Informazione

La divisione cellulare può essere interrotta durante la profase?

La divisione cellulare può essere interrotta durante la profase?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Ci sono tre punti di controllo noti che assicurano la corretta divisione della cellula.

Questi sono: il checkpoint G1, noto anche come restrizione o checkpoint di avvio o (Major Checkpoint); il posto di blocco G2/M; e il checkpoint della metafase, noto anche come checkpoint del mandrino.

Volevo sapere che c'è un modo per fermare la divisione cellulare durante la profase (una volta iniziata).


Non sono a conoscenza di tale arresto che si verifica durante una profase mitotica, ma se la tua definizione di "divisione cellulare" include la meiosi, la risposta è sì: in diverse specie, l'ovocita si ferma alla prima profase (profase I), in una fase di riposo chiamato "dictyotene": https://en.m.wikipedia.org/wiki/Dictyate


Differenza tra interfase e profase

Interfase e profase sono due termini usati per descrivere diversi periodi del ciclo cellulare. L'interfase è considerata come la fase di crescita della cellula, che si verifica tra due divisioni mitotiche. Durante la fase di crescita, la cellula raccoglie i nutrienti necessari per la sintesi proteica e la replicazione del DNA. La profase è la prima fase della divisione cellulare. I cromosomi sono collegati all'apparato del fuso durante la profase. Il differenza principale tra interfase e profase è che durante l'interfase, la cellula cresce aumentando le dimensioni e duplicando il materiale genetico mentre, durante la profase, l'effettiva divisione cellulare inizia dalla condensazione dei cromosomi.


Divisione cellulare mitosi e meiosi

I due tipi ben documentati di divisione cellulare sono:

Mitosi

È il tipo di divisione cellulare in cui una cellula si divide per produrre due cellule figlie geneticamente identiche. La grande maggioranza delle divisioni cellulari che avvengono nel nostro corpo è la mitosi. Il processo è parte integrante della crescita e dello sviluppo del corpo di un organismo e si svolge per tutta la vita dell'organismo. Per alcuni organismi unicellulari come il lievito, la divisione cellulare mitotica è l'unico modo in cui possono riprodursi. Di seguito, impareremo a conoscere il processo mitotico della divisione cellulare.

Le fasi di divisione cellulare della mitosi sono:

Prima che inizi la mitosi, la cellula si trova in uno stato chiamato interfase e copia il suo DNA e quindi i cromosomi nel nucleo sono costituiti da due copie che sono chiamate cromatidi fratelli. Negli animali viene copiato anche il centrosoma. I centrosomi controllano la mitosi nelle cellule animali. Va menzionato qui che, poiché le cellule vegetali non hanno centrioli e centrosomi, e il centro organizzatore dei microtubuli regola la mitosi.

Profase precoce e tardiva

Nella profase precoce, la cellula avvia la divisione cellulare scomponendo alcuni componenti cellulari e costruendo altri componenti e quindi inizia la divisione cromosomica.

In questa fase, i cromosomi iniziano a condensarsi, il che li aiuta a separarsi facilmente nelle fasi successive

Successivamente, inizia a formarsi il fuso mitotico, una struttura costituita da microtubuli. Organizza i cromosomi e li muove durante la mitosi. Il fuso mitotico cresce tra i centrosomi della cellula mentre si muovono verso poli diversi.

Il nucleolo poi scompare, segno che il nucleo si sta preparando a rompersi.

Nella profase tardiva, chiamata anche prometafase, il fuso mitotico inizia ad organizzare i cromosomi.

Una volta che i cromosomi finiscono di condensarsi, si formano per una struttura compatta.

Quindi l'involucro nucleare si rompe e i cromosomi vengono rilasciati.

Alla fine della profase, il fuso mitotico cresce e alcuni microtubuli iniziano a catturare e organizzare i cromosomi.

Metafase

La metafase inizia quando il fuso mitotico organizza tutti i cromosomi e li allinea al centro della cellula da dividere.

Tutti i cromosomi si allineano sulla piastra metafase

In questa fase della metafase, i due cinetocori di ciascun cromosoma dovrebbero essere attaccati ai microtubuli dai poli opposti del fuso. Prima di procedere all'anafase, la cellula controllerà se tutti i cinetocori sono correttamente attaccati ai microtubuli e si chiama checkpoint del fuso.

Il punto di controllo del fuso assicura che i cromatidi fratelli siano divisi equamente in due cellule figlie.

Anafase

In questa fase i cromatidi fratelli si separano l'uno dall'altro e si spostano verso i poli opposti della cellula. La colla proteica che li trattiene si rompe e permette loro di separarsi.

I microtubuli che non sono attaccati ai cromosomi si allungano e si allontanano. Così facendo separano i poli e allungano la cellula. Questi processi sono controllati da proteine ​​motorie e queste proteine ​​trasportano i cromosomi e i microtubuli mentre si muovono.

Telofase

In questa fase, la cellula è quasi divisa e inizia a ristabilire le sue normali strutture cellulari quando avviene la citochinesi.

Il fuso mitotico si scompone nei suoi elementi costitutivi e si formano due nuovi nuclei, uno per ogni set di cromosomi.

La membrana nucleare ei nucleoli ricompaiono quindi ei cromosomi iniziano a decondensarsi per tornare alla loro forma normale.

Citochinesi

Nelle cellule animali, la citochinesi è contrattile. C'è una formazione simile a un pizzico all'interno della cellula che la divide in due come un portamonete con un "cordoncino". Il "cordoncino" è una banda di filamenti proteici di actina. La piega del pizzico è chiamata solco di scollatura.

Le cellule vegetali non possono essere divise in questo modo poiché hanno una parete cellulare rigida e sono troppo rigide. Una piastra cellulare si forma nel mezzo della cellula che divide le cellule figlie.

[L'immagine verrà caricata a breve]

Meiosi

Nella meiosi, una singola cellula si divide due volte per produrre quattro cellule che contengono metà della quantità originale di materiale genetico. Può essere osservato negli spermatozoi nei maschi e nelle cellule uovo nelle femmine.

Ci sono 9 fasi di divisione cellulare meiotica. Questi sono discussi di seguito:

Interfase

Simile alla mitosi, il materiale genetico della cellula viene copiato e si formano due serie identiche di cromosomi.

Vengono copiati anche i centrosomi e i centrioli e in questa fase i microtubuli si estendono dai centrosomi.

Profase I

I due gruppi di cromosomi si condensano in una formazione a forma di X

Ogni cromosoma è costituito da due cromatidi fratelli che contengono informazioni genetiche identiche.

Tutti i cromosomi si accoppiano. Ad esempio, entrambe le copie del cromosoma 1 ed entrambe le copie del cromosoma 2 sono insieme.

Le coppie di cromosomi possono quindi scambiare parti di DNA attraverso l'incrocio o la ricombinazione.

Alla fine, in questa fase la membrana nucleare si dissolve e rilascia i cromosomi.

Il fuso meiotico che consiste di microtubuli e altre proteine ​​si estende attraverso la cellula.

Metafase I

Le coppie di cromosomi si allineano l'una accanto all'altra lungo il centro della cellula.

I centrioli si muovono ai poli opposti della cellula e da essi si estendono i fusi meiotici. Le loro fibre si attaccano a un cromosoma di ciascuna coppia.

Anafase I

Le coppie di cromosomi vengono quindi separate dal fuso meiotico e spostano uno per ciascun cromosoma ai poli opposti della cellula.

Nella meiosi I, i cromatidi fratelli della cellula stanno insieme.

Telofase I e citochinesi

I cromosomi si spostano ai poli opposti di una cellula e ogni polo ha un set completo di cromosomi.

Una membrana nucleare inizia a formarsi attorno a ciascun set di cromosomi per formare due nuovi nuclei.


Controllo del ciclo cellulare

Un sistema molto elaborato e preciso di controlli di regolazione dirige il modo in cui le cellule procedono da una fase all'altra del ciclo cellulare e iniziano la mitosi. Il sistema di controllo coinvolge molecole all'interno della cellula e trigger esterni. Questi trigger di controllo interni ed esterni forniscono segnali di "arresto" e "avanzamento" per la cellula. La regolazione precisa del ciclo cellulare è fondamentale per mantenere la salute di un organismo e la perdita del controllo del ciclo cellulare può portare al cancro.

Meccanismi di controllo del ciclo cellulare

Man mano che la cellula procede attraverso il suo ciclo, ogni fase comporta determinati processi che devono essere completati prima che la cellula possa passare alla fase successiva. UN punto di controllo è un punto nel ciclo cellulare in cui il ciclo può essere segnalato per andare avanti o fermato. A ciascuno di questi punti di controllo, diverse varietà di molecole forniscono i segnali di stop o go, a seconda di determinate condizioni all'interno della cellula. UN ciclismo è una delle classi principali di molecole di controllo del ciclo cellulare (Figura 3). UN chinasi ciclina-dipendente (CDK) fa parte di un gruppo di molecole che lavorano insieme alle cicline per determinare la progressione oltre i checkpoint cellulari. Interagendo con molte molecole aggiuntive, questi trigger spingono in avanti il ​​ciclo cellulare a meno che non vengano impediti da segnali di "arresto", se per qualche motivo la cellula non è pronta. Al G1 checkpoint, la cellula deve essere pronta affinché avvenga la sintesi del DNA. Al G2 checkpoint la cellula deve essere completamente preparata per la mitosi. Anche durante la mitosi, un cruciale punto di controllo stop and go in metafase assicura che la cellula sia completamente preparata per completare la divisione cellulare. Il punto di controllo della metafase assicura che tutti i cromatidi fratelli siano correttamente attaccati ai rispettivi microtubuli e allineati alla piastra metafase prima che venga dato il segnale per separarli durante l'anafase.

Figura 3. Controllo del ciclo cellulare. Le cellule procedono attraverso il ciclo cellulare sotto il controllo di una varietà di molecole, come le cicline e le chinasi ciclina-dipendenti. Queste molecole di controllo determinano se la cellula è pronta o meno a passare alla fase successiva.

Il ciclo cellulare fuori controllo: implicazioni

La maggior parte delle persone comprende che il cancro oi tumori sono causati da cellule anormali che si moltiplicano continuamente. Se le cellule anormali continuano a dividersi ininterrottamente, possono danneggiare i tessuti circostanti, diffondersi in altre parti del corpo e alla fine provocare la morte. Nelle cellule sane, i rigidi meccanismi di regolazione del ciclo cellulare impediscono che ciò accada, mentre i fallimenti del controllo del ciclo cellulare possono causare una divisione cellulare indesiderata ed eccessiva. I fallimenti del controllo possono essere causati da anomalie genetiche ereditarie che compromettono la funzione di alcuni segnali di "stop" e "go". L'insulto ambientale che danneggia il DNA può anche causare disfunzioni in quei segnali. Spesso, una combinazione di predisposizione genetica e fattori ambientali porta al cancro. Il processo di una cellula che sfugge al suo normale sistema di controllo e diventa cancerosa può effettivamente verificarsi in tutto il corpo abbastanza frequentemente. Fortunatamente, alcune cellule del sistema immunitario sono in grado di riconoscere le cellule che sono diventate cancerose e di distruggerle. Tuttavia, in alcuni casi le cellule cancerose rimangono inosservate e continuano a proliferare. Se il tumore risultante non rappresenta una minaccia per i tessuti circostanti, si dice che sia benigno e di solito può essere facilmente rimosso. Se capace di danno, il tumore è considerato maligno e al paziente viene diagnosticato un cancro.

Squilibri omeostatici: il cancro deriva da squilibri omeostatici

Il cancro è una condizione estremamente complessa, in grado di derivare da un'ampia varietà di cause genetiche e ambientali. In genere, mutazioni o aberrazioni nel DNA di una cellula che compromettono i normali sistemi di controllo del ciclo cellulare portano a tumori cancerosi. Il controllo del ciclo cellulare è un esempio di meccanismo omeostatico che mantiene la corretta funzione e salute delle cellule. Durante la progressione attraverso le fasi del ciclo cellulare, una grande varietà di molecole intracellulari fornisce segnali di stop and go per regolare il movimento verso la fase successiva. Questi segnali vengono mantenuti in un intricato equilibrio in modo che la cellula passi alla fase successiva solo quando è pronta.

Il controllo omeostatico del ciclo cellulare può essere pensato come il cruise control di un'auto. Il cruise control applicherà continuamente la giusta quantità di accelerazione per mantenere la velocità desiderata, a meno che il conducente non prema i freni, nel qual caso l'auto rallenterà. Allo stesso modo, la cellula include messaggeri molecolari, come le cicline, che spingono la cellula in avanti nel suo ciclo. Oltre alle cicline, una classe di proteine ​​codificate da geni chiamati proto-oncogeni fornisce importanti segnali che regolano il ciclo cellulare e lo fanno avanzare. Esempi di prodotti proto-oncogeni includono recettori sulla superficie cellulare per fattori di crescita o molecole di segnalazione cellulare, due classi di molecole che possono promuovere la replicazione del DNA e la divisione cellulare.

Al contrario, una seconda classe di geni noti come geni oncosoppressori invia segnali di arresto durante un ciclo cellulare. Ad esempio, alcuni prodotti proteici dei geni oncosoppressori segnalano potenziali problemi con il DNA e quindi impediscono alla cellula di dividersi, mentre altre proteine ​​segnalano alla cellula di morire se è danneggiata irreparabilmente. Alcune proteine ​​oncosoppressori segnalano anche una densità cellulare circostante sufficiente, il che indica che la cellula non deve attualmente dividersi. Quest'ultima funzione è particolarmente importante nella prevenzione della crescita del tumore: le cellule normali mostrano un fenomeno chiamato "inibizione del contatto", quindi un ampio contatto cellulare con le cellule vicine provoca un segnale che interrompe l'ulteriore divisione cellulare.

Queste due classi contrastanti di geni, proto-oncogeni e geni oncosoppressori, sono rispettivamente come l'acceleratore e il pedale del freno del "sistema di controllo della velocità" della cellula. In condizioni normali, questi segnali di stop and go sono mantenuti in un equilibrio omeostatico. In generale, ci sono due modi in cui il cruise control della cella può perdere il controllo: un acceleratore malfunzionante (iperattivo) o un freno malfunzionante (sottoattivo). Quando compromessi da una mutazione, o altrimenti alterati, i proto-oncogeni possono essere convertiti in oncogeni, che producono oncoproteine ​​che spingono una cellula in avanti nel suo ciclo e stimolano la divisione cellulare anche quando non è auspicabile farlo.

Ad esempio, una cellula che dovrebbe essere programmata per autodistruggersi (un processo chiamato apoptosi) a causa di un esteso danno al DNA potrebbe invece essere stimolata a proliferare da un'oncoproteina. D'altra parte, un gene soppressore del tumore disfunzionale può non fornire alla cellula il segnale di arresto necessario, con conseguente divisione e proliferazione cellulare indesiderate. Un delicato equilibrio omeostatico tra i numerosi proto-oncogeni e geni oncosoppressori controlla delicatamente il ciclo cellulare e assicura che solo le cellule sane si replichino. Pertanto, un'interruzione di questo equilibrio omeostatico può causare una divisione cellulare aberrante e crescite cancerose.


Cosa succede durante la profase?

La profase è una delle prime fasi della mitosi e si concentra sulla preparazione dei fusi, della piastra metafasica e dei cromosomi per lavorare nelle fasi successive del processo. La profase esiste sia nella mitosi che nella meiosi.

Durante la mitosi e la meiosi, la profase è la prima fase del ciclo di divisione dopo la replicazione del DNA nelle fasi G e S. Il valore principale della profase è che la cromatina si condensa per diventare cromosomi, che verranno successivamente separati in vari modi durante le fasi finali della mitosi e della meiosi. Anche il nucleolo nel nucleo scompare e la membrana cellulare scompare, il che rende facile per la cellula iniziare a dividersi in due. I fusi miotici su entrambi i lati della cellula, che è costituita da microtubuli, si forma durante la profase e si prepara a muoversi. Questa è una parte importante della divisione, poiché separa i cromosomi dal rispettivo lato.

Sia nella meiosi che nella mitosi, la profase svolge lo stesso ruolo non ci sono differenze tra i tre casi, tranne per il fatto che la meiosi è solo con le cellule sessuali (gameti) e la mitosi è con le cellule somatiche regolari. Nella meiosi, la profase avviene due volte perché ci sono due divisioni che danno luogo a quattro cellule totali.


La divisione cellulare può essere interrotta durante la profase? - Biologia

Sebbene la mitosi sia un processo continuo, può essere suddivisa in quattro fasi per facilità di descrizione:

Si dice che una cellula tra periodi di mitosi sia interfase, questo è un periodo in cui la cellula sta crescendo e svolgendo le sue funzioni richieste.

Un buon mnemonico per ricordare queste fasi è:

io 'm io interfase
P retty P rofase
m ean m etafase
UN ns UN nafase
T bene T elofase

L'animazione seguente mostra le fasi della mitosi:

Interfase:

Si dice che una cellula tra periodi di mitosi sia in interfase, questo è un periodo in cui la cellula sta crescendo e svolgendo le sue funzioni richieste. Durante l'interfase, il materiale cromosomico si presenta sotto forma di fili sottili arrotolati, chiamati cromatina. Questi prendono il nome dai granuli di cromatina che contengono la struttura del DNA situata lungo la lunghezza come perline su una corda.

Appena prima della divisione nucleare, il centriolo nella cellula si duplica. Il centriolo è un insieme di cilindri proteici situati vicino al nucleo della cellula. La mitosi comporta lo spostamento di molti componenti nel nucleo e questo è regolato dai centrosomi. Vengono anche create repliche perfette di ogni molecola di DNA all'interno di ciascun cromosoma. In questa fase la cellula ha 4 copie di ogni molecola di DNA (2 in ogni cromosoma). Quando la copia è completa, la cellula è pronta per iniziare la mitosi.

Profase:

Nella prima fase della mitosi, i cromosomi diventano più corti e più spessi per l'azione dell'avvolgimento e dell'impaccamento stretto dei loro componenti. Ogni cromosoma esiste ora come una coppia di cromatidi uniti tra loro da un centromero. Pertanto, il nucleo della profase contiene il doppio dei cromosomi del solito. L'involucro nucleare si disintegra e i centrioli si spostano ciascuno all'estremità opposta della cellula, lasciando dietro di sé un'ampia scia di fibre del fuso proteico, chiamate microtubuli, che vanno da un centriolo all'altro.

Metafase:

Durante la metafase ogni coppia di cromatidi viene attaccata dai loro centromeri alle fibre del fuso. La fase è completata quando tutte le coppie di cromatidi sono allineate al centro della cellula.

Anafase:

I centromeri si dividono e i due cromatidi di ciascun doppio cromosoma si separano. I cromatidi di ciascuna coppia vengono quindi trascinati alle estremità opposte della cellula.

Telofase

Il gruppo di cromatidi si riunisce alle estremità opposte della cellula. Le fibre del fuso si disintegrano e si forma un involucro nucleare attorno ai cromosomi a ciascuna estremità. I cromosomi si srotolano e si allungano fino alla cromatina. Una piega chiamata scissione si forma nel mezzo della cellula e la cellula si separa mediante un processo chiamato citochinesi.

Cellule figlie

Si formano due nuove cellule identiche chiamate cellule figlie.


La divisione cellulare può essere interrotta durante la profase? - Biologia

IN QUESTO CAPITOLO

Riepilogo: Questo capitolo ti insegna ciò che devi sapere sulla divisione cellulare nei procarioti (fissione binaria), sul ciclo cellulare e sulla divisione cellulare negli eucarioti (mitosi e meiosi). Inoltre, discute i cicli di vita di vari organismi.

Ci sono quattro fasi principali nel ciclo cellulare&mdashG1 , S, G2 , e M.

Le fasi della mitosi sono: profase, metafase, anafase, telofase e citochinesi.

Il crossover si verifica durante la profase I della meiosi.

Esempi di meccanismi di controllo della divisione cellulare: fattori di crescita, checkpoint, inibizione dipendente dalla densità e cicline/protein chinasi.

Fonti di variazione cellulare: crossover, 2 n possibili gameti e accoppiamenti casuali di gameti.

introduzione

La divisione cellulare, il processo mediante il quale le cellule ne producono di più, può avvenire in diversi modi. In questo capitolo, discutiamo la divisione cellulare nei procarioti (fissione binaria), il ciclo cellulare e la divisione cellulare negli eucarioti (mitosi e meiosi). Dopo aver confrontato mitosi e meiosi, toccheremo i cicli vitali di vari organismi.

Divisione cellulare nei procarioti

I procarioti sono semplici organismi unicellulari senza nucleo. Il loro materiale genetico è organizzato in un singolo cromosoma circolare di DNA, che è ancorato alla membrana cellulare. Come negli eucarioti, il materiale genetico dei procarioti viene duplicato prima della divisione. Tuttavia, invece di entrare in un ciclo complesso per la divisione cellulare, i procarioti si allungano semplicemente fino a raddoppiare la loro dimensione originale. A questo punto, la cellula pizzica e si separa in due cellule figlie identiche in un processo noto come fissione binaria (Figura 9.1 ).

Figura 9.1 Fissione binaria.

Il ciclo cellulare

La riproduzione delle cellule eucariotiche è un po' più complicata. Il ciclo cellulare funziona come pianificatore quotidiano della crescita e dello sviluppo della cellula eucariotica. Dice alla cellula quando e in quale ordine farà le cose e consiste in tutti i passaggi necessari richiesti per la riproduzione di una cellula. Inizia dopo la creazione della cellula e si conclude con la formazione di due cellule figlie attraverso la divisione cellulare. Poi ricomincia per le due cellule figlie che si sono appena formate. Ci sono quattro fasi principali del ciclo cellulare e si verificano nella seguente sequenza: fasi G1, S , G2, e m (Figura 9.2 ). Fasi G1 e G2 sono fasi di crescita S è la parte del ciclo cellulare durante la quale il DNA viene duplicato e la fase M sta per mitosi, la fase di divisione cellulare.

Figura 9.2 Grafico a torta che mostra le quattro fasi principali del ciclo cellulare.

GRANDE IDEA 3.A.2

Negli eucarioti, le informazioni vengono trasmesse alla generazione successiva attraverso il ciclo cellulare .

Fasi del ciclo cellulare

G1 fase . Durante la prima fase di crescita del ciclo cellulare, la cellula si prepara alla fase di sintesi del ciclo, assicurandosi di avere tutte le materie prime necessarie per la sintesi del DNA.

fase S . Il DNA viene copiato in modo che ogni cellula figlia abbia un set completo di cromosomi alla conclusione del ciclo cellulare.

G2 fase . Durante la seconda fase di crescita del ciclo, la cellula si prepara alla mitosi (per la produzione di cellule del corpo) e/o alla meiosi (per la produzione di gameti), assicurandosi di disporre delle materie prime necessarie per la separazione fisica e la formazione delle cellule figlie.

M fase . La mitosi è la fase durante la quale la cellula si separa in due nuove cellule.

Le prime tre fasi del ciclo (G1 , S e G2 ) costituiscono la parte del ciclo cellulare nota come interfase. Una cellula trascorre circa il 90% del suo ciclo in questa fase. L'altro 10 percento viene speso nella fase finale, la mitosi.

La quantità di tempo necessaria a una cellula per completare un ciclo varia in base al tipo di cellula. Alcune cellule completano un ciclo completo in poche ore, mentre altre possono richiedere giorni per terminare. Anche la rapidità con cui le cellule si replicano varia. Le cellule della pelle sfrecciano continuamente lungo il ciclo cellulare, mentre le cellule nervose non si replicano e, una volta danneggiate, vengono perse per sempre. Questo è uno dei motivi per cui la morte delle cellule nervose è un tale problema e queste cellule non possono essere riparate o rigenerate attraverso la replicazione mitotica.

Durante la mitosi, la quarta fase del ciclo cellulare, la cellula prende effettivamente la seconda copia di DNA prodotta durante la fase S e la divide equamente tra due cellule. Gli eucarioti unicellulari subiscono la mitosi ai fini della riproduzione asessuata. Gli eucarioti multicellulari più complessi usano la mitosi anche per altri processi, come la crescita e la riparazione.

La mitosi è costituita da quattro fasi principali: profase, metafase, anafase e telofase. Queste fasi sono immediatamente seguite da citochinesi &mdash la separazione fisica delle cellule figlie appena formate. Durante l'interfase, i cromosomi sono invisibili. Il cromatina &mdashla materia prima che dà origine ai cromosomi&mdashi è lunga e sottile durante questa fase. Quando la cromatina si condensa al punto in cui il cromosoma diventa visibile attraverso un microscopio, si dice che la cellula abbia iniziato la mitosi. L'esame di biologia AP non ti farà domande dettagliate sulle diverse fasi della mitosi, ma solo un generale comprensione di ciò che accade durante ogni passaggio.

profase . Nucleo e nucleolo scompaiono i cromosomi appaiono come due cromatidi fratelli identici e collegati il ​​fuso mitotico (costituito da microtubuli) inizia a formare i centrioli si spostano ai poli opposti della cellula (le cellule vegetali non hanno centrioli).

metafase . Per la metafase, pensa in mezzo. I cromatidi fratelli si allineano lungo il centro della cellula, pronti a dividersi.

anafase . Per l'anafase, pensa a parte. I cromatidi fratelli divisi si spostano attraverso i microtubuli ai poli opposti della cellula e i cromosomi vengono tirati ai poli opposti dall'apparato del fuso. Dopo l'anafase, ogni polo della cellula ha un set completo di cromosomi.

telofase . I nuclei per le cellule appena scisse formano i nucleoli riappaiono e la cromatina si srotola.

citochinesi . Le cellule figlie appena formate si dividono. Le cellule animali vengono scisse dalla formazione di un solco di scissione, le cellule vegetali dalla formazione di una piastra cellulare.

Figura 9.3 è una rappresentazione pittorica delle fasi della mitosi.

Figura 9.3 Gli stadi della mitosi.

Ecco le definizioni delle parole che potresti aver bisogno di conoscere:

Piastra cellulare: struttura cellulare vegetale, costruita nell'apparato del Golgi, composta da vescicole che si fondono insieme lungo il centro della cellula, completando il processo di separazione.

Solco di scollatura: solco formato (nelle cellule animali) tra le due cellule figlie che si pizzica insieme per completare la separazione delle due cellule dopo la mitosi.

Citocinesi: l'effettiva scissione delle cellule figlie appena formate che completa ogni viaggio intorno al ciclo cellulare e alcuni la considerano parte della mitosi, altri la considerano il passaggio immediatamente successivo alla mitosi.

Fuso mitotico: apparato costituito da microtubuli che assiste la cellula nella separazione fisica dei cromosomi durante la mitosi.

Controllo della divisione cellulare

Il controllo del ciclo cellulare è importante per la normale crescita cellulare. Ci sono vari modi in cui la cellula controlla il processo di divisione cellulare:

1. Checkpoint . Ci sono punti di controllo durante tutto il ciclo cellulare in cui la cellula verifica che ci siano abbastanza nutrienti e materie prime per passare alla fase successiva del ciclo. La G1 checkpoint, ad esempio, si assicura che la cellula abbia abbastanza materie prime per progredire e completare con successo la fase S.

2. Inibizione dipendente dalla densità . Quando viene raggiunta una certa densità di cellule, la crescita delle cellule rallenterà o si fermerà perché non ci sono abbastanza materie prime per la crescita e la sopravvivenza di più cellule. Le cellule che vengono fermate da questa inibizione entrano in una fase quiescente del ciclo cellulare nota come G0 . Le cellule cancerose possono perdere questa inibizione e crescere senza controllo.

3. Fattori di crescita . Alcune cellule non si divideranno se alcuni fattori sono assenti. I fattori di crescita, come indica il nome, aiutano nella crescita delle strutture.

4. Cicline e protein chinasi . Ciclismo è una proteina che si accumula durante G1 , S e G2 del ciclo cellulare. UN proteina chinasi è una proteina che controlla altre proteine ​​attraverso l'aggiunta di gruppi fosfato. La chinasi ciclina-dipendente (CDK) è presente in ogni momento durante il ciclo cellulare e si lega alla ciclina per formare un complesso noto come MPF (fattore promotore della maturazione o della mitosi). All'inizio del ciclo cellulare, poiché la concentrazione di ciclina è bassa, anche la concentrazione di MPF è bassa. Quando la concentrazione di ciclina raggiunge un certo livello di soglia, si forma una quantità sufficiente di MPF per spingere la cellula nella mitosi. Con il procedere della mitosi, il livello di ciclina diminuisce, diminuendo la quantità di MPF presente e spingendo la cellula fuori dalla mitosi.

Sam (12° selezionatore): “I meccanismi di controllo sono un tema importante per questo test. Essere in grado di scrivere su di loro".

Organismi aploidi contro organismi diploidi

Una cosa che è spesso una delle principali fonti di confusione per alcuni dei miei studenti è la distinzione tra essere aploide ed essere diploide. Iniziamo con una definizione dei termini:

UN aploide (n ) organismo è quello che ha una sola copia di ogni tipo di cromosoma. Nell'uomo, questo si riferisce a una cellula che ha una copia di ogni tipo di cromosoma omologo.

UN diploide (2n ) organismo è quello che ha due copie di ogni tipo di cromosoma. Nell'uomo, questo si riferisce alle coppie di cromosomi omologhi.

Durante la discussione sulla meiosi di seguito, i termini aploide e diploide sarà usato spesso. Ogni volta che diciamo "2n ”, o diploide, ci riferiamo a un organismo che ne contiene due pieni imposta di cromosomi. La lettera n è usato per rappresentare il numero di insiemi di cromosomi. Quindi se si dice che un organismo ha 4n cromosomi, questo significa che ha quattro serie complete di cromosomi. Gli umani sono diploidi e consistono di 2n cromosomi in ogni momento tranne che come gameti, quando lo sono n . Gli umani hanno 23 diverso cromosomi ce ne sono due pieni imposta di questi 23 cromosomi, uno da ciascun genitore, per un totale di 46 cromosomi. Le cellule sessuali umane hanno 23 cromosomi ciascuna.

Ora che ti abbiamo armato con la conoscenza della distinzione tra aploide e diploide, è il momento di approfondire il tema della meiosi, che si verifica durante il processo di riproduzione sessuale. Una cellula destinata a subire la meiosi attraversa il ciclo cellulare, sintetizzando una seconda copia di DNA proprio come le cellule mitotiche. Ma dopo G2 , la cellula entra invece nella meiosi, che consiste in Due divisioni cellulari, non una. La seconda divisione cellulare esiste perché i gameti da formare dalla meiosi devono essere aploidi. Questo perché si uniranno con un altro gamete aploide al momento del concepimento per produrre lo zigote diploide. La meiosi è come una miniserie in due parti realizzata per la TV. Ha due atti: meiosi I e meiosi II. Ciascuno di questi due atti è suddiviso in quattro fasi, che ricordano la mitosi: profase, metafase, anafase e telofase.

Cromosomi omologhi si assomigliano per forma, dimensione, funzione e per le informazioni genetiche che contengono. Nell'uomo, i 46 cromosomi sono divisi in 23 coppie omologhe. Un membro di ciascuna coppia proviene dalla madre di un individuo e l'altro membro proviene dal padre. La meiosi I è la separazione delle coppie omologhe in due cellule separate. La meiosi II è la separazione dei cromatidi fratelli duplicati in cromosomi. Di conseguenza, un singolo ciclo meiotico produce quattro cellule di una singola cellula. Le cellule prodotte durante la meiosi nel ciclo di vita umano sono chiamate gameti.

Ancora una volta, l'esame di biologia AP non metterà alla prova la tua padronanza dei minimi dettagli del processo meiotico. Tuttavia, è importante una comprensione generale dei vari passaggi:

profase I . Ogni cromosoma si accoppia con il suo omologo. In questa fase avviene il crossover (sinapsi). L'involucro nucleare si rompe e l'apparato del fuso inizia a formarsi.

Metafase I . I cromosomi si allineano lungo la piastra metafase abbinata al loro partner omologo. Questa fase termina con la separazione delle coppie omologhe.

Anafase I . Le coppie omologhe separate si spostano ai poli opposti della cellula.

Telofase I . La membrana nucleare riforma inizia il processo di divisione citoplasmatica.

citochinesi . Dopo che le cellule figlie si sono divise, le due cellule appena formate sono aploidi (n ).

Come discusso in precedenza, la meiosi consiste in un singolo periodo di sintesi durante il quale il DNA viene replicato, seguito da due atti di divisione cellulare. Con il completamento della prima divisione cellulare, la meiosi I, le cellule sono aploidi perché non sono più costituite da due imposta di cromosomi. Ogni cellula ha una delle coppie di cromatidi duplicate da ciascuna coppia omologa. La cellula entra quindi nella meiosi II.

Profase II . L'involucro nucleare si rompe e l'apparato del fuso inizia a formarsi.

Metafase II . I cromatidi fratelli si allineano lungo l'equatore della cellula.

Anafase II . I cromatidi fratelli si dividono e vengono chiamati cromosomi mentre vengono tirati ai poli.

Telofase II . Ritornano i nuclei e i nucleoli per le cellule appena scisse.

citochinesi . Le cellule figlie appena formate si dividono fisicamente.

Figura 9.4 è una rappresentazione pittorica delle fasi della meiosi I e II.

Figura 9.4 Le fasi della meiosi.

Negli esseri umani, il processo di formazione dei gameti è diverso nelle donne e negli uomini. negli uomini, spermatogenesi porta alla produzione di quattro spermatozoi aploidi durante ogni ciclo meiotico. Nelle donne, il processo si chiama oogenesi. È un processo più complicato della spermatogenesi e ogni ciclo meiotico completo porta alla produzione di un singolo ovulo o uovo. Dopo la meiosi I nelle femmine, una cellula riceve metà delle informazioni genetiche e la maggior parte del citoplasma della cellula madre. L'altra cella, la corpo polare, riceve semplicemente metà delle informazioni genetiche e viene gettato via. Durante la meiosi II, la cellula rimanente si divide una seconda volta e forma un corpo polare che viene gettato via e un singolo ovulo aploide che contiene metà delle informazioni genetiche e quasi tutto il citoplasma della cellula madre originale. Il citoplasma in eccesso è necessario per una corretta crescita dell'embrione dopo la fecondazione. Pertanto, il processo di oogenesi produce due corpi polari e un singolo ovulo aploide.

Per rivedere, perché è importante produrre gameti aploidi durante la meiosi? Durante la fecondazione, uno spermatozoo (n ) incontrerà un uovo (n ), per produrre uno zigote diploide (2n ). Se lo sperma o l'ovulo fossero diploidi, la prole prodotta durante la riproduzione sessuale conterrebbe più cromosomi dell'organismo genitore. La meiosi aggira questo problema producendo gameti che sono aploidi e sono costituiti da una copia di ciascun tipo di cromosoma. Durante la fecondazione tra due gameti, ogni copia si abbinerà a un'altra copia di ciascun tipo di cromosoma per formare lo zigote diploide.

Prima di andare avanti, ci sono alcune importanti distinzioni tra meiosi e mitosi che dovrebbero essere enfatizzate.

Nella meiosi durante la profase I, le coppie omologhe si uniscono. Questa corrispondenza dei cromosomi in coppie omologhe non si verifica nella mitosi. Nella mitosi, i 46 cromosomi si allineano semplicemente lungo la piastra metafase da sola.

Un evento di grande importanza che si verifica durante la meiosi che non si verifica durante la mitosi è noto come crossover (conosciuto anche come attraversando ) (Figura 9.5 ). Quando le coppie omologhe si accoppiano durante la profase I della meiosi, i pezzi complementari dei due cromosomi omologhi si avvolgono l'uno attorno all'altro e vengono scambiati tra i cromosomi. Immagina che il cromosoma A sia il partner omologo del cromosoma B. Quando si accoppiano durante la profase I, un pezzo del cromosoma A contenente un certo tratto di geni può essere scambiato con il pezzo del cromosoma B che contiene le stesse informazioni genetiche. Questo è uno dei meccanismi che consente alla prole di differire dai genitori. Ricorda che l'incrocio avviene tra le coppie di cromosomi omologhi, non i cromatidi fratelli.

Figura 9.5 Incrocio.

Cicli vitali

L'esame AP Biology tipicamente porrà una o due domande sui vari tipi di cicli di vita per piante, animali e funghi. UN ciclo vitale è la sequenza di eventi che compongono il ciclo riproduttivo di un organismo. Diamo una rapida occhiata ai tre principali cicli di vita.

Il ciclo di vita più complicato dei tre è quello delle piante, detto anche il alternanza di generazioni (Figura 9.6 ). Viene indicato con questo termine perché durante il ciclo di vita le piante a volte esistono come organismo diploide e altre volte come organismo aploide. Si alterna tra le due forme. Simile agli altri cicli di vita, due gameti aploidi si combinano per formare uno zigote diploide, che si divide mitoticamente per produrre lo stadio multicellulare diploide: il sporofito. Lo sporofito subisce meiosi per produrre una spora aploide. Divisione mitotica porta alla produzione di organismi multicellulari aploidi chiamati gametofiti. Il gametofito subisce mitosi per produrre gameti aploidi, che si combinano per formare zigoti diploidi. . . e intorno e intorno vanno.

Figura 9.6 Vita vegetale: alternanza di generazioni.

Il ciclo della vita umana (Figura 9.7 ) è abbastanza semplice. Le uniche cellule aploidi presenti in questo ciclo vitale sono i gameti formati durante la meiosi. I due gameti aploidi si combinano durante la fecondazione per produrre uno zigote diploide. La divisione mitotica porta quindi alla formazione dell'organismo multicellulare diploide. La divisione meiotica in seguito produce gameti aploidi, che continuano il ciclo.

Figura 9.7 Ciclo di vita umano.

Il ciclo di vita dei funghi (Figura 9.8 ) è diverso da quello umano. I funghi sono organismi aploidi, con lo zigote che è l'unica forma diploide. Come gli umani, i gameti dei funghi sono aploidi (n ), e la fecondazione produce uno zigote diploide. Ma in questo ciclo vitale, invece di dividersi per mitosi, lo zigote si divide per meiosi per formare un organismo aploide. Un'altra differenza in questo ciclo di vita è che i gameti sono formati da mitosi, non è la meiosi e l'organismo è già aploide, prima di formare i gameti.

Figura 9.8 Ciclo di vita del fungo.

Ecco alcune curiosità sui cicli di vita che potrebbero tornare utili durante l'esame. L'unico stadio diploide per un fungo è lo zigote. L'unico stadio aploide per un essere umano è il gamete. Tra i cicli vitali delle piante, il muschio (bryofita) è un'eccezione in quanto la sua generazione di spicco è il gametofito. Per felci, conifere (piante che producono coni) e angiosperme (piante da fiore), la generazione di spicco è lo sporofito. La generazione dominante di sporofiti è considerata evolutivamente più avanzata di una generazione dominante di gametofiti. Questi diversi tipi di piante riappariranno più avanti in Capitolo 14 .

Fonti di variazione cellulare

Insegnante di New York: "Conoscere le fonti di variazione è importante".

Cosa ci rende diversi dai nostri genitori? Perché alcune persone assomigliano sorprendentemente ai loro genitori mentre altre no? Il processo di divisione cellulare offre ampie opportunità di variazione. Ricorda che durante la meiosi, le coppie di cromosomi omologhi si allineano insieme lungo la piastra metafase.Questo allineamento è un processo completamente casuale e c'è una probabilità del 50% che il cromosoma nella coppia della madre dell'individuo vada da una parte e una probabilità del 50% che il cromosoma della coppia del padre dell'individuo vada da quella parte lato. Questo è vero per tutte le coppie omologhe di un organismo. Ciò significa che 2 n possibili gameti possono formarsi da un dato insieme di n cromosomi. Ad esempio, in un organismo a 3 cromosomi, ci sono 2 3 = 8 possibili gameti. Nell'uomo ci sono 23 coppie omologhe. Questo risulta in 2 23 (8.388.608) modi diversi in cui i gameti possono separarsi durante la gametogenesi.

GRANDE IDEA 3.C.2

L'incrocio e l'assortimento casuale durante la meiosi aumentano la variazione .

Un'altra fonte di variazione durante la riproduzione sessuale è la determinazione casuale di quale spermatozoo incontra quale ovulo. Negli esseri umani, lo sperma rappresenta una delle 2 23 possibilità della fabbrica di gameti maschili, l'ovulo, una delle 2 23 possibilità della fabbrica di gameti femminili. Tutti questi fattori si combinano per spiegare perché i fratelli potrebbero non assomigliarsi per niente.

Una terza importante fonte di variazione durante la formazione dei gameti è il crossover (o attraversando ) che si verifica durante la profase I della meiosi. È molto importante che tu ricordi che questo processo avviene soltanto durante quella fase della divisione cellulare. Non si verifica in mitosi.

Domande di revisione

1 . Quale dei seguenti tipi di piante ha il gametofito come generazione di spicco?

2 . In quale fase del ciclo cellulare avviene il crossing over?

Per le domande 3-6, utilizzare le seguenti opzioni di risposta:

3 . Durante questa fase, i cromatidi fratelli scissi, ora considerati cromosomi, vengono spostati ai poli opposti della cellula.

4 . Durante questa fase il nucleo si deteriora e inizia a formarsi il fuso mitotico.

5 . Durante questa fase, le due cellule figlie vengono effettivamente divise.

6 . Durante questa fase, i cromatidi fratelli si allineano lungo l'equatore della cellula, preparandosi a dividersi.

7 . Quale dei seguenti organismi è diploide (2n ) solo come zigote ed è aploide per ogni altra parte del suo ciclo di vita?

8 . Quale delle seguenti affermazioni è vera su una cellula meiotica umana dopo che ha completato la meiosi I?

C. Si è diviso in quattro cellule figlie.

D. Procede direttamente alla meiosi II senza un intervallo intermedio.

9 . Quale delle seguenti è non vero sulla chinasi ciclina-dipendente (CDK)?

A. È presente solo durante la fase M del ciclo cellulare.

B. Quando una quantità sufficiente è combinata con la ciclina, l'MPF (fattore promotore della mitosi) formato avvia la mitosi.

C. È una proteina che controlla altre proteine ​​usando gruppi fosfato.

D. È sempre presente durante il ciclo cellulare.

10 . Quale delle seguenti affermazioni sulla meiosi e/o la mitosi è errata?

A. La mitosi si traduce in due cellule figlie diploidi.

B. La meiosi nell'uomo si verifica solo nelle cellule delle gonadi.

C. I cromosomi omologhi si allineano lungo la piastra metafase durante la mitosi.

D. Il crossover si verifica durante la profase I della meiosi.

E. La meiosi consiste in una fase di replicazione seguita da due fasi di divisione.

Risposte e spiegazioni

1 . B &mdashBryophytes, o muschi, sono il tipo di pianta che ha il gametofito (aploide) come generazione dominante. Gli altri in questa domanda hanno lo sporofito (diploide) come generazione dominante.

2 . C &mdashIl crossover si verifica nell'uomo solo nella profase I. La profase I è una delle principali fonti di variazione nella produzione della prole.

7 . C &mdashIl ciclo di vita dei funghi è diverso da quello degli esseri umani. I funghi esistono come organismi aploidi e l'unica volta che esistono in forma diploide è come zigote. Come gli umani, i gameti dei funghi sono aploidi (n ) e si combinano per formare uno zigote diploide. A differenza degli esseri umani, lo zigote del fungo si divide per meiosi per formare un organismo aploide.

8 . B &mdashLe cellule umane iniziano con 46 cromosomi disposti in 23 coppie di cromosomi omologhi. In questo momento sono 2n perché hanno due copie di ciascun cromosoma. Dopo la fase S del ciclo cellulare, il DNA è stato raddoppiato in preparazione alla divisione cellulare. Il primo stadio della meiosi separa le coppie omologhe di cromosomi. Ciò significa che dopo la meiosi I, le cellule sono n , o aploidi&mdashnon consistono più in Due serie complete di cromosomi.

9 . UN &mdashCDK è sempre presente durante il ciclo cellulare. Si combina con una proteina chiamata ciclina, che si accumula durante l'interfase del ciclo cellulare, per formare MPF. Quando si forma una quantità sufficiente di MPF, la cellula viene spinta per iniziare la mitosi. Man mano che la mitosi continua, la ciclina viene degradata e quando la concentrazione di MPF scende al di sotto di un livello sufficiente a mantenere la divisione mitotica, la mitosi si arresta fino a raggiungere nuovamente la soglia la volta successiva nel ciclo.

10 . C &mdashLe scelte di risposta A, B, D ed E sono tutte corrette. C non è corretto perché coppie omologhe di cromosomi si accoppiano solo durante la meiosi. Durante la mitosi, le coppie di cromatidi fratelli si allineano lungo la piastra metafase, separate dalla controparte omologa.

Revisione rapida

Dovresti avere familiarità con i seguenti termini:

fissione binaria: la divisione delle cellule procariotiche raddoppia il DNA, raddoppia le dimensioni, quindi si divide.

Interfase: G1 + S + G2 = 90 percento del ciclo cellulare.

Citocinesi: separazione fisica delle cellule figlie di nuova formazione della divisione cellulare.

Meccanismi di controllo della divisione cellulare:

1. Fattori di crescita: fattori che, quando presenti, favoriscono la crescita e, quando sono assenti, la ostacolano.

2. Punti di controllo: una cellula smette di crescere per assicurarsi che abbia i nutrienti e le materie prime per procedere.

3. Inibizione dipendente dalla densità: la cellula smette di crescere quando viene raggiunta una certa densità e finisce il cibo.

4. Cicline e protein chinasi: la ciclina si combina con CDK per formare una struttura nota come MPF che spinge la cellula nella mitosi quando è presente a sufficienza.

aploide (n ): una copia di ciascun cromosoma.

diploide (2n ): due copie di ciascun cromosoma.

Cromosomi omologhi: cromosomi simili per forma, dimensione e funzione.

spermatogenesi: il processo di formazione dei gameti maschili (quattro spermatozoi da una cellula).

oogenesi: il processo di formazione dei gameti femminili (un ovulo da ogni cellula).

Cicli vitali: Sequenza di eventi che compongono il ciclo riproduttivo di un organismo.

Umano: zigote (2n ) &rarr organismo multicellulare (2n ) &rarr gameti (n ) &rarr zigote (2n )

Fungo: zigote (2n ) &rarr organismo pluricellulare (n ) &rarr gameti (n ) &rarr zigote (2n )

Fonti di variazione : crossover, 2 n possibili gameti che si possono formare, accoppiamenti casuali di gameti.

Divisione cellulare

1 . Tutti i seguenti agiscono come meccanismi di controllo della divisione cellulare TRANNE

(B) cicline e protein chinasi.

(C) inibizione dipendente dalla densità.

(D) alternanza di generazioni.

2 . Durante quale fase del ciclo cellulare la pianta si prepara alla mitosi e/o alla meiosi assicurandosi di disporre delle materie prime necessarie per la separazione fisica e la formazione delle cellule figlie?

3 . Durante quale fase della mitosi i cromosomi vengono tirati ai poli opposti della cellula dall'apparato del fuso?

4 . Lo sporofito è la generazione di spicco nell'alternanza di generazioni del ciclo di vita di ciascuno dei seguenti TRANNE

Risposte e spiegazioni

1 . D &mdashL'alternanza di generazioni è un ciclo di vita della pianta, così chiamato perché durante il ciclo, la pianta a volte esiste come organismo diploide e altre volte come organismo aploide. Questo ciclo non è coinvolto nel controllo della divisione cellulare.

2 . C &mdashSe conosci l'ordine del ciclo cellulare, questo è facile. L'ordine è G1 &rarr S &rarr G2 &rarr M. Quindi chiaramente la seconda fase di crescita si prepara alla fase di meiosi o mitosi (M).

3 . C &mdashPer l'anafase, pensa "a parte". I cromatidi fratelli divisi si spostano attraverso i microtubuli verso i poli opposti della cellula. Dopo l'anafase, ogni polo della cellula ha un set completo di cromosomi.

4 . UN &mdashBryophytes (muschi) sono l'eccezione alla regola generale del ciclo di vita delle piante in quanto sono le uniche piante ad avere il gametofito come generazione di spicco.

Se sei il detentore del copyright di qualsiasi materiale contenuto nel nostro sito e intendi rimuoverlo, contatta il nostro amministratore del sito per l'approvazione.


La divisione cellulare può essere interrotta durante la profase? - Biologia

IO. "La vita genera la vita" o "tutte le cellule provengono da cellule preesistenti"
Queste frasi, che sono una parte essenziale della teoria cellulare, evidenziano l'importanza biologica della divisione cellulare.

II. La meccanica della divisione cellulare
Il meccanismo della cellula varia con la specie, ma ci sono alcune caratteristiche comuni in tutti gli organismi:

III. Divisione cellulare procariotica (batterica)
Le cellule batteriche si dividono mediante un processo chiamato fissione binaria, che letteralmente significa dividersi a metà. Il processo è molto più semplice che nelle cellule eucariotiche, perché i procarioti (1) mancano di un nucleo e (2) hanno molte meno informazioni genetiche (DNA). Infatti, i batteri hanno un singolo filamento circolare di DNA. Questo "cromosoma", che è circa 500 volte più lungo di una singola cellula, deve essere ripiegato per adattarsi all'interno della cellula. Il cromosoma è attaccato alla membrana cellulare (il sito di attacco è chiamato mesosoma, ma non memorizzarlo). Dopo che il DNA è stato duplicato, anche il filamento appena formato è attaccato alla membrana. Man mano che la cellula si ingrandisce, separa i due cromosomi e quindi la cellula si stacca. Vedi diagramma nel testo.

IV. Divisione delle cellule eucariotiche

A. Il ciclo cellulare.
Le cellule progrediscono attraverso una serie ordinata e prevedibile di eventi che includono crescita e divisione. Queste fasi possono essere rappresentate come segue: interfase → divisione nucleare (mitosi/meiosi) → citochinesi → interfase (delle cellule figlie)

Interfase. La fase del ciclo durante la quale la cellula cresce e svolge le sue normali attività è detta interfase. Durante l'interfase si verificano tre eventi principali: (1) G1, che sta per la prima fase di gap. Durante questa porzione del ciclo, la cellula cresce di dimensioni, svolge le sue normali attività e si prepara a replicare (fare una copia) il DNA (2) S, che sta per "sintesi", è la fase del ciclo durante la quale il DNA viene copiato (replicato). Si noti che ora c'è il doppio di DNA rispetto all'inizio dell'interfase e (3) G2, o la seconda fase gap. Durante G2 la cellula si prepara alla divisione. Quindi, possiamo modificare il nostro ciclo cellulare: G1 → S → G2 → divisione nucleare (mitosi/meiosi) → citochinesi → G1 → e così via.

    profase. I cromosomi diventano visibili, o in altre parole si condensano. Durante l'interfase i filamenti di DNA sono srotolati (non condensati) nel nucleo. Questo materiale genetico non condensato è chiamato cromatina, quindi un cromosoma non condensato può essere chiamato cromatina. Il processo di condensazione è simile al modo in cui un elastico su un aeroplano in legno di balsa diventa più grasso quando l'elica viene ruotata in tondo. Il DNA condensato e le proteine ​​associate diventano i cromosomi.

Struttura cromosomica. Le due metà del cromosoma sono chiamate cromatidi. Sono attaccati ad una regione ristretta (centromero). Al centromero, ci sono siti specializzati, chiamati cinetocore, dove i microtubuli si uniranno al cromosoma.

Inoltre, durante la profase, i microtubuli del fuso iniziano a formarsi vicino al nucleo sui lati opposti.

Ora modifichiamo il nostro ciclo cellulare per includere le fasi della mitosi:

G1 → S → G2 → profase → (prometafase) → metafase → anafase → telofase → citochinesi → interfase

V. Controllo della divisione cellulare.

A. Controllo del punto di partenza.
Per dividersi, la cellula deve superare un certo punto di "inizio". Una volta passato, la cellula è impegnata o obbligata a completare il processo di divisione. Per la maggior parte delle celle, questo punto di partenza è la transizione tra le fasi G1 e S. Pertanto, le cellule non in divisione sono tipicamente arrestate in G1 e possono entrare temporaneamente o permanentemente in uno stato non ciclico chiamato G0. I controlli del punto di partenza includono:

Le cellule possono contare. Le normali cellule di mammifero in coltura si divideranno solo circa 20/820950 volte (a volte chiamato limite di Hayflick), quindi la popolazione di cellule morirà. Pertanto, deve esserci un qualche tipo di meccanismo di "conteggio". Molti tipi di cellule cancerose apparentemente non possono contare. Le cellule HeLa sono cellule cancerose che si sono divise molte volte da quando sono state isolate per la prima volta da Henrietta Lacks nel 1951.

Come contano le cellule? La risposta sembra risiedere nel telomero, che è un cappuccio che si trova all'estremità di ciascun cromosoma. Come il cappuccio di plastica sul laccio delle scarpe che impedisce al laccio di sfilarsi, il telomero protegge e stabilizza il cromosoma. La regione dei telomeri è composta da 1500 - 1600 nucleotidi. La regione dei telomeri umani è caratterizzata dalla sequenza ripetuta di nucleotidi, TTAGGG. È stato dimostrato che la regione telomerica perde 50 - 200 nucleotidi durante ogni divisione. Quindi l'accorciamento del telomero può essere l'effettivo abaco su cui vengono contate le cellule quando il telomero diventa troppo corto, la cellula non si divide più. È interessante notare che le cellule tumorali hanno telomeri più corti, ma di dimensioni stabili. Ma queste cellule possiedono anche un enzima (telomerasi) che crea o allunga questa regione. Nelle cellule maligne che sono state testate, 90 su 100 avevano l'enzima telomerasi e nelle cellule immortali come le cellule HeLa, 98/100 avevano la telomerasi attiva. Al contrario, la telomerasi si trova solo nelle cellule normali prima della nascita.

B. Controllo del ciclo cellulare.
Una volta che la cellula inizia a dividersi, le azioni devono essere attentamente coreografate. Almeno due tipi principali di proteine ​​sono importanti in questo processo: le cicline e le chinasi.

VI. Piante contro Animali
La principale differenza nella divisione cellulare tra piante e animali è la citochinesi (pizzicamento contro muro). Inoltre, gli animali hanno centrioli ma le piante no. Questi non sono apparentemente una necessità assoluta per la divisione cellulare.


Contenuti

La microscopia può essere utilizzata per visualizzare i cromosomi condensati mentre si muovono attraverso la meiosi e la mitosi. [4]

Varie colorazioni del DNA vengono utilizzate per trattare le cellule in modo tale che i cromosomi in condensazione possano essere visualizzati come il passaggio attraverso la profase. [4]

La tecnica giemsa G-banding è comunemente usata per identificare i cromosomi dei mammiferi, ma l'utilizzo della tecnologia sulle cellule vegetali è stato difficile a causa dell'alto grado di compattazione dei cromosomi nelle cellule vegetali. [5] [4] Il G-banding è stato completamente realizzato per i cromosomi delle piante nel 1990. [6] Durante la profase sia meiotica che mitotica, la colorazione con giemsa può essere applicata alle cellule per suscitare il G-banding nei cromosomi. [2] La colorazione con argento, una tecnologia più moderna, in combinazione con la colorazione con giesma può essere utilizzata per visualizzare il complesso sinaptonemico durante le varie fasi della profase meiotica. [7] Per eseguire il G-banding, i cromosomi devono essere fissati e quindi non è possibile eseguire su cellule viventi. [8]

I coloranti fluorescenti come il DAPI possono essere utilizzati sia nelle cellule vegetali vive che in quelle animali. Queste macchie non legano i cromosomi, ma consentono invece il sondaggio del DNA di regioni e geni specifici. L'uso della microscopia a fluorescenza ha notevolmente migliorato la risoluzione spaziale. [9]

La profase è la prima fase della mitosi nelle cellule animali e la seconda fase della mitosi nelle cellule vegetali. [10] All'inizio della profase ci sono due copie identiche di ciascun cromosoma nella cellula a causa della replicazione in interfase. Queste copie sono chiamate cromatidi fratelli e sono attaccate da un elemento del DNA chiamato centromero. [11] I principali eventi della profase sono: la condensazione dei cromosomi, il movimento dei centrosomi, la formazione del fuso mitotico e l'inizio della rottura dei nucleoli. [3]

Condensazione dei cromosomi Modifica

Il DNA che è stato replicato in interfase viene condensato da filamenti di DNA con lunghezze che raggiungono 0,7 μm fino a 0,2-0,3 μm. [3] Questo processo utilizza il complesso della condensa. [11] I cromosomi condensati sono costituiti da due cromatidi fratelli uniti al centromero. [12]

Movimento dei centrosomi Modifica

Durante la profase nelle cellule animali, i centrosomi si allontanano abbastanza da essere risolti utilizzando un microscopio ottico. [3] L'attività dei microtubuli in ciascun centrosoma è aumentata a causa del reclutamento di -tubulina. I centrosomi replicati dall'interfase si allontanano verso i poli opposti della cellula, alimentati da proteine ​​motorie associate al centrosoma. [13] I microtubuli interpolari interdigitati da ciascun centrosoma interagiscono tra loro, aiutando a spostare i centrosomi ai poli opposti. [13] [3]

Formazione del fuso mitotico Modifica

I microtubuli coinvolti nell'impalcatura interfase si rompono quando i centrosomi replicati si separano. [3] Il movimento dei centrosomi ai poli opposti è accompagnato nelle cellule animali dall'organizzazione di singole matrici di microtubuli radiali (astri) da parte di ciascun centromero. [13] I microtubuli interpolari di entrambi i centrosomi interagiscono, unendo gli insiemi di microtubuli e formando la struttura di base del fuso mitotico. [13] Le cellule del pianeta non hanno centrosomi e i cromosomi possono nucleare l'assemblaggio dei microtubuli nell'apparato mitotico. [13] Nelle cellule vegetali, i microtubuli si raccolgono ai poli opposti e iniziano a formare l'apparato del fuso in luoghi chiamati focolai. [10] Il fuso mitotico è di grande importanza nel processo di mitosi e alla fine segregerà i cromatidi fratelli in metafase. [3]

Inizio della rottura dei nucleoli Modifica

I nucleoli iniziano a rompersi in profase, con conseguente interruzione della produzione di ribosomi. [3] Questo indica un reindirizzamento dell'energia cellulare dal metabolismo cellulare generale alla divisione cellulare. [3] L'involucro nucleare rimane intatto durante questo processo. [10]

La meiosi coinvolge due cicli di segregazione cromosomica e quindi subisce due volte la profase, con conseguente profase I e profase II. [12] La profase I è la fase più complessa di tutta la meiosi perché i cromosomi omologhi devono accoppiarsi e scambiarsi informazioni genetiche. [3] : 98 La profase II è molto simile alla profase mitotica. [12]

Profase I Modifica

La profase I è divisa in cinque fasi: leptotene, zigotene, pachitene, diplotene e diacinesi. Oltre agli eventi che si verificano nella profase mitotica, all'interno di queste fasi si verificano diversi eventi cruciali come l'accoppiamento di cromosomi omologhi e lo scambio reciproco di materiale genetico tra questi cromosomi omologhi. La profase I si verifica a velocità diverse a seconda della specie e del sesso. Molte specie arrestano la meiosi nel diplotene della profase I fino all'ovulazione. [3] : 98 Nell'uomo, possono passare decenni poiché gli ovociti rimangono arrestati nella profase I solo per completare rapidamente la meiosi I prima dell'ovulazione. [12]

Leptotene Modifica

Nella prima fase della profase I, leptotene (dal greco "delicato"), i cromosomi iniziano a condensarsi.Ogni cromosoma è in uno stato aploide ed è costituito da due cromatidi fratelli, tuttavia, la cromatina dei cromatidi fratelli non è ancora sufficientemente condensata per essere risolvibile al microscopio. [3] : 98 regioni omologhe all'interno di coppie di cromosomi omologhi iniziano ad associarsi tra loro. [2]

Zygotene Modifica

Nella seconda fase della profase I, zigotene (dal greco "coniugazione"), tutti i cromosomi di derivazione materna e paterna hanno trovato il loro partner omologo. [3] : 98 Le coppie omologhe subiscono quindi sinapsi, un processo mediante il quale il complesso sinaptonemico (una struttura proteica) allinea regioni corrispondenti di informazioni genetiche su cromatidi non fratelli di origine materna e paterna di coppie di cromosomi omologhi. [3] : 98 [12] I cromosomi omologhi accoppiati legati dal complesso sinaptonemico sono indicati come bivalenti o tetradi. [10] [3] : 98 cromosomi sessuali (X e Y) non sinapsi completamente perché solo una piccola regione dei cromosomi è omologa. [3] : 98

Il nucleolo si sposta da una posizione centrale a una periferica nel nucleo. [14]

Pachitene Modifica

La terza fase della profase I, pachitene (dal greco "denso"), inizia al completamento della sinapsi. [3] : 98 La cromatina si è abbastanza condensata che i cromosomi possono ora essere risolti in microscopia. [10] Sul complesso sinaptonemico dei bivalenti si formano strutture chiamate noduli di ricombinazione. Questi noduli di ricombinazione facilitano lo scambio genetico tra i cromatidi non fratelli del complesso sinaptonemico in un evento noto come crossover o ricombinazione genetica. [3] : 98 Più eventi di ricombinazione possono verificarsi su ciascun bivalente. Nell'uomo, su ciascun cromosoma si verificano in media 2-3 eventi. [13] : 681

Diplotene Modifica

Nella quarta fase della profase I, diplotene (dal greco "doppio"), si completa l'attraversamento. [3] : 99 [10] I cromosomi omologhi conservano una serie completa di informazioni genetiche, tuttavia, i cromosomi omologhi sono ora di discendenza mista materna e paterna. [3]: 99 giunzioni visibili chiamate chiasmi tengono insieme i cromosomi omologhi nei punti in cui si è verificata la ricombinazione quando il complesso sinaptonemico si dissolve. [12] [3] : 99 È in questa fase che si verifica l'arresto meiotico in molte specie. [3] : 99

Diakinesis Modifica

Nella quinta e ultima fase della profase I, diacinesi (dal greco "doppio movimento"), si è verificata la condensazione completa della cromatina e tutti e quattro i cromatidi fratelli possono essere visti in bivalenti con la microscopia. Il resto della fase assomiglia alle prime fasi della prometafase mitotica, poiché la profase meiotica termina con l'apparato del fuso che inizia a formarsi e la membrana nucleare che inizia a rompersi. [10] [3] : 99

Profase II Modifica

La profase II della meiosi è molto simile alla profase della mitosi. La differenza più evidente è che la profase II si verifica con un numero aploide di cromosomi rispetto al numero diploide nella profase mitotica. [12] [10] Sia nelle cellule animali che in quelle vegetali i cromosomi possono decondensarsi durante la telofase I richiedendo loro di ricondensarsi nella profase II. [3] : 100 [10] Se i cromosomi non hanno bisogno di ricondensarsi, la profase II spesso procede molto rapidamente come si vede nell'organismo modello Arabidopsis. [10]

Mammiferi e uccelli femmine nascono in possesso di tutti gli ovociti necessari per le future ovulazioni e questi ovociti vengono arrestati allo stadio di profase I della meiosi. [15] Nell'uomo, ad esempio, gli ovociti si formano tra i tre ei quattro mesi di gestazione all'interno del feto e sono quindi presenti alla nascita. Durante questa fase di arresto della profase I (dictyate), che può durare per decenni, negli ovociti sono presenti quattro copie del genoma. Il significato adattivo dell'arresto in profase I non è ancora completamente compreso. Tuttavia, è stato proposto che l'arresto degli ooctye allo stadio di quattro copie del genoma possa fornire la ridondanza informativa necessaria per riparare il danno nel DNA della linea germinale. [15] Il processo di riparazione utilizzato sembra essere una riparazione ricombinante omologa [15] [16] Gli ovociti arrestati con profase hanno un'elevata capacità di riparazione efficiente dei danni al DNA. [16] La capacità di riparazione del DNA sembra essere un meccanismo chiave di controllo della qualità nella linea germinale femminile e un determinante critico della fertilità. [16]

La differenza più notevole tra la profase nelle cellule vegetali e nelle cellule animali si verifica perché le cellule vegetali mancano di centrioli. L'organizzazione dell'apparato fuso è invece associata a focolai ai poli opposti della cellula o è mediata dai cromosomi. Un'altra differenza notevole è la preprofase, un passaggio aggiuntivo nella mitosi delle piante che porta alla formazione della banda preprofase, una struttura composta da microtubuli. Nella profase mitotica I delle piante, questa banda scompare. [10]

La profase I nella meiosi è l'iterazione più complessa della profase che si verifica sia nelle cellule vegetali che nelle cellule animali. [3] Per garantire che l'accoppiamento dei cromosomi omologhi e la ricombinazione del materiale genetico avvenga correttamente, esistono dei checkpoint cellulari. La rete del checkpoint meiotico è un sistema di risposta al danno del DNA che controlla la riparazione della rottura del doppio filamento, la struttura della cromatina e il movimento e l'accoppiamento dei cromosomi. [17] Il sistema è costituito da più percorsi (incluso il checkpoint di ricombinazione meiotica) che impediscono alla cellula di entrare in metafase I con errori dovuti alla ricombinazione. [18]


Biologia cellulare 07: microtubuli e divisione cellulare

La lezione 6 ha introdotto i microtubuli e questa lezione discuterà il loro ruolo nella divisione cellulare. Ecco un video introduttivo:

Panoramica del ciclo cellulare

Il ciclo cellulare - il processo di divisione e replicazione cellulare – è governato da una serie di interruttori biochimici chiamati sistema di controllo del ciclo cellulare.

Il ciclo cellulare è diviso in fasi che sono divise in fasi – le persone faranno riferimento alle 𔄜 fasi” ma poi ce ne sono in realtà 5, e le persone usano anche altre parole per raggruppare queste fasi e altre parole per suddividere loro. Ho fatto del mio meglio per riassumere la relazione tra questi termini nella tabella seguente. (modificato/espanso da Wikipedia):

PI raggruppamento generale le presunte 𔄜 fasi” sottofasi
non dividente Spazio 0 (G0)
interfase Spazio 1 (G1) G1a
R
G1b
sintesi (S)
Spazio 2 (G2)
Mitosi mitosi (m) profase
prometafase
metafase
anafase
telofase
citochinesi

Il contenuto di ogni fase è splendidamente riassunto in questa eccezionale immagine Wikimedia Commons di Kelvinsong:

Le cellule umane che si dividono più velocemente possono completare un ciclo cellulare in circa 24 ore (G1: 9h, S: 10h, G2: 4h, M: 30 min). Il lievito può terminare un ciclo in 30 minuti e le cellule di Drosophila che si dividono più velocemente impiegano solo 8 minuti.

I controllori principali di questo processo includono le cicline, che regolano la chinasi ciclina-dipendente o CDK. Ricordiamo che le chinasi sono proteine ​​che fosforilano altre proteine. La fosforilazione di CDK dei suoi bersagli consente alla mitosi di procedere. Per la precisione, il fattore promotore di maturazione o MPF è un complesso eterodimerico obbligato composto da ciclina B e CDK, che svolge la sua azione fosforilante solo quando entrambe le proteine ​​sono presenti.

Ruolo dei microtubuli

I microtubuli sono fondamentali per tutto il ciclo cellulare, organizzano i componenti cellulari e li dividono in due. Ecco una serie di video del ciclo cellulare che evidenziano il ruolo dei microtubuli:

Negli animali, le cellule quiescenti e persino le cellule in interfase di solito hanno un solo MTOC, chiamato centrosoma, che funge da hub centrale per tutti i microtubuli nella cellula. Un centrosoma è composto da due centrioli come mostrato di seguito (grazie ancora a Kelvinsong):

I due centrioli si disimpegnano l'uno dall'altro e si replicano durante la fase S, quindi si separano per formare ‘poli’ opposti della cellula durante la fase M, in modo che ora ci siano due MTOC, ognuno dei quali alla fine sarà l'unico MTOC di una nuova cella (un'altra immagine di Kelvinsong del boss):

Durante la mitosi, quindi, si hanno i due ‘poli’ della cellula, ciascuno con i microtubuli ancorati all'estremità (-) e con le loro estremità (+) sovrapposte, che puntano verso il centro della cellula, come mostrato qui (Wikimedia Immagine Commons di Lordjuppiter):

L'intera cosa è chiamata apparato del fuso e l'area in cui i due microtubuli MTOC si sovrappongono è chiamata "zona di interdigitazione". A volte sentirai ogni MTOC e la sua serie di microtubuli simili a ricci chiamati a & #8216aster mitotico.’

Si dice che i microtubuli durante questa fase ricadano in tre categorie:

    puntare verso l'esterno, verso la corteccia cellulare, per ancorare l'intero apparato del fuso lungo l'asse di divisione cellulare.
  1. I microtubuli del cinetocore si attaccano al cinetocore dei cromatidi.
  2. I microtubuli polari, orientati parallelamente tra loro ma in direzioni opposte, sono cruciali per allontanare l'apparato del fuso durante la mitosi. (In effetti, i microtubuli polari sono presenti anche prima e aiutano a separare i centrosomi durante la profase).

Se preferisci le foto ai diagrammi, ecco come appare l'intero apparato del fuso, con i cromatidi in blu, i microtubuli in verde e i cinetocori come punti rossi:

I microtubuli diventano molto più dinamici durante la mitosi: più gamma-tubulina favorisce una più facile nucleazione, ma XMAP215, uno stabilizzatore dei microtubuli, viene fosforilato e quindi inattivato durante la mitosi, lasciando la Kinesin-13 libera di catastrofizzare i microtubuli. Le fortune si fanno e si perdono rapidamente. L'emivita di un microtubulo durante la mitosi è di circa 15 minuti, rispetto ai 30 minuti durante l'interfase. Le persone studiano le dinamiche dei microtubuli usando FRAP: aggiungi un microtubulo fluorescente, sbiancalo e osserva quanto velocemente avviene il riassemblaggio in base a quanto presto riappare la fluorescenza. + Anche le punte svolgono un ruolo importante nell'aiutare e nell'assemblare i microtubuli.

Kinesin-5 ha due teste polari che si legano ai microtubuli opposti e cercano di camminare verso l'estremità (+) di ciascuna. Questo allontana i due microtubuli e fornisce la forza trainante per la separazione dei MTOC.

Il DNA centromerico ha un'entropia a bassa informazione e istoni speciali che differiscono dall'altra cromatina. I centromeri sono una parte del genoma che non raccogli quasi mai nel sequenziamento di nuova generazione, anche a profondità molto elevate. Questo perché i centromeri hanno uno scopo diverso rispetto a gran parte del resto del genoma: la sequenza è favorevole all'interazione con le proteine ​​centromeriche e l'attaccamento del cinetocore. Le coesine sono proteine ​​che tengono insieme i due cromatidi fratelli. Ci riferiremo alle proteine ​​del cinetocore come aventi due strati, il cinetocore interno e il cinetocore esterno.

Durante la prometafase, i cromosomi si muovono avanti e indietro. Le chinesine ancorano i cromosomi ai microtubuli del cinetocore oltre la punta dove la chinesina-13 sta depolimerizzando i microtubuli, aiutata da una carenza di dimeri di tubulina disponibili. Una combinazione di proteine ​​motorie, proteine ​​che interagiscono con i microtubuli e tapis roulant serve a spostare i cromosomi. Nel frattempo, le proteine ​​motorie dineina e dinactina – che camminano verso l'estremità (-) – lavorano sui microtubuli astrali, trascinando i MTOC verso la periferia cellulare. In metafase, i cromatidi vengono allineati lungo la ‘piastra di metafase’.

Durante questo processo l'involucro nucleare si dissolve e quindi l'importazione nucleare diventa irrilevante. Ran-GEF si localizza vicino ai cromosomi e genera alte concentrazioni di Ran-GTP che fornisce energia per alcuni processi necessari (?).

Le cellule hanno un meccanismo per rilevare la tensione nei microtubuli che indica i loro cromatidi di attaccamento prima che la mitosi possa procedere. Assicurarsi che ogni cromatide sia correttamente ancorato è fondamentale per evitare l'aneuploidia.

A proposito, anche altri elementi del citoscheletro oltre ai microtubuli svolgono un ruolo chiave nel ciclo cellulare. Nella citochinesi, l'actina forma un anello contrattile e, con l'aiuto delle proteine ​​motorie della miosina II, stringe la cellula in due.

Importanza degli organismi modello

La scoperta dei processi di regolazione del ciclo cellulare si è basata molto su alcune caratteristiche nette di organismi modello popolari.

Saccharomyces cerevisiae (lievito germogliante) e Schizosaccharomyces pombe (lievito di fissione) possono esistere come aploidi o diploidi. Questo è importante perché nella fase aploide, una mutazione può eliminare un gene, non è necessario colpire entrambi gli alleli. E nel lievito, molte mutazioni, specialmente nei geni Cdc__ (controllo della divisione cellulare), dipendono dalla temperatura, dove una proteina con una mutazione missenso può ancora funzionare correttamente a temperature ‘permissive’ ma perde la sua funzione nativa a ‘non- temperature permissive’. Questo permette di studiare il fenotipo knockout (alla temperatura non permissiva) pur avendo la comodità di poter propagare facilmente gli organismi (alla temperatura permissiva). L'intero S. cerevisiae genoma è disponibile come librerie di plasmidi, rendendo possibile lo screening per quale plasmide salva il fenotipo di un dato mutante. Ecco quanti dei geni che regolano il ciclo cellulare sono stati scoperti.

In S. cerivisiae, il germogliamento fa parte della fase G1, e una volta che la cellula figlia raggiunge una certa dimensione, in un momento chiamato “START”, i due si impegnano ad entrare in S e alla fine a completare il ciclo cellulare. Le cellule dei mammiferi hanno il loro punto di impegno chiamato punto di restrizione o R, in G1, che è analogo a START.

I mutanti Cdc28 sensibili alla temperatura non germogliano alla temperatura non permissiva. Il gene Cdc28 codifica per l'omologo del lievito della nostra chinasi ciclina dipendente (CDK) che, quando e solo quando complessata con la ciclina, può fosforilare altre proteine ​​per regolare la loro partecipazione alle fasi del ciclo cellulare. I mutanti sensibili alla temperatura alla temperatura non permissiva rimangono bloccati incapaci di germogliare ed entrare nella fase S. Invece, si comportano come cellule di tipo selvatico private di nutrienti: crescono abbastanza grandi da superare START ma poi non continuano.

Xenopus (una specie di rana) si è rivelato fondamentale per la comprensione del ciclo cellulare, perché la sua riproduzione coinvolge un numero molto elevato di cellule (cioè abbastanza materiale di partenza per Western blot, ecc.) che sono perfettamente sincronizzate (cioè tutte sono nella stessa fase del ciclo cellulare allo stesso momento. (Confronta ad esempio con il lievito, dove le cellule non saranno tutte nella stessa fase allo stesso tempo). Inoltre, l'uovo stesso è grande e facile da lavorare, e più cicli cellulari seguono la fecondazione. Nelle rane , le uova iniziano la divisione meiotica ma poi si arrestano nella fase G2 per 8 mesi mentre crescono di dimensioni e accumulano cose che saranno necessarie per la crescita dopo la fecondazione.

Filamenti intermedi

Oltre ai microfilamenti e ai microtubuli, le cellule eucariotiche hanno anche una serie di "altre" proteine ​​del citoscheletro chiamate filamenti intermedi (IF). Sebbene siano più diversi dei microfilamenti e dei microtubuli, gli IF non sono solo un termine generico per "qualsiasi altro filamento" piuttosto, sono un gruppo di proteine ​​correlate. Generalmente si estendono attraverso il citoplasma e l'involucro nucleare interno, sono apolari e non hanno proteine ​​motorie associate. Hanno una grande resistenza alla trazione e sono molto stabili, con un lento tasso di cambio e poca rottura, sebbene la fosforilazione possa favorire il loro smontaggio. Ecco alcuni esempi popolari:

    si trovano nelle cellule epiteliali, nelle cellule del mesoderma e nei neuroni. Forniscono forza e sono disponibili in forme acide e basiche. Ciascuno può formare il proprio filamento, ma la maggior parte degli IF è costituita da due filamenti, uno basico e uno acido, attorcigliati l'uno sull'altro. Capelli e unghie sono fatti di cheratina ‘hard’ ricca di cisteina per i legami disolfuro che fornisce l'immensa forza. La permanente e la stiratura si basano sulla riduzione dei legami disolfuro, sul rimodellamento dei capelli e quindi sulla riformazione dei legami disolfuro. Hai anche la cheratina ‘soft’ nella tua pelle. come la vimentina si trovano nelle cellule mesenchimali (ossa, cartilagine e grasso). sono negli assoni neuronali e ne regolano il diametro, che a sua volta determina la velocità di propagazione del potenziale d'azione. sono entrambi i più diffusi e si ritiene siano i più simili all'antenato filogenetico di tutti gli altri IF. Forniscono supporto strutturale per la membrana nucleare. Potrebbero aiutare a distanziare i complessi dei pori nucleari e anche organizzare il DNA.

Informazioni su Eric Vallabh Minikel

Eric Vallabh Minikel è alla ricerca di una vita per prevenire la malattia da prioni. È uno scienziato con sede presso il Broad Institute of MIT e Harvard.


AP Lab 3 Campione 4 Mitosi

Tutte le cellule provengono da altre cellule. Nuove cellule si formano durante la divisione cellulare che coinvolge sia la replicazione del nucleo della cellula che la divisione del citoplasma. I due tipi di divisione cellulare sono la mitosi e la meiosi. La mitosi di solito produce cellule del corpo, cellule somatiche. La mitosi viene utilizzata nelle cellule adulte per la riproduzione asessuata, la rigenerazione e il mantenimento e la riparazione delle parti del corpo. Il processo chiamato meiosi produce gameti, sperma, uova e spore nelle piante. Le cellule dei gameti o delle spore hanno la metà dei cromosomi che ha la cellula madre.

La mitosi è la prima delle divisioni cellulari studiate in questo laboratorio. È facilmente osservabile nelle cellule che crescono a ritmi veloci come la blastula di coregone o le punte delle radici di cipolla, che vengono utilizzate in questo laboratorio. Le punte delle radici di cipolla hanno la più alta percentuale di cellule che attraversano la mitosi. La blastula del coregone si forma subito dopo la fecondazione dell'uovo. Questo è un periodo di crescita veloce e numerose divisioni cellulari in cui si può osservare la mitosi. Appena prima della mitosi la cellula è in interfase, una parte del ciclo cellulare in cui la cellula ha un nucleo e nucleoli distinti. La successiva è la profase, in cui la cromatina si addensa in cromosomi distinti e l'involucro nucleare si rompe rilasciandoli nel citoplasma. Cominciano ad apparire i primi segni dell'apparato del fuso. Successivamente la cellula inizia la metafase, dove il fuso si attacca al centromero di ciascuna coppia di cromosomi e li sposta al centro della cellula. Questa posizione di livello è chiamata piastra metafase. Quindi l'anafase inizia quando i cromatidi vengono separati e tirati ai poli opposti. Lo stadio finale è la telofase in cui l'involucro nucleare viene riformato e i cromosomi si srotolano gradualmente. La citochinesi può quindi verificarsi formando un solco di scissione e quindi le due cellule figlie si separeranno.

La meiosi è più complessa e coinvolge due divisioni nucleari. Le due divisioni sono chiamate Meiosi I e Meiosi II. Queste due divisioni portano alla produzione di quattro gameti aploidi. Questo processo consente una maggiore variazione genetica dovuta all'incrocio dove i geni possono essere scambiati. Il processo, come la mitosi, dipende dall'interfase per replicare il DNA. La meiosi inizia con la profase I. In questa fase, i cromosomi omologhi si muovono insieme per formare una tetrade. È qui che avviene l'incrocio con conseguente ricombinazione dei geni.La metafase I sposta le tetradi sulla piastra metafase al centro della cellula e l'anafase I riduce le tetradi alla loro forma originale a due filamenti e le sposta ai poli opposti. La telofase I prepara quindi la cellula per la sua seconda divisione. La meiosi II è proprio come la mitosi, tranne per il fatto che le cellule figlie sono aploidi anziché diploidi. La replicazione del DNA non si verifica nell'interfase II e la profase II, la metafase II, l'anafase II e la telofase II si verificano come al solito. L'unico cambiamento è il numero di cromosomi.

La mitosi è facilmente osservabile nella blastula del coregone e nella punta della radice di cipolla. La meiosi e l'incrocio si verificano nella produzione di gameti, negli animali, e nelle spore, nelle piante.

I materiali utilizzati in questo laboratorio sono i seguenti: microscopi ottici, vetrini preparati di blastula di coregone e punte di radice di cipolla, matita e carta.

I materiali utilizzati in questo laboratorio sono i seguenti: microscopi ottici, vetrini preparati con punte di radice di cipolla, carta e matita.

I materiali utilizzati in questa sezione del laboratorio sono i seguenti: un kit di simulazione cromosomica, matita e carta.

I materiali utilizzati in questa sezione del laboratorio sono i seguenti: microscopi ottici, vetrini preparati di Sordaria fimicola, matita e carta.

Osservare i vetrini preparati di blastula di coregone e punte di radice di cipolla sotto gli obiettivi 10X e 40X. Disegna e identifica ogni sezione della divisione cellulare.

Osserva ogni cellula e determina in quale fase si trova la cellula. Conta almeno 200 cellule in totale, separandole in gruppi della stessa fase. Considera che occorrono 24 ore affinché le cellule della punta della radice della cipolla completino il ciclo cellulare.

Usa il libro di laboratorio per mostrare come creare i cromosomi. Il kit di simulazione ha un sacco di perline da usare. Ci sono perline rosse e gialle da usare per mostrare i diversi cromatidi. C'è anche un pezzo che assomiglia alla metà di un centromero che ha un magnete da collegare a un altro.

Utilizzare un microscopio ottico per osservare il vetrino preparato e registrare tutti i dati.

Gli schizzi sottostanti mostrano le fasi della mitosi per l'apice della cipolla.


Guarda il video: La divisione cellulare (Dicembre 2022).