Riproduzione Sessuata
O gametica
I gameti, o cellule germinali, sono cellule specializzate per la
riproduzione, prodotte da individui di sesso diverso.
Il gamete maschile si fonde con quello femminile
in un processo detto Fecondazione.
Dall’unione dei 2 gameti si origina lo Zigote,
la prima cellula del nuovo organismo,
da essa deriveranno, per divisioni mitotiche,
tutte le cellule del nuovo organismo.
La fusione dei 2 gameti implica l’unione dei corredi
cromosomici di origini diverse, per questo gli individui figli
sono diversi dai genitori e diversi tra loro.
Nella riproduzione sessuata aumenta la variabilità genetica,
cosa che non avviene nella riproduzione agamica.
Cellule Aploidi cellule Diploidi
Che differenza c’è tra le cellule somatiche e le cellule germinali?
Le cellule somatiche sono cellule diploidi,
possiedono cioè una doppia serie di cromosomi
Ogni cromosoma è costituito da una
coppia di omologhi provenienti ciascuno da un genitore.
L’assetto genetico diploide è indicato come 2n.
I Gameti sono aploidi, possiedono una unica serie di cromosomi
ed il loro assetto genetico è detto n,
la metà rispetto alle cellule somatiche.
Il meccanismo che permette di creare cellule n da cellule 2n
è detto Meiosi
La Meiosi avviene in organi specializzati, le gonadi
La Meiosi
Da una cellula 2n
che raddoppia il proprio genoma a 4n
tramite 2 divisioni cellulari successive
si ottengono 4 cellule figlie n.
Ciascuna divisione meiotica è articolata i verie fasi:
Meiosi I: Profase I-Metafase I- Anafase I- Telofase I;
Meiosi II: Profase II -Metafase II- Anafase II- Telofase II
Profase I:
(n. b. il genoma è stato duplicato, l’assetto cellulare è 4n)
la cromatina si condensa, diventano visibili i cromosomi,
e il fuso mitotico, scompaiono membrana nucleare e nucleoli.
I cromosomi omologhi
(ciascuno formato da 2 cromatidi fratelli)
di ogni coppia si avvicinano e si appaiano,
Formando una struttura detta tetrade
(la tetrade contiene 4 cromatidi)
A questo punto può verificarsi un fenomeno
caratteristico ed esclusivo della meiosi, il crossing over.
Il crossing over avviene tra 2 cromatidi non fratelli di una
stessa coppia di cromosomi omologhi.
Nel crossing over
si ha l’avvicinamento di 2 cromatidi e lo scambio di parti
del cromatide stesso, con la formazione di una struttura
detta chiasma.
Lo scambio tra cromatidi non comporta perdita o guadagno
di materiale genetico, ma solo un riassortimento.
I cromatidi che hanno subito crossing over sono detti
ricombinanti, quelli che sono rimasti inalterati sono detti
parentali.
Il crossing over
permette il rimescolamento tra parti di cromosomi,
questo processo di ricombinazione crea nuovi assortimenti
tra geni materni e paterni,
infatti i geni localizzati sullo stesso cromosoma
possono essere separati dall’evento di crossing over,
che costituisce una ulteriore fonte di variabilità genetica
oltre a quella conferita dalla riproduzione sessuata.
Metafase I: le tetradi si allineano all’equatore della cellula
ed ogni coppia di cromosomi si attacca ad una fibra del fuso
Anafase I: i cromosomi omologhi di ogni coppia si separano
e migrano ai poli opposti della cellula, trascinati dalle fibre
del fuso. I cromatidi fratelli di ogni coppia sono ancora uniti
a livello del centromero
Telofase I: si verifica l’inverso di quanto avvenuto nella
Profase I e la cellula si divide in due cellule figlie
Meiosi II
praticamente una mitosi, soltanto che,
non essendo preceduta da una duplicazione
del patrimonio genetico, dimezza l’assetto genetico
della cellula da 2n a n. Poiché ciascuna delle cellule
che hanno subito la Meiosi I vanno incontro alla Meiosi II,
alla fine del processo meiotico si hanno 4 cellule n.
Osservazioni conclusive:
la Meiosi produce i gameti necessari alla riproduzione sessuata
e causa un riassortimento nel genoma
tra elementi paterni e materni.
Differenze tra riproduzione sessuata e asessuata
Le cellule somatiche
hanno assetto cromosomico 2n,
cioè ogni cromosoma è presente in doppia copia
Cromosoma 1
Coppia di cromosomi 1 omologhi
in una cellula somatica 2n
A
a
Mitosi
A
A’
duplicazione
A
A’
a
a’
segregazione
Coppia
di cromosomi
omologhi
in una cellula
somatica 2n
a
a’
Assortimento cromosomico nelle 2 cellule figlie
A
A
A’
A
Meiosi
A
A’
a
A’
a
a’
a’
duplicazione
Crossing-over
A
A’
a
a’
Tetrade
a
Coppia di
cromosomi
omologhi in
una cellula 2n
a
a’
Cromosomi ricombinanti
A
A
A’
A’
A
A’
a
a’
Meiosi II
a
a
a’
a’
Meiosi I
Cromosomi
ricombinanti
Assortimento genetico
nelle 2 cellule 2n
Assortimento genetico
nelle 4 cellule n
Mitosi
Avviene nelle cellule somatiche
dà 2 cellule figlie
L’assetto cromosomico è costante
Non avviene appaiamento di omologhi
e crossing over
I centromeri si dividono in anafase
C’è una fase S premitotica
per ogni divisione cellulare
Meiosi
Avviene nelle cellule del ciclo sessuale
Due divisioni cellulari successive di una cellula
producono 4 cellule figlie
L’assetto cromosomico viene dimezzato
Appaiamento dei
cromosomi omologhi
C’è una unica fase S premitotica
per entrambe le divisioni cellulari
Crossing over
Anafase I si separano le coppie di omologhi
Anafase II si separano i cromatidi fratelli
AI
A II
Mutazioni cromosomiche e genomiche
Mutazioni genomiche:
comportano perdita o acquisto di interi cromosomi,
o addirittura dell'intero assetto.
Se l'assetto raddoppia si ha la poliploidia, si ha aneuploidia
se vengono persi od acquistati 1 o più cromosomi.
Le mutazioni di questo tipo sono causate da eventi di non
disgiunzione dei cromosomi o durante la Meiosi I, oppure
dalla non disgiunzione dei cromatidi fratelli alla meiosi II.
Si avranno gameti con una copia doppia di un cromosoma
e gameti che ne saranno totalmente privi.
Mutazioni Cromosomiche:
rotture di un singolo cromosoma.
Quando un cromosoma si rompe un frammento può andare
perduto (delezione) o attacarsi al cromosoma omologo
(duplicazione) o ad un altro cromosoma non omologo
(traslocazione) oppure attaccarsi al cromosoma originale
ma in modo invertito di 180° (inversione)
Gametogenesi
Processo di formazione dei gameti,
avviene nelle gonadi.
Negli animali
i gameti maschili sono detti spermatozoi,
quelli femminili cellule uovo.
Il processo di formazione
dei gameti maschili è la spermatogenesi
N.B.
Negli Spermatociti secondari 23
Negli Spermatidi 23
Il proceso di formazione
delle cellule femminili è
la oogenesi
N.B.
Negli Ovociti secondari 23
Negli Ovociti maturi 23