13/11/11 1 1 1

13/11/11 Jay Phelan, Maria Cristina Pignocchino Biologia 2 2 2

e la divisione cellulare 13/11/11 Capitolo A5 I cromosomi e la divisione cellulare 3 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 3 3

La divisione cellulare e la riproduzione 13/11/11 Lezione 1 La divisione cellulare e la riproduzione 4 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 4 4

1. Le cellule si dividono, gli organismi si riproducono 13/11/11 1. Le cellule si dividono, gli organismi si riproducono La divisione cellulare negli organismi unicellulari coincide con la riproduzione; negli organismi pluricellulari può avvenire per sostituire cellule danneggiate, per l’accrescimento, per lo sviluppo embrionale e per generare le cellule riproduttive. 5 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 5 5

2. La divisione cellulare comporta sempre tre eventi 13/11/11 2. La divisione cellulare comporta sempre tre eventi La duplicazione del DNA precede la divisione cellulare durante la quale avviene la segregazione del DNA seguita dalla citodieresi. I meccanismi sono diversi nei batteri e nelle cellule eucariotiche. 6 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 6 6

3. I procarioti si dividono per scissione binaria 13/11/11 3. I procarioti si dividono per scissione binaria I batteri si dividono per scissione binaria, una forma di riproduzione asessuata che produce due cellule con patrimonio genetico identico a quella originaria. 7 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 7 7

Le cellule eucariotiche e la mitosi 13/11/11 Lezione 2 Le cellule eucariotiche e la mitosi 8 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 8 8

4. Negli eucarioti ci sono due meccanismi di divisione cellulare 13/11/11 4. Negli eucarioti ci sono due meccanismi di divisione cellulare Le cellule somatiche sono le cellule del corpo, i gameti sono le cellule destinate alla riproduzione. Le cellule somatiche di un organismo hanno uguale patrimonio genetico e si dividono per mitosi generando cellule che contengono sempre lo stesso corredo cromosomico. 9 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 9 9

5. Il ciclo cellulare e la mitosi /1 13/11/11 5. Il ciclo cellulare e la mitosi /1 Il ciclo vitale di una cellula somatica è suddiviso in interfase e fase mitotica. L’interfase comprende la fase G1 di crescita, la fase S in cui avviene la duplicazione del DNA, la fase G2 di preparazione alla mitosi. La fase mitotica comprende mitosi e citodieresi. 10 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 10 10

5. Il ciclo cellulare e la mitosi /2 13/11/11 5. Il ciclo cellulare e la mitosi /2 11 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 11 11

6. Cromosomi, cromatidi e cromatina 13/11/11 6. Cromosomi, cromatidi e cromatina Duplicazione Spiralizzazione La cromatina è formata da cromosomi poco spiralizzati e non riconoscibili. Ogni cromosoma è formato da un solo cromatidio, cioè da una molecola di DNA nella fase G1; dopo la fase S è formato da due cromatidi fratelli, cioè da due molecole identiche di DNA. 12 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 12 12

7. La mitosi genera due nuclei identici /1 13/11/11 7. La mitosi genera due nuclei identici /1 Durante la mitosi, con l’aiuto delle fibre del fuso, i cromosomi spiralizzati e compatti si allineano sul piano equatoriale. 13 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 13 13

7. La mitosi genera due nuclei identici /2 13/11/11 7. La mitosi genera due nuclei identici /2 In seguito i cromatidi fratelli si separano e si producono due nuclei che contengono gli stessi cromosomi della cellula madre. 14 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 14 14

13/11/11 8. La citodieresi La citodieresi è la suddivisione del citoplasma nelle due cellule figlie. Nelle cellule animali avviene per invaginazione della membrana, in quelle vegetali procede dal centro della cellula verso la periferia. 15 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 15 15

9. Le funzioni della mitosi nel corpo umano 13/11/11 9. Le funzioni della mitosi nel corpo umano La mitosi nel corpo umano serve per la crescita e lo sviluppo embrionale e per sostituire cellule somatiche danneggiate o morte. Il ritmo di divisione mitotica varia da tessuto a tessuto e da organo a organo. 16 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 16 16

La meiosi e la riproduzione sessuata Lezione 3 17 13/11/11 17 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 17 17

10. La riproduzione sessuata richiede meiosi e fecondazione 13/11/11 10. La riproduzione sessuata richiede meiosi e fecondazione La riproduzione asessuata produce figli con lo stesso patrimonio genetico dei genitori. La riproduzione sessuata implica due processi: la meiosi, che dimezza il numero di cromosomi, e la fecondazione, che produce una cellula detta zigote. Sono prodotti per meiosi i gameti umani e di molte altre specie. 18 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 18 18

11. Le cellule possono essere diploidi o aploidi 13/11/11 Nella maggior parte degli animali i gameti sono aploidi (con una sola serie di cromosomi) e le cellule somatiche sono diploidi (con un corredo costituito da coppie di omologhi). Sono detti omologhi due cromosomi che contengono gli stessi tipi di geni, spesso in forme diverse, chiamate alleli. 19 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 19 19

12. La meiosi comporta due divisioni 13/11/11 12. La meiosi comporta due divisioni La meiosi trasforma, mediante due divisioni successive, una cellula diploide in quattro cellule aploidi, geneticamente diverse l’una dall’altra per le combinazioni di alleli che contengono. 20 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 20 20

13. La meiosi I separa gli omologhi e ricombina gli alleli /1 13/11/11 13. La meiosi I separa gli omologhi e ricombina gli alleli /1 La meiosi I comprende la duplicazione del DNA, il crossing-over e la successiva separazione dei cromosomi omologhi. Produce due cellule con una serie sola di cromosomi, ma ciascuno di essi è formato da due cromatidi che non sono più identici tra loro, a causa del crossing-over. 21 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 21 21

13. La meiosi I separa gli omologhi e ricombina gli alleli /2 13/11/11 13. La meiosi I separa gli omologhi e ricombina gli alleli /2 22 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 22 22

14. La meiosi II separa i cromatidi fratelli /1 13/11/11 14. La meiosi II separa i cromatidi fratelli /1 Durante la meiosi II le due cellule si dividono ulteriormente con un processo analogo alla mitosi, ma non preceduto dalla duplicazione del DNA. Si producono quattro cellule aploidi con cromosomi formati da un solo cromatidio. 23 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 23 23

14. La meiosi II separa i cromatidi fratelli /2 13/11/11 14. La meiosi II separa i cromatidi fratelli /2 24 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 24 24

La riproduzione e la varietà delle specie Lezione 4 25 13/11/11 25 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 25 25

13/11/11 15. Ogni gamete è unico Un individuo produce per meiosi gameti sempre diversi grazie a due eventi: la ricombinazione degli alleli durante il crossing-over; l’assortimento degli omologhi durante l’anafase I, che separa in modo casuale i cromosomi di origine materna e paterna. 26 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 26 26

16. La riproduzione sessuata genera una straordinaria varietà 13/11/11 16. La riproduzione sessuata genera una straordinaria varietà Nelle specie a riproduzione sessuata i figli sono sempre diversi tra loro e sono differenti dai genitori perché ereditano, attraverso i gameti, metà corredo cromosomico da un genitore e metà dall’altro; inoltre gli alleli sono rimescolati durante la meiosi. 27 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 27 27

17. Il cariotipo e l’identità genetica delle specie 13/11/11 17. Il cariotipo e l’identità genetica delle specie La riproduzione sessuata rimescola gli alleli, ma non ne crea di nuovi; gli ibridi tra due specie sono raramente fertili a causa del meccanismo della meiosi. Gli individui di una specie hanno cariotipo simile, cioè lo stesso insieme caratteristico di coppie di omologhi. X X 28 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 28 28

18. La determinazione del sesso nella specie umana 13/11/11 18. La determinazione del sesso nella specie umana Il cariotipo umano comprende 22 coppie di autosomi e una coppia di cromosomi sessuali, diversa nel maschio (XY) e nella femmina (XX). Il sesso del nascituro dipende dal gamete maschile, che può portare il cromosoma X o il cromosoma Y. 29 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 29 29

19. Le deviazioni dal normale cariotipo causano spesso problemi 13/11/11 19. Le deviazioni dal normale cariotipo causano spesso problemi Nella meiosi possono verificarsi errori nelle fasi di separazione degli omologhi o dei cromatidi. La non-disgiunzione degli omologhi o dei cromatidi porta alla formazione di zigoti con una trisomia cromosomica o con monosomia. 30 Phelan, Pignocchino Biologia © Zanichelli editore 2017 30 30