La riproduzione cellulare

La riproduzione cellulare

Ogni organismo vivente è costituito da cellule e la riproduzione continua di queste ultime è necessaria per la continuità della vita.

La riproduzione avviene attraverso un processo chiamato divisione cellulare definito dal dr. Flemming come Mitosi.

Nelle cellule in divisione, la cromatina (un materiale granuloso) si condensa in cromosomi distinti. Attraverso alcuni studi fu notato che il centro di un insieme di filamenti situato al di fuori del nucleo, un oggetto cellulare chiamato aster, si duplicava e che le due metà migravano all' estremità opposte delcellula - METABOLISMO, LA RESPIRAZIONE, RESPIRAZIONE AEROBICA DELLA SOSTANZA ORGANICA" class="text">la cellula. Nel frattempo i cromosomi si allineavano al centro della cellula e si dividevano. Ciascuna parte divisa, successivamente, migrava agli estremi della cellula verso gli aster. Alla fine del processo: i cromosomi sparivano; il nucleo tornava al suo stato iniziale; in ogni cellula lia era contenuta l'informazione genetica ricevuta dalla cellula madre.

In un una cellula procariota, la divisione cellulare è piuttosto semplice. Queste tipo di cellule si dividono per scissione binaria: la cellula si divide in due parti distribuendo molecole e gli organuli, insieme alle strutture macromolecolari necessarie ai processi che avvengono nelle cellule. Questa distribuzione avviene in modo più o meno uguale.

In una cellula eucariota invece, la divisione cellulare avviene in modo più complesso.

In questo tipo di cellule, infatti, il DNA nn può essere equamente distribuito.

In alcune cellule il materiale contenuto nel nucleo si organizza in cromosomi, i quali hanno un numero ben preciso. Questi cromosomi si riproducono per via sessuata e si presentano a coppie,per esempio, gli esseri umani presentano 23 coppie di cromosomi. Ogni membro della coppia è simile ma non identico all'altro. Le coppie di cromosomi simili si dicono cromosomi omologhi.

La sequenza ordinata di eventi che organizza la riproduzione cellulare  è chiamata ciclo cellulare.

I biologi in questo ciclo individuano quattro fasi:

1. FASE M. Questa fase comprende la mitosi, la divisione del nucleo, e la citodieresi o citocinesi, la divisione del citoplasma e la formazione di due membrane plasmatiche distinte
2. FASE G1. Durante questa fase la cellula accumula i materiali necessari alla sintesi del DNA
3. FASE S. Durante questa fase il nucleo si duplica
4. FASE G2 La cellula si prepara alla mitosi e alla citodieresi assemblando i materiali molecolari necessari a smistare i cromosomi e dividere la cellula.

All'inizio della mitosi i cromosomi diventano visibili. Ognuno di essi infatti, è formato da due corpi separati ma connessi tra di loro. Questi corpi sono detti cromatidi, i quali sono uniti tra loro in un punto chiamato centromero. La mitosi è un processo continuo che è possibile suddividere in modo arbitrario in 4 fasi:

• Profase. La cromatina si condensa in cromosomi distinti. All'esterno del nucleo si forma il fuso mitotico caratterizzato da microtubuli che traggono origine dai poli del fuso. Ciascun polo contiene una coppia di piccoli cilindri chiamati centrioli. Alcuni di questi microtubuli corrono in direzione dell'equatore altri si estendono verso l'esterno formando gli aster.

Alla fine di questa fase il fuso comincia ad allungarsi e i poli iniziano ad allontanarsi.

Nel passaggio dalla profase alla metafase l'involucro nucleare se e i cromosomi sono liberi di attaccarsi al fuso. Durante la mitosi gli omologhi si comportano in modo indipendente e nn si appaiano tra di loro.

• Metafase. Alla fine di questa fase i cromosomi si spostano a metà strada tra i poli del fuso formando la piastra equatoriale. In questo stadio i singoli cromosomi sono ben visibili e appaiono diversi l'uno diverso dall'altro per dimensione e posizione dei centromeri. Questo permette di sistemare i cromosomi in file ordinate determinando il cariotipo.
• Anafase. Questa è la fase durante la quale i cromatidi si separano. Il centromero di ogni cromosoma si divide in due parti. I cromatidi si allontanano dal piano equatoriale, mentre i microtubuli del fuso si accorciano. Mentre i cromatidi si avvicinano ai poli questi ultimi si allontanano l'uno dall'altro fino a raddoppiare la distanza che li separa. Questi due movimenti separano i due gruppi di cromatidi.
• Telofase. Durante questa fase l'apparato mitotico si disperde. i cromosomi ritornano all'aspetto della cromatina; si formano nuovi involucri nucleari che racchiudono i nuovi corredi di cromosomi. Alla fine ciascun nucleo lio ha lo stesso numero di cromosomi del nucleo genitore, anche se ciascun cromosoma è formato da un solo cromatidio.

Durante la citodieresi, la fase nel quale il citoplasma si divide e forma due membrane plasmatiche distinte, ogni cromosoma è formato da un solo cromatidio che gradualmente si svolge tornando all'aspetto della cromatina.

Negli organismi pluricellulari le cellule si dividono rapidamente nei periodi di crescita e lentamente negli organismi maturi. Molte cellule mostrano un inibizione da contatto, cioè si dividono solo quando non sono a contatto con le cellule vicine.

La divisione successivamente si ferma in base a due meccanismi:

• L' invecchiamento cellulare, il quale limita il numero di divisioni di una cellula.
• Il controllo della crescita il quale impedisce la divisione incontrollata, permettendo al ciclo cellulare di precedere solo in determinate condizioni.

Gli organismi pluricellulari possono riprodursi per mitosi attraverso una riproduzione asessuata, generando quindi dei lio cloni dell'unico genitore, o possono riprodursi per meiosi attraverso la riproduzione sessuata generando una prole che eredita le informazioni genetiche da due genitori distinti.

Gli organismi a riproduzione sessuata sono in grado di mantenere il numero diploide dei cromosomi a ogni generazione fornendo ad ogni gamete solo metà dei cromosomi necessari. I gameti sono cellule aploidi che contengono una sola serie di cromosomi e possono essere di tipo femminile e di tipo maschile.

I gameti aploidi derivano da cellule diploidi per meiosi, un processo che distribuisce una serie aploide di cromosomi in ciascuna di quattro cellule lie, dette cellule germinali che si trovano nelle gonadi.

Ogni generazione ha inizio con la fusione di due gameti aploidi che porta alla formazione di una cellula diploide detta zigote. Tale processo è detto fecondazione.

La meiosi come la mitosi è un processo continuo suddiviso in profase, metafase, anafase e telofase.

Ogni fase della meiosi ricorda la fase mitotica corrispondente. Alla fine dei processi mentre la divisione mitotica produce due cellule lie diploidi la divisione meiotica produce quattro cellule lie aploidi.

La meiosi in realtà comprende due divisioni cellulari: la meiosi I e la meiosi II

Nella meiosi I:

La profase I fa si che i cromosomi si condensino il nucleolo e l involucro nucleare scompaiono e comincia a formarsi il fuso. In questa fase i cromosomi omologhi si appaiano in un processo detto sinapsi che permette la spartizione dei cromosomi omologhi in due corredi aploidi.

Ciascun cromosoma è formato da due cromatidi che formano una tetrade. Durante la sinapsi avviene un altro fenomeno:il crossing-over attraverso il quale i cromatidi omologhi si scambiano parti equivalenti. Il risultato visibile del crossing-over è il chiasma.

Nella metafase I ogni tetrade migra verso l'equatore della cellula e si allineano

Nell 'anafase I i cromosomi interi vengono tirati verso lo stesso polo

Nella telofase e nella citofase i cromosomi possono rimanere in parte condensati  e le cellule lie della meiosi I entrano direttamente nella meiosi II senza una nuova sintesi di DNA

Nella meiosi II i cromatidi vengono separati in modo che ogni cromosoma della cellula lia contenga un singolo cromatidio. La seconda divisione meiotica in realtà somiglia alla mitosi di una cellula aploide.

• La Profase II è molto breve perché i cromosomi sono ancora condensati.
• Nella metafase II i cromosomi si allineano lungo l' equatore del fuso
• Durante l anafase II i cromosomi si dividono e ciascun cromatidio si sposta verso un polo.
• Nella telofase II si riforma l involucro nucleare.

La separazione di ciascuna coppia di cromosoma nell 'anafase di entrambe le meiosi viene chiamata disgiunzione.

A volte questa separazione non avviene normalmente e si verifica quindi una non-disgiunzione. In questo caso si formeranno gameti con cromosomi mancanti o in sovrannumero.

Una cellula con il corretto numero di cromosomi si dice euploide mentre una cellula con un numero anomalo di cromosomi si dice aneuploide. Una conseguenza di non-disgiunzione è la sindrome di Down che è associata a un anomalia cromosomica chiamata Trisomia 21 che consiste nella presenza di tre copie del cromosoma 21.