Ciclo Cellulare Mitosi Differenziamento

Cellule Differenziate Ciclo Cellulare Ciclo cellulare Eucariotico diviso in 4 fasi successive La Cellula o si sta dividendo oppure è in Interfase 12 ore o più lungo Il controllo della progrressione viene esercitato da Cicline e Chinasi Ciclina-dipendenti (cdk) Cellule Differenziate Cellule in Divisione

Fase G1 Gap Phase La fase più lunga del ciclo Tra Mitosi e Fase S La fase più lunga del ciclo Altamente variabile a seconda del tipo cellulare Periodo di crescita cellulare (la cellula riacquista le sue dimensioni normali) Sintesi di RNA e proteine Duplicazione organelli verso la fine della fase Preparazione per la duplicazione del DNA

Fase S S = Sintesi Durante la fase S avviene la Replicazione del DNA Processo asimmetrico sulle due eliche porta alla duplicazione del patrimonio genetico Tutte le proteine che servono vengono sintetizzate durante la fase G1

Fase G2 Secondo Gap Si trova tra fase S e Mitosi Relativamente corta Le cellule si predispongono per la divisione mitotica Produzione proteine specifiche Controllo del DNA replicato al fine di correggere eventuali errori

Fase M M = Mitosi Mantenuto lo stesso contenuto di DNA Processo continuo che porta alla formazione di 2 cellule figlie da una cellula madre Mantenuto lo stesso contenuto di DNA Figure Mitotiche Differenti stati di condensazione della cromatina Possono essere d’aiuto per il riconoscimento istologico Figure mitotiche anormali possono essere indice di patologia

Fasi della Mitosi La mitosi si divide in 4 fasi Profase Metafase Anafase Telofase Le cellule altamente differenziate possono evitare la fase M ed entrare in Fase G0 La fase G0 rappresenta l’assenza completa dei processi preparatori alla Fase M

Profase Durante l’interfase il materiale genetico si trova in forma di cromatina nucleare Durante la Profase i cromosomi si condensano assumendo la loro forma tipica e diventano visibili al MO Ogni cromosoma è diviso in due subunità dette Cromatidi Scompare l’involucro nucleare

Condensazione dei Cromosomi

Profase Inizia a formarsi il Fuso Mitotico Costituito da microtubuli Microtubuli si inseriscono sul Centromero o Cinetocore Parte centrale dei cromosomi

Profase

Microtubuli e cromatidi

Metafase Negli eucarioti superiori il passaggio dalla profase alla metafase è segnato dalla scomparsa del nucleo I cromosomi vengono spostati verso la porzione mediana della cellula Alla fine della fase il fuso è completamene formato e i cromosomi sono disposti all’equatore della cellula Ogni centromero è collegato a microtubuli diretti verso i poli opposti della cellula

Scomparsa dell’involucro nucleare

Metafase

Polimerizzazione e depolimerizzazione dei microtubuli muove lentamente i cromosomi all’equatore

Anafase Questa fase inizia quando i microtubuli iniziano a spostarsi verso i poli Movimento dei microtubuli trascina verso gli opposti sia i centrioli sia i cromatidi Alla fine della fase i cromatidi sono quindi localizzati ai poli opposti della cellula

Anafase

Telofase Quando il movimento dei cromatidi si è completato inizia la telofase I cromatidi despiralizzano e i cromosomi diventano invisibili Si riforma l’involucro nucleare A partire dal Reticolo Endoplasmatico Rugoso Il fuso inizia a sparire al momento di transizione anafase/telofase

Citodieresi La citodieresi rappresenta la separazione fisica delle due cellule figlie La membrana plasmatica si separa in due Il solco sulla membrana plasmatica si forma grazie a microfilamenti localizzati sotto la membrana stessa Anello contrattile di actina Il solco sarà perpendicolare al fuso mitotico (zona equatoriale)

Meiosi Mitosi

Meiosi Processo di divisione cellulare, tramite il quale si originano le cellule germinali Risultati di questo processo Riduzione del numero Diploide (2n) dei cromosomi ad Aploide (1n) Assicura che ognuno dei gameti porti una quantità aploide sia di DNA che di cromosomi Ricombinazione dei geni Assicura la variabilità e la diversità genica

Meiosi I Divisione Riduzionale Le coppie di cromosomi omologhi si allineano ed ogni membro della coppia si allontana verso il polo opposto della cellula che si divide Riduzione da Diploide (2n) ad Aploide (1n) Inizia alla fine dell’Interfase del ciclo cellulare All’inizio della Gametogenesi La quantità di DNA così come il numero di cromosomi è doppia 4 fasi Profase I - Anafase I Metafase I - Telofase I

Fase più lunga, anche giorni 90% della meiosi Cromosomi si spiralizzano, formando grossi filamenti nel nucleo Coppie di cromosomi omologhi si affiancano in registro, dando origine alle tetradi Cromosomi si condensano maggiormente, si ha Crossing-over in corrispondenza dei Chiasmi Cromosomi si spiralizzano ulteriormente e cominciano a separarsi Cromosomi massima condensazione, scompaiono nucleolo e membrana nucleare. Cromosomi liberi nel citoplasma

Meiosi II Divisione Equazionale Avviene senza precedente sintesi di DNA Molto simile a Mitosi Procede velocemente attraverso le 4 fasi Profase II - Anafase II Metafase II - Telofase II Risultato 4 cellule figlie Aploidi Ognuna con un singolo Cromatidio

Meiosi nell’essere umano Organismi viventi che presentano una riproduzione sessuata, i gameti prima di giungere a maturazione completa, e quindi essere pronti per la fecondazione, subiscono le due divisioni meiotiche al fine di dimezzare il corredo diploide e renderlo aploide Spermatogenesi Processo di maturazione dello spermatozoo: Spermatogonio → spermatocita I → spermatocita II → spermatidi → spermatozoo Oogenesi Processo di maturazione dell’oocita: oogonio → oocita I → oocita II → corpuscolo polare → oocita maturo + 3 corpuscoli polari (che degenereranno)

Fase G0 Cellule escono dal ciclo definitivamente Cellule differenziate terminalmente Non necessitano di ulteriori divisioni (neuroni) Per un certo periodo di tempo Possono rientrarci quando serve (linfociti)

Differenziamento Tutte le cellule hanno funzioni di base Respirazione, crescita, divisione, sintesi La maggior parte ha delle capacità particolari 200 differenti tipi cellulari nel corpo umano Le cellule terminalmente differenziate normalmente presentano caratteristiche peculiari che si riflettono nella loro morfologia

Rinnovamento Cellulare Non-renewing o Permanenti o Statiche Permanentemente in G0 Potenzialmente rinnovabili o in Espansione o Stabili G0 lunga Continuo rinnovamento o labili G0 corta o assente Divisione ed Interconversione

Cellule Permanenti Non hanno capacità proliferativa Non si dividono mai Non possono essere rimpiazzate Ciclo vitale lungo Vivono in “aree protette”

Epitelio auditivo dell’orecchio Cellule dell’occhio Cellule Nervose Fibre nervose possiedono un potenziale rigenerativo Muscolo Cardiaco Epitelio auditivo dell’orecchio Cellule dell’occhio

Cellule potenzialmente rinnovabili Non ciclano costantemente Ritornano ad un ciclo attivo in risposta a mancanza critica di cellule Rinnovano semplicemente mediante divisione di cellule differenziate Origina due cellule figlie dello stesso tipo

Fibroblasti Epatociti Epiteli Ghiandolari Cellule Endoteliali

Cellule in rinnovamento continuo Utilizzano Cellule Staminali (o progenitrici) Non differenziate Possono dividersi senza limitazioni fino a che l’organismo sopravvive Dopo la divisione, la cellula figlia può: Rimanere una Staminale Differenziare

Cellule Staminali sono più abbondanti dove il turnover cellulare è molto rapido Interno della bocca, esofago, intestino Epidermide Tessuti dove si forma il sangue

Perché il corpo usa le staminali? Differenziamento terminale incompatibile con la divisione cellulare Mancano i nuclei nelle cellule della pelle e negli eritrociti Miofibrille dei muscoli interferiscono con citodieresi Inoltre, troppi nuclei per coordinare la divisione

Staminali epiteliali Normalmente sono posizionate alla base Spesso attaccate alla lamina basale Si dividono, differenziano e migrano Epitelio Intestinale Epitelio Olfattorio Epidermide Ghiandola Mammaria

Totipotenti o Pluripotenti Cellule Unipotenti Sono cellule “determinate” Possono essere solo ciò per cui sono state programmate Uni = Scelta Singola Spermatozoi, epidermide, cellule Satelliti del muscolo Scheletrico Totipotenti o Pluripotenti Possono differenziare in più direzioni Cellule del sangue, Epitelio Intestinale

Fonti di Staminali per la Ricerca Midollo ricco di Cellule Staminali Mesenchima Anche nel cordone ombelicale Ematopoiesi Cheratinociti epidermici Staminali neuronali da alcune zone del cervello adulto