFASE G1 sintesi di RNA e proteine S sintesi del DNA e duplicazione dei cromosomi M G2 sintesi di proteine INTERFASE mitosi L'interfase si può a sua volta dividere in 3 fasi: G1, S, G2. In un ipotetico ciclo cellulare di 24h le tre sottofasi durano tipicamente 11 ore (G1), 8 ore (S) e 4 ore (G2) con la rimanente ora utilizzate per la fase M. Determinati tipi di cellule entrano in uno stato di riposo detto G0. Specifici segnali sono necessari per indurre la cellula ad abbandonare la fase G0 ed entrare nel ciclo cellulare in G1. Altre cellule, come i neuroni, restano per tutta la loro vita in G0.
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Eucarioti - il ciclo cellulare
CELLULE PERENNI-> sono cellule che hanno perso la capacità di rigenerarsi; rimangono quindi sempre in fase G0. Esempi: neuroni e cellule muscolari cardiache. CELLULE LABILI -> sono cellule che si replicano continuamente e sono quindi soggette a rinnovamento. Esempi: cheratinociti e cellule del midollo osseo CELLULE STABILI-> sono cellule che normalmente non si replicano ma possono farlo in caso di necessità. Esempio: cellule del fegato (epatociti)
0 0 O C
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Eucarioti - il ciclo cellulare
- FASE G1: ogni cromosoma è costituito una singola molecola di DNA non replicata ed è in questa fase che la cellula inizia il periodo di accrescimento e differenziamento.
- £ FASE S: il DNA si duplica, ogni cromosoma è formato da 2 cromatidi fratelli uniti tra loro.
- FASE G2: la cellula si prepara per la mitosi sintetizzando e assemblando le strutture che sposteranno i cromatidi verso i poli opposti della cellula in divisione.
L'avanzamento del ciclo dipende dall'attività di CHINASI CICLINE-DIPENDENTI o Cdk, enzimi che catalizzano il trasferimento di un gruppo fosfato dall'ATP a una proteina bersaglio.
Cdc 2 M GO Cdk 4.6 Ciclina D Ciclina A, B punto di restrizione G1 G2 Cdk2 ..... Ciclina E S Le Cdk devono essere attivate da cicline, questo legame attiva le Cdk alterando la forma del loro sito attivo (regolazione allosterica). I differenti complessi ciclina-Cdk funzionano come punti di controllo del ciclo cellulare: CHECKPOINT. Durante l'interfase ci sono tre punti di controllo, e un quarto durante la mitosi.
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Eucarioti - il ciclo cellulare
Ci sono vari fattori che possono provocare il blocco del ciclo cellulare: un danno al DNA, una replicazione incompleta del DNA o un mancato attacco del cromosoma al fuso.
La p53, o proteina tumorale 53 o "guardiano del genoma", è un fattore di trascrizione che regola il ciclo cellulare e ricopre la funzione di soppressore tumorale:
- attiva la riparazione del DNA danneggiato (se è riparabile);
- in seguito a danni irreparabili del DNA porta al blocco del ciclo cellulare inibendo il complesso cdk4-cdk6/ciclina D;
- può dare inizio all'apoptosi.
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Eucarioti - il ciclo cellulare
Nuclear Pore Solenoid Chromatin Fiber Nucleosomes - DNA - Helix Chromatin Duplicazione del cromosoma 1 Histones Cromatidi fratelli Centromero Prima della fase S, ogni cromosoma è costituito da una sola lunga molecola di DNA. Dopo la fase S, ci sono sono due molecole di DNA per ogni cromosoma: i cromatidi fratelli, uniti da un complesso proteico detto COESINA. Il punto di unione di cromatidi è chiamato CENTROMERO. Telomere Centromere I cromatidi si distribuiscono alle cellule figlie -Arm Condensed Chromosome
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La mitosi
interfase cellule figlie profase Joe's telofase metafase anafase - -
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Eucarioti - la mitosi
La mitosi
- forma cellule identiche tra loro
- permette l'accrescimento
- sostituisce cellule morte o lesionate
Si divide in:
- Profase: la cromatina si condensa e i cromatidi diventano visibili al microscopio ottico.
- Prometafase: la membrana nucleare si dissolve e i cromosomi si legano al fuso.
- Metafase: i cromosomi si allineano in posizione equatoriale.
- Anafase: i cromatidi si separano e si allontanano verso i poli opposti della cellula.
- Telofase: una nuova membrana nucleare si forma attorno a ognuno dei due gruppi di cromosomi , appaiono i nucleoli e i cromosomi divengono meno compatti.
TELOPHASE PROPHASE ANAPHASE METAPHASE one spindle pole one of the condensed chromosomes spindle equator one spindle pole microtubules organized as a spindle apparatus
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Eucarioti - la mitosi
Fase G2 PROFASE PROFASE AVANZATA Fuso mitotico Memb. nucleare (frammenti) centromero centrioli cromatina (DNA duplicato) centromero 0 Nucleolo membrana membrana nucleare celulare Cromosoma (costituito da due cromatidi fratelli) fibre del fuso mitotico Nel nucleo i filamenti di cromatina si spiralizzano e diventano visibili al microscopio ottico. Nel citoplasma comincia a formarsi il fuso mitotico. Alla fine della profase la membrana nucleare si frammenta e scompare. Si forma il CINETOCORE, struttura proteica nella regione del centromero, uno per cromatidio, importante per il movimento dei cromatidi.
La preparazione su misura per teEucarioti - la mitosi Delta L'apparato del fuso è la struttura dinamica che separa i cromatidi fratelli durante la mitosi ed è fatto di microtubuli. Prima che il fuso possa formarsi, è necessario che si determini il suo orientamento e questo è permesso dal centrosoma, un organello che si trova nel citoplasma vicino al nucleo. Il centrosoma consiste in un paio di centrioli, ognuno dei quali è un tubo cavo formato da 9 triplette di microtubuli.
Triplette di microtubuli Durante la fase S il centrosoma si duplica e all'inizio della profase i due centrosomi si separano tra loro, portandosi all'estremità opposte della membrana nucleare. Questa migrazione identifica i POLI. Le cellule di piante e funghi NON HANNO I CENTROSOMI, ma due distinti centri organizzatori dei microtubuli hanno la stessa funzione.
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