DIVISIONI CELLULARI

È necessario prima di tutto presentare l’organizzazione del patrimonio genetico delle cellule, contenuto nel materiale nucleare…

Cellula procariote Cellula eucariote

Nelle cellule eucarioti, il patrimonio genetico si trova nel nucleo, ed in condizioni “normali” (fase di non divisione cellulare) esso si presenta in una massa indistinta definita cromatina.

Prima delle divisioni, però, essa si condensa ed è possibile distinguere i singoli cromosomi, formati ciascuno da due cromatidi uniti dal centromero. I due cromatidi sono fra di loro identici.

La posizione del centromero è variabile, come si evidenzia anche nei cromosomi umani Metacentrico (1, 3, 19, 20) Submetacentrico 12, 16 Acrocentrico (13, 14, 15, 21, 22, Y) (2, 4 - - 18, X)

In ogni cromatidio sono presenti una doppia elica di DNA e le proteine su cui essa si avvolge. Le due doppie eliche dei cromatidi dello stesso cromosoma sono identiche.

a-topo, b-camoscio, c-coniglio, d-scimmia

In gran parte degli organismi, i cromosomi appaiono a due a due simili per aspetto ( ed in realtà simili, ma non uguali, per informazione), ed essi vengono definiti omologhi. La cellula in questo caso si dice diploide e viene indicata con 2n. Ecco di seguito i cromosomi di macaco e marmotta…

…e quelli umani, dove n=23 e 2n, ovviamente, 46.

Nella riproduzione sessuata esistono cellule specializzate (gameti) in grado di trasmettere un numero dimezzato di cromosomi n (nell’uomo 23), cioè soltanto una serie di cromosomi. Dalla fecondazione origina una cellula diploide 2n (zigote). Dallo zigote poi avrà origine l’intero individuo, formato di cellule geneticamente identiche allo zigote iniziale. Ogni forma di riproduzione senza produzione di gameti e successiva fecondazione viene definita invece asessuata.

Il processo di divisione cellulare che dallo zigote porta alla formazione dell’intero individuo viene detto mitosi. Il processo di dimezzamento del patrimonio genetico per la produzione dei gameti viene detto meiosi.

Nella mitosi il patrimonio genetico viene conservato e le cellule figlie sono dunque geneticamente identiche alla cellula madre. Le cellule che compiono la mitosi vengono chiamate somatiche. Nella meiosi il patrimonio genetico viene dimezzato ed essa viene compiuta solo dalle cellule germinali.

La mitosi avviene per produrre altri organismi, che saranno geneticamente identici alla madre (piante) aumentare il numero delle cellule di un organismo (ad es. a partire dallo zigote o nel ricambio cellulare dei tessuti) per formare parti mancanti riproduzione: scissione binaria riproduzione: gemmazione

Nella mitosi la cellula si divide assegnando a ciascuna delle cellule figlie un cromatidio di ciascun cromosoma (che però è a tutti gli effetti un cromosoma completo) Essa viene convenzionalmente divisa in profase, metafase, anafase e telofase.

a,b,c: profase con condensazione dei cromosomi (2N=4) d:metafase, cromosomi disposti all’equatore e: anafase f: telofase

PROFASE: condensazione della cromatina, formazione del fuso, scomparsa della membrana nucleare. METAFASE: distribuzione dei cromosomi alla piastra equatoriale, ogni cromatidio è legato mediante la fibra del fuso al polo della cellula. ANAFASE: i centromeri di ciascun cromosoma si separano. Le fibre del fuso muovono i cromatidi verso i poli opposti. TELOFASE: i cromosomi nuovi raggiungono i poli ed attorno a ciascuno si riforma una membrana nucleare, con successiva formazione delle due cellule figlie.

MEIOSI La meiosi è un processo di dimezzamento del patrimonio genetico a un numero n di cromosomi Essa consiste di 2 divisioni successive di cui LA PRIMA opera la divisione degli omologhi, la seconda solo la divisione dei cromatidi (è simile ad una mitosi)

N 1° divisione meiotica 2° divisione meiotica Diploide 2N=4 Aploide N=2 2° divisione meiotica N Gameti

Il numero delle combinazioni che si ottengono nei gameti è estremamente elevato. Ad aumentare ulteriormente la variabilità genetica dei gameti, nella profase 1 avviene il fenomeno di ricombinazione o crossing over

Esso consiste nello scambio di parti corrispondenti tra cromosomi omologhi

Ed ecco il risultato… contando il numero dei cromosomi ed il crossing-over, è praticamente impossibile avere da un individuo due gameti uguali.

Esistono notevoli differenze fra oogenesi e spermatogenesi, prima di tutto nel numero di gameti prodotti a partire da una singola cellula germinale.

Nel maschio inoltre la produzione di spermatozoi è praticamente continua, e non ha un limite fisiologico. Nella donna invece essa inizia con la pubertà e termina con la menopausa: ipotizzando la liberazione mensile di una cellula uovo, il numero totale di gameti femminili prodotto è di qualche centinaio.

La determinazione del sesso Nell’uomo essa è affidata alla ventitreesima coppia, quella dei cromosomi sessuali, in cui l’omologia è rispettata solo nella donna (XX) Nel maschio invece sono presenti un cromosoma X ed uno Y, più piccolo e con un numero minore di informazioni

Nella maggioranza delle specie, ma non in tutte, il sesso segue meccanismi simili alla nostra. Ovviamente il sesso di un nascituro viene deciso dallo spermatozoo, in quanto la cellula uovo conterrà sempre il cromosoma X.

Meritano infine un cenno alcune malattie umane causate da mancata disgiunzione dei cromosomi omologhi durante la meiosi, malattie tra le quali forse la più nota è la sindrome di Down.

Altre trisomie o monosomie sono possibili nella specie umana anche a carico dei cromosomi sessuali: eccome alcuni esempi…