nucleo e genoma
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IL NUCLEO
• CONTIENE L’INFORMAZIONE
GENETICA DI UNA CELLULA
• SVOLGE UN RUOLO
ESSENZIALE NELLA DIVISIONE
CELLULARE
DNA e GENOMA
Nei Procarioti, il genoma è costituito da un’unica
molecola di DNA.
Nelle cellule Eucariotiche ogni molecola di DNA si
organizza in cromosomi distinti; l’insieme dei vari
cromosomi (contenenti l’informazione genetica di un
organismo) è detta genoma.
NUMERO DI CROMOSOMI
Il numero di cromosomi varia notevolmente tra le differenti
specie vegetali e non è correlato alla complessità dei viventi.
Alcune Felci hanno fino a 1200 cromosomi, mentre la pianta
modello Arabidopsis thaliana ha solo 10 cromosomi
CROMATINA è l’insieme di DNA nucleare e proteine istoniche.
NUCLEOSOMA è l’ unità di base di impacchettamento della
cromatina.
- DNA – filamento (arancio)
- ISTONI - in azzurro ottameri istonici (due copie degli istoni H2A, H2B,H3, H4), in giallo istoni H1 “compattatori”
- PROTEINE NON ISTONICHE – in verde
H1 H1
H1
H1 ISTONI
NUCLEOSOMA
DNA
L’ORGANIZZAZIONE DELLA
CROMATINA
NEL NUCLEO DEI VEGETALI
E’ DETERMINATA DALLA
QUANTITA’ DI
DNA NUCLEARE
• La quantità del DNA ripetitivo varia da una specie
all’altra, determinando differenze nelle
dimensioni del genoma.
• Il DNA ripetitivo è localizzato
nell’eterocromatina, quindi la sua quantità nel
nucleo condiziona l’aspetto che il nucleo stesso
acquisirà.
• NELLE PIANTE LA % DI ETEROCROMATINA VARIA DA SPECIE A SPECIE, CONDIZIONANDO L’ASPETTO CHE IL NUCLEO ASSUME
• NEGLI ANIMALI LA % DI ETEROCROMATINA VARIA A SECONDA DELLA FUNZIONE CHE LE CELLULE SVOLGONO, DA TESSUTO A TESSUTO
Arabidopsis thaliana
come SPECIE MODELLO
•ciclo vitale breve (5-6 settimane)
•piccole dimensioni (h = 40 cm ca.)
•produce molti semi
•genoma nucleare piccolo
•poco DNA ripetuto (30-40%)
•facilmente trasformabile ad alta efficienza
GENOMI VEGETALI
COMPLETAMENTE SEQUENZIATI
Specie Dimensioni genoma
(Milioni di Paia di
Basi)
Numero
cromosomico
aploide
Arabidopsis
thaliana (2000)
125 5
Oryza sativa
(2002)
430-490 12
Populus
trichocarpa
(2006)
485 19
Vitis vinifera
(2007)
483 20
Glycine max
(2009)
1115 20
POLIPLOIDIA
Le dimensioni del genoma non sono dovute solo al contenuto di
DNA ripetitivo, ma possono essere il risultato di DUPLICAZIONI.
Una cellula DIPLOIDE possiede due corredi cromosomici, uno
di origine paterna e l’altro di origine materna. Quindi ogni
cromosoma paterno ha il suo corrispettivo materno (cromosomi
omologhi)
Nei vegetali sono molto numerosi i corredi cromosomici
POLIPLOIDI: triploidi, tetraploidi, pentaploidi, esaploidi ecc.
fino a 80ploidi (in Sedum suavveolens 2n=640 cromosomi).
Il 95% delle felci e l’80% delle piante a fiore, di interesse
alimentare, sono poliploidi.
In molte specie vegetali
come l’erba medica,
Medicago sativa (A),
esistono razze diploidi (B)
e tetraploidi (C).
MITOSI
citodieresi
interfase
profase
metafase
anafase
separazione dei
cromatidi fratelli
fragmoplasto nuovi nuclei
telofase
microtubuli
del fuso
Cromosomi
(ciascuno composto
di due cromatidi)
CITODIERESI e Biogenesi della parete
Numerose vescicole originate dal Golgi si raccolgono fra i due nuclei a formare la piastra
cellulare (cell plate).
Il fragmoplasto è un sistema di microtubuli (phragmoplast microtubules) che controlla il
processo di migrazione e fusione delle vescicole.
La piastra cellulare comincia a formarsi al centro e poi si espande verso la periferia della
cellula madre
a - La citodieresi inizia quando le vescicole dittiosomiche vengono intrappolate
dai microtubuli del fragmoplasto nello spazio fra i due nuovi nuclei.
b – Le piccole vescicole si fondono in una vescicola larga, la piastra cellulare.
c – La piastra cellulare si è estesa fino alla parete cellulare preesistente,
costituendo la lamella mediana, comune alle due cellule figlie. Ognuna delle
cellule figlie presenta il proprio plasmalemma a ridosso della lamella mediana.
Schema di una divisione mitotica in una cellula con due cromosomi.
Ogni cromosoma, dopo la replicazione del DNA è costituito da due
cromatidi fratelli.
MITOSI
MEIOSI
Schema di una divisione meiotica in una cellula con due cromosomi, una
coppia di omologhi. All’inizio della prima divisione meiotica ogni
cromosoma, dopo la replicazione del DNA, è costituito da due cromatidi
fratelli uniti dal centromero.