20 febbraio 2012

Verso una nuova vita

In questo post vorrei focalizzare la mia attenzione sui meccanismi che permettono l'unione della cellula uovo e dello spermatozoo: i meccanismi della fecondazione.
Prima però vediamo come sono fatte queste speciali cellule!

Lo spermatozoo
Immagine originale dal sito tedesco http://fruchtbarkeit-steigern.com/

Lo spermatozoo, nella sua forma definitiva, è una cellula aploide, con 23 cromosomi [1].
Si distinguono la testa, il corpo e la coda.
Il materiale genetico è contenuto nella testa: sarà il DNA contenuto nello spermatozoo a decidere il sesso del nascituro. Infatti, ciascun spermatozoo presenta 44 cromosomi ed un cromosoma sessuale; il cromosoma sessuale potrà essere X o Y. Se il gamete porta il cromosoma X, nascerà una bambina, se porta il cromosoma Y,  nascerà un bambino. 
Il concetto è efficacemente chiarito in questa simpatica figura:
Immagine dal sito indiano http://www.2classnotes.com (in lingua inglese)
La sommità della testa dello spermatozoo è provvista di una parte appuntita: l'acrosoma; esso è ricco di enzimi che aiuteranno lo spermatozoo a superare la membrana dell'ovocellula.
Il corpo contiene un centriolo e numerosi mitocondri, immersi in uno scarso citoplasma. I mitocondri forniranno allo spermatozoo l'energia necessaria per muoversi e raggiungere la meta.
Infine, la coda dello spermatozoo è costituita da un lungo flagello che ne consente il movimento.

La cellula uovo
Ovocita maturo circondato dalle cellule della corona radiata. La seconda divisione meiotica è arrestata in metafase II e si completerà solo dopo la fecondazione.  Nel disegno si vede anche i globulo polare, originato dalla prima divisione meiotica. Immagine originale dal sito tedesco http://fruchtbarkeit-steigern.com/
La cellula uovo è di forma sferica ed ha un diametro di 100 µm; possie una grande quantità di citoplasma, ricco di ribosomi e sostanze nutritive, come lipidi e proteine.
La membrana della cellula uovo è rivestita da una zona pellucida: protegge l'uovo da danni meccanici e forma una barriera per l’ingresso dello spermatozoo. Anche la corona radiata contribuisce a formare una barriera protettiva per l'ovocellula.

L'unione tra l'ovocellula e lo spermatozoo: la fecondazione
Solo 300 / 500 spermatozoi, rispetto agli originali 200 / 300 milioni, riescono a raggiungere le tube, dove avviene la fecondazione. Dovranno percorrere circa 20 cm e, quelli che ci riusciranno, raggiungeranno la cellula uovo in poche ore o giorni (3 al massimo). Solo pochi spermatozoi riusciranno a giungere effettivamente a contatto con la membrana plasmatica della cellula uovo, normalmente non più di 3!
Durante il lungo viaggio che lo separa dalla sua meta, lo spermatozoo subisce una serie di modifiche che, nel loro insieme, prendono il nome di capaciazione.
La membrana dello spermatozoo si modifica per potersi legare, quando sarà il momento, alla zona pellucida dell’ovocita. Le albumine, proteine presenti nell'ambiente genitale  femminile, rimuovono il colesterolo dalla membrana dello spermatozoo e la rendono più fluida. Inoltre, grazie a questo processo, la membrana dello spermatozoo può esporre degli specifici recettori: questi si legheranno alle glicoproteine che si trovano nella zona pellucida dell'ovocita.
I cambiamenti riguardano anche la membrana che ricopre il flagello: ne favoriscono, infatti, la motilità iperattiva; si tratta di un movimento molto vigoroso nel quale la coda si muove in modo simile  a colpi di frusta. (iperattivazione)
Infine, l'acrosoma si gonfia e si prepara alla reazione acrosomiale.
La reazione acrosomiale è attivata dall'ingresso di ioni calcio  nella cellula: consiste nella fusione della vescicola acrosomiale con la  membrana cellulare sovrastante. Questo permette la fuoriuscita degli enzimi idrolitici che "scioglieranno" la zona pellucida e permettono allo spermatozoo di entrare.
Lo spermatozoo sarà ora in grado di fondere la propria membrana con quella dell’ovocita. 
Fecondazione al microscopio elettronico; immagine da wikipedia
Il nucleo dello spermatozoo viene incorporato nel citoplasma dell'ovocita, insieme alle strutture interne della coda. Si realizzata finalmente la fusione tra queste due cellule!
Splendida immagine riassuntiva dal sito inglese http://www.bioscience.org
A questo punto si assiste all'attivazione della cellula uovo: consiste in una serie di modifiche scatenate dalla proteina oscillinaLa proteina oscillina, introdotta dallo spermatozoo al momento della fusione, scatena la liberazione di grandi quantità di ioni calcio.

Immagine tratta da qui.
L’ovocita attua il blocco della polispermia: modifica le caratteristiche elettriche della propria membrana plasmatica (da –70 a +20 mV) e rendere la zona pellucida refrattaria all'ingresso di nuovi spermatozoi. 
Si completa la meiosi della cellula e si forma il corredo aploide con 23 cromosomi.
Dopo poche ore, nella cellula uovo sono visibili i due pronuclei: uno contiene il materiale genetico della madre, l'altro quello del padre.
I pronuclei, trainati dai microtubuli, si avvicinano e si fondono creando la prima cellula di ogni essere umano; lo zigote
Questa prima piccola cellula racchiude il materiale genetico, la prima eredità che ciascuno di noi ha ricevuto dai genitori!

E ora, per concludere, lasciatevi coinvolgere da questo bellissimo video!

_____________________
Nota:
[1] I cromosomi non sono visibili perchè il DNA si presenta solo sotto forma di cromatina.

18 febbraio 2012

Nascita dei gameti: spermatozoo e ovocellula

La meiosi è il processo che, negli organismi superiori, porta alla formazione dei gameti, lo spermatozoo nell'uomo e l'ovocellula nella donna. In questo post vedremo le principali differenze tra la formazione dei gameti maschili e femminili.

Nascita degli spermatozoi: gametogenesi maschile
I testicoli sono gli organi deputati alla spermatogenesi ed alla secrezione dell'ormone testosterone

Il testosterone influisce sulla maturazione degli spermatozoi nei testicoli. Da wikipedia.

Le due funzioni sono svolte da due diverse componenti del testicolo. La produzione degli spermatozoi, infatti, è effettuata dai tubuli seminiferi. La produzione e la secrezione del testosterone sono, invece, compito delle cellule di Leydig, che si trovano accanto ai tubuli seminiferi.

Come si vede nella figura, nel maschio le cellule che si originano dalla meiosi si differenziano in spermatozoi funzionali. Il processo non è immediato, ma procede attraverso diverse fasi.
Spermatogenesi [da buffonescience9.wikispaces.com (CC BY-SA 3.0)]  http://www.inbiochem.com

Dalla nascita fino alla pubertà, nel testicolo ci sono delle cellule con corredo genetico diploide (2n), incapaci di fecondare: gli spermatogoni. Queste cellule inizieranno a differenziarsi solo con la pubertà.

In base alle caratteristiche del nucleo si distinguono due tipi di spermatogoni: il  tipo  A (con cromatina dispersa) ed il  tipo  B (con cromatina addensata). Il tipo A rappresenta la forma più indifferenziata, mentre il tipo B è destinato a formare gli spermatociti primari.

Gli spermatociti primari, a loro volta, a seguito della prima divisione meiotica, diventano spermatociti secondari. Alla prima divisione meiotica, segue la seconda divisione meiotica che li trasformerà in spermatidi, con corredo cromosomico aploide (n). 
Al termine della seconda divisione meiotica, dunque, si formano 4 spermatidi per ogni spermatogone B di partenza.
A questo punto, gli spermatidi acquisiscono tutti quei caratteri indispensabili per la fecondazione, trasformandosi in spermatozoi.

Spermatogenesi: controllo ormonale
La spermatogenesi è soggetta a controllo ormonale. Immagine originale tratta da qui
La gametogenesi maschile è, naturalmente, soggetta a controllo ormonale. L'ipotalamo stimola l'ipofisi a produrre LH e FSH. L'ormone LH stimola le cellule di Leydig a produrre testosteroneL'ormone FSH stimola, invece, la spermatogenesi.

Nascita della cellula uovo: gametogenesi femminile
Come si vede nell'immagine, le divisioni meiotiche nella donna sono asimmetriche; infatti, si genera una sola cellula uovo funzionante, mentre 3 globuli polari degeneranoL’uovo è molto voluminoso perché il suo citoplasma è ricco di nutrienti. Il processo avviene nelle ovaie, all'interno dei follicoli.
Immagine originale dal sito  http://www.inbiochem.com non più disponibile

Nella donna l'ovogenesi inizia prima della nascita e si blocca alla meiosi I fino alla pubertà: in questo modo, si formano gli 
ovociti primari. A partire dalla pubertà, si ha la maturazione periodica di un singolo ovocita; il processo, tuttavia, non si completa ma arriva solo fino alla metafase II.
Immagine dal sito https://courses.stu.qmul.ac.uk
Ovogenesi: controllo ormonale
L'immagine illustra molto chiaramente la complessa regolazione ormonale dell'ovogenesi. Gli ormoni che controllano la maturazione del follicolo e l’ovulazione sono lo FSH (ormone follicolo stimolante) e LH (ormone luteinico). 
I due ormoni sono prodotti dall’ipofisi, a sua volta controllata dalll’ipotalamo. FSH stimola lo sviluppo dei follicoli primari in follicoli secondariL'ormone FSH induce, inoltre, la produzione di estrogeni da parte delle ovaie.
Immagine dal sito https://courses.stu.qmul.ac.uk

L' estradiolo è un estrogeno prodotto dalle ovaie. Immagine di wikipedia
L’aumento di estrogeni nel sangue stimolala produzione di LH.
L'ormone LH stimola l’ovocita primario a completare la prima divisione meiotica: si ottiene un ovocita secondario che si ferma in metafase II
Il completamento della meiosi avverrà solo in caso di fecondazione.


AGGIORNAMENTO del 22/03/2014:
Ispirata da una domanda di un lettore di Science For Passion, aggiungo un interessante approfondimento.

Le primitive cellule germinali: i protogoni

Le primitive cellule germinali dell’embrione, chiamate protogoni, sono simili nel maschio e nella femmina; i protogoni si moltiplicano ripetutamente e danno origine a spermatogoni e ovogoni, destinati poi a generare cellule uovo e spermatozoi. Si tratta di cellule staminali pluripotenti, con proprietà simili alle cellule germinali primordiali da cui derivano. Rispetto a queste ultime hanno solo proprietà più limitate perché derivano dal feto già parzialmente maturo e possono dare origine solo agli ovogoni e agli spermatogoni.
Per approfondire il discorso delle cellule staminali, ho scritto questo post.



Questo post partecipa al Carnevale della Chimica n°14 ospitato il 23 febbraio 2012 da Crescere Creativamente di Maestra Rosalba.


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Tania Tanfoglio

16 febbraio 2012

La meiosi e la formazione dei gameti

Dopo aver visto come nasce ogni nuova cellula del nostro corpo, vorrei oggi concentrarmi sulla nascita di due cellule un po' speciali: i gameti, ovvero le cellule riproduttive.

La cellula riproduttiva femminile è detta anche cellula uovo e, nel suo nucleo, ci sono 23 cromosomi. La meiosi,che porta alla formazione della cellula uovo avviene nelle ovaie.
La cellula riproduttiva maschile è, invece, lo spermatozoo, anch'esso contiene 23 cromosomi, protetti dal nucleo cellulare. La meiosi che porta alla formazione degli spermatozoi avviene nei testicoli.
Spermatozoo e cellula uovo. Immagine dal sito tedesco http://fruchtbarkeit-steigern.com/
Dalla loro unione si ripristina il patrimonio cromosomico tipico della nostra specie: 46 cromosomi, ovvero 23 coppie.

La meiosi è il processo caratteristico delle cellule eucariotida una cellula madre si formano quattro nuove cellule figlie; le nuove cellule avranno la metà del patrimonio genetico rispetto alla cellula che le ha generate.
Immagine della meiosi da: Ventruto V., Sacco G., Fortunato L., Testo atlante di citogenetica umana, Springer, 2001. 
Ho scelto questa immagine perchè la ritengo particolarmente efficace. La prima cellula mostra il punto di partenza della meiosi, ovvero una cellula diploide con 46 cromosomi. La seconda cellula evidenzia, invece, la duplicazione del patrimonio genetico: si passa, quindi, da una cellula 2n ad una 4n. A questo punto, la cellula entra effettivamente in meiosi. La meiosi si concretizza con due divisioni successive grazie alle quali si ottengono 4 cellule con un corredo cromosomico dimezzato rispetto alla cellula madre, ovvero 23 cromosomi.

LE FASI DELLA MEIOSI
La meiosi, quindi, è simile alla mitosi ma avvengono due divisioni cellulari consecutive: 
  • Prima divisione meiotica o meiosi I; l'aspetto più importante è la ripartizione dei  cromosomi: si ottengono due cellule dotate ciascuna di un patrimonio genetico aploide, ovvero di un solo cromosoma per tipo. In questa prima divisione si separano i cromosomi omologhi.
  • Ventruto V., Sacco G., Fortunato L., Testo atlante di citogenetica umana, Springer, 2001. 
  • Seconda divisione meiotica o meiosi II: in questa seconda divisione, invece, si separano i cromatidi fratelli di ciascun cromosoma. Per questo motivo le 4 cellule risultanti saranno aploidi.
    Ventruto V., Sacco G., Fortunato L., Testo atlante di citogenetica umana, Springer, 2001.

Naturalmente, anche nella meiosi si distinguono diverse fasi, vediamole.

La prima divisione meiotica si divide in:


La duplicazione del materiale genetico avviene prima di entrare in meiosi
Per questo motivo, quando la cromatina si condensa, sono visibili i cromosomi omologhi, ciascuno formato dai due cromatidi fratelli ed uniti a livello del centromero. Immagine dal sito in inglese http://bio1100.nicerweb.com/ dove potete trovare anche numerosi test per il ripasso di diversi argomenti di biologia
Profase I: la cromatina si condensa e si formano i cromosomi. Ciascun cromosoma omologo appare duplicato come mostrato nella parte destra della figura, ovvero formato da due cromatidi fratelli. I cromosomi omologhi sono uno di origine materna, l'altro di origine paterna. I cromatidi fratelli sono identici perché derivano dal processo di duplicazione del DNA; la duplicazione del DNA avviene prima dell'ingresso in meiosi.
Nella profase I avviene il crossing over: lo scambio di frammenti di cromosoma tra i cromatidi dei due cromosomi omologhi. Il crossing over è un processo importantissimo per il mantenimento della variabilità genetica tra gli individui; è anche grazie a questo meccanismo si scambio se le cellule che si formano nella meiosi sono diverse tra loro.
Crossing-over: scambio di frammenti di cromatidi fratelli tra due cromosomi omologhi. Immagine dal sito inglese http://www.emc.maricopa.edu
Infine, sempre nella profase I, la membrana nucleare si disgrega e si forma il fuso.

Ecco uno schema riassuntivo dei principali eventi che ho appena descritto.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online

Metafase I: i cromosomi si dispongono al centro della cellula, lungo la piastra equatoriale.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Anafase I: i cromosomi omologhi si separano, migrando verso i poli opposti della cellula. I cromosomi omologhi migrano ai poli opposti della cellula in modo del tutto casuale.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Telofase I e citodieresi: i cromosomi si decondensano, le fibre del fuso si disgragano, il ciotoplasma con tutto il suo contenuto si suddivide tra le due cellule figlie ed avviene la citodieresi che completa il processo. 

La seconda divisione meiotica si divide in:

Profase II: la cromatina si condensa nuovamente e si formano le fibre del fuso. La membrana nucleare si disgrega.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Metafase II: i cromosomi si dispongono sulla linea equatoriale; ciascun dei due cromatidi è rivolto verso uno dei due poli della cellula. I centromeri prendono contatto con le fibre del fuso.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Anafase II: avviene la separazione tra i cromatidi di ciascun cromosoma; i cromatidi, infatti, migrano ciascuno verso un polo della cellula.
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Telofase II e citodieresi: ai poli opposti della cellula, si formano due aggregati di cromosomi che cominciano a de-condensarsi. Le fibre del fuso spariscono e si forma la membrana nucleare. Il citoplasma della cellula si divide e si ottengono in due cellula figlie aploidi (2 per ciascuna cellula, per un totale di 4).
Meiosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Nella meiosi si formano, quindi, 4 cellule aploidi, con un corredo cromosomico dimezzato rispetto alla cellula madre, che hanno come unico compito quello di formare una nuova vita.

Immagine tratta da: http://bio1100.nicerweb.com 
Questo post partecipa al Carnevale della Chimica n°14 ospitato il 23 febbraio 2012 da Crescere Creativamente di Maestra Rosalba.

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Tania Tanfoglio

14 febbraio 2012

Controllo del ciclo cellulare: complessi ciclina-Cdk

La nascita di una nuova cellula necessita di numerosi e accurati controlli che vengono effettuati da enzimi specifici durante le diverse fasi del ciclo cellulare.


Le diverse fasi del ciclo cellulare. Immagine da Operatore e Tecnico dei Servizi Sociali - corso di igiene, anatomia e fisiologia.




I passaggi da una fase all’altra dipendono dall’attivazione di alcuni ENZIMI chiamati chinasi ciclina-dipendente o semplicemente Cdk
Procedere nella fase S? Fermarsi? Ritirarsi nella fase Go? Si dice che le cellule che hanno smesso di dividersi, si trovano in uno stato di quiescenza, chiamato fase G0. Le cellule nervose, ad esempio, rimangono in questa fase per tutta nostra vita.

COSA SONO GLI ENZIMI
Un enzima è una proteina che ha il compito di consentire le reazioni chimiche nel nostro organismo, catalizzandole, ovvero aumentandone la velocità.


Alcuni enzimi, detti enzimi coniugati, possiedono, legato alla loro catena proteica, un co-enzima; si tratta di un fattore che ha la funzione di facilitare l’azione dell'enzima stesso. 
Il co-enzima può avere una diversa natura chimica:
  • Può essere uno ione: ad esempio, uno ione di ferro (Fe), di zinco (Zn) o di cobalto (Co).
  • Può essere una vitamina, ad esempio il Co-enzima A, derivato dalla vitamina A. 
    Struttura chimica del Co-enzima A. Immagine da wikipedia.
  • Può essere rappresentato da una molecola più complessa, come i  cofattori il Nicotinamide-Adenin-Dinucleotide, NAD, e il Flavin-Adenin-Dinucleotide, FAD, coinvolti nella respirazione cellulare. Qui un interessantissimo video sulla respirazione cellulare, ovvero il meccanismo che porta alla produzione di energia nel nostro organismo. Il video è in inglese ma, grazie alle immagini, è di facile comprensione.
    Struttura chimica del FAD. Immagine da wikipedia.
Struttura chimica del NAD rappresentata con un modello 3D. Immagine da wikipedia.  
L’attività di un enzima è altamente specifica per il tipo di reazione che esso catalizza e per il tipo di reagente (chiamato anche substrato che interviene nella reazione chimica.

Gli enzimi sono molto specifici: possono legarsi solo a  certi substrati. L'immagine mostra chiaramente come  I due enzimi (in giallo) possano legarsi solo a substrati che presentino una conformazione tridimensionale compatibile con il loro sito attivo. Immagine da http://www.chem4kids.com
Il meccanismo d'azione di molti enzimi viene interpretato secondo il cosiddetto modello "chiave e serratura": gli enzimi hanno una regione, chiamata sito attivo, specifica e conformata in modo da adattarsi solo alla struttura del substrato con il quale devono reagire.

Meccanismo chiave-serratura: l'enzima si adatta al proprio substrato, come una chiave si adatta in modo specifico ad una serratura. Immagine da http://www.chem4kids.com
Alcuni enzimi,  invece, funzionano secondo il modello dell'"adattamento indotto": è il substrato stesso che determina una variazione nella conformazione del sito attivo dell'enzima, nel momento in cui l'enzima ed il substrato si uniscono.
Meccanismo dell'adattamento indotto: quando il substrato entra a contatto con l'enzima ne modifica il sito attivo. Immagine di wikipedia.
Indipendentemente dal meccanismo d'azione, l'enzima non modifica la reazione chimica, si limita a velocizzarla; al termine della reazione l'enzima non viene modificato e può catalizzarne una nuova.
Naturalmente l'azione catalitica di un enzima è finemente regolata da vari fattori, ad esempio: la temperatura, il pH, ma anche la presenza di sostanze che attivano l'enzima o lo inibiscono.


GLI ENZIMI CHE CONTROLLANO IL CICLO CELLULARE: Complessi Ciclina-Cdk
I passaggi da una fase all’altra dipendono dall’attivazione di alcuni enzimi chiamati chinasi  ciclina dipendente (Cdk). Ne esistono diverse e, per differenziarle, si utilizzano i numeri; ad esempio, Cdk1.
Questi enzimi catalizzano la fosforilazione di proteine bersaglio, cioè il trasferimento di un gruppo fosfato dall’ATP alla  proteina stessa.


ATP. Immagine da wikipedia.
La reazione di fosforilazione cambia la carica elettrica, la forma e la funzione della proteina: tali cambiamenti consentono al ciclo cellulare di procedere.

Le proteine chinasi per diventare  attive si legano ad un secondo  tipo di proteine, le cicline; esistono diverse cicline contraddistinte con le lettere dell'alfabeto. L'unione tra la ciclina e la chinasi forma un complesso proteico che induce il passaggio da una fase all'altra.
Dopo aver svolto il suo compito la proteina ciclina si stacca dalla chinasi, che torna ad essere inattiva. 

I complessi ciclina-Cdk funzionano da check point, ovvero punti di controllo nei quali viene verificato lo stato di salute della cellula, prima di passare alle fasi successive.


Punti di controllo del ciclo cellulare:
  1. Passaggio dalla fase G1 alla fase S.
  2. Passaggio dalla fase G2 alla mitosi.
  3. Completamento della mitosi.
Il grafico mostra la concentrazione delle cicline nelle diverse fasi del ciclo cellulare. Immagine di Wikipedia.

  • Le cicline D agiscono nei momenti iniziali della fase G1; si legano con le CdK4 e 6; il loro compito è quello di guidare la transizione tra la fase G1 e la fase S.
  • Le cicline E, invece,  agiscono più tardivamente nella fase G1 legandosi alle Cdk2. Anche il loro legame è richiesto per la transizione dalla fase G1 alla fase S.
  • Le cicline A si legano alle Cdk1 e Cdk2; queste cicline stimolano la duplicazione dei cromosomi e partecipano alla regolazione delle prime fasi della mitosi.
  • Le cicline B sono le cicline mitotiche e formano un complesso con le CdK1. Queste cicline stimolano l'ingresso nella mitosi.
Come potete vedere è sempre la chimica protagonista anche nella divisione cellulare e, quindi, nella nascita di nuove cellule!


Questo post partecipa al Carnevale della Chimica n°14 ospitato il 23 febbraio 2012 da Crescere Creativamente di Maestra Rosalba.


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 Tania Tanfoglio 

13 febbraio 2012

Il lancio di Vega è avvenuto con successo

È partito oggi, alle 11 ora italiana, il primo volo di test e qualifica di Vega.
Il lanciatore è partito dal Centro Spaziale Europeo di Kourou e ha messo in orbita con successo 9 satelliti: il satellite LARES, il micro satellite Almasat-1 e 7 piccoli satelliti CUBEsat.
LARES (Laser Relativity Satellite) permetterà di raggiungere importanti obiettivi scientifici nel campo della fisica gravitazionale, della fisica fondamentale e delle scienze della Terra.
I micro satelliti CUBEsat sono stati sviluppati con finalità formative da diverse Università europee, fra le quali il Politecnico di Torino e l’Università di Roma, mentre il micro satellite Almasat-1 è stato progettato da una quarantina di studenti dell’Università di Bologna per validare tecnologie di propulsione spaziale.
“Oggi raccogliamo i frutti di otto anni di impegno e di lavoro allo sviluppo del nuovo lanciatore, il primo realizzato interamente in fibra di carbonio”, ha dichiarato Pier Giuliano Lasagni, Responsabile Divisione Spazio di Avio. “Tutto questo è stato reso possibile grazie all’entusiasmo e alle competenze del nostro team di Colleferro (RM); il volo di Vega apre una nuova via ai servizi di lancio futuri e ci rende ancora più motivati a proseguire nelle nostre attività di ricerca e sviluppo”.

Eccovi due link a Flicker con delle belle immagini del lancio:
Qui potete, invece, vedere il video del lancio!
Buona visione!
Tania Tanfoglio

12 febbraio 2012

Nascita di nuove cellule: la mitosi

Il questo post parlerò della mitosiprima, però, riprendo alcuni concetti chiave dal  post precedente, che aiuteranno a capire meglio il processo di divisione cellulare. 

IL CICLO CELLULARE: INTERFASE e MITOSI
Il ciclo cellulare può essere schematicamente diviso in due fasi: l'interfase e la mitosi.
  • L'interfase: è la fase tra una mitosi e la successiva, durante la quale la cellula svolge le sue funzioni vitali. L'interfase è, a sua volta, suddivisa in 3 fasi: la fase G1 nella quale la cellula duplica il suo contenuto, ad esclusione del corredo genetico. La fase S durante la quale la cellula duplica il materiale genetico; la fase G2 durante la quale la cellula si prepara alla mitosi, controlla e ripara eventuali errori commessi nella replicazione del DNA.
  • La mitosi, ovvero la divisione cellulare.
Department of Genetics, University of Leicester
La divisione cellulare è un processo molto importante, che deve avvenire in modo controllato e preciso. Ciascuna cellula del nostro corpo si origina a partire dallo zigote (= cellula che si ottiene dall'unione della cellula uovo con lo spermatozoo) per divisioni successive; è sempre la mitosi che permette al nostro corpo di crescere, di sostituire le cellule invecchiate o danneggiate.



Il lungo viaggio dell’embrione L'immagine mostra le divisioni successive alle quali va incontro la cellula uovo dopo la fecondazione. Tutte queste divisioni avvengono per mitosi. In 4-5 giorni passa dallo stato unicellulare a quello pluricellulare: il numero di cellule raddoppia ogni 12-15 ore.

I PROTAGONISTI DELLA DIVISIONE CELLULARE
Prima di addentrarsi nei passaggi chiave della divisione cellulare, è bene conoscerne i protagonisti.

I cromosomi
Immagine tratta dal sito http://leavingbio.net/
L'immagine viola mostra il nucleo di una cellula, prima della divisone cellulare. Il nucleo è protetto dalla membrana nucleare; all'interno del nucleo ci sono la cromatina e il nucleolo. La cromatina è la forma nella quale si trova il DNA durante l'interfase; il nucleolo, invece, è l'organello deputato alla costruzione (sintesi) dell'rRNA, ovvero l'RNA che costituisce i ribosomi, le fabbriche delle proteine. Durante la mitosi il nucleolo scompare e la membrana nucleare si disgrega.
Immagine da Larapedia.com dove potete trovare appunti di biologia
All'inizio della mitosi i cromosomi diventano visibili. 
Il cromosoma presenta una forma bastoncino costituita da due filamenti identici di DNA: i cromatidi fratelli. 
I cromatidi sono uniti a livello del centromero. 
A ciascun centromero è associato il cinetocore, punto di ancoraggio per le fibre del fuso mitotico.

L'apparato mitotico
L’apparato mitotico è composto dai centrioli, dall’aster e dalle fibre del fuso; permette la migrazione dei cromosomi durante la divisione cellulare.
I centrioli sono strutture proteiche tubulari coinvolte nella formazione del fuso mitotico e nel completamento della citodieresi.
Nella fase G1 dell’interfase la coppia di cetrioli si separa; nella fase S avviene, invece, la duplicazione dei centrioli in modo che ce ne siano due per ogni cellula figlia. Il centriolo è circondato da ulteriore materiale che nel complesso prende il nome di centrosoma


Immagine da http://ies.rayuela.mostoles.educa.madrid.org/

L’aster è composto da microtubuli che si irradiano dal centrosoma. Questa struttura compare nella profase e scompare nella telofase.
Le fibre del fuso si propagano dai due poli della cellula. Le fibre del fuso sono composte da microtubuli: consentono l’allungamento della cellula e la divisione dei cromatidi fratelli. 

LE FASI DELLA DIVISIONE CELLULARE

Ora vediamo le diverse fasi della mitosi

PROFASE 
Inizia quando i cromosomi diventano visibili al microscopio, in seguito alla condensazione DNA. 
Il nucleolo scompare e la membrana nucleare inizia a disgregarsi.
centrioli migrano ai poli opposti della cellula.
Si forma il fuso mitotico, al quale si attaccheranno i cromosomi.

Ecco un'immagine riassuntiva:
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
  • Nel primo schema si vedono i centrioli e il nucleo con i cromosomi duplicati e il nucleolo: la cellula si presenta così prima della mitosi.
  • Nel secondo schema si possono vedere i centrioli che iniziano a migrare ai poli opposti della cellula e i cromosomi, formati dai due cromatidi fratelli, tenuti insieme dal centromero. La membrana nucleare si disgrega.
  • Infine, nel terzo schema, i centrioli sono correttamente posizionati; inizia la formazione delle fibre del fuso e il processo di disgregazione della membrana nucleare è quasi completo. Il nucleolo è ormai scomparso.
METAFASE
A questo punto scompare la membrana nucleare ed i cromosomi si agganciano alle fibre del fuso mitotico in corrispondenza del loro centromero e si allineano in corrispondenza del piano equatoriale (zona centrale della cellula).
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
ANAFASE
I due cromatidi di ciascun cromosoma si separano e vengono trascinati ai due poli opposti della cellula dalle fibre del fuso mitotico.
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
TELOFASE e CITODIERESI 
I cromatidi ai poli della cellula si de-condensano attorno a ciascun corredo cromosomico si forma una nuova membrana nucleare.
Nella citodieresi le due cellule figlie si separano.Il risultato finale è la formazione di due cellule figlie con lo stesso numero di cromosomi della cellula madre (23 coppie, ovvero 46 cromosomi).
Mitosis. Art. Encyclopædia Britannica Online
Eccovi, infine, un'altra bella immagine riassuntiva del processo di divisione mitotica.

Immagine dal blog in lingua inglese Finley's Period 8
Su Cells alive potete vedere anche un'animazione interattiva della mitosi.
Infine, se vi siete mai chiesti com'è nata la prima cellula eucariotica potete scoprirlo leggendo Una nuova luce sulla nascita della cellula eucariotica.


Questo post partecipa al Carnevale della Chimica n°14 ospitato il 23 febbraio 2012 da Crescere Creativamente di Maestra Rosalba.


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Tania Tanfoglio
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