Ciclo Cellulare Mitosi Differenziamento Ciclo Cellulare Ciclo cellulare

Ciclo Cellulare Mitosi Differenziamento

Ciclo Cellulare • Ciclo cellulare Eucariotico diviso in 4 fasi successive • La Cellula o si sta dividendo oppure è in Interfase • 12 ore o più lungo Cellule Differenziate Cellule in Divisione

Fase G 1 • Gap Phase – Tra Mitosi e 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 • Il controllo viene esercitato da Cicline e Chinasi Ciclina-dipendenti (cdk)

Fase S • S = Sintesi • Durante la fase S avviene la Replicazione del DNA – Tutte le proteine che servono vengono sintetizzate durante la fase G 1

Fase G 2 • Secondo Gap • Si trova tra fase S e Mitosi • Relativamente corta • Le cellule si predispongono per la divisione mitotica – Produzione proteine specifiche – Controllo del DNA replicato al fine di correggere eventuali errori

Fase M • M = Mitosi • Processo continuo che porta alla formazione di 2 cellule figlie da una cellula madre • Mantenuto lo stesso contenuto di DNA • Figure Mitotiche possono essere d’aiuto per il riconoscimento istologico – Figure mitotiche anormali possono essere indice di patologia

Fasi della Mitosi • La mitosi si divide in 4 fasi – Profase – Metafase – Anafase – Telofase • Le cellule altamente differenziate possono evitare la fase M ed entrare in Fase G 0 – La fase G 0 rappresenta l’assenza completa dei processi preparatori alla Fase M

Profase • Durante l’interfase il materiale genetico si trova in forma di cromatina nucleare • Durante la Profase i cromosomi si condensano assumendo la loro forma tipica e diventano visibili al MO • Ogni cromosoma è diviso in due subunità dette Cromatidi • Scompare l’involucro nucleare

Profase • Inizia a formarsi il Fuso Mitotico – Costituito da microtubuli – Microtubuli si inseriscono sul Centromero o Cinetocore • Parte centrale dei cromosomi

Profase

Microtubuli e cromatidi

Metafase • Negli eucarioti superiori il passaggio dalla profase alla metafase è segnato dalla scomparsa del nucleo – I cromosomi si spostano verso la porzione mediana della cellula • 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

Scomparsa dell’involucro nucleare

Metafase

Polimerizzazione e depolimerizzazione dei microtubuli muove lentamente i cromosomi all’equatore

Anafase • Questa fase inizia quando i microtubuli iniziano a spostarsi verso i poli – Trascinano i cromatidi • I cromatidi sono quindi localizzati ai poli opposti della cellula

Anafase

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 • 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 sarà perpendicolare al fuso mitotico (zona equatoriale)

Meiosi Mitosi

Meiosi • Processo di divisione cellulare, tramite il quale si originano le cellule germinali • Risultati di questo processo – Riduzione del numero Diploide (2 n) dei cromosomi ad Aploide (1 n) – Assicura che ognuno dei gameti porti una quantità aploide sia di DNA che di cromosomi – Ricombinazione dei geni • Assicura la variabilità e la diversità genica

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 (2 n) ad Aploide (1 n) • 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

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, 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 II → spermatidi → spermatozoo • Oogenesi – Processo di maturazione dell’oocita: – oogonio → oocita II → corpuscolo polare → oocita maturo + 3 corpuscoli polari (che degenereranno)

Fase G 0 • Cellule escono dal ciclo definitivamente – Cellule differenziate terminalmente – Non necessitano di ulteriori divisioni (neuroni) • Per un certo periodo di tempo – Possono rientrarci quando serve (linfociti)

Differenziamento • Tutte le cellule hanno funzioni di base – Respirazione, crescita, divisione, sintesi • La maggior parte ha delle capacità particolari – 200 differenti tipi cellulari nel corpo umano • Le cellule terminalmente differenziate normalmente presentano caratteristiche peculiari che si riflettono nella loro morfologia

Rinnovamento Cellulare • Non-renewing o Permanenti o Statiche – Permanentemente in G 0 • Potenzialmente rinnovabili o in Espansione o Stabili – G 0 lunga • Continuo rinnovamento o labili – G 0 corta o assente • Divisione ed Interconversione

Cellule Permanenti • Non hanno capacità proliferativa • Non si dividono mai • Non possono essere rimpiazzate • Ciclo vitale lungo • Vivono in “aree protette”

• Cellule Nervose – Fibre nervose possiedono un potenziale rigenerativo • Muscolo Cardiaco • Epitelio auditivo dell’orecchio • Cellule dell’occhio

Cellule potenzialmente rinnovabili • Non ciclano costantemente • Ritornano ad un ciclo attivo in risposta a mancanza critica di cellule • Rinnovano semplicemente mediante divisione di cellule differenziate – Origina due cellule figlie dello stesso tipo

Epatociti Fibroblasti Epiteli Ghiandolari Cellule Endoteliali

Cellule in rinnovamento continuo • Utilizzano Cellule Staminali (o progenitrici) – Non differenziate – Possono dividersi senza limitazioni fino a che l’organismo sopravvive • Dopo la divisione, la cellula figlia può: – Rimanere una Staminale – Differenziare

• Cellule Staminali sono più abbondanti dove il turnover cellulare è molto rapido – Interno della bocca, esofago, intestino – Epidermide – Tessuti dove si forma il sangue

Perché il corpo usa le staminali? • Differenziamento terminale incompatibile con la divisione cellulare – Mancano i nuclei nelle cellule della pelle e negli eritrociti – Miofibrille dei muscoli interferiscono con citodieresi • Inoltre, troppi nuclei per coordinare la divisione

Staminali epiteliali • Normalmente sono posizionate alla base – Spesso attaccate alla lamina basale • Si dividono, differenziano e migrano – Epitelio Intestinale – Epitelio Olfattorio – Epidermide – Ghiandola Mammaria

• Cellule Unipotenti – Sono cellule “determinate” – Possono essere solo ciò per cui sono state programmate – Uni = Scelta Singola • Spermatozoi, epidermide, cellule Satelliti del muscolo Scheletrico • Totipotenti o Pluripotenti – Possono differenziare in più direzioni • Cellule del sangue, Epitelio Intestinale

Fonti di Staminali per la Ricerca • Midollo ricco di Cellule Staminali – Mesenchima • Anche nel cordone ombelicale – Ematopoiesi • Cheratinociti epidermici • Staminali neuronali da alcune zone del cervello adulto