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Divisione cellulare
CORSO DI BIOLOGIA, PER OSTETRICIA
Mitosi e ciclo cellulare, meiosi
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LA DIVISIONE CELLULARE
- La divisione cellulare nei procarioti coincide con la riproduzione- Tutte le cellule si riproducono per divisione cellulare- Negli organismi pluricellulari la divisione cellulare è necessaria
durante lo sviluppo e per la rigenerazione dei tessuti- Le cellule eucariotiche si possono raggruppare in base alla loro
capacità di dividersi:- Cellule perenni, non si dividono mai dopo il differenziamento
(neuroni)- Cellule stabili, non compiono il ciclo cellulare, ma possono
riprenderlo- Cellule che compiono continuamente il ciclo cellulare (cellule
staminali)
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LA DIVISIONE CELLULARE
1. Duplicazione del genoma
2. Segregazione delle due copie del genoma alle cellule figlie
3. Separazione delle cellule figlie (citodieresi)
1
2
3
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LA DIVISIONE CELLULARE
La maggior parte delle cellule animali passa molto tempo in interfase, in G0
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LA DIVISIONE CELLULARE: EUCARIOTI
- Le cellule eucariotiche si dividono con due meccanismi: mitosi e meiosi
- Gli organismi degli eucarioti complessi (animali) derivano da uno zigote, una singola cellula formata dall’unione della cellula uovo con lo spermatozoo, attraverso numerosi cicli di divisione cellulare per mitosi
- Mitosi: divisione delle cellule somatiche- I gameti, cellule aploidi, sono generati da cellule
somatiche specializzate per meiosi
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LA DIVISIONE CELLULARE: EUCARIOTI
2N
N
2N
2N
MITOSI MEIOSI
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IL CARIOTIPO UMANO
- N = numero di tipi di cromosomi omologhi
- Nell’uomo/donna N = 23
- 23 coppie di cromosomi = 22 coppie di autosomi + una coppia di cromosomi sessuali (X, Y), XX le donne, XY l’uomo
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SEI XX O XY?
XX XY
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SEI XX O XY?
XX XY
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GIUSTO PER SAPERE CHI ERANO...
Antoine Henri BecquerelPierre CurieMarie Curie
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SINDROME 47,XYY“La sindrome 47,XYY, o sindrome di Jacobs o disomia del cromosoma Y è un'anomalia cariotipica, nella quale è presente, oltre ai cromosomi X e Y tipici del corredo normale maschile umano, un cromosoma soprannumerario Y”
Wikipedia
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MITOSI
46
46
46Cellula madre
Cellule figlie
Le cellule somatiche si dividono per mitosi, processo che ripartisce in modo identico il materiale genetico alle cellule figlie, generate dalla cellula che si divide
2N o numero diploide nell’uomo
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MITOSI
Cellula madre
Cellule figlie
Le cellule somatiche si dividono per mitosi, processo che ripartisce in modo identico il materiale genetico alle cellule figlie, generate dalla cellula che si divide
2N o numero diploide nell’uomo
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FASI DELLA MITOSI
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FASI DELLA MITOSI
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CITODIERESI
Divisione del citoplasma, inizia durante la telofase della mitosi con la comparsa di un solco, in corrispondenza del quale la cellula viene stretta da un fascio circolare, posto sotto il plasmalemma, costituito di actina e miosina
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INTERFASE
Nucleolo
Nucleo
Centrioli
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PROFASE
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JACK JUMPER ANT
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PROMETAFASE
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PROMETAFASE
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METAFASE
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ANAFASE
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ANAFASE
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ANAFASE
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ANAFASE
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ANAFASE
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ANAFASE
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ANAFASE
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TELOFASE
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CITODIERESI
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DUE CELLULE FIGLIE
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IL CICLO CELLULARE MEIOTICO
- I gameti aploidi vengono prodotti per meiosi, a partire da cellule diploidi della linea germinale
- Durante la fecondazione, l’unione dei gameti aploidi ripristina il corredo diploide nello zigote
- Dallo zigote diploide, per mitosi successive, si sviluppano gli organismi adulti diploidi
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MEIOSI
Risultati della meiosi:
- Quattro (4) cellule- Aploidi- Che matureranno a
gameti- Geneticamente
diverse
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LOCI
In biologia, il termine locus genico (o più semplicemente locus, plurale loci) designa la posizione di un gene o di un'altra sequenza significativa all'interno di un cromosoma.
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ALLELI
Due geni (o sequenze di DNA) con la stessa funzione presenti allo stesso locus di due cromosomi omologhi si chiamano alleli- Alleli identici: omozigote - Altrimenti eterozigote
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MEIOSI
46
23
23Cellula madre
Cellule figlie
23
23
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MEIOSI
2N = 46 N = 23
Segregazione cromosomi omologhi, corredo aploide duplicato
Segregazione cromatidi fratelli, corredo aploide
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MEIOSI (CROSSING OVER)
Durante la Profase della I divisione meiotica avviene il crossing over: i cromosomi omologhi si appaiano e si scambiano dei segmenti di DNA per ricombinazione
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MEIOSI (CROSSING OVER)
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CROSSING OVER
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MEIOSI (CROSSING OVER)
Durante la Profase della I divisione meiotica avviene il crossing over: i cromosomi omologhi si appaiano e si scambiano dei segmenti di DNA per ricombinazione
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MEIOSI (CROSSING OVER)
Durante la Profase della I divisione meiotica avviene il crossing over: i cromosomi omologhi si appaiano e si scambiano dei segmenti di DNA per ricombinazione
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MEIOSI: ASSORTIMENTO INDIPENDENTE- Durante l’anafase della I divisione
meiotica avviene la separazione dei cromosomi omologhi, ciascuno formato da due cromatidi
- Cromosomi diversi si separano in modo indipendente
- Così si hanno 2N = 223 più di 8 milioni di possibili combinazioni cromosomiche e di tipi di gameti che possono essere prodotti a partire da una specifica cellula
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LE RAGIONI DELLA VARIABILITÀ GENETICA
La riproduzione sessuata genera variabilità genetica:- Crossing over: cromosomi ricombinanti- Assortimento indipendente dei
cromosomi nei gameti: 8 milioni di possibili gameti a partire da una singola cellula progenitrice
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GAMETOGENESI
Produzione dei gameti:
- Spermatogenesi: produzione degli spermatozoi
- Oogenesi: produzione delle cellule uovo
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OOGENESI
- Avviene nelle ovaie- A partire da ciascuna
cellula germinale primordiale si produce 1 solo uovo
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SPERMATOGENESI
- Avviene nei tubuli seminiferi
- A partire da ciascuna cellula germinale primordiale si producono 4 spermatozoi
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MITOSI VS MEIOSI
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OMEOSTASI CELLULARE E APOPTOSI- L’omeostasi cellulare è frutto di
un sottile equilibrio, finemente regolato, tra proliferazione e morte cellulare
- Molte cellule sembrano contenere nel genoma un programma di suicidio, la cui soppressione è indispensabile per la sopravvivenza
- La soppressione del programma di suicidio si attua attraverso fattori e segnali esterni che determinano un controllo sociale delle cellule
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APOPTOSI: MORTE CELLULARE PROGRAMMATA O “SUICIDIO CELLULARE”
- È una modalità di morte cellulare “attiva”, tipica di cellule di organismi pluricellulari
- È una forma di “suicidio altruista”: spesso la cellula “si sacrifica” per il bene dell’intero organismo
- Il fatto che non dia luogo a fenomeni di infiammazione fa sì che la morte cellulare non sia avvertita dall’organismo (morte indolore)
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CIRCOSTANZE IN CUI SI OSSERVA APOPTOSI
- Sviluppo embrionale/fetale e metamorfosi- Normale turn-over tissutale- Atrofia ormone-dipendente- Deprivazione dei fattori di crescita- Perdita del contatto cellula-cellula e
cellula-substrato- Tossine, farmaci- Radiazioni- Infezioni virali
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IMPORTANZA DELL’ APOPTOSI- Sviluppo embrionale: errori
nell’apoptosi possono portare a malformazioni congenite
- Mantenimento dell’omeostasi: il numero di cellule che va incontro a morte cellulare è bilanciato da quello delle cellule prodotte per mitosi
- Alterazioni nella regolazione dell’apoptosi provocano malattie
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MALATTIE PER TROPPA APOPTOSI
- Neurodegenerative diseases
- Parkinson’s
- Alzheimer’s
- Spinal Muscular Atrophy
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MALATTIE PER NON ABBASTANZA APOPTOSI
- Cancer
- Autoimmune diseases (diabetes type II)
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CAMBIAMENTI CELLULARI ASSOCIATI CON L’ APOPTOSI
- I segnali apoptotici causano un aumento della permeabilità della membrana mitocondriale esterna
- La cellula diviene più tondeggiante e perde il contatto con le cellule vicine e con la matrice extracellualre
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CAMBIAMENTI CELLULARI ASSOCIATI CON L’ APOPTOSI
- Il citoplasma condensa e la membrana cellulare si ripiega, le proteasi inziano a tagliare i componenti del citoscheletro
- La membrana plasmatica perde la sua asimmetria e molecole di fosfatidilserina vengono esposte sulla superficie cellulare
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CAMBIAMENTI CELLULARI ASSOCIATI CON L’ APOPTOSI
- La cromatina si addensa
- Il DNA viene digerito da endonucleasi
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CAMBIAMENTI CELLULARI ASSOCIATI CON L’ APOPTOSI
- Il nucleo si disgrega
- La membrana si rompe e la cellula forma una serie di piccole vescicole chiamate “corpi apoptotici”
- Le cellule fagocitiche rimuovono i corpi apoptotici
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L’ APOPTOSI