Ciclo Cellulare Mitosi

Differenziamento

Ciclo Cellulare Mitosi

Differenziamento

Ciclo CellulareCiclo Cellulare• Ciclo cellulare Eucariotico diviso in 4

fasi successive

• La Cellula o si sta dividendo oppure è in InterfaseInterfase

• 12 ore o più lungo

Cellule Cellule DifferenziatDifferenziat

ee

Cellule in Cellule in DivisioneDivisione

Fase G1Fase G1

• Gap PhaseGap Phase– Tra Mitosi e Fase S

• La fase più lunga del ciclo– Altamente variabile a seconda del tipo

cellulare

• Periodo di crescita cellulare (la cellula riacquista le sue dimensioni normali)– Sintesi di RNA e proteineSintesi di RNA e proteine

– Preparazione per la duplicazione del DNAPreparazione per la duplicazione del DNA

• Il controllo viene esercitato da

CiclineCicline e Chinasi Ciclina-dipendenti Chinasi Ciclina-dipendenti

(cdk)(cdk)

Fase S

Fase S

• S = SintesiSintesi

• Durante la fase S avviene la ReplicazioneReplicazione del DNA– Tutte le proteine che servono

vengono sintetizzate durante la fase G1

Fase G2Fase G2

• Secondo GapSecondo Gap

• Si trova tra fase S e Mitosi

• Relativamente corta

• Le cellule si predispongono per la divisione mitotica– Produzione proteine specificheProduzione proteine specifiche

– Controllo del DNA replicato al Controllo del DNA replicato al

fine di correggere eventuali fine di correggere eventuali

errorierrori

Fase MFase M

• M = MitosiMitosi

• Processo continuo che porta alla formazione di 2 cellule figlie da una cellula madre

• Mantenuto lo stesso contenuto di Mantenuto lo stesso contenuto di

DNADNA

• Figure MitoticheFigure Mitotiche possono essere d’aiuto per il riconoscimento istologico– Figure mitotiche anormali possono

essere indice di patologia

Fasi della MitosiFasi della Mitosi• La mitosi si divide in 4 fasi

– ProfaseProfase

– MetafaseMetafase

– AnafaseAnafase

– TelofaseTelofase

• Le cellule altamente differenziate possono evitare la fase M ed entrare in Fase GFase G00

– La fase G0 rappresenta l’assenza

completa dei processi preparatori alla Fase M

ProfaseProfase

• Durante l’interfase il materiale genetico si trova in forma di cromatina nucleare

• Durante la ProfaseProfase i cromosomi si condensano assumendo la loro forma tipica e diventano visibili al MO

• Ogni cromosoma è diviso in due subunità dette CromatidiCromatidi

• Scompare l’involucro nucleare

Profas

e

Profas

e• Inizia a formarsi il Fuso Fuso

MitoticoMitotico

– Costituito da microtubuli

– Microtubuli si inseriscono sul

Centromero o CinetocoreCentromero o Cinetocore

•Parte centrale dei cromosomi

ProfaseProfase

Microtubuli e cromatidiMicrotubuli e cromatidi

MetafaseMetafase

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

mediana della cellula

• Il fuso è completamene formato e i

cromosomicromosomi sono disposti all’equatore all’equatore

della celluladella cellula

• Ogni centromerocentromero è collegato a microtubuli diretti verso i poli opposti della cellula

Scomparsa dell’involucro nucleare

Scomparsa dell’involucro nucleare

MetafaseMetafase

Polimerizzazione e depolimerizzazione dei microtubuli muove lentamente i cromosomi

all’equatore

AnafaseAnafase

• Questa fase inizia quando i

microtubuli iniziano a

spostarsi verso i poli

– Trascinano i cromatidi

• I cromatidicromatidi sono quindi

localizzati ai poli opposti della ai poli opposti della

cellulacellula

AnafaseAnafase

TelofaseTelofase

• Quando il movimento dei cromatidi

si è completato inizia la telofase

• I cromatidi despiralizzanocromatidi despiralizzano e i

cromosomi diventano invisibili

• Si riforma l’involucro nucleareSi riforma l’involucro nucleare

– A partire dal reticolo endoplasmatico

rugoso

• Il fuso inizia a sparire al momento

di transizione anafase/telofase

CitodieresiCitodieresi

• La citodieresi rappresenta la

separazione fisicaseparazione fisica delle due cellule figlie

• La membrana plasmatica si separa in due

• Il solco sulla membrana plasmatica si forma grazie a microfilamentimicrofilamenti localizzati sotto la membrana stessa

• Il solco sarà perpendicolare al fuso mitotico (zona equatoriale)

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MeiosiMeiosi MitosiMitosi

MeiosiMeiosi• Processo di divisione cellulare,

tramite il quale si originano le cellule germinali

• Risultati di questo processo– Riduzione del numero Diploide (2n)Diploide (2n)

dei cromosomi ad Aploide (1n)Aploide (1n)

– Assicura che ognuno dei gameti porti una quantità aploide sia di DNA che di cromosomi

– RicombinazioneRicombinazione dei geni•Assicura la variabilità e la diversità

genica

Meiosi IDivisione RiduzionaleDivisione Riduzionale

Meiosi IDivisione RiduzionaleDivisione Riduzionale

• Le coppie di cromosomi omologhicoppie di cromosomi omologhi si allineano ed ogni membro della coppia si allontana verso il polo opposto della cellula che si divide

• Riduzione da Diploide (2n)Diploide (2n) ad ad Aploide Aploide (1n)(1n)

• Inizia alla fine dell’Interfase del ciclo cellulare

• All’inizio della GametogenesiGametogenesi– La quantità di DNA così come il numero di cromosomi è

doppia

• 4 fasi4 fasi– Profase IProfase I - Anafase I- Anafase I

– Metafase IMetafase I - Telofase I- Telofase I

Cromosomi si Cromosomi si spiralizzano, spiralizzano, formando grossi formando grossi filamenti nel filamenti nel nucleonucleo

Coppie di Coppie di cromosomi cromosomi omologhi si omologhi si affiancano in affiancano in registro, dando registro, dando origine alle origine alle tetraditetradi

Cromosomi si Cromosomi si condensano condensano maggiormente, si maggiormente, si ha ha Crossing-overCrossing-over in corrispondenza in corrispondenza dei dei ChiasmiChiasmi

Cromosomi si Cromosomi si spiralizzano spiralizzano ulteriormentulteriormente e e e cominciano a cominciano a separarsisepararsi

Cromosomi Cromosomi massima massima condensazione, condensazione, scompaiono scompaiono nucleolo e nucleolo e membrana membrana nucleare.nucleare.Cromosomi liberi Cromosomi liberi nel citoplasmanel citoplasma

Fase più lunga, anche giorniFase più lunga, anche giorni90% della meiosi90% della meiosi

Meiosi IIDivisione EquazionaleDivisione Equazionale

Meiosi IIDivisione EquazionaleDivisione Equazionale

• Avviene senza precedente sintesi di DNA

• Molto simile a Mitosi

• Procede velocemente attraverso le 4 fasi– Profase IIProfase II - Anafase II- Anafase II

– Metafase IIMetafase II - Telofase II - Telofase II

• RisultatoRisultato– 4 cellule figlie AploidiAploidi

– Ognuna con un singolo CromatidioCromatidio

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Meiosi nell’essere umano

Meiosi nell’essere umano

• Organismi viventi che presentano una riproduzione riproduzione sessuatasessuata, i gameti prima di giungere a maturazione completa, e quindi essere pronti per la fecondazione, subiscono le due divisioni meiotiche al fine di dimezzare il corredo diploide e renderlo aploide

• SpermatogenesiSpermatogenesi– Processo di maturazione dello spermatozoo:

– Spermatogonio → spermatocita I → spermatocita II → spermatidi → spermatozoo

• OogenesiOogenesi– Processo di maturazione dell’oocita:

– oogonio → oocita I → oocita II → corpuscolo polare → oocita maturo + 3 corpuscoli polari (che degenereranno)

Fase G0Fase G0

• Cellule escono dal ciclo

definitivamentedefinitivamente

– Cellule differenziate

terminalmente

– Non necessitano di ulteriori

divisioni (neuroni)

• Per un certo periodo di tempoperiodo di tempo

– Possono rientrarci quando serve

(linfociti)

DifferenziamentoDifferenziamento

• Tutte le cellule hanno funzioni di

base

– Respirazione, crescita, divisione, sintesi

• La maggior parte ha delle capacità

particolari

– 200 differenti tipi cellulari nel corpo 200 differenti tipi cellulari nel corpo

umanoumano

• Le cellule terminalmente

differenziate normalmente

presentano caratteristiche peculiari

che si riflettono nella loro

morfologia

Rinnovamento CellulareRinnovamento Cellulare

• Non-renewing o Permanenti o Non-renewing o Permanenti o

StaticheStatiche

– Permanentemente in G0

• Potenzialmente rinnovabili o in Potenzialmente rinnovabili o in

Espansione o StabiliEspansione o Stabili

– G0 lunga

• Continuo rinnovamento o labiliContinuo rinnovamento o labili

– G0 corta o assente

• Divisione ed InterconversioneDivisione ed Interconversione

Cellule Permanenti Cellule Permanenti

• Non hanno capacità proliferativa

• Non si dividono mai

• Non possono essere rimpiazzate

• Ciclo vitale lungo

• Vivono in “aree protette”

• Cellule NervoseCellule Nervose – Fibre nervose

possiedono un potenziale rigenerativo

• Muscolo Muscolo CardiacoCardiaco

• Epitelio auditivo Epitelio auditivo dell’orecchiodell’orecchio

• Cellule Cellule dell’occhiodell’occhio

Cellule potenzialmente rinnovabili

Cellule potenzialmente rinnovabili

• Non ciclano costantemente

• Ritornano ad un ciclo attivo in risposta a mancanza critica di cellule

• Rinnovano semplicemente mediante divisione di cellule differenziate– Origina due cellule figlie dello

stesso tipo

EpatocitiEpatociti FibroblastiFibroblasti

Epiteli Epiteli GhiandolaGhiandola

riri

Cellule EndotelialiCellule Endoteliali

Cellule in rinnovamento continuo

Cellule in rinnovamento continuo

• Utilizzano Cellule StaminaliCellule Staminali (o progenitrici)– Non differenziate

– Possono dividersi senza limitazioni fino a che l’organismo sopravvive

• Dopo la divisione, la cellula figlia può: – Rimanere una Staminale

– Differenziare

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

Perché il corpo usa le staminali?

Perché il corpo usa le staminali?

• Differenziamento terminale incompatibile con la divisione cellulare– Mancano i nuclei nelle cellule della

pelle e negli eritrociti

– Miofibrille dei muscoli interferiscono con citodieresi• Inoltre, troppi nuclei per coordinare la

divisione

Staminali epitelialiStaminali epiteliali

• Normalmente sono posizionate alla base– Spesso attaccate alla lamina

basale

• Si dividono, differenziano e migrano– Epitelio Intestinale

– Epitelio Olfattorio

– Epidermide

– Ghiandola Mammaria

• Cellule UnipotentiCellule Unipotenti

– Sono cellule “determinate”“determinate”

– Possono essere solo ciò per cui

sono state programmate

– Uni = Scelta Singola

•Spermatozoi, epidermide, cellule

Satelliti del muscolo Scheletrico

• TotipotentiTotipotenti o PluripotentiPluripotenti

– Possono differenziare in più

direzioni

•Cellule del sangue, Epitelio

Intestinale

Fonti di Staminali per la Ricerca

Fonti di Staminali per la Ricerca

• Midollo ricco di Cellule Staminali– Mesenchima

•Anche nel cordone ombelicale

– Ematopoiesi

• Cheratinociti epidermici

• Staminali neuronali da alcune zone del cervello adulto