Perossisomi: definizione e funzioni

Posted on 08/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

MEDICINA ONLINE Dott Emilio Alessio Loiacono Medico Chirurgo Roma DIFFERENZE CELLULE EUCARIOTE PROCARIOTE Riabilitazione Nutrizionista Infrarossi Accompagno Commissioni Cavitazione Radiofrequenza Ecografia Pulsata Macchie Capillari Ano Pene I perossisomi sono organuli di circa 0,5-1 µm di diametro simili ai lisosomi, dai quali differiscono per il contenuto enzimatico. I perossisomi contengono le catalasi, enzimi specializzati per effettuare reazioni ossidative, che impiegano l’ossigeno molecolare. Il perossisoma, con il mitocondrio, è il principale sito di utilizzazione dell’ossigeno nella cellula. Grossi perossisomi delle cellule del fegato e del rene sono importanti nel neutralizzare la tossicità di numerose molecole, ossidandole (per esempio, quasi la metà dell’alcol che beviamo viene neutralizzata nei perossisomi). I perossisomi elaborano al loro interno il perossido di idrogeno (H2O2), da cui presero il nome. Il perossido di idrogeno ha potere lesivo nei confronti di microrganismi ed interviene in alcuni processi di detossificazione.

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Nucleo cellulare: funzioni, dimensioni e membrane nucleari

Posted on 08/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

Di regola in ogni cellula è presente un solo nucleo, ma esistono eccezioni (come i globuli rossi che ne sono privi, o certe cellule ossee che ne posseggono molti).

Il nucleo è l’organulo che racchiude il materiale genetico, cioè quello che è in grado di conservare l’informazione biologica. L’involucro nucleare fa da barriera tra i processi genetici fondamentali della duplicazione del DNA e della sintesi dell’RNA. All’interno del nucleo il DNA si trova organizzato, a seconda della fase in cui si trova la cellula, in strutture dette cromosomi o in una forma meno organizzata, detta cromatina.

L’involucro nucleare racchiude un’altra struttura a elevato grado di organizzazione, il nucleolo, nel quale avviene l’assemblaggio di tutti i ribosomi della cellula. A differenza di altri organuli, il nucleolo non è delimitato da membrane e può essere presente in più copie in un singolo nucleo.

Oltre alla duplicazione del DNA e alla sintesi dell’RNA, nel nucleo avvengono vari fenomeni di regolazione e attivazione dei geni, mediati da proteine. Ovvero avvengono tutti quei fenomeni che fanno sì che una proteina, codificata da un tratto del DNA, venga prodotta esclusivamente nei tempi e nelle quantità richiesti dalla fisiologia della cellula. L’involucro nucleare, che separa il contenuto del nucleo (il nucleoplasma) dal citoplasma, è costituito da due membrane fosfolipidiche concentriche separate da uno spazio perinucleare.

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La membrana nucleare esterna è in continuità con le membrane del reticolo endoplasmatico ruvido e, analogamente, la sua superficie esterna è cosparsa di ribosomi. Lo spazio perinucleare è in continuità con il lume del reticolo endoplasmatico. Le membrane nucleari esterna e interna sono fuse insieme a intervalli frequenti; in esse si creano quindi dei pori attraverso i quali possono passare sostanze tra il nucleo e il citoplasma. Tramite i pori nucleari le due membrane sono in continuità fra loro, pur essendo molto diverse quanto alle funzioni e alle molecole presenti. I pori nucleari sono circondati da una struttura ad anello, detta complesso del poro nucleare, formata da otto granuli di origine proteica. Attraverso i pori nucleari avviene il trasporto selettivo di grosse molecole o particelle. Per esempio, tutte le molecole di RNA e i ribosomi della cellula sono sintetizzati nel nucleo e quindi trasferiti nel citosol, mentre tutte le proteine che svolgono le loro funzioni all’interno del nucleo sono sintetizzate nel citosol (unica sede della sintesi proteica) e devono venire introdotte nel nucleo.

Il complesso del poro nucleare sembra essere organizzato e mantenuto in sito da un’altra struttura, la lamina basale. Questa è una rete di proteine fibrose che tappezza la superficie interna della membrana nucleare interna collaborando a dare forma al nucleo e a organizzare i cromosomi con i quali è a contatto.

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Citoscheletro: funzioni e struttura

Posted on 08/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

Una matrice di proteine fibrose si estende dal nucleo fino alla superficie interna della membrana citoplasmatica, contribuisce a definire la forma della cellula e riveste un ruolo chiave nel movimento e nella divisione cellulare. Questa matrice fibrosa è detta citoscheletro: può anche controllare il movimento degli organelli cellulari e perfino il metabolismo, dirigendo il traffico delle vescicole.

I tre principali componenti del citoscheletro sono: i microtubuli, i filamenti di actina e i filamenti intermedi. I microtubuli e i filamenti di actina sono costituiti da subunità di proteine globulari, che si possono associare e dissociare rapidamente.

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Il citoscheletro contiene inoltre molte altre specie di proteine accessorie che legano i filamenti fra loro o ad altri componenti cellulari, come la membrana plasmatica, oppure influenzano l’aggregazione delle subunità. Altre proteine accessorie specifiche interagiscono con i filamenti del citoscheletro per produrre movimenti (per esempio, la contrazione muscolare, per opera dei filamenti di actina), o l’azione delle cellule cigliate delle vie respiratorie utilizzando come fonte di energia molecole di ATP.

I microtubuli sono tubicini cavi formati da subunità di una proteina, la tubulina. Nella cellula l’associazione dei microtubuli viene organizzata da strutture specializzate, dette centri di organizzazione dei microtubuli, le quali forniscono una base per l’accrescimento dei microtubuli stessi. Il principale di essi nelle cellule umane, detto centrosoma, si trova vicino al nucleo ed è costituito in genere da una coppia di centrioli, che sono cilindretti cavi la cui parete è formata da 9 triplette di microtubuli. Dai centrioli si organizzano i microtubuli che danno origine al fuso mitotico, che serve da guida per indirizzare i cromosomi ai due poli della cellula in divisione.

La stessa organizzazione dei centrioli la ritroviamo nella cellula in altre strutture: i corpuscoli basali, che hanno il compito di funzionare da impianto per l’organizzazione di ciglia e flagelli. Le ciglia e i flagelli sono sottili appendici filiformi in grado di muoversi, che si presentano sulla superficie di alcune cellule. Essi sono strutturati in un fascio di microtubuli paralleli organizzati in nove coppie poste sulla circonferenza più una coppia al centro, tutto collegato da proteine trasversali. Ciglia e flagelli si differenziano solo per le dimensioni: i flagelli sono più grossi e meno numerosi delle ciglia. La loro funzione primaria è quella di muovere i fluidi sulla superficie di una cellula, o di spingere una cellula isolata attraverso un fluido. Nell’organismo umano, per esempio, vi è un gran numero di ciglia sulla superficie delle cellule epiteliali che tappezzano le vie respiratorie: il loro compito è “spazzare” strati di muco, assieme a particelle di polvere inalate, verso la bocca dove il tutto viene inghiottito ed eliminato. Un tipico esempio di flagello è la coda che permette allo spermatozoo di “nuotare” e spostarsi verso l’uovo per fecondarlo.

Al movimento delle cellule coopera un’altra componente del citoscheletro: i filamenti di actina. Questi sono composti da due subunità diverse e in genere formano una serie di fasci paralleli posti immediatamente al disotto della membrana cellulare. Questi filamenti funzionano da supporti meccanici, in special modo nelle espansioni cellulari. Associati alla miosina, una proteina accessoria, i filamenti di actina formano numerosi sistemi contrattili (per esempio, quelli dei muscoli), che sono responsabili dei movimenti cellulari. I filamenti di actina costituiscono l’anima dei microvilli, piccole espansioni cellulari che formano un orletto a spazzola in molte cellule epiteliali, specie dove è necessaria una grande superficie di scambio come nell’intestino. Fasci di filamenti di actina irrigiditi da legami trasversali contribuiscono nelle cellule capellute dell’orecchio a rivelare il suono. Per poter causare movimento, molto spesso i filamenti di actina sono ancorati alla membrana cellulare tramite una serie di proteine globulari.

Nel muscolo, più filamenti sottili di actina scorrono su un unico filamento più spesso, costituito da miosina, formando strutture complesse che prendono il nome di miofibrille, e nelle cellule muscolari (grosse cellule con più nuclei, risultato della fusione di più cellule) si possono unire più miofibrille a originare un fascio.

La terza componente del citoscheletro è quella dei filamenti intermedi, composta appunto da filamenti che hanno dimensioni intermedie fra quelle dei microtubuli, più grossi, e quelle dei filamenti di actina, più piccoli. I filamenti intermedi sono costituiti da subunità fibrose, associate fianco a fianco per creare una struttura a cordone. Le subunità che formano i filamenti intermedi hanno dimensioni molto diverse, a seconda delle cellule in cui si trovano. La loro funzione è di tipo strutturale, per cui sono particolarmente abbondanti nelle cellule alle quali è necessaria una buona resistenza meccanica.

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Mitocondri: definizione, dimensioni e funzioni

Posted on 08/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

MEDICINA ONLINE CATENA DI TRASPORTO DEGLI ELETTRONI BIOCHIMICA RESPIRAZIONE CELLULARE Il mitocondrio (in inglese “mitochondrion”, al prurale “mitochondria”) è una vera e propria “centrale energetica” cellulare: produce l’energia necessaria per molte funzioni cellulari, quali il movimento ed il trasporto di sostanze. I mitocondri contengono gli enzimi necessari per far avvenire le reazioni chimiche che recuperano l’energia contenuta negli alimenti e l’accumulano in speciali molecole di adenosintrifosfato (ATP), nelle quali si conserva concentrata e pronta all’uso.

I mitocondri sono organuli generalmente a bastoncello, ma possono avere anche forma granulare o filamentosa. Questi organuli sono numerosi all’interno di una cellula, ma la loro quantità può variare molto a seconda dei tessuti presi in esame: per esempio, sono estremamente numerosi nelle cellule, come quelle renali o muscolari, in cui vi è un continuo e grande consumo di energia.

Il mitocondrio, come il nucleo, è delimitato da due membrane a doppio strato lipidico, selettivamente permeabili. La membrana esterna è liscia; quella interna forma numerose pieghe, dette creste, perpendicolari alla parete e più o meno lunghe. Le due membrane racchiudono e definiscono due spazi: lo spazio intermembrana, che si trova tra le due membrane, e lo spazio della matrice, dove è presente del materiale omogeneo contenente enzimi, coenzimi, acqua, fosfati e altre molecole. La membrana esterna è molto più permeabile di quella interna: contiene infatti molte copie di una proteina, che nel suo spessore dà origine a grandi canali, permettendo il passaggio non selettivo di tutte le piccole molecole presenti nel citosol, le quali vanno a riempire lo spazio tra le due membrane.

La membrana interna, viceversa, ha una permeabilità molto selettiva: tramite proteine di trasporto, vi passano solo le piccole molecole che devono essere metabolizzate nello spazio della matrice. La membrana interna, lungo le sue creste, contiene una serie di proteine enzimatiche che funzionano in modo sequenziale, vale a dire che il prodotto di una reazione catalizzata da una proteina servirà da substrato per l’enzima successivo. Queste sono le proteine della catena di trasporto degli elettroni, essenziali per la produzione di molecole “ad alta energia”.

Il compito dei mitocondri è quello di completare la demolizione delle molecole ingerite come fonte di energia. Infatti, nel citosol gli zuccheri vengono demoliti con reazioni che non utilizzano ossigeno, per cui la digestione è parziale e la resa in energia bassa. Nei mitocondri il metabolismo degli zuccheri (ma anche quello dei lipidi) si completa con la loro ossidazione (ciclo di Krebs). I prodotti di questa reazione vengono utilizzati dalla catena di trasporto degli elettroni per produrre molecole ad alta energia (ATP). In questo modo, l’energia immagazzinata nelle molecole di ATP è molto più alta: infatti da ogni molecola di glucosio vengono prodotte 36 molecole di ATP, mentre la glicolisi a livello del citosol ne produce soltanto 2.

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I mitocondri hanno un’altra importante caratteristica: sono la sola struttura della cellula, oltre al nucleo, che contiene materiale genetico (DNA). Il DNA dei mitocondri è relativamente scarso, paragonabile alla quantità che troviamo nei virus, ed è costituito da molecole circolari, organizzate in aggruppamenti distinti nella matrice del mitocondrio, ancorate alla membrana interna. Il DNA mitocondriale reca il codice genetico necessario per la sintesi di alcune proteine che si trovano esclusivamente all’interno del mitocondrio stesso e, poiché la membrana interna è impermeabile alla maggior parte delle molecole, queste proteine non vengono mai rilasciate nel citosol. Queste però non sono che una piccola parte delle proteine presenti nel mitocondrio: le restanti vengono sintetizzate nel citosol e in seguito trasferite all’organulo. Si crea un flusso unidirezionale di molecole dal citosol al mitocondrio.

Non essendovi scambio di sostanze dal mitocondrio al citoplasma, l’organulo deve possedere, ed essere in grado di far funzionare, tutti i sistemi necessari per la sintesi delle proteine codificate dal proprio DNA. Al momento della duplicazione della cellula, anche i mitocondri, a differenza di altri organuli che vengono prodotti ex novo, si duplicano. La duplicazione avviene per scissione (si forma una strozzatura nell’organulo, che poi si divide in due), ed è preceduta da un accrescimento dell’organulo: proteine e lipidi, sintetizzati a livello del citoplasma, vengono aggiunti all’organulo in grande quantità. Nel frattempo vi è la duplicazione del DNA mitocondriale, che risulterà così suddiviso nei due mitocondri generati. Gli organuli completi verranno poi ereditati dalle cellule figlie, casualmente, metà in una cellula e metà nell’altra, secondo quella che viene definita eredità non mendeliana o citoplasmatica.

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Ribosomi e reticolo endoplasmatico: cosa sono e che funzioni svolgono?

Posted on 08/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

Chimicamente, i ribosomi sono ribonucleoproteine, cioè strutture costituite da nucleotidi e proteine. Le grosse molecole di RNA ribosomiale (rRNA) formano un’impalcatura sulla quale si organizzano spontaneamente decine di tipi di proteine ribosomiche.

Ogni proteina viene sintetizzata attraverso un processo in cui molecole di RNA messaggero escono dal nucleo e si attaccano ai ribosomi, in cui la sequenza di RNA viene tradotta nella corrispondente sequenza di aminoacidi assemblati a formare la proteina. Il ribosoma è quindi un apparecchio per sintetizzare le proteine, in grado di riunire nella disposizione opportuna le molecole necessarie per la reazione di sintesi; parte delle proteine che lo costituiscono inoltre funzionano da enzimi che catalizzano le stesse reazioni. I ribosomi dispersi nel citosol in genere sintetizzano proteine che restano e sono utilizzate nella cellula stessa, anche se passano dal citosol a organuli come il nucleo o i mitocondri. Molte proteine, una volta sintetizzate, si staccano dal ribosoma e nel citosol subiscono modificazioni chimiche che le portano ad avere le caratteristiche e la conformazione finale della proteina.

Le proteine che devono essere secrete all’esterno dalla cellula (come gli enzimi digestivi o gli ormoni), o quelle che devono inserirsi nella membrana cellulare o nelle membrane dei differenti organuli, sono sintetizzate da ribosomi che si trovano legati a un complesso sistema di membrane interne, il reticolo endoplasmatico. Questo è una struttura dinamica, la cui quantità aumenta o diminuisce a seconda dell’attività cellulare: la sua estensione rappresenta in media circa la metà di tutte le membrane cellulari. Le membrane del reticolo endoplasmatico formano una rete intrecciata di sacchetti appiattiti (detti cisterne), tubi e canalicoli, attraverso i quali le sostanze possono passare. Lo spazio interno del reticolo endoplasmatico delimitato dalle membrane è detto lume del reticolo.

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Nelle cellule si possono distinguere due regioni funzionalmente e strutturalmente diverse: il reticolo endoplasmatico ruvido (o granulare), al quale, sul lato citoplasmatico della membrana, sono attaccati i ribosomi (questo tipo di reticolo è interessato sia alla sintesi sia al trasporto fuori dalla cellula delle proteine); il reticolo endoplasmatico liscio, che fisicamente è una porzione dello stesso reticolo endoplasmatico ruvido, ma è privo di ribosomi. Il reticolo endoplasmatico liscio è importante nella sintesi dei lipidi e nel trasporto di sostanze dal reticolo endoplasmatico ruvido all’apparato del Golgi. Mentre il reticolo endoplasmatico ruvido è organizzato esclusivamente a cisterne, quello liscio è una rete tridimensionale di tubuli.

I ribosomi legati al reticolo endoplasmatico ruvido, che sintetizzano le proteine, si trovano normalmente liberi nel citosol e si attaccano sulla membrana esterna del reticolo dopo aver riconosciuto una proteina che serve da segnale e recettore. La presenza di recettori permette alle proteine idrosolubili, che vengono sintetizzate nella porzione del ribosoma esposto al citosol, di passare all’interno del lume del reticolo endoplasmatico ruvido, superando la barriera del doppio strato lipidico della membrana del reticolo. Le proteine passano nel lume del reticolo endoplasmatico ruvido non appena sono sintetizzate e prima di avere la possibilità di ripiegarsi nella loro conformazione finale. Le proteine di secrezione vengono liberate nel lume, mentre quelle che devono essere esposte sulle membrane rimangono ancorate alla membrana del reticolo; in seguito, mediante un sistema di vescicole, verranno trasportate a destinazione: là le vescicole si fonderanno con le membrane esponendo le proteine all’esterno.

All’interno del reticolo endoplasmatico ruvido la maggior parte delle proteine viene glicosilata, ovvero vengono aggiunte alle catene proteiche delle catene di zuccheri, che le trasformano in glicoproteine. La glicosilazione è una delle principali funzioni del reticolo endoplasmatico ruvido. Le catene di zuccheri aggiunte alla proteina sono fornite da carboidrati legati a lipidi della membrana del reticolo e vengono in seguito modificate nell’apparato del Golgi.

Il reticolo endoplasmatico liscio è la “fabbrica” dove vengono prodotte le nuove membrane per tutta la cellula: infatti al suo interno sono sintetizzati tutti i lipidi che costituiscono le membrane, i quali si associano con le proteine provenienti dal reticolo endoplasmatico ruvido, con cui vi è continuità. A questo punto dei processi vi sono tutti i componenti per formare le nuove membrane. Dalle estremità del reticolo endoplasmatico liscio si staccano delle vescicole, dette vescicole di trasporto, che vanno a fondersi con la membrana specifica dell’organulo bersaglio, a seconda del contenuto della vescicola. La vescicola diventa parte integrante della membrana dell’organulo bersaglio e i suoi contenuti vengono secreti all’esterno, o esposti sulle membrane se sono ancorati a esse.

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Organelli (organuli) citoplasmatici della cellula animale: cosa sono ed a che servono?

Posted on 08/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

MEDICINA ONLINE Dott Emilio Alessio Loiacono Medico Chirurgo Roma DIFFERENZE CELLULE EUCARIOTE PROCARIOTE Riabilitazione Nutrizionista Infrarossi Accompagno Commissioni Cavitazione Radiofrequenza Ecografia Pulsata Macchie Capillari Ano Pene La cellula è considerata l’unità fondamentale degli organismi viventi, essendo in grado di vivere in maniera autonoma e di riprodursi, finché rimane nel suo ambiente e collabora con le altre cellule. Ogni cellula del nostro corpo, grazie all’evoluzione, si è specializzata a svolgere determinate funzioni necessarie all’organismo intero: ad esempio, una cellula muscolare è in grado di contrarsi conferendo a un organismo la capacità di movimento, ma non è assolutamente in grado di difendersi da un’infezione virale, al contrario di un linfocita. Quindi due cellule di questo tipo, isolate dall’organismo, non sono in grado di sopravvivere, mentre all’interno di esso, dove sfruttano le condizioni di cooperazione con le altre cellule, trovano un ambiente ideale.

La cellula eucariote: caratteristiche
La cellula eucariote, rispetto alla procariote ha una serie di differenze, come ad esempio ha volume maggiore (per approfondire leggi: Differenza tra cellule eucariote e procariote). La cellula eucariote contiene inoltre una serie di strutture dette organelli, o organuli, che la procariote non possiede (ad eccezione dei ribosomi). Un’altra caratteristica delle cellule eucariote è di avere una membrana, detta plasmatica o cellulare, che le delimita rispetto all’ambiente esterno e conferisce loro identità. Vi è poi il materiale genetico (DNA) organizzato in cromosomi e contenuto nel nucleo, che è una struttura anch’essa delimitata da una membrana nucleare. Il rimanente contenuto cellulare è detto citoplasma: nel suo interno si trovano organelli, come i mitocondri o i centrioli, immersi in una sostanza gelatinosa, il citosol. Il citoplasma è separato in differenti scomparti da un sistema di membrane interne che delimitano strutture con funzioni specializzate come il reticolo endoplasmatico, l’apparato del Golgi, lisosomi e perossisomi.

Vediamo ora una lista di strutture ed organelli contenuti nella cellula eucariote (clicca su ogni titolo per raggiungere l’articolo corrispondente).

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Differenza tra ciglia e flagelli con esempi

Posted on 06/03/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

Le ciglia ed i flagelli
Le ciglia e i flagelli sono appendici locomotorie che sporgono da alcune cellule. Le piccole e numerose appendici che permettono il movimento di protisti come Paramecium sono dette ciglia; altri protisti possiedono, invece, i flagelli, appendici più lunghe delle ciglia e generalmente meno numerose (solo uno o pochi per cellula). I flagelli sono presenti anche nelle cellule spermatiche di molti animali pluricellulari e di alcune piante. Le cellule dotate di flagelli si spostano spinte dal movimento ondulatorio di questi ultimi, simile a quello di una frusta, mentre le ciglia agiscono più come remi azionati contemporaneamente da un equipaggio di canottieri. Oltre a essere utili per la locomozione, ciglia e flagelli possono svolgere funzioni particolari all’interno di organi specializzati. Le cellule della trachea umana, per esempio, hanno ciglia che si muovono per allontanare dai polmoni il muco contenente particelle estranee.

La struttura ed il movimento di ciglia e flagelli
Le ciglia e i flagelli hanno una struttura e un meccanismo di movimento molto simili. Entrambi sono costituiti da microtubuli avvolti da una estroflessione della membrana plasmatica; nove coppie di microtubuli sono disposte ad anello intorno a una coppia centrale in una configurazione, chiamata 9 + 2, comune a quasi tutti i flagelli e alle ciglia degli eucarioti. Nel citoplasma, il complesso di microtubuli si prolunga in una struttura di ancoraggio chiamata corpo basale, con una configurazione caratteristica comprendente nove triplette di microtubuli disposte ad anello. Quando un ciglio o un flagello incomincia a crescere, il corpo basale agisce da punto di partenza per l’assemblaggio dei microtubuli mediante la progressiva aggiunta di unità di tubulina. I corpi basali hanno una struttura molto simile a quella dei centrioli del centrosoma delle cellule animali. Il movimento di ciglia e flagelli dipende dall’azione di una proteina motrice, la dineina, che forma strutture dette braccia attaccate a ciascuna coppia di microtubuli esterni. Utilizzando l’energia proveniente dall’ATP, le braccia di dineina di una coppia di microtubuli si agganciano a quelle di una coppia adiacente ed esercitano una forza di trazione. Le coppie di microtubuli sono tenute insieme da ponti trasversali di natura proteica e da raggi diretti verso i microtubuli centrali. Se le coppie non fossero tenute saldamente in posizione, l’azione delle braccia di dineina le farebbe scivolare l’una sull’altra. Tale azione, invece, fa flettere i microtubuli, determinando in questo modo il movimento di ciglia e flagelli.

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Meiosi: spiegazione di tutte tappe

Posted on 27/02/2017 by dott. Emilio Alessio Loiacono

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MEDICINA ONLINE Dott Emilio Alessio Loiacono Medico Chirurgo Roma MEIOSI SPIEGAZIONE TUTTE LE TAPPE Riabilitazione Nutrizionista Infrarossi Accompagno Commissioni Cavitazione Radiofrequenza Ecografia Pulsata Macchie Capillari Ano Pene.jpg Come abbiamo visto in questo articolo, nella mitosi da una cellula madre si ottengono due cellule figlie identiche, con lo stesso numero di cromosomi della madre; poiché vi sono tante coppie di cromosomi si parla di cellule a “corredo cromosomico” diploide. La meiosi, invece, è una moltiplicazione “riduttiva”, poiché le cellule figlie hanno un corredo cromosomico dimezzato rispetto alla cellula madre: possiedono un cromosoma solo per ogni coppia. Per le cellule umane, ad esempio, nella mitosi si passa da una cellula con 46 cromosomi, cioè con 23 coppie di cromosomi, a due cellule sempre con 46 cromosomi (23 coppie); nella meiosi, da una cellula progenitrice con 46 cromosomi si passa a cellule con 23 cromosomi (un cromosoma per ogni coppia): il corredo cromosomico così dimezzato è detto aploide.

La meiosi riguarda esclusivamente le cellule germinative o gameti: queste cellule devono avere un numero di cromosomi dimezzato perché nella fecondazione, dall’unione di un gamete maschile con un gamete femminile (entrambi aploidi) originerà lo zigote, la prima cellula diploide dalla quale, per effetto di successive mitosi, derivano tutte le cellule (diploidi) dell’organismo.

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Le tappe della meiosi

La meiosi consente di ottenere una notevole variabilità del patrimonio genetico, per la distribuzione casuale dei membri di ogni coppia di cromosomi all’interno delle cellule figlie (gameti) e per effetto del crossing-over. Le cellule progenitrici (oogoni e spermatogoni) da cui origineranno le cellule germinative (oociti e spermatozoi), aploidi, sono diploidi, posseggono cioè 46 cromosomi, 23 coppie di cromosomi. Ogni coppia è costituita, come per tutte le altre cellule del corpo umano, da un cromosoma proveniente dalla madre e uno dal padre. I due cromosomi che costituiscono una coppia sono simili per forma e dimensione e vengono detti cromosomi omologhi.

La meiosi prevede due divisioni cellulari successive:

la prima è la divisione riduzionale, nella quale i due cromosomi di ciascuna coppia si separano, andando ciascuno in una sola delle due cellule figlie, che presentano perciò un numero di cromosomi ridotto a metà, ma già divisi in due cromatidi (cioè con DNA raddoppiato e già pronto a una nuova divisione);
la seconda è una divisione equazionale, simile alla mitosi, nella quale, fin dalla profase, i cromosomi sono divisi in due cromatidi.

Tappe della divisione riduzionale

Profase I. In questa fase si evidenziano i cromosomi, divisi in cromatidi; i due cromosomi di ciascuna coppia si con-giungono (sinapsi), costituendo delle formazioni dette tetradi, perché fatte di quattro cromatidi. I geni corrispondenti sui due cromosomi omologhi si vengono così a trovare a stretto contatto e si può avere lo scambio reciproco di porzioni di DNA corrispondenti tra i due cromosomi: questo fenomeno è detto crossing-over. Tale scambio è molto importante perché permette di ottenere dei “nuovi” cromosomi costituiti da porzioni del cromosoma “paterno” e porzioni del cromosoma “materno”: lo scambio di geni, responsabile della trasmissione dei caratteri ereditari, determina una notevole varietà delle caratteristiche della specie umana grazie al continuo mescolamento, di generazione in generazione, di caratteri appartenenti a individui diversi. Rispetto alla mitosi, la profase I presenta le seguenti differenze: – la congiunzione (sinapsi) dei cromosomi omologhi con formazione delle tetradi; – gli scambi reciproci di porzioni di DNA per crossing-over. La profase I è molto lunga e viene suddivisa in diversi stadi:
- leptotene: comparsa dei cromosomi sotto forma di lunghi filamenti singoli e sottili (da lepto, che significa “sottile”);
- zigotene (da zygotos, ossia “unito assieme”): appaiamento dei cromosomi omologhi (sinapsi);
- pachitene: accorciamento e ispessimento dei cromosomi (da pachys, cioè spesso); le coppie di cromosomi vengono definite bivalenti;
- diplotene: sdoppiamento dei cromosomi in cromatidi, con formazione delle tetradi; i cromatidi omologhi si scambiano porzioni di DNA (crossing-over) incrociandosi in punti detti chiasmi.
- diacinesi: scomparsa del nucleolo e della membrana nucleare e formazione del fuso; la diacinesi corrisponde alla prometafase.
Prometafase I: si forma il fuso mitotico con i centrioli ai poli opposti, mentre la membrana nucleare è scomparsa: non vi sono differenze con la mitosi.
Metafase I: le fibre del fuso si collegano ai cromosomi: ogni cromosoma, diviso in due cromatidi tenuti insieme per il centromero, è legato alle fi bre del fuso di un solo polo: i cromosomi omologhi sono connessi ai poli opposti. Si ha l’allineamento dei cromosomi sul piano equatoriale (piastra metafasica). Nella mitosi ogni cromosoma è collegato ai due poli; nella meiosi, invece, ogni cromosoma è collegato solo a uno dei due poli, con l’omologo (cioè il cromosoma della stessa coppia) collegato al polo opposto .
Anafase I: si ha la migrazione dei cromosomi verso i poli. I cromosomi omologhi migrano verso i poli opposti. Nella mitosi il centromero si divide e i due cromatidi costituenti ogni cromosoma migrano verso poli opposti; nella meiosi, invece, il centromero non si divide e tutto il cromosoma formato dai due cromatidi uniti per il centromero migra verso un polo, mentre il suo omologo si porta all’altro polo . Così a un polo avremo 23 cromosomi e all’altro i 23 omologhi, tutti già divisi in due cromatidi.
Telofase I: si completa la separazione delle due cellule, che sono aploidi perché contengono solo 23 dei 46 cromosomi; ma ogni cromosoma è già“sdoppiato” in due cromatidi uniti per il centromero ed è quindi pronto a una seconda divisione.

Tappe della divisione equazionale

La seconda divisione della meiosi (divisione equazionale) porta alla separazione dei cromatidi. Essa è del tutto uguale a una mitosi che parte da una profase già iniziata, con la differenza che sia la cellula di partenza, con i cromosomi già divisi in due cromatidi, sia le cellule figlie, hanno un numero di cromosomi dimezzato, sono cioè cellule aploidi.

Profase II: la profase I è molto lenta e si completa in giorni, mesi o addirittura anni; la profase II, invece, inizia subito dopo la telofase I, cioè subito dopo la fine della prima divisione meiotica, senza l’interposizione di una fase di riposo o interfase. 2.
Prometafase e metafase II: come per la mitosi, si forma il fuso, la piastra equatoriale, e si collegano le fibre del fuso al centromero di ogni cromosoma, che resta così connesso a entrambi i poli.

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