David Sadava, H. Craig Heller, Gordon H. Orians,
William K. Purves, David M. Hillis
Biologia.blu
Dalle cellule agli organismi
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Capitolo A6
La divisione cellulare
La riproduzione degli organismi
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Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011
MITOSI
INDICE
 Scopo della divisione cellulare
 Divisione nei procarioti
 Divisione negli eucarioti
 Ciclo cellulare
 Interfase
 Mitosi
 Citodieresi
 Fattori di controllo
 Link a: DNA, cromosoma procariote ed eucariote
La divisione cellulare
E’ un processo in cui
da un cellula madre
si formano due
cellule figlie
perfettamente
identiche
Scopo della divisione cellulare
Nei procarioti (batteri) e negli eucarioti unicellulari (es. ameba, lievito,
diatomea..)
la divisione cellulare determina l’aumento del numero d’individui di una
popolazione
Negli eucarioti pluricellulari (piante, animali)
è il processo che permette all’organismo di aumentare le proprie dimensioni o
di riparare tessuti danneggiati
La divisione cellulare
Permette agli organismi di accrescersi e sostituire
le cellule morte ed è alla base della riproduzione.
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Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011
La divisione cellulare
Permette agli organismi di accrescersi e sostituire le cellule morte
ed è alla base della riproduzione.
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Sadava et al. Biologia La scienza della vita © Zanichelli editore 2010
LA RIPRODUZIONE
Definizione:
La riproduzione consiste nella produzione di nuovi individui della
stessa specie dei genitori
Funzione:
La riproduzione garantisce la sopravvvenza della specie e la
vita sul pianeta Terra
Riproduzione asessuale: avviene senza formazione di gameti
scissione (batteri, lieviti)
gemmazione (lieviti, coralli)
frammentazione (vermi marini
Vantaggi: 1) la produzione di molti individui in tempi brevi, in
ambienti favorevoli.
Svantaggi: 1) organismi identici sono più vulnerabili nei
confronti di condizioni ambientali sfavorevoli; 2) Le
caratteristiche degli organismi generati asessualmente
cambiano molto lentamente
La riproduzione asessuata
La riproduzione asessuata si basa sulla divisione mitotica
del nucleo. La prole è costituita da un clone dell’organismo
di partenza.
L’esempio di un cactus
L’esempio di un fungo
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Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011
Divisione cellulare nei procarioti
 La divisione di un procariote comporta la duplicazione del cromosoma
batterico e la migrazione delle due molecole ai lati opposti della
membrana: quando la cellula si allunga, i cromosomi si trovano
ancorati alla membrana in due punti opposti
 Al termine del processo di allungamento la membrana e la parete si
ripiegano al centro formando due cellule figlie perfettamente identiche
alla cellula madre
La divisione negli organismi procarioti
Divisione cellulare = Scissione binaria = Riproduzione
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Sadava et al. Biologia.blu © Zanichelli editore 2011
La scissione binaria nei procarioti
Questo processo implica 4 eventi:
•
dei segnali riproduttivi;
•
la duplicazione del DNA;
•
la segregazione del DNA;
•
la citodieresi.
Riproduzione batterica
I batteri si riproducono ogni 15-30 minuti. In assenza di fattori limitanti
diventerebbero milioni di miliardi nell’arco di 24 ore
Divisione cellulare negli eucarioti
Nel ciclo cellulare delle cellule eucariote si alternano periodi di crescita di
volume e di divisione (mitosi):
Ciclo cellulare
NEL CICLO CELLULARE DISTINGUIAMO
 Interfase
Occupa il 90% dell’intero ciclo ed è suddivisa nelle fasi G1, S e G2
 Mitosi
E’ la fase di separazione dei cromosomi che si posizionano ai lati
opposti della cellula
 Citodieresi
E’ la fase in cui il citoplasma viene ripartito tra le due cellule figlie
Il ciclo cellulare
Insieme degli eventi compresi tra la nascita di una cellula e la sua
divisione in due cellule figlie.
Prevede due fasi:
•
l’interfase;
•
la fase mitotica.
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La regolazione del ciclo cellulare
 In ogni cellula la durata del ciclo cellulare può essere diversa: può


compiersi in poche ore o in parecchi giorni
Alcune cellule umane (cellule staminali, del midollo) si duplicano
molto velocemente e in continuazione, altre (cellule del fegato) si
dividono solo in particolari condizioni
Quando i meccanismi di controllo del ciclo cellulare si inceppano,
la cellula diventa tumorale
Fattori di controllo della divisione cellulare
Dipendenza dall’ancoraggio
Permette alle cellule di dividersi solo quando sono a contatto con una superficie
solida
Inibizione da contatto
Induce un arresto della divisione quando le cellule entrano in contatto tra
loro
Dipendenza da fattori di crescita
I fattori di crescita sono sostanze che stimolano la divisione cellulare
Controllo del ciclo cellulare
Cicline:
Proteine prodotte in un momento
preciso del ciclo cellulare, si legano
alle cdk e le attivano (le fanno
funzionare)
Cdk (kinasi ciclino-dipendente):
Proteine che fosforilano (attivano)
proteine target che fanno procedere il
ciclo cellulare.
Proteine target delle cdk:
Proteine che vengono fosforilate
(attivate) dalle cdk e spingono in
avanti il ciclo cellulare
Transizione G1 > S
Interfase
 Fase G1
Le dimensioni della cellula e il numero dei suoi enzimi raddoppiano, si
duplicano i centrioli. E’ il momento in cui la cellula svolge la funzione a
cui è preposta
 Fase S
La cellula si prepara alla mitosi duplicando il DNA e sintetizzando le
proteine ad esso associate
 Fase G2
ll DNA duplicato assume una forma a spirale compatta, detta
cromosoma, e i centrioli si dispongono fuori dal nucleo
La spiralizzazione del DNA
Il processo di
avvolgimento del DNA
viene chiamato
spiralizzazione e porta
alla condensazione della
cromatina in
cromosomi.
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La struttura dei cromosomi
Ogni cromosoma è
formato da due
molecole di DNA
identiche, definite
cromatidi fratelli.
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L’interfase
Come appare la cellula interfasica: occhio alle immagini!
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La mitosi
 Porta alla separazione del cromosoma eucariote
(che si è già duplicato) nei due cromatidi che sono
costituiti da una singola molecola di DNA
 E’ suddivisa in momenti chiamati ‘fasi’
caratterizzati ognuno da un evento particolare e
un preciso aspetto al microscopio ottico
LA MITOSI
Definizione:
La mitosi e’ una modalita’ di riproduzione cellulare (asessuata)
tipica delle cellule eucariote, ovvero di quelle cellule caratterizzate
dall'avere un nucleo ben definito. La mitosi e’ il processo mediante
il quale una cellula madre, raggiunta una certa grandezza, si divide
dando origine a due cellule figlie che possiedono lo stesso
equipaggiamento genetico della cellula madre ed uguale fra loro.
Funzione: la mitosi consente l’accrescimento numerico degli
organismi unicellulari e volumetrico di quelli pluricellulari
Conseguenze: grazie a questo meccanismo che trasmette con
precisione alle cellule figlie il patrimonio genetico della cellula
madre si ha la costanza genetica delle generazioni cosi’ prodotte
Fasi della mitosi




Profase
Metafase
Anafase
Telofase
Animazione
Fai doppio click sull’immagine per avviare il video
La Profase
La cromatina si avvolge diventando progressivamente più
compatta e condensandosi in cromosomi.
Interfase
Profase
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Immagini della Profase
disegno
cellula al microscopio ottico
13/11/11
cellula al microscopio ottico
La Prometafase
L’involucro nucleare si frammenta
Compaiono i microtubuli
I microtubuli connettono
i cinetocori ai due poli
e formano il fuso mitotico
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La Metafase
I centromeri dei cromosomi sono
allineati al centro della cellula,
lungo la piastra metafasica
(o piastra equatoriale).
È il momento migliore per
osservare forma e dimensione
dei cromosomi.
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Immagini della Metafase
disegno
cellula al microscopio ottico
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cellula al microscopio ottico
L’ Anafase
cromatidi fratelli
I cromatidi fratelli e migrano
ai poli opposti della cellula.
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Immagini della Anafase
disegno
cellula al microscopio ottico
13/11/11
cellula al microscopio ottico
La Telofase
Si formano i nuovi nuclei cellulari.
La cromatina diventa meno compatta (si despiralizza).
Ciascuna delle due “cellule neonate” entra in una nuova interfase.
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La Citodieresi
E’ la divisione del citoplasma, che segue la divisione del nucleo.
La citodieresi è diversa nelle cellule animali e in quelle vegetali.
Citodieresi nelle cellule animali
Citodieresi nelle cellule vegetali
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Immagini della Citodieresi
disegno
cellula al microscopio ottico
13/11/11
La citodieresi
 È il processo di divisione del
citoplasma
 Segue la mitosi dopo la telofase
 Divide generalmente la cellula in due
parti uguali
Fotografia al microscopio elettronico che mostra il
ripiegamento della membrana durante la citodieresi
Il Fuso mitotico
Struttura formata da microtubuli (filamenti proteici costituiti da
tubulina) che dirige il movimento dei cromosomi.
occhio ai nomi dei componenti del fuso!
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Attività 1: “il fuso mitotico”
(apri il collegamento: collegati a internet, metti il cursore sull’http://, click
destro, apri collegamento ipertestuale)
http://ebook.scuola.zanichelli.it/sadavabiologia/multimedia
13/11/11
Riepilogo: le fasi della mitosi
Si duplica il DNA, ma i cromosomi
non sono distinguibili all’interno
del nucleo. In alcuni organismi si
possono vedere due coppie di
centrioli su un lato del nucleo,
fuori dalla membrana nucleare.
La cromatina si condensa e i cromosomi
sono ora visibili al microscopio ottico.
Le coppie di centrioli migrano verso i poli.
Comincia la formazione del fuso.
Scompare il nucleolo.
La membrana nucleare si disperde in
frammenti.
I cromosomi, ciascuno formato
da due cromatidi, iniziano a
spostarsi verso il piano
equatoriale della cellula,
manovrati dalle fibre del fuso.
Riepilogo: le fasi della mitosi
I cromosomi, formati da
coppie di cromatidi, si
dispongono sul piano
equatoriale della cellula
I cromatidi si separano e
migrano ai poli opposti
della cellula, ognuno tirato
dalle fibre del fuso verso i
poli. Ogni cromatidio
costituisce ora un
cromosoma singolo
I cromosomi hanno raggiunto i
poli opposti e cominciano a
despiralizzarsi. Il fuso comincia a
disperdersi. Si formano nuove
membrane nucleari intorno ai
due assetti cromosomici.
Video 1: “la mitosi”
(avvia il video: collegati a internet, porta il cursore sul link, click destro,
apri collegamento ipertestuale)
www.scuola.rai.it
Video 2: “la mitosi”
www.youtube.com
Da min 1:37 a min 2:37
Video 3-4: “le fasi della mitosi”
www.youtube.com
www.sapere.it
http://www.cellsalive.com/mitosis.htm
13/11/11
Test: occhio alla immagine
Trova le cellule in interfase, profase,
metafase, anafase, telofase
13/11/11
Attività 2:“Cosa accade nella mitosi?”
10 Test interattivi: rispondi, correggi e stampa
Apri il link:
http://www.zanichellitest.it/#exerciser%20id=293
Scegli tra:
Allenamento
per esercitarti con correzione automatica degli errori,
senza limiti di tempo
Test
per valutare la tua preparazione con una prova contro il
tempo, con pagella finale
13/11/11
Attività 3:“Cosa accade nella mitosi?”
20 Test interattivi: rispondi, correggi e stampa
Apri il link:
http://www.zanichellitest.it/#exerciser%20id=248
Scegli tra:
Allenamento
per esercitarti con correzione automatica degli errori,
senza limiti di tempo
Test
per valutare la tua preparazione con una prova contro il
tempo, con pagella finale
13/11/11
Quando la cellula “non smette di dividersi”
Quando la cellula perde il controllo della sua divisione
cellulare si trasforma in una cellula tumorale.
Tumore: è generato dalla crescita incontrollata di cellule
Tumore benigno: non metastatizza, cresce nel sito primario
Tumore maligno o cancro: metastatizza, invia cellule ad altri
organi (siti secondari). Sono le metastasi ad uccidere il
paziente.
13/11/11
Tumore
 Il tumore è una malattia in cui le cellule
si moltiplicano senza un meccanismo di
controllo
 Un tumore può essere indotto da
mutazioni genetiche o da infezioni virali
 Le cellule cancerose (maligne) hanno la
Tessuto canceroso
capacità di diffondersi e invadere gli altri
tessuti (metastatizzano), distruggendolo
 Il lessico specifico
Il termine “tessuto canceroso” si riferisce a un tumore benigno o maligno?
Video 1: “cosa è il cancro”
http://www.youtube.com/watch?v=LEpTTolebqo
Video 2: “cellula normale vs cellula tumorale”
http://www.youtube.com/watch?v=lUa3jqcuyIM
Video 3: “come una singola cellula maligna si
moltiplica e diffonde nell’organismo”
http://www.pbs.org/wgbh/nova/body/how-cancer-grows.html
13/11/11
La clonazione: una applicazione della mitosi
Si chiama Prometea ed è italiana, di razza
Avelignese (da Avelengo, provincia di Bolzano),
la prima cavalla clonata a Gemona nel 2003.
13/11/11
La tecnica dello “splitting”
La tecnica del “trapianto nucleare somatico”
13/11/11