Meiosi Prof.ssa Flavia Frabetti aa. 2010-11 RIPRODUZIONE SESSUATA (GAMICA) comporta l unione di due cellule, ciascuna il suo contenuto informativo, con il suo corredo aploide di cromosomi Gameti aploidi (n = 23) La meiosi assicura la produzione di cellule aploidi, i GAMETI GONADI MEIOSI FECONDAZIONE Adulti pluricellulari diploidi (2n = 46) Mitosi e sviluppo Zigote diploide (2n = 46) 1
I gameti si formano nelle GONADI: i testicoli e le ovaie, a partire da cellule della linea germinale diploidi MEIOSI CELLULE GERMINALI SPERMATOZOI GAMETI QUANDO? CELLULA UOVO DALLA PUBERTA CONTINUATIVAMENTE DALLA VITA EMBRIONALE IN MODO DISCONTINUO MEIOSI I Profase Metafase Anafase Telofase citodieresi MEIOSI 2n CELLULA DIPLOIDE RIDUZIONALE MEIOSI II Profase Metafase Anafase Telofase citodieresi n n EQUAZIONALE n n n n RISULTATO DELLA MEIOSI: 4 CELLULE APLOIDI DIVERSE TRA LORO E ALLA CELL MADRE 2
Meiosi: la divisione si realizza in una singola replicazione seguita da due divisioni cellulari successive originando 4 cellule aploidi MEIOSI PROFASE I LEPTOTENE Fase molto lunga, nella femmina dell uomo gli oociti entrano nella profase I al momento della nascita e rimangono bloccati in questo stadio per decenni La cromatina va compattandosi formando i cromosomi ZIGOTENE PACHITENE Si vedono i cromosomi Si inizia ad evidenziare l appaiamento dei CROMOSOMI OMOLOGHI che sembra iniziare già nella fase precedente Completo APPAIAMENTO CROMOSOMI OMOLOGHI a realizzare una TETRADE o BIVALENTE CROMOSOMA X e Y SI APPAIANO IN UNA PICCOLA REGIONE DI OMOLOGIA 1 1 2 2 3
DA COSA SONO TENUTI VIVINI I DUE CROMOSOMI OMOLOGHI? COMPLESSO SINAPTONEMALE Struttura simile ad una scala a pioli di natura proteica a cui si associano le fibre dei cromosomi omologhi dicromatinici Cosa assicura tale complesso? Perché gli omologhi sono appaiati così strettamente? PACHITENE Profase I CROSSING OVER OGNI COPPIA DI CROMOSOMI DA 1 A 4 SCAMBI Scambio di materiale genetico o ricombinazione tra cromatidi omologhi non fratelli Ricombinazione genica (rimescolamento di informazioni), tra tratti del cromosoma materno e paterno 4
DIPLOTENE Dissolvimento del complesso sinaptinemale ALLONTANAMENTO dei CROMOSOMI anche se RIMANE L UNIONE a livello del/dei CHIASMA tengono uniti i cromosomi omologhi Rappresentano le zone in cui precedentemente è avvenuta la ROTTURA DEI CROMATIDI e lo SCAMBIO TRA CROMATIDI OMOLOGHI NON FRATELLI DIACINESI I CROMATIDI SI ACCORCIANO FRAMMENTAZIONE INVOLUCRO NUCLEARE PROFASE I - crossing over Ruolo genetico del crossing over: riassortimento genico e variabilità Ruolo biologico del crossing over: segregazione corretta dei cromosomi alla meiosi 5
METAFASE I SULLA PIASTRA METAFASICA SI POSIZIONANO I CROMOSOMI OMOLOGHI APPAIATI ANAFASE I DISTRUZIONE DEI LEGAMI NEI CHIASMI I CROMOSOMI MIGRANO AI POLI OPPOSTI MENTRE I CROMATIDI CHE LI COSTITUISCONO RESTANO ANCORA UNITI ASSORTIMENTO INDIPENDENTE DEI CROMOSOMI, CIOE ASSORTIMENTO CASUALE DEI CROMOSOMI PATERNI E MATERNI DI OGNI COPPIA 6
Assortimento indipendente dei cromosomi omologhi I div. MEIOTICA RIDUZIONALE 1 2 1 2 1 2 OPPURE 23 COPPIE DI CROMOSOMI che si assortiscono indipendentemente dalla loro origine materna o paterna 2 23 = 8.388.608 possibili combinazioni di cromosomi nei gameti 7
TELOFASE I e CITODIERESI I 2 CELLULE CIASCUNA CELLULA HA: 23 CROMOSOMI DICROMATIDICI CORREDO CROMOSOMICO APLOIDE Spesso la seconda divisione meiotica avviene così velocemente che l involucro nucleare (carioteca) non si riforma e i cromosomi non si decondensano METAFASE I 2 CHIASMI ANAFASE I Le cellule a questo punto sono aploidi ovvero hanno n cromosomi (n=23), ma il contenuto di DNA è ancora doppio rispetto al normale (i cromosomi sono fatti di due cromatidi). 8
MEIOSI II PROFASE II METAFASE II SULLA PIASTRA METAFASICA SI POSIZIONANO I SINGOLI CROMOSOMI I CINETOCORI SI SEPARANO ANAFASE II MEIOSI II TELOFASE II CITODIERESI II 4 CELLULE (GAMETI) CIASCUNA CELLULA HA: 23 CROMOSOMI MONOCROMATIDICI CORREDO CROMOSOMICO APLOIDE 9
METAFASE I ANAFASE I METAFASE II ANAFASE II Riassumendo: REPLICAZIONE del DNA MEIOSI I RIDUZIONALE MEIOSI II EQUAZIONALE 10
Errori di NON-DISGIUNZIONE DUPLICAZIONE I div. MEIOTICA RIDUZIONALE II div. MEIOTICA EQUAZIONALE 11
2n NUMERO DI CROMOSOMI DUPLICAZIONE 2n I div. MEIOTICA RIDUZIONALE n II div. MEIOTICA EQUAZIONALE n CONTENUTO DI DNA 6 Gbp DUPLICAZIONE 12 Gbp I div. MEIOTICA RIDUZIONALE 6 Gbp II div. MEIOTICA EQUAZIONALE 3 Gbp 12
Significato della MEIOSI 1) Porta alla APLOIDIA, premessa indispensabile per la fecondazione (unione di 2 patrimoni ereditari diversi) 2) Il crossing over e l assortimento indipendente dei cromosomi portano ad un rimescolamento del patrimonio ereditario di ogni singolo gamete rispetto a quello dell organismo che lo produce LA VARIAZIONE GENETICA FECONDAZIONE VARIABILITA GENETICA: CROSSING OVER ASSORTIMENTO INDIPENDENTE (METAFASE I) FECONDAZIONE FECONDAZIONE: INCONTRO CASUALE DEI GAMETI 2 23 x 2 23 = 70.368.744.177.664 di possibilità senza considerare il crossing over!!! 13