Ciclo Cellulare Mitosi Meiosi

Ciclo Cellulare
Mitosi
Meiosi
Omeostasi tissutale:
equilibrio dinamico
tra la perdita di cellule per morte cellulare
e la loro sostituzione tramite la generazione
di nuove cellule a partire da precursori staminali
Questo equilibrio varia a seconda dei tessuti
ed è modificato se insorge un danno ai tessuti
CORREDO CROMOSOMICO
E DIVISIONE CELLULARE NELL’UOMO
CROMOSOMI n:23 (22 somatici, 1 sessuale)
CELLULE APLOIDI: 1n
CELLULE DIPLOIDI: 2n
Nelle cellule diploidi una serie di 23 cromosomi viene dal padre e
l’altra serie di 23 cromosomi dalla madre
- La replicazione del DNA porta al raddoppiamento del
quantità di DNA (4n) generando una copia per ogni
cromosoma: cromatidi fratelli.
- La successiva mitosi permette alle due cellule figlie di
avere un contenuto di cromosomi 2n, come la cellula madre
ereditando uno dei due cromatidi per ogni cromosoma
Ciclo Cellulare
L’insieme delle fasi che consentono
ad una cellula di dividersi
•Distinzione morfologica: mitosi (fase di condensazione
e divisione dei cromosomi) e interfase (il periodo tra
una mitosi e la successiva)
•Il ciclo dura tra le 12 e le 24 ore, ma a volte la
pausa tra due divisioni può essere molto lunga
Distinzione funzionale: il ciclo cellulare è suddiviso in
4 fasi successive
Durata delle fasi del
ciclo cellulare
- G1: variabile
- S: 6-8 ore
- G2: 2-4 ore
- M: 1 ora
Uscita irreversibile
Cellule in
Divisione
In caso di arresto della
proliferazione le cellule
si fermano in G1
Cellule
Differenziate
Uscita
reversibile
Fase G1
• 1° Gap (Intervallo)
– Tra Mitosi e la fase di replicazione del DNA (Fase S)
• La fase più lunga del ciclo
– Altamente variabile a seconda del tipo cellulare
• Periodo di crescita cellulare (la cellula riacquista
le sue dimensioni normali)
– Sintesi di RNA e proteine
– Preparazione per la duplicazione del DNA
Fase S
• S = Sintesi
• Durante la fase S avviene la
Replicazione del DNA
– Tutte le proteine che servono a tale scopo
vengono sintetizzate durante la fase G1
• Durante la fase S avviene anche la
sintesi degli istoni e altre proteine
della cromatina
Replicazione del DNA
Replicazione del DNA
Replicazione del DNA
Replicazione del DNA
Telomerasi
Replicazione
dell’estremità
dei cromosomi
Fase G2
• 2° Gap
• Si trova tra fase S e Mitosi
• Le cellule si predispongono per la divisione
mitotica
– Produzione proteine specifiche (fuso mitotico,
citodieresi)
– Controllo del DNA replicato al fine di correggere
eventuali errori
• Duplicazione del centrosoma (tarda S- inizio G2)
Mitosi
Fase M (Mitosi)
• Processo continuo che porta alla formazione di
2 cellule figlie da una cellula madre
– Avvenendo dopo la replicazione del DNA (fase S)
la mitosi permette la trasmissione dello stesso
contenuto di DNA alle cellule figlie
• Figure Mitotiche permettono il riconoscimento
istologico delle cellule in divisione
– Figure mitotiche anormali possono essere indice di
patologia
Fasi della Mitosi
• La mitosi si divide in 4 fasi
– Profase
– Metafase
– Anafase
– Telofase
Prima della Mitosi
Profase
Profase
• Durante la Profase i cromosomi si condensano e
diventano visibili al MO
• Ogni cromosoma presenta due subunità dette
Cromatidi fratelli
• Si inizia a formare il fuso mitotico nel citoplasma
• Si ha la maturazione del cinetocore
• Inizia a dissolversi l’involucro nucleare
• Il reticolo endoplasmatico e l’apparato di Golgi si
disassemblano
Condensazione dei cromosomi
Prometafase
Il passaggio dalla
profase alla prometafase
è segnato dalla
scomparsa del nucleo
- I cromosomi interagiscono
con il fuso mitotico e iniziano
a spostarsi verso la porzione
mediana della cellula
Scomparsa dell’involucro nucleare
Formazione del fuso
• Profase: Inizia a formarsi il Fuso Mitotico che è
costituito da microtubuli
• Prometafase: Microtubuli si inseriscono sul Centromero
interagendo col proteine del Cinetocore
Microtubuli e cromatidi
Polimerizzazione e depolimerizzazione dei microtubuli
muove lentamente i cromosomi all’equatore
Metafase
Metafase
• Il fuso è completamene formato e i
cromosomi sono disposti all’equatore della
cellula
• Ogni centromero è collegato a microtubuli
diretti verso i poli opposti della cellula
Fuso mitotico
Metafase
Anafase
Anafase
• Questa fase inizia quando i
microtubuli iniziano a spostarsi verso
i poli
– Trascinano i cromatidi
• I cromatidi sono quindi diretti ai poli
opposti della cellula
Ruolo delle proteine motrici in Anafase
Anafase
Telofase
Telofase
• Quando il movimento dei cromatidi si è
completato inizia la telofase
• I cromatidi despiralizzano e i cromosomi
diventano invisibili
• Si riforma l’involucro nucleare
– A partire dal reticolo endoplasmatico rugoso
• Il fuso inizia a sparire al momento di
transizione anafase/telofase
Citodieresi
Citodieresi
• La citodieresi rappresenta la separazione
fisica delle due cellule figlie
• La membrana plasmatica si separa in due
• Il solco sulla membrana plasmatica si
forma grazie a microfilamenti localizzati
sotto la membrana stessa
• Il solco è perpendicolare al fuso mitotico
(zona equatoriale)
Controllo del ciclo cellulare
Come e quando la cellula decide di
passare da una fase alla successiva
Fattore promotore della maturazione:
Maturation promoting factor (MPF)
MPF: una chinasi e il suo regolatore (Ciclina)
Punto di controllo in G2
MPF: una chinasi e il suo regolatore (Ciclina)
MPF fosforila:
Lamine
(rottura
involucro
nucleare)
Condensine
(condensazione
cromosomi)
MAP
(formazione
fuso mitotico)
APC
(regolatore del
punto di
controllo in M)
Vari punti di controllo durante il ciclo
Complesso promotore della anafase:
Anaphase promoting factor (APC)
Degradazione delle proteine mediata dal sistema ubiquitina-proteasoma
Ub: ubiquitina,
Peptide di 76 aminoacidi che viene trasferito
alla catena laterale di specifiche lisine della proteina da degradare
da parte di enzimi denominati ubiquitina-ligasi
Il controllo del
ciclo cellulare
viene esercitato
da numerose
Cicline e
Chinasi
dipendenti dalle
Ciclina (cdk)
Punto di controllo in G1
Meiosi
• Processo di divisione cellulare, tramite il
quale si originano le cellule germinali
• Risultati di questo processo
– Riduzione del numero Diploide (2n) dei
cromosomi ad Aploide (1n)
– Assicura che ognuno dei gameti porti una
quantità aploide di cromosomi
– Ricombinazione dei geni
• Assicura la variabilità e la diversità genica
Meiosi
Mitosi
Meiosi I
Divisione Riduzionale
• Le coppie di cromosomi omologhi si allineano ed
ogni membro della coppia si allontana verso il
polo opposto della cellula che si divide
• Riduzione da Diploide (2n) ad Aploide (1n)
• Inizia alla fine dell’Interfase del ciclo cellulare
• All’inizio della Gametogenesi
– La quantità di DNA così come il numero di cromosomi è doppia
• 4 fasi
– Profase I
– Metafase I
- Anafase I
- Telofase I
Fase più lunga, anche giorni
90% della meiosi
Cromosomi si
spiralizzano,
formando grossi
filamenti nel nucleo
Coppie di cromosomi
omologhi si
affiancano in
registro, dando
origine alle tetradi
Cromosomi si
condensano
maggiormente, si ha
Crossing-over in
corrispondenza dei
Chiasmi
Cromosomi si
spiralizzano
ulteriormente e
cominciano a
separarsi
Cromosomi massima
condensazione,
scompaiono nucleolo e
membrana nucleare.
Cromosomi liberi nel
citoplasma
Profase Meiosi I
Complesso sinaptonemale
Meiosi II
Divisione Equazionale
• Avviene senza precedente sintesi di DNA
• Molto simile a Mitosi
• Procede velocemente attraverso le 4 fasi
– Profase II
- Anafase II
– Metafase II
- Telofase II
• Risultato
– 4 cellule figlie Aploidi
– Ognuna con un singolo Cromatidio
Meiosi nell’essere umano
• Organismi viventi che presentano una riproduzione
sessuata, i gameti prima di giungere a maturazione
completa, e quindi essere pronti per la fecondazione,
subiscono le due divisioni meiotiche al fine di dimezzare
il corredo diploide e renderlo aploide
• Spermatogenesi
– Processo di maturazione dello spermatozoo:
– Spermatogonio → spermatocita I → spermatocita II →
spermatidi → spermatozoo
• Oogenesi
– Processo di maturazione dell’oocita:
– oogonio → oocita I → oocita II → corpuscolo polare → oocita
maturo + 3 corpuscoli polari (che degenereranno)