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Divisione cellulare, scissione binaria, mitosi

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by

Licia Cataldi

on 20 January 2018

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Transcript of Divisione cellulare, scissione binaria, mitosi

La divisione cellulare è indispensabile per qualsiasi essere vivente.

Per gli
unicellulari
rappresenta il modo tramite il quale aumenta il numero di individui della popolazione, ossia è una modalità di riproduzione
ASESSUATA
chiamata
SCISSIONE BINARIA
Per gli organismi
pluricellulari
invece, la divisione cellulare, chiamata
MITOSI
, serve ad aumentare il numero di cellule che costituiscono l'individuo, ossia è il modo in cui l'organismo cresce e sostituisce le parti consumate e/o danneggiate del corpo. In tal caso la riproduzione è
SESSUATA
, e richiede speciali cellule, dette
gameti

(spermatozoi e cellule uovo) che derivano da un tipo di divisione cellulare, detto
MEIOSI
, a carico delle
cellule germinali
presenti negli organi riproduttivi maschili e femminili (
testicoli e ovaie
)
Quindi scissione binaria mitosi e meiosi sono particolari tipi di divisione cellulare che hanno scopi diversi. Ciò che li accomuna, è il fatto che viene sempre trasmesso il patrimonio genetico, da una cellula all'altra come da un organismo all'altro.

In accordo con la teoria cellulare, ogni cellula deriva da una cellula peresistente.

IL CICLO CELLULARE
Il ciclo cellulare è l’insieme delle modificazioni cui va incontro una cellula eucariote da quando nasce per divisione della cellula madre, al momento in cui si divide in due cellule figlie.
Il ciclo comprende due fasi : l
'
INTERFASE
e la
FASE MITOTICA
.
Durante l'interfase, distinta in fase
G1 S e G2,
la cellula sintetizza una gran quantità di proteine, fabbrica la maggior parte degli organuli e aumenta le proprie dimensioni. In questa fase avviene anche la duplicazione dei cromosomi. Durante la fase mitotica i cromosomi duplicati vengono equamente distribuiti in due nuclei figli (
MITOSI
) ed il citoplasma si divide in due (
CITODIERESI
)
La maggior parte del ciclo cellulare è occupata dall’interfase o intercinesi, compresa tra la fine di una mitosi e l’inizio della successiva. In questo periodo il nucleo è meccanicamente inattivo. L’interfase si suddivide in una fase G1, una fase S e una fase G2
.
La fase G1, detta anche lacuna presintetica, segue immediatamente la mitosi.
La durata di questa fase, che varia a seconda della natura della cellula, è breve: oscilla da 5 a 10 ore in cellule di mammiferi con elevato ritmo riproduttivo, mentre è abbreviata o addirittura nulla nelle cellule cancerose.
In questo stadio i cromosomi non sono visibili, e si presentano sotto forma di una massa diffusa di filamenti lunghi e sottili detta
cromatina
, e difatti non vi è sintesi di DNA. La fase G1 è la fase di crescita citoplasmatica, caratterizzata da elevata sintesi proteica, grazie alla sintesi dell'RNA messaggero.

La sigla S significa sintetica. La durata di questa fase è costante: 6-8 ore. È caratterizzata dalla duplicazione di tutto il DNA nucleare in modalità semiconservativa, sempre sotto forma di cromatina
Fase piuttosto breve, che dura 4-5 ore, nota anche come lacuna postsintetica. Inizia quando la replicazione si è completata, difatti il DNA è presente in quantità doppia rispetto alla fase G1. In questa fase i centrosomi con i centrioli si duplicano.
CITODIERESI CELLULA ANIMALECITODIERESI CELLULA ANIMALE
Nelle cellule animali la citodieresi avviene grazie ad un processo di scissione. A livello equatoriale compare un
solco di scissione
in corrispondenza del quale la cellula viene stretta da un
PARETE CELLULARE
MEMBRANA PLASMATICA
DUE CELLULE FIGLIE
PIASTRA CELLULARE
CITODIERESI CELLULA VEGETALE
CITODIERESI
sottostante fascio circolare formato da filamenti di actina e miosina. In alcuni casi alla telofase non segue la citodieresi. Ne risulteranno
cellule polinucleate
, come succede nelle cellule muscolari degli animali.
VESCICOLE
Il tempo che intercorre tra una scissione binaria e l'altra è variabile in funzione dei fattori nutrizionali e della genetica. In situazioni ottimali l'Escherichia Coli per esempio, compie un intero ciclo di crescita in 20 minuti. Questo vuol dire che, partendo da una singola cellula, in circa 7 ore verrebbero prodotti circa un miliardo di batteri.
ESCHERICHIA COLI
E' una forma di riproduzione

asessuata
comune negli organismi unicellulari, nella quale si assiste alla divisione di un individuo in due cellule figlie uguali tra loro di cui sono le esatte copie genetiche.
La scissione viene preceduta dalla duplicazione del DNA, mentre tutta la cellula si allunga. Le due molecole di DNA aderiscono a due punti diversi della membrana plasmatica , punti che si allontanano in seguito all'accrescimento dell'area interposta. La membrana plasmatica e la parete cellulare cominciano ad introflettersi e vanno a formare un setto divisorio che da luogo alla separazione delle due cellule figlie.

SCISSIONE BINARIA
LA DIVISIONE CELLULARE
IL CICLO CELLULARE
CITODIERESI CELLULA ANIMALE
PROFASE PRECOCE
:
occupa circa il 60% della mitosi. i cromosomi si spiralizzano; i filamenti di DNA si avvolgono attorno a particolari proteine dette
istoni
, e formano dei grossi bastoncelli (chiamati
cromatidi fratelli
) che rappresentano le due copie del cromosoma, unite tramite un punto detto
CENTROMERO
.
Attorno al centromero è presente una struttura specializzata detta

CINETOCORE
.
L'involucro nucleare si frammenta.
PROFASE
:
il nucleolo è scomparso, i cromosomi sono visibili al micoscopio. I centrosomi precedentemente duplicati cominciano a migrare verso i poli insieme ai centrioli. Si comincia a formare il fuso mitotico.
METAFASE PRECOCE
:
ogni cromosoma è ancorato tramite il suo cinetocore ad una fibra del fuso.
METAFASE :
tutti i cromatidi fratelli si allineano sul
piano equatoriale
della cellula (linea immaginaria), e risultano agganciati tramite il cinetocore alle fibre del fuso collegate a poli opposti. I cromosomi raggiungono la massima visibilità al microscopio.
ANAFASE
:
i cromatidi fratelli di ogni coppia si separano all'altezza del centromero e migrano verso gli opposti poli cellulari lungo le fibre del fuso che si accorciano progressivamente.
Anche i poli della cellula tendono ad allontanarsi, mentre la cellula stessa tenderà ad allargarsi. Arrivati ai poli, ciascuno dei cromatidi fratelli costituirà un cromosoma indipendente detto
CROMOSOMA FIGLIO
.
TELOFASE
:
si ha la formazione di due nuovi involucri nucleari, all'interno dei quali sono racchiusi i due gruppi di cromosomi che andranno verso la despiralizzazione per formare la cromatina.
Vanno costituendosi anche i nucleoli. Il fuso mitotico tende a dissolversi: le molecole di cui è composto serviranno per assemblare il nuovo citoscheletro delle cellule figlie.
Al termine di questa fase ogni cellula possiede lo stesso genoma, cioè un numero identico di cromosomi, ciascuno dei quali è costituito da un solo cromatidio.
FUSO MITOTICO : è formato da tre tipi di microtubuli:
1-

i
microtubuli dell'aster
(in rosso) brevi e stabili, si dipartono dal centrosoma verso il citoscheletro corticale. Servono ad ancorare i poli del fuso alle estremità della cellula.
2- i
microtubuli polari
(in blu) lunghi ed abbastanza stabili. Essi si sovrappongono gli uni con gli altri e svolgono funzione strutturale durante le varie fasi della mitosi.
3- i
microtubuli del cinetocore
(in verde) sono i più instabili. Essi prendono contatto direttamente con i cromosomi tramite i loro cinetocori, che funzionano come punto di attracco per i microtubuli durante la
mitosi.
FUSO MITOTICO
DIVISIONE CELLULARE, SCISSIONE BINARIA, MITOSI
CHECK POINT
Il punto di controllo
M
interviene durante la

metafase
della mitosi, per assicurarsi che i cromosomi si siano correttamente attaccati alle fibre del fuso per garantire la loro corretta ripartizione tra le cellule figlie.
Il punto di controllo G1 interviene per controllare
se la cellula è abbastanza grande
, se
l'ambiente è favorevole
e s
e il DNA è danneggiato
. Se è tutto a posto la cellula si avvia alla fase S quindi alla divisione. In caso contrario, la cellula entra nella fase
GO
(G con zero). Questa è una fase transitoria nel caso per esempio in cui non siano presenti i fattori di crescita; la cellula rimane metabolicamente attiva ma la sintesi proteica è ridotta, quindi la cellula non cresce e non si riproduce finquando le condizioni non diventano favorevoli. La fase G 0 è invece permanente in caso di cellule che non si dividono più come ad esempio i neuroni. Nel caso il DNA sia danneggiato, interviene la proteina
p53
, che è fondamentale per decidere se ripararlo oppure indurre la morte della cellula stessa (
APOPTOSI
=morte cellulare programmata).
Il punto di controllo
G2
interviene alla fine della fase G2, per assicurarsi che tutto il DNA sia stato corretamente duplicato e che la cellula sia abbastanza grande. Se il DNA è danneggiato e la sua riparazione non è possibile, la celula va incontro all'apoptosi.
Il ciclo cellulare, come qualsiasi altra cosa nel nostro organismo, è soggetto a controllo, in modo da garantire che ciascun evento avvenga solo dopo che il precedente si sia concluso nel modo ottimale. Vediamo i 3 principali punti di controllo.
Il termine
apoptosi
deriva dalla parola greca che indica la caduta delle foglie e dei petali dei fiori. Al contrario della
necrosi
, che è una forma di morte cellulare risultante da un acuto stress o trauma cellulare, l'apoptosi è portata avanti in modo ordinato e regolato, richiede consumo di energia (ATP) e generalmente porta a un vantaggio durante il ciclo vitale dell'organismo (è infatti chiamata da alcuni
morte altruista o morte pulita
). Durante il suo sviluppo, ad esempio, l'embrione umano presenta gli abbozzi di mani e piedi “palmati”: affinché le dita si differenzino, è necessario che le cellule che costituiscono le membrane interdigitali muoiano.
Una
eccessiva attività apoptotica
può causare disordini da perdita di cellule (si vedano ad esempio alcune malattie neurodegenerative, come la
malattia di Parkinson
), mentre
un'apoptosi carente
può implicare una crescita cellulare incontrollata, meccanismo alla base delle
neoplasie
.
Durante l'apoptosi la cellula va incontro ad una serie di eventi specifici, controllati da particolari enzimi detti
CASPASI.
La cellula quindi perde contatto con le altre cellue, il nucleo si frammenta, la membrana plasmatica si riempie di vescicole, ed infine si rompe in frammenti che verranno fagocitati dai globuli bianchi (cellue del sistema immuitario).
APOPTOSI
Le
mutazioni
(alterazioni improvvise del DNA) possono causare tumori. Nelle cellule cancerose il ciclo cellulare non è soggetto a controlli e quindi avviene senza limiti. Si distinguono :
carcinomi
, tumori dei tessuti epiteliali (di rivestimento) degli organi,
sarcomi
, tipici dei tessuti connettivi di ossa e cartilagini,
leucemie
, che colpiscono il sangue.
T
utte le cellule cancerose hanno delle caratteristiche comuni
:
- non sono cellule specializzate
- il nucleo è grande, e anche se il DNA è danneggiato la cellula non va in apoptosi
- hanno bisogno di pochi fattori di crescita e non rispondono ai segnali inibitori
- si impilano crescendo in strati multipli, formando così un tumore
Un
tumore benigno
è incapsulato, quindi non invade i tessuti circostanti.
Un
tumore maligno
invece si sposta, ed invade anche i tesuti adiacenti dando luogo alle cosiddette
metastasi
.
Le cellule cangerogene stimolano l'
angiogenesi
, ossia la formazione di nuovi vasi sanguigni allo scopo di assicurarsi sostanze nutritive e ossigeno.
by prof. Licia Cataldi
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