COME AVVENGONO I MECCANISMI DI EREDITARIETÀ ATTRAVERSO IL CICLO CELLULARE? - BIOLOGIA - 2024

I meccanismi di ereditarietà sono quelli che controllano il passaggio di geni o caratteristiche genetiche dai genitori ai figli e si verificano, attraverso il ciclo cellulare , durante le fasi corrispondenti alla mitosi e alla meiosi.

Tutti gli organismi sono costituiti da cellule e la teoria cellulare propone che ogni cellula nasca da un'altra cellula già esistente, così come un animale può nascere solo da un altro animale, una pianta da un'altra pianta e così via.

Ciclo di vita di una cellula animale delineato (Fonte: Kelvinsong tramite Wikimedia Commons)

I passaggi attraverso i quali una nuova cellula nasce da un'altra cellula compongono quello che è noto come il ciclo cellulare , che è il processo più importante per la riproduzione di esseri viventi, unicellulari e multicellulari.

Durante il ciclo cellulare, le cellule "copiano" tutte le informazioni al loro interno, che è sotto forma di una speciale molecola chiamata acido desossiribonucleico o DNA , per trasmetterle alla nuova cellula che si andrà a formare; Quindi il ciclo cellulare è tutto ciò che accade tra una divisione e l'altra.

Attraverso il ciclo cellulare, gli esseri unicellulari quando si dividono producono un individuo completo, mentre le cellule degli organismi multicellulari devono dividersi molte volte per formare i tessuti, organi e sistemi che compongono, ad esempio, animali e piante .

Mitosi e meiosi

Gli organismi multicellulari hanno due tipi di cellule: cellule somatiche e gameti o cellule sessuali. Le cellule somatiche si moltiplicano per mitosi e le cellule sessuali per meiosi.

I procarioti e gli organismi eucarioti più semplici si riproducono per mitosi, ma gli eucarioti "superiori" si riproducono sessualmente grazie alla meiosi.

Il ciclo cellulare e la mitosi

Le cellule somatiche sono quelle che si dividono in un organismo per produrre le cellule che andranno a comporre tutto il suo corpo, quindi, quando ciò accade, è necessario che tutte le informazioni al suo interno vengano copiate fedelmente, in modo che si possa formare un'altra cellula identica e questa Si verifica attraverso il ciclo cellulare, che ha quattro fasi:

• Fase M
• Fase G1
• Fase S.
• Fase G2

La fase M (M = mitosi) è la più importante del ciclo cellulare e in essa avvengono mitosi e citochinesi , che sono, rispettivamente, la copia del materiale genetico (divisione nucleare) e la separazione o divisione delle cellule che ne risultano ( la cellula "madre" e la cellula figlia).

L' interfaccia è il periodo tra una fase M e l'altra. Durante questo periodo, che comprende tutte le altre fasi sopra menzionate, la cellula cresce e si sviluppa, ma non si divide.

La fase S (S = sintesi) consiste nella sintesi e duplicazione del DNA che è organizzato sotto forma di cromosomi all'interno del nucleo (un organello molto importante che si trova all'interno delle cellule eucariotiche).

La fase G1 (G = gap o intervallo) è il tempo che intercorre tra la fase M e la fase S, e la fase G2 è il tempo tra la fase S e la successiva fase M. In queste due fasi del ciclo le cellule continuano crescere e prepararsi a dividere.

Il ciclo cellulare è regolato principalmente a livello delle fasi di intervallo (le fasi G1 e G2), poiché tutto deve essere in buone condizioni affinché la cellula possa dividersi (quantità di nutrienti, fattori di stress e altri).

Fasi della mitosi

Quindi, è durante la mitosi che una cellula eredita dalla figlia tutto ciò di cui ha bisogno per "essere" una cellula, e che si trova nella copia dei suoi cromosomi completi. Se si conta la citochinesi, la mitosi è divisa in 6 fasi: profase, prometafase, metafase, anafase, telofase e citochinesi.

L'1-DNA viene copiato durante la fase S del ciclo cellulare e durante la profase queste copie si condensano o diventano visibili all'interno del nucleo come cromosomi. In questa fase si forma anche il sistema di "tubi" o "cavi" che serviranno a separare le copie delle molecole "originali" (il fuso mitotico).

2-La membrana del nucleo, dove si trovano i cromosomi, si disintegra durante la prometafase e quando ciò accade, i cromosomi entrano in contatto con il fuso mitotico.

3-Prima di separare i cromosomi di copia da quelli originali, vengono allineati al centro delle cellule in una fase nota come metafase .

4-In anafase si ha quando i cromosomi duplicati si separano, alcuni verso un polo della cellula e gli altri verso l'altro, e questo è noto come "segregazione" dei cromosomi.

5-Dopo la sua duplicazione e la sua separazione, all'interno della cellula che sta per dividersi, si formano due nuclei, ciascun insieme di cromosomi in un periodo noto come telofase .

6- La citocinesi è quando il citoplasma e la membrana plasmatica della cellula "progenitrice" si dividono, dando luogo a due cellule indipendenti.

Il ciclo cellulare e la meiosi

La mitosi è il meccanismo attraverso il quale le caratteristiche vengono ereditate nelle cellule somatiche, ma la meiosi è ciò che forma le cellule sessuali, che sono responsabili del passaggio di informazioni da un individuo multicellulare completo a un altro attraverso la riproduzione sessuale .

Le cellule somatiche sono prodotte dalle divisioni mitotiche di una cellula speciale: lo zigote, che è il prodotto dell'unione tra due cellule sessuali (gameti) della "linea germinale", prodotto dalla meiosi e che proviene da due individui diversi: a madre e padre.

Fasi della meiosi

Nel ciclo cellulare delle cellule della linea germinale, la meiosi consiste di due divisioni cellulari, chiamate meiosi I (riduttiva) e meiosi II (simile alla mitosi). Ciascuno è diviso in profase, metafase, anafase e telofase. La profase della meiosi I (profase I) è la più complessa e la più lunga.

1-Durante la profase I , i cromosomi si condensano e si mescolano tra loro (si ricombinano) nelle cellule di ciascun genitore che entrano nella meiosi.

2-In metafase I, la membrana nucleare scompare ei cromosomi si allineano al centro della cellula.

3-Come nell'anafase mitotica, durante l' anafase I della meiosi i cromosomi si separano verso i poli opposti della cellula.

4- La Telophase I consiste, in alcuni organismi, nella ricostruzione della membrana nucleare e nella formazione di una nuova membrana tra le cellule risultanti, che hanno la metà del numero di cromosomi rispetto alla cellula originale (aploide).

La 5-meiosi II inizia immediatamente e nella profase II si osservano i cromosomi condensati. Durante la metafase II questi si trovano al centro della cellula, come nella mitosi.

6-I cromosomi vengono separati verso entrambi i poli della cellula durante l' anafase II , grazie ai componenti del fuso mitotico, e durante la telofase II , si formano nuovi nuclei e le 4 cellule figlie (gameti) vengono separate.

Ogni gamete prodotto dalla meiosi contiene una combinazione di tutto il materiale genetico dell'organismo da cui proviene, solo in una singola copia. Quando due gameti di organismi diversi (i genitori) si fondono, quel materiale si mescola e le due copie vengono ripristinate, ma una da un genitore e l'altra dall'altra.

Riferimenti

1. Alberts, B., Dennis, B., Hopkin, K., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., … Walter, P. (2004). Biologia cellulare essenziale. Abingdon: Garland Science, Taylor & Francis Group.
2. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K. e Walter, P. (2008). Biologia molecolare della cellula (5a ed.). New York: Garland Science, Taylor & Francis Group.
3. Griffiths, A., Wessler, S., Lewontin, R., Gelbart, W., Suzuki, D., & Miller, J. (2005). Un'introduzione all'analisi genetica (8 ° ed.). Freeman, WH & Company.
4. Pierce, B. (2012). Genetica: un approccio concettuale. Freeman, WH & Company.
5. Rodden, T. (2010). Genetics For Dummies (2a ed.). Indianapolis: Wiley Publishing, Inc.