Ciclo cellulare

Il ciclo cellulare è costituito da:

1. Tre stadi dell'interfase (periodo nel quale avviene la duplicazione del DNA)

- G1 = accumulo dei materiali per la sintesi del DNA;

- S = sintesi del DNA;

- G2 = assemblaggio del macchinario molecolare;

2. Mitosi durante la quale i cromatidi si separano;

3. Citodieresi nella quale la cellula si divide in due cellule lie.

LA MITOSI

PROFASE: i cromosomi si condensano e si forma il fuso mitotico;

METAFASE: i cromosomi si allineano;

ANAFASE: i cromatidi si separano e si muovono in direzioni opposte;

TELOFASE: l'apparato mitotico se e si formano gli involucri nucleari che racchiudono i nuovi corredi di

cromosomi li.

Il modello di ereditarietà per mescolamento funziona per caratteri che variano con continuità (altezza, peso, colore dei peli o dei capelli), ma non spiega la risa dei caratteri originari in generazioni successive.Nel 19simo secolo i biologi riconobbero l'ereditarietà per mescolamento e rifiutarono la selezione naturale di Darwin.La genetica, disciplina che studia l'ereditarietà, spiega sia perché i li sono simili ai genitori e sia perché sono diversi.La genetica della trasmissione dei caratteri è quella disciplina che studia come le variazioni sono trasmesse da una generazione all'altra.La genetica molecolare è lo studio di come il DNA trasporta le informazioni genetiche e di come le cellule utilizzano queste informazioni.Il fenotipo è tutto quello che caratterizza un organismo e comprende caratteri sia fisici sia comportamentali.Il genotipo è la composizione genetica di una cellula o di un organismo.Esso è un insieme di geni. L'insieme di tutti i geni presenti nelle cellule di un organismo è detto genoma. I geni sono porzioni di DNA che controllano la sintesi o codificano per una proteina (geni strutturali) o contribuiscono a regolare l'espressione di altri geni (geni regolatori).Il fenotipo di un organismo dipende sia dal suo genotipo sia dall'ambiente in cui si è sviluppato.Il genoma è un'entità passiva all'interno della cellula.La selezione naturale agisce sul fenotipo.Le regole della genetica sono universali per le seguenti ragioni: 1 tutti gli organismi utilizzano il DNA come materiale genetico; 2 il DNA degli organismi eucarioti è organizzato sotto forma di cromosomi; 3 quasi tutti i cromosomi si presentano a coppie in un momento del ciclo vitale; 4 queste coppie di cromosomi si comportano nello stesso modo durante la meiosi e la fecondazione in tutti gli eucarioti.Negli organismi eucarioti unicellulari la mitosi è un metodo riproduttivo semplice.Anche i pluricellulari si riproducono per mitosi, a partire da una singola cellula o da gruppi di cellule capaci di dare origine a un individuo completo.Nella riproduzione asessuata la prole possiede gli stessi geni dell'unico genitore, cioè costituisce un clone.Nella riproduzione sessuata la prole eredita le informazioni genetiche da due genitori.Queste informazioni sono contenute in un corredo cromosomico metà del quale deriva da un genitore e metà dall'altro genitore. I gameti sono cellule aploidi (una sola serie di cromosomi) e sono di due tipi: -femminili (cellule uovo)  -maschili (spermatozoi).Essi sono l'anello di congiunzione tra le generazioni e derivano da particolari cellule diploidi (due serie di cromosomi) per meiosi.Le cellule germinali sono i gameti e le cellule da cui derivano e si trovano nei gonadi, particolari organi che nelle femmine prendono il nome di ovaie e nei maschi sono i testicoli.Le cellule non germinali di un organismo sono chiamate cellule somatiche.Esse sono in grado di compiere solo la mitosi.La fecondazione è la fusione di due gameti aploidi che formano una cellula diploide chiamata zigote.Nonostante i diversi metodi usati per arrivare alla fecondazione, essa ha il compito di assemblare due corredi cromosomici aploidi in un corredo cromosomico diploide.La meiosi è un tipo di divisione nucleare che riduce a metà, vale a dire al numero aploide, il numero di cromosomi originario e avviene nelle cellule germinali.La mitosi è un tipo di divisione nucleare che conserva nelle nuove cellule il numero di cromosomi originario.Con la meiosi, la cellula duplica il proprio DNA una volta ma si divide due volte formando quattro cellule lie aploidi.Con la mitosi, la cellula duplica il proprio DNA e si divide una volta formando due cellule lie diploidi.La meiosi è un processo continuo che comprende due divisioni cellulari successive, la meiosi I e la meiosi II. La sinapsi è un processo che permette la spartizione dei cromosomi omologhi in due corredi aploidi.Durante la sinapsi avviene un altro evento importante: il crossing over, un processo in cui i cromatidi di due differenti cromosomi si scambiano parti equivalenti, determinando nuove combinazioni di geni.La disgiunzione è la separazione dei cromosomi omologhi risultante in gameti euploidi mentre con la non-disgiunzione il risultato è la formazione di gameti con cromosomi mancanti o in sovrannumero.Una delle conseguenze di non-disgiunzione è la sindrome di Down, disturbo genetico che provoca ritardo mentale e anomalie nei tratti del viso, nella circolazione, associata alla trisomia 21 che consiste nella presenza di tre copie del cromosoma 21.Riproducendosi sessualmente la prole avrà assicurata la variabilità genetica.Una popolazione con elevata variabilità genetica ha più possibilità di sopravvivere in un ambiente che si modifica continuamente.Una cellula che possiede due copie di ciascun cromosoma, possiede anche due copie di geni.Versioni alternative dello stesso gene si chiamano alleli.Le varietà sono dette di linea pura se continuano a produrre un solo carattere e contengono due geni uguali.Un organismo con due copie dello stesso allele si dice omozigote, con due alleli diversi si dice eterozigote e con un solo allele l'organismo si chiama emizigote.Nella bocca di leone avviene l'autofecondazione e cioè il fiore produce sia il polline sia le cellule uovo.La fecondazione avviene all'interno del fiore. L'ibridazione è un metodo che permette di incrociare due organismi geneticamente distinti; gli individui risultanti si chiamano ibridi. Le piante genitrici si chiamano generazione parentale (P), la prima generazione filiale si chiama F1 e la seconda F2.Con il quadrato di Punnet si ha il risultato delle diverse combinazioni tra i geni dei genitori. Mendel eseguì incroci tra piante e scoprì che c'erano alleli dominanti (determinano il fenotipo di un eterozigote) e alleli recessivi (non danno alcun contributo al fenotipo di un eterozigote) quindi non c'era mescolamento di alleli. Si ha una dominanza incompleta quando non prevalgono né gli alleli dominanti né gli alleli recessivi. Il principio di segregazione afferma che ogni organismo a riproduzione sessuata possiede due alleli per ogni carattere, che segregano durante la produzione dei gameti. Il principio dell'assortimento indipendente di Mendel afferma che ciascuna coppia di alleli segrega indipendentemente dagli altri alleli durante la formazione dei gameti. Sutton dimostrò che il comportamento dei cromosomi durante la meiosi confermava i principi mendeliani della segregazione e dell'assortimento indipendente.Queste argomentazioni sono costituite da sei punti che prendono il nome di teoria cromosomica dell'ereditarietà:

I cromosomi si presentano sotto forma di coppie di cromosomi omologhi, uno di origine paterna e uno di origine materna;

La sinapsi è l'appaiamento dei cromosomi omologhi materni e paterni; queste coppie si separano durante la meiosi;

I cromosomi non vengono distrutti e ricreati, cioè mantengono la propria individualità per tutto il ciclo cellulare;

I cromosomi portano i geni di cui parlava Mendel in termini di determinanti;

La meiosi crea nuove combinazioni di geni a ogni generazione.

Ciascun cromosoma trasporta un diverso corredo di geni, e tutti i geni di un cromosoma sono ereditati insieme.

Il crossing over, così come l'assortimento indipendente, è responsabile della ricombinazione degli alleli.Il daltonismo e l'emofilia sono malattie legate al sesso.Il DNA è formato da lunghe catene di nucleotidi legate insieme a formare polinucleotidi.Ogni nucleotide è formato da uno zucchero, un gruppo fosfato e una base azotata.Gli zuccheri e i gruppi fosfato si alternano a formare una sorte di scheletro.Le basi azotate si dividono in due pirimidine (citosina e timina), costituite da anelli di quattro atomi di carbonio e due atomi di azoto, e due purine (adenina e guanina), formate da un doppio anello a sei atomi di carbonio e quattro atomi di azoto.Le due catene di zuccheri-fosfati hanno verso opposto; il terzo atomo di carbonio di uno zucchero (carbonio 3') è legato tramite un gruppo fosfato al quinto atomo di carbonio dello zucchero successivo (carbonio 5').Un gene è un tratto di DNA. Ogni gene è responsabile della formazione di una proteina.Il codice genetico mette in comunicazione gli elementi del DNA con quelli delle proteine. Gruppo di tre nucleotidi che specificano per un amminoacido = codone.La trascrizione è il processo mediante il quale il DNA trasmette le informazioni all'RNA (il codice genetico passa dal DNA all'RNA). La copia delle informazioni è costituita da una molecola di RNA chiamata RNA messaggero (mRNA). L'RNA è un polinucleotide che differisce dal DNA per tre caratteristiche:

Il monosaccaride contenuto nell'RNA è il ribosio;

Al posto della timina tra le basi pirimidiniche e l'uracile;

L'RNA è formato da un singolo filamento.

La traduzione è la conversione del messaggio trasportato sotto forma di RNA in sequenze di amminoacidi.Il dogma centrale della biologia molecolare afferma che: "il DNA codifica per l'RNA, il quale codifica per le proteine" quindi  

DNA ---trascrizioneà RNA ---traduzioneà polipeptide

La DNA polimerasi catalizza la sintesi del DNA in due direzioni e l'enzima inizia la sua azione aggiungendo nucleotidi a un polinucleotide preesistente detto primer.La RNA polimerasi trascrive il DNA in RNA in un'unica direzione e non ha bisogno di un primer preesistente.Negli eucarioti la trascrizione avviene nel nucleo e la traduzione nel citoplasma.La sintesi delle proteine richiede tre diversi tipi di RNA:

RNA messaggero (mRNA) = sequenza lineare di nucleotidi che costituisce il progetto di montaggio da inviare al ribosoma perché sia tradotto in una catena polipeptidica;

RNA di trasporto (tRNA) = serie di molecole adattatrici, ognuna delle quali è in grado di prelevare un dato amminoacido e di identificare sull'mRNA la parola in codice che corrisponde a quell'amminoacido;

RNA ribosomiale (rRNA) = tipo di molecola che si combina con determinate proteine a formare il ribosoma (tavolo di lavoro su cui avviene il montaggio di una catena polipeptidica).

La subunità ribosomiale minore legge l'mRNA e quella maggiore forma i legami peptidici tra ogni coppia di amminoacidi nella catena in formazione.