CICLO CELLULARE °°°°°°°°°°°°°°° MITOSI/MEIOSI

CICLO CELLULARE La divisione cellulare e’ regolata per 1) consentire la crescita cellulare 2) replicare il DNA Negli EUCARIOTI la progressione e’ finemente regolata da proteine chinasi a loro volta Controllate da FATTORI DI CRESCITA Il ciclo viene solitamente suddiviso in 4 fasi In successione ed e’ UNIDIREZIONALE

CICLO CELLULARE QUATTRO PROCESSI COORDINATI CRESCITA CELLULARE REPLICAZIONE DEL DNA DISTRIBUZIONE DEI CROMOSOMI DIVISIONE CELLULARE °°°°°°°°°°°°°°°°°°°° INTEFASE -------> fasi G1/S/G2 MITOSI O MEIOSI --> fase M

MITOSI = separazione delle due cellule figlie G1 (gap 1) - intervallo tra la Mitosi e la replicazione del DNA - crescita cellulare attiva - fase stabile di cellule non replicanti - la G1 --> Go di QUIESCENZA Go si ha arresto del ciclo cellulare, le cellule riprendono il ciclo solo sotto stimolo dei fattori di crescita S - Replicazione del DNA G2 (gap2) - intervallo tra replicazione dl DNA e Mitosi, vengono sintetizzate le proteine necessarie alla mitosi

Cromosomi decondensati e distribuiti nel nucleo INTERFASE G1/S/G2 Cromosomi decondensati e distribuiti nel nucleo Attiva sintesi proteica Crescita cellulare Duplicazione del DNA MITOSI Condensazione dei cromosomi Separazione dei cromosomi Divisione cellulare

ORDINE ESSENZIALE PER MANTENERE COPPIE IDENTICHE DI CROMOSOMI MITOSI Riorganizzazione di tutti i componenti cellulari per dare la --> DIVISIONE . CONDENSAZIONE DEI CROMOSOMI . DEMOLIZIONE DELL’INVOLUCRO NUCLEARE . RIORGANIZZAZIONE DEL CITOSCHELETRO . MOVIMENTO DEI CROMOSOMI (RADDOPPIATI IN FASE S) AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA . SEGREGAZIONE DEI CROMOSOMI ORDINE ESSENZIALE PER MANTENERE COPPIE IDENTICHE DI CROMOSOMI

MITOSI . Profase . Prometafase . Metafase . Anafase . Telofase . Citochinesi

PROFASE

PROFASE Nella Profase avvengono: Cambiamenti citoplasmatici che originano il fuso mitotico; i centrioli iniziano a migrare verso i poli opposti Comparsa dei Cromosomi condensati Due cromatidi fratelli, molecole figlie di DNA prodotte nella fase S sono uniti tra di loro a livello del centromero PRE DUPLICAZIONE POST DUPLICAZIONE (fase S)

PROFASE Nella Profase avvengono: i cromatidi fratelli rimangono intrecciati tra di loro durante la fase S e G2 sono uniti a livello del CENTROMERO

PROMETAFASE

PROMETAFASE Nella Prometafase fase avvengono: Demolizione dell’involucro nucleare Attacco dei cromosomi ai microtubuli tramite i cinetocori del CENTROMERO la prometafase inizia improvvisamente con la demolizione dell’involucro nucleare; i cromosomi si disperdono nel citoplasma ed iniziano ad organizzarsi grazie alle fibre del fuso

PROMETAFASE CENTROMERO E’ una porzione di DNA che assicura la corretta distribuzione dei cromosomi duplicati. Il centromero e’ rivestito da proteine specifiche (tra cui la coesina) che generano il CINETOCORE Durante la mitosi i microtubuli del fuso mitotico si attaccano al centromero da un lato, ed ai centrosomi (con i centrioli) dall’altro lato

I centrioli sono interni al centrosoma, punto di organizzazione del citoscheletro, e si duplicano anch’essi nella fase S

METAFASE

METAFASE CULMINA CON IL PERFETTO ALLINEAMENTO DI TUTTI I CROMOSOMI SULLA PIASTRA METAFASICA . E’ il punto di controllo della mitosi da parte dell’MPF (CiclinaB/Cdc2) . Se i cromosomi non sono ben allineati sulla piastra metafasica il processo si blocca . E’ una fase molto breve in cui i cromosomi raggiungono il massimo della visibilita’.

MICROTUBULI ASTRALE (O DELL’ASTER) MICROTUBULI POLARI MICROTUBULI DEL CINETOCORE

ANAFASE

Anafase A --> Anafase B . ALL’ANAFASE SI SEPARANO I CROMATIDI FRATELLI . I MICROTUBULI DEL CINETOCORE SI ACCORCIANO . INIZIA LA MIGRAZIONE DEI CROMATIDI FRATELLI AI POLI OPPOSTI DELLA CELLULA Anafase A --> Anafase B

TELOFASE

TELOFASE . NELLA TELOFASE VIENE RIPRISTINATA LA MEMBRANA NUCLEARE, CHE RIVESTE LA MASSA CROMOSOMIALE ADDENSATA AI POLI . I CROMOSOMI INIZIANO A DECONDENSARSI . INIZIA LA DIVISIONE DEL CITOPLASMA GRAZIE ALLA FORMAZIONE DELL’ANELLO CONTRATTILE DI ACTINA/ MIOSINA

CITOCHINESI

CITOCHINESI . ALLA CITOCHINESI AVVIENE LA DIVISIONE DELLE DUE CELLULE FIGLIE . IL CITOPLASMA VIENE DIVISO IN DUE DA UN ANELLO CONTRATTILE DI ACTINA/ MIOSINA CHE SPINGE I DUE NUCLEI NELLE DUE NUOVE CELLULE INIZIA UNA NUOVA FASE G1 E L’INTERFASE

UNA COPIA DI OGNI CROMOSOMA PARENTALE UNA COPPIA DI CROMOSOMI PER TIPO . AL TERMINE DELLA MITOSI LE MEMBRANE NUCLEARI RIFORMATE SUI CROMOSOMI CONSENTONO LA DECONDENSAZIONE DEI CROMOSOMI E LA RIPRESA DELL’ATTIVITA’ CELLULARE NELLE CELLULE FIGLIE SI AVRA’ UNA COPIA DI OGNI CROMOSOMA PARENTALE = UNA COPPIA DI CROMOSOMI PER TIPO

MITOSI MEIOSI Ciclo cellulare delle cellule SOMATICHE Porta UNA cellula DIPLOIDE a formare DUE cellule DIPLOIDI con complementi genetici IDENTICI Ciclo cellulare delle cellule GERMINALI Porta UNA cellula DIPLOIDE a formare QUATTRO cellule APLOIDI con complementi genetici DIMEZZATI Alcuni eucarioti come i lieviti possono avere mitosi sia allo stato aploide che diploide. Gli eucarioti superiori fanno mitosi solo nello stato diploide MEIOSI

Cellula DIPLOIDE cellule che contengono 2 COPIE/CROMOSOMA x TIPO 1 COPPIA/CROMOSOMA x TIPO Cellule APLOIDE 1 COPIA/CROMOSOMA x TIPO

Scopo della MEIOSI e’ la produzione dei GAMETI Avviene solo nelle cellule GERMINALI DUE GAMETI UNENDOSI FORMANO UN NUOVO INDIVIDUO LA PRIMA CELLULA SI CHIAMA ZIGOTE E DA ORIGINE ALL’EMBRIONE

Il gamete APLOIDE ottenuto nella meiosi, tornera’ DIPLOIDE con la fecondazione

Cellula DIPLOIDE umana MASCHIO 46XY = (22)x2 + XY FEMMINA 46XX = (22)x2 + XX Cellula APLOIDE umana GAMETI MASCHILI 22 + X / 22 + Y GAMETI FEMMINILI 22 + X

MEIOSI I --> MEIOSI II la MEIOSI avviene in due cicli (in sequenza) di divisione nucleare MEIOSI I --> MEIOSI II La MEIOSI I inizia subito dopo una FASE S/G2 I cromosomi sono stati replicati per dare i CROMATIDI FRATELLI IDENTICI

la MEIOSI avviene in due cicli (in sequenza) di divisione nucleare La SEGREGAZIONE dei cromosomi e’ diversa da quella mitotica. SI FORMA LA TETRADE O COMPLESSO SINAPTONEMICO Pro Meta -----> fase I Meta -----> fase I Meta -----> fase II -----> Fase S Meta -----> fase II

MEIOSI I . Profase I . Prometafase I . Metafase I . Anafase I - leptotene - zigotene - pachitene - diplotene - diacinesi . Prometafase I . Metafase I . Anafase I . Telofase I . Citochinesi I MEIOSI II . Profase II . Prometafase II . Metafase II . Anafase II . Telofase II . Citochinesi II

PROFASE I

Profase I della Meiosi I . Nel LEPTOTENE si ha l’accoppiamento di basi tra filamenti di DNA complementari prima della condensazione della cromatina

Profase I della Meiosi I . Nello ZIGOTENE si ha la stretta associazione dei cromosomi omologhi (SINAPSI) con formazione del COMPLESSO SINAPTONEMICO (TETRADE)

Profase I della Meiosi I . Nel PACHITENE si ha l’allineamento dei cromosomi omologhi con la possibilita’ di CROSSING-OVER sui CHIASMI

Profase I della Meiosi I . Nel DIPLOTENE si ha la scomparsa del complesso sinaptonemico

Profase I della Meiosi I . NelLA DIACINESI si ha la separazione dei cromosomimomologhi, ma mantenendo la loro interazione tramite i chiasmi sino all’ingresso nella metafase

CROMOSOMA BIVALENTE FORMATO DAI CROMOSOMI OMOLOGHI APPAIATI UNITI A LIVELLO DEI CHIASMI OVE E’ AVVENUTA LA RICOMBINAZIONE

PROMETAFASE I

METAFASE I

PROMETAFASE I

METAFASE I

ANAFASE I

. Metafase I . Anafase I Nella Metafase I °°°° allineamento dei cromosomi bivalenti *tetrade* dei quattro cromatidi (doppia coppia) sul fuso Nella Anafase I separazione dei cromosomi omologhi e migrazione ai poli opposti della cellula Distruzione dei chiasmi - cromatidi fratelli ancora associati ai centromeri

si appaiano e segregano insieme in cellule figlie diverse, I cromosomi omologhi si appaiano e segregano insieme in cellule figlie diverse, mantenendo uniti i cromatidi fratelli °°°°°°° La meiosi I porta a DUE cellule figlie con un singolo membro di ciascuna coppia di cromosomi (2 cromatidi identici fratelli)

Questa fase consente la ricombinazione omologa tra cromosomi di origine materna e paterna Avviene solo nella meiosi I mai nella mitosi

La meiosi II --> assomiglia alla mitosi Inizia subito dopo la citochinesi, prima della condensazione dei cromosomi. Non c’e’ interfase. I cromatidi fratelli sono gia’ simili a quelli ottenuti dalla fase S che precede la Mitosi

I cromatidi fratelli si: Allineano nella METAFASE II Si separano nell’ANAFASE II Segregano ai poli nella TELOFASE II Si dividono nelle due cellule figlie diverse nella nuova CITOCHINESI

Da una cellula Germinale (diploide) x Meiosi si ottengono QUATTRO cellule aploidi (GAMETI)