DNA E RIPRODUZIONE CELLULARE

1. DNA E RIPRODUZIONE CELLULARE Dott.ssa Carmela Bergamasco Dott.ssa Laura Attanasio Dott.ssa Chiara Gedressi

2. Perchè un elefante genera sempre un elefante, un coccodrillo genera sempre un coccodrillo e un’orchidea genera sempre un’ochidea? Perchè ogni tipo di cellula svolge funzioni vitali specifiche? Quasi tutta l’informazione della vita conosciuta sulla Terra è conservata nel DNA.

3. Il DNA è “la sala comandi” della “macchina- cellula”

4. DNA Deoxyribose Nucleic Acid Il DNA si struttura come una doppia elica Una molecola di DNA è un polimero formato da due catene di monomeri avvolte in modo da generare una doppia elica destrorsa . Watson e Crick,1952 … MA QUALI SONO LE UNITA’ STRUTTURALI DEL DNA?

5. Le unità stutturali del DNA sono i nucleotidi BASE AZOTATA GRUPPO FOSFATO ZUCCHERO • Le basi azotate sono 4: • Adenina • Guanina • Timina • citosina purine, 2 anelli pirimidine, 1 anello • i NUCLEOTIDIsono formati da : • gruppo fosfato • - zucchero deossiribosio • base azotata Legge della complementarietà A-T C-G

6. …dall’elica …al cromosoma…al cariotipo

7. Locus I geni sono tratti di DNA che contengono le istruzioni per le attività cellulari I geni sono detti sequenze codificanti: sono quelle che dirigono la cellula. Esse sono intersperse tra sequenze regolative e sequenze con funzione strutturale meantnfmcosarjthyuyifkfmnsbzvcaxqswthyujukbnpyoitjguryrtefdgvcbxnservejkamnsbegdfvrttyghjukiolmmilbnvbcvxcsdfergrtdna?gjyiuoljpgkbidhgrtfydhsn meantnfmcosarjthyuyifkfmnsbzvcaxqswthyujukbnpyoitjguryrtefdgvcbxnservejkamnsbegdfvrttyghjukiolmmilbnvbcvxcsdfergrtdna?gjyiuoljpgkbidhgrtfydhsn

8. L’insieme dei geni di un organismo costituisce il genoma Dimensioni del Genoma in Megabasi ProcariotiMycoplasma genitali 0.58 Haemophilus influenzae1.83 Escherichia coli 4.7 EucariotiSaccharomyces cerevisiae13.5 Caenorabditis elegans100 Drosophila melanogaster165 Homo sapiens3300

9. Duplicazione del DNA • Le 2 catene polinucleotidiche della molecola di DNA originario vengono separate,le nuove eliche saranno sintetizzate secondo la legge della complementarietà delle basi. • Il risultato è che si hanno 2 molecole di DNA, ciascuna formata da • una catena nucleotidica proveniente dalla molecola di partenza,“vecchia” • una catena nucleotidica neoformata, “nuova” • Per questo il modo di riproduzione delle molecole di DNA viene definito • DUPLICAZIONE SEMICONSERVATIVA

10. Lemutazioni sono cambiamenti della sequenza del DNA

11. I mutanti albini

12. cute pelo occhi Ma perché questi animali presentano tutti la colorazione bianca? NON PRODUCONO MELANINA Quale relazione esiste tra una mutazione del DNA e la non produzione di una proteina?

13. UN GENE UNA PROTEINA UN POLIPEPTIDE UN GENE IL DNA DIRIGE LA SINTESI PROTEICA!!! E’ il dogma centrale

14. EUCARIOTI PROCARIOTI Quali sono i distretti in cui avvengono questi processi?

15. Trascrizione Linguaggio DNA Linguaggio RNA traduzione Polipeptide

16. In che modo gli acidi nucleici codificano l’informazione genetica? 1 nucleotide alla volta 41 solo 4 aminoacidi 2 nucleotidi alla volta 42 solo 16 aminoacidi 3 nucleotidi alla volta 43 64 aminoacidi

17. IL CODICE GENETICO E’ DEGENERATO

18. LA TRASCRIZIONE

19. LE TRE FORME DI RNA TRASCRITTO RNA messaggero RNA di trasporto RNA ribosomiale

20. COME AVVIENE LA TRADUZIONE?

21. Le proteine andranno a determinare l’aspetto e le proprietà della cellula e dell’organismo.

22. Trasmissione dell’informazione: divisione cellulare Perchè le cellule si dividono? Per la riparazione Per l’accrescimento Per la riproduzione

23. CICLO CELLULARE Può essere suddiviso in 5 fasi: G1 S G2 INTERFASE DIVISIONE CELLULARE M Citodieresi

24. Interfase (G1 + S + G2) • Avviene l’accrescimento cellulare con: • Attività metabolica • Sintesi proteica • Sintesi di DNA G1(Gap): la cellula è in intensa attività metabolica, aumenta le sue dimensioni, raddoppia gli organuli cellulari e si procura il materiale per la sintesi del DNA S(sintesi): avviene la duplicazione del DNA e delle proteine ad esso associate G2(Gap): avvengono gli ultimi preparativi per la divisione cellulare: inizia la compattazione del DNA e l’assemblaggio del fuso mitotico

25. Divisione Cellulare (M + Citodieresi) Tale fase comprende: M: il nucleo ed il suo contenuto si dividono (mitosi) e si distribuiscono equamente in 2 nuclei figli Citodieresi: il citoplasma e gli organelli della cellula madre vengono spartiti equamente dalle due cellule figlie neoformate

26. Profase Mitosi 4 fasi fondamentali: • Metafase • Anafase in ciascuna delle quali la cellula utilizza una serie di strutture e di procedure finalizzate alla suddivisione equa del materiale genetico • Telofase

27. Profase I cromosomi spiralizzati diventano visibili al microscopio ottico Cromatidi fratelli L’involucro nucleare ed il nucleolo cominciano a frammentarsi per poi sparire COMT Centromero Si forma l’apparato del fuso

28. Metafase I cromosomi sono allineati all’equatore della cellula I due cinetocori di un cromosoma sono rivolti verso i poli opposti • Anafase I centromeri si staccano e i cromatidi si separano I poli della cellula si allontanano

29. Telofase Attorno a ciascuna delle due serie di cromosomi complete ed equivalenti si forma la membrana nucleare I cromosomi despiralizzano Compare il nucleolo Il fuso mitotico scompare Citodieresi Divisione del citoplasma della cellula madre in due cellule figlie Cellula animale

30. Cellula vegetale Nuclei figli fragmoplasto

31. Processo di divisione cellulare che garantisce la conservazione e la distribuzione dello stesso numero di cromosomi da una cellula madre alle due cellule figlie. Questo è garantito dal fatto che il materiale cromosomico si raddoppia una volta e la cellula si divide una volta.

32. 2n 2n Riproduzione sessuale Spermatozoo Cellula uovo n n Fecondazione ? ? ? Da dove si originano e come si formano i gameti

33. CELLULE SOMATICHE E GERMINALI Cellule somatiche Cellule germinali Cellule gametiche Cellule del corpo Meiosi Mitosi Cellule con assetto cromosomico dimezzato Cloni cellulari

34. MEIOSI II MEIOSI I interfase Cromosomi omologhi Meiosi DIPLOIDE APLOIDE

35. Cromosomi omologhi Cromatidi fratelli COME SI PRESENTA LA CELLULA ALLA FINE DELL’INTERFASE? Cromatidio Materno CromatidioPaterno Cellula premeiotica MEIOSI I PROFASE I METAFASE I ANAFASE I TELOFASE I MEIOSI II PROFASE II METAFASE II ANAFASE II TELOFASE II

36. Omologo Coppia di omologhi Cromatidi fratelli Punto di scambio Tetrade Cromosomi ricombinati MEIOSI I PROFASE I l’involucro nucleare e il nucleolo cominciano a frammentarsi; inizia la formazione del fuso. i cromosomi omologhi si appaiano mediante il processo di sinapsi; formazione tetrade. scambio di segmenti cromosomici, CROSSING OVER.

37. METAFASE I Allineneamento delle tetradi sul piano equatoriale della cellula ANAFASE I Separazione emigrazione dei cromosomi omologhi verso i due poli della cellula Scioglimento delle tetradi

38. Ciascun cromosoma è ancora costituito da due cromatidi fratelli TELOFASE I Si riforma l’involucro nucleare Citodieresi Cellule aploidi

39. I cromosomi si condensano di nuovo Profase II I cromosomi si allineano in piastra equatoriale Metafase II I cromatidi migrano ai poli opposti Anafase II Si riforma l’involucro nucleare e si ha la citocinesi Telofase II MEIOSI II 4 cellule aploidi

41. MIGRAZIONE DEI CROMOSOMI E DEI CROMATIDI • MEIOSI I : migrazione dei cromosomi omologhi • MEIOSI II : migrazione dei cromatidi fratelli

42. Fusione di due cellule aploidi in una singola cellula diploide GAMETI ZIGOTE Riproduzione sessuata Il processo è la FECONDAZIONE

43. Gametogenesi Maturazione dei gameti a partire da cellule germinali indifferenziate Cellule germinali maschili SPERMATOGONI Cellule germinali femminili OVOGONI • La maturazione comporta : • Riduzione del numero cromosomico da diploide (2n) ad aploide (n) • Differenziazione di strutture citoplasmatiche

44. Spermatogenesi I gameti maschili prodotti a livello dei TUBULI SEMINIFERI situati nei TESTICOLI Spermatogoni Primari DIVISIONI MITOTICHE Spermatogoni Secondari Spermatozoi

45. Acrosoma Nucleo Testa Segmento intermedio Centrioli Mitocondri Microtubuli Coda Spermatozoo

46. CELLULA UOVO Ovogenesi OVAIE OVOGONI PRIMARI OVOCITI PRIMARI DIVISIONI MITOTICHE CITOGENESI INEGUALE L’OVOGENESI a differenza della SPERMATOGENESI produce un unico gamete vitale

47. Corona radiata Seconda divisione meiotica sospesa Ovulo Spermatozoo capacitato Zona pellucida FECONDAZIONE Lo spermatozoo rilascia enzimi dal suo acrosoma allo scopo di penetrare attraverso la zona pellucida che circonda l’ovulo

48. I nuclei dell’ovulo e dello spermatozoo si fondono per formare il nucleo dello zigote Il nucleo dell’ovocita completa la divisione meiotica Le membrane si fondono Nucleo dello spermatozoo Il nucleo dello spermatozoo entra nel citoplasma dell’ovulo Ovulo Ovulo Zigote 2° corpo polare Nucleo dello spermatozoo Il primo spermatozoo che raggiunge l’ovulo fonde la sua membrana con quella dell’ovocita

49. Cosa succede se c’è un errore nella meiosi? Ovulo e spermatozoi hanno ciascuno solo 23 cromosomi e la loro unione ripristina il patrimonio genetico di 46 cromosomi. I soggetti Down hanno un cromosoma in più in ogni cellula del loro corpo. 47 CROMOSOMA 21 IN PIU’

50. Perchè le cellule si dividono? Per la riparazione Per l’accrescimento Per la riproduzione di organismi UNICELLULARI