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CAPITOLO 5, LA DIVISIONE CELLULARE, ORGANIZZAZIONE DEL DNA, IL CICLO…
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LA DIVISIONE CELLULARE
1) Tutti gli esseri viventi hanno una caratteristica in comune: le loro cellule possono riprodursi grazie alla divisione cellulare.
2) Negli organismi unicellulari, la divisione cellulare serve per la riproduzione, permettendo la nascita di nuovi individui uguali al genitore.
3) Negli organismi pluricellulari, invece, le cellule si dividono non solo per riprodursi, ma anche per far crescere l'organismo e per riparare i tessuti danneggiati.
4) Negli organismi con cellule più complesse (eucarioti), il processo di divisione è più elaborato.
5) Le cellule del corpo (cellule somatiche) si dividono attraverso un processo chiamato mitosi, che permette di ottenere due cellule identiche alla cellula madre.
6) Le cellule che danno origine ai gameti (cellule germinali) si dividono con un processo diverso, chiamato meiosi, che porta alla formazione delle cellule sessuali necessarie per la riproduzione.
7) Per funzionare correttamente, ogni cellula ha bisogno di istruzioni contenute nel suo DNA. Quando una cellula si divide, deve assicurarsi che entrambe le nuove cellule abbiano una copia di queste informazioni.
8) Per questo motivo, prima di ogni divisione il DNA si duplica, cioè raddoppia la sua quantità, così che ogni cellula figlia abbia una copia completa del materiale genetico.
ORGANIZZAZIONE DEL DNA
1) Il DNA contiene tutte le informazioni necessarie alla vita di una cellula. Per poter stare dentro il nucleo, il DNA viene impacchettato grazie a delle proteine chiamate istoni, che lo avvolgono come un filo attorno a un rocchetto.
2) Questo insieme di DNA e proteine forma un ammasso chiamato cromatina.
Durante la divisione cellulare, la cromatina si condensa, diventando dei bastoncini visibili chiamati cromosomi.
3) Durante la divisione cellulare, la cromatina si condensa, trasformandosi in bastoncini visibili chiamati cromosomi.
4) I cromosomi sono fondamentali perché contengono le istruzioni per il funzionamento della cellula.
5) Quando una cellula si divide, il DNA si duplica, e ogni cromosoma forma due cromatidi fratelli, uniti in un punto chiamato centromero.
6) Solo nel 2014 gli scienziati sono riusciti a fotografare come il DNA si organizza in modo così complesso dentro il nucleo.
IL CICLO VITALE UMANO
1) Nella riproduzione sessuata degli organismi pluricellulari, un passaggio fondamentale è la meiosi, che permette di produrre gameti con metà dei cromosomi rispetto alle altre cellule.
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3) Quando avviene la fecondazione, queste cellule si uniscono per formare uno zigote diploide (2n = 46 cromosomi).
4) Lo zigote si sviluppa in un nuovo individuo grazie alla mitosi, che permette la crescita e la formazione di tutte le cellule del corpo.
5) Senza la meiosi, il numero di cromosomi raddoppierebbe ad ogni generazione, impedendo il corretto sviluppo degli organismi.
LA VARIABILITA' GENETICA
1) Ogni individuo è unico perché la riproduzione sessuata genera combinazioni diverse di geni.
2) Questa variabilità genetica è fondamentale per l’evoluzione e avviene grazie a due processi della meiosi:
3) Grazie a questi processi, anche con pochi cromosomi si possono generare miliardi di combinazioni genetiche.
4) Per esempio, negli esseri umani:
- Un solo individuo può produrre 8 milioni di tipi diversi di gameti.
- La fecondazione tra spermatozoo e ovulo porta a oltre 70 trilioni di combinazioni genetiche possibili.
5) Questo spiega perché ogni essere umano è unico e irripetibile, con una combinazione di caratteristiche che non si ripete mai identica.
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LA CITODIERESI
1) La citodieresi è la fase in cui il citoplasma della cellula madre si divide per formare due nuove cellule figlie. Questo processo è diverso nelle cellule animali e vegetali a causa della loro struttura.
2) Nelle cellule animali, si forma un solco di divisione nella parte centrale della cellula, che si stringe progressivamente fino a separarla in due cellule figlie.
3) Nelle cellule vegetali, che hanno una parete cellulare rigida, la divisione avviene in modo diverso.
4) Si accumulano delle vescicole al centro della cellula madre, che rilasciano i materiali necessari per costruire una nuova parete cellulare, separando così le due cellule figlie.
Si dividono in:
1) Totipotenti
Possono trasformarsi in qualsiasi tipo di cellula e generare un intero organismo. Sono presenti solo nei primi stadi dello sviluppo embrionale.
2) Pluripotenti
Possono dare origine a quasi tutti i tipi di cellule del corpo, ma non a un organismo intero. Si trovano negli embrioni dopo la prima settimana di sviluppo.
3) Multipotenti
Si trovano nei tessuti adulti e possono trasformarsi solo in un numero limitato di cellule dello stesso tessuto (es. cellule staminali del midollo osseo che generano cellule del sangue).
4) Unipotenti
Possono diventare solo un tipo specifico di cellula (es. cellule staminali della pelle).
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La meiosi produce gameti
1) Alla fine della meiosi, le cellule germinali hanno metà dei cromosomi delle cellule somatiche.
2) Nell’uomo, le cellule somatiche hanno 46 cromosomi (diploidi, 2n).
3) I gameti (spermatozoi e ovuli) hanno 23 cromosomi (aploidi, n).
4) Quando lo spermatozoo e l’ovulo si uniscono, ricostruiscono un corredo diploide completo, garantendo variabilità genetica e continuità della specie.
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LA RIPRODUZIONE
2) Riproduzione asessuata
In questo tipo di riproduzione, non sono coinvolte cellule specializzate e il nuovo individuo nasce da un solo organismo, senza bisogno di un partner. Si verifica in organismi unicellulari (batteri, lieviti) e in alcuni pluricellulari semplici (coralli, piante, meduse).
Il nuovo individuo è identico al genitore, perché ha lo stesso DNA.
Questo processo è veloce e permette di produrre molti individui in poco tempo.
3) Riproduzione sessuata
Questo tipo di riproduzione coinvolge cellule specializzate chiamate gameti.
Il gamete maschile e il gamete femminile si uniscono in un processo chiamato fecondazione, formando una nuova cellula chiamata zigote.
Lo zigote si sviluppa e cresce fino a diventare un nuovo organismo.
Gli individui generati con questo metodo hanno un DNA diverso dai genitori, perché è una combinazione di entrambi. Questo porta a variabilità genetica, che è fondamentale per l'evoluzione.
1) La riproduzione è una caratteristica essenziale di tutti gli esseri viventi perché permette di generare nuovi individui ed evitare l'estinzione della specie. Può avvenire in due modi principali: riproduzione asessuata e riproduzione sessuata.
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IL CARIOTIPO
1) Il cariotipo è l’insieme dei cromosomi di una cellula, visibile al microscopio quando la cellula sta per dividersi.
2) I cromosomi vengono fotografati e ordinati in coppie, dalla più grande alla più piccola, distinguendo autosomi e cromosomi sessuali.
3) L’analisi del cariotipo è utile per identificare anomalie cromosomiche, come la presenza di un cromosoma in più o in meno, che può causare alcune malattie genetiche.
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I GEMELLI
Di solito, ogni gravidanza porta alla nascita di un solo bambino. Tuttavia, esistono situazioni in cui nascono gemelli, che possono essere di due tipi:
1. Disponibilità di nutrienti Se i nutrienti sono pochi, la cellula può smettere di dividersi.
2. Condizioni ambientali Fattori come temperatura e pH influenzano la divisione cellulare. Alcuni organismi, come batteri e lieviti, sono particolarmente sensibili a questi cambiamenti.
3. Segnali chimici
Alcune proteine chiamate fattori di crescita stimolano le cellule animali a dividersi quando necessario.
Nelle femmine, questa coppia è composta da due cromosomi X (XX).
Nei maschi, è composta da un cromosoma X e un Y (XY).
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Il nostro corpo è formato da miliardi di cellule, ognuna delle quali segue un ciclo cellulare, cioè una serie di eventi che permettono la loro crescita e divisione.
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Dopo la mitosi, avviene la citodieresi, che completa la divisione formando due nuove cellule figlie identiche.
CELLULE STAMINALI
Le cellule staminali sono molto studiate perché potrebbero essere utilizzate per curare malattie e riparare tessuti danneggiati.
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L’orientamento casuale dei cromosomi (durante la metafase I)
I cromosomi materni e paterni si distribuiscono in modo casuale nei gameti, creando milioni di possibili combinazioni.
Il crossing-over (durante la profase I)
I cromosomi omologhi si scambiano pezzi di DNA, mescolando ulteriormente le informazioni genetiche.
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- Si formano quando un unico ovulo fecondato si divide in due embrioni.
- Hanno lo stesso patrimonio genetico e quindi sono identici nell’aspetto e nelle caratteristiche genetiche.
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- Si formano quando due ovuli diversi vengono fecondati da due spermatozoi.
- Sono fratelli diversi, con un corredo genetico unico, ma condividono la gravidanza nello stesso utero.
- Possono essere maschio e femmina e avere caratteristiche differenti.
Gli scienziati pensano che la clerocinesi possa essere un meccanismo di sicurezza per evitare errori nella divisione cellulare, come quelli che possono portare alla formazione di tumori.