Cromosomi, Mitosi e Meiosi

DNA packaging L’associazione del DNA con le proteine da origine al cromosoma. L’insieme dei cromosomi forma la cromatina. Le proteine coinvolte nell’organizzazione del DNA nelle cellule eucariotiche sono gli istoni e le proteine non-istoniche.

I cromosomi possono essere circolari o lineari

Eukaryotic DNA Packaging Packaging ratio =1000 Packaging ratio =10,000 DNA in the cell nucleus Metaphase chromosome View from the side View from the top The nucleosome core octamer One histone H1 binds to the linker DNA (147 bp) located in the middle of the nucleosome bound DNA H3 - two histone proteins H4 - two histone proteins H2A- H2B dimers - two pairs

Le cellule possono essere: aploidi (unica copia per ciascun cromosoma). Questa organizzazione è tipica dei batteri. N.B. I gameti sono aploidi. diploidi (2 copie di ciascun cromosoma) Questa organizzazione è tipica degli eucarioti poliploidi (più di 2 ma di solito molte copie di ciascun cromosoma) Cellula 2n con n=3 Cellula con n = 3 Genoma = corredo cromosomico totale n = corredo cromosomico aploide Es. L’uomo ha 46 cromosoni (22 paia sono cromosomi omologhi o autosomi + XY

Cromosoma metafasico Nucleolo Nucleolus organizer region (NOR) dove sono localizzati i geni per l’RNA ribosomiale (proteine) I telomeri sono formati da sequenze di DNA ripetuto

Colorazione Giesma dei cromosomi metafasici umani (G-banded) Nei cromosomi umani il braccio corto è chiamato p quello lungo q Non ci sono cromosomi telocentrici nel genoma umano Dark G-bands  Regioni ricche in AT Light G-bands  Regioni ricche in CG Molti dei geni sono localizzati nelle interbande con colorazione meno intensa. Ad esempio il gene BRCA1 è localizzato in pos. 17q21.

Cariotipo Umano I cromosomi vengono ordinati per dimensioni decrescenti. Il G-band pattern può essere usato per distinguere i cromosomi. Infatti alcuni cromosomi, per esempio 6-12, 8-9-10 sono simili per dimensione e posizione del centromero.

Mitosi e Meiosi Duplicazione del cromosoma Cromatidi  ciascuna doppia elica di DNA (dsDNA) generata dalla replicazione Doppia elica di DNA Origine di replicazione Nel ciclo cellulare vi sono 2 punti di controllo (CP, checkpoint): Impegno alla replicazione del DNA Impegno alla divisione cellulare (START) Cellule che non si dividono più si trovano nella fase G0 Interfase  G1 + S + G2 CP CP

Duplicazione e segregazione del cromosoma n 2n 2n n n In questa fase il cromosoma è costituito dai 2 cromatidi fratelli appaiati cromatidi fratelli (2 molecole di dsDNA)

I cromosomi omologhi non si centrioli La Mitosi Interfase Cromosomi dispersi e il DNA è stato replicato Anafase I cromatidi fratelli si spostano ai poli opposti della cellula Cellula dipoide 2n con n=2 Profase Condensazione dei cromosomi, rottura del membrana nucleare Telofase I cromatidi fratelli raggiungono i poli, si riforma la membrana nucleare Metafase Formazione del fuso, i cromosomi si portano sulla piastra metafasica con i cromatidi fratelli attaccati ai microtuboli mediante il cinetocore (aggancio bivalente) I cromosomi omologhi non si appaiano Nella mitosi il corredo cromosomico non cambia

La Mitosi

La Meiosi Nella meiosi il numero dei cromosomi viene ridotto a metà. Cellule diploidi 2n passano a cellule aploidi n. Si hanno 2 cicli di segregazione chiamati meiosi I e II in presenza di una sola duplicazione del DNA. La meiosi I è riduzionale (da 2n a n) mentre ma meiosi II è una divisione mitotica in assenza di replicazione del DNA. Dopo la replicazione del DNA i cromosomi omologhi (tetradi, 4 cromatidi) si appaiano e ricombinano (crossing-over). Si ha la migrazione dei 2 cromosomi fratelli (aggancio monovalente) e conseguente prima divisione cellulare. I cromosomi si riportano sulla piastra metafasica e si riforma il fuso. Si ha la migrazione dei 2 cromatidi fratelli (aggancio bivalente). Seconda divisione cellulare. Quattro cellule figlie aploidi (gameti).

La sequenza di DNA di un individuo è unica MEIOSI La sequenza di DNA di un individuo è unica 4 combinazioni Nella metafase I della meiosi ogni cromosoma paterno o materno ha la stessa probabilità di allinearsi da una parte o dall’altra della piastra equatoriale. Le combinazioni (2n con n= numero omologhi ) nell’uomo sono circa 4 milioni (223). MITOSI