RIPRODUZIONELa riproduzione permette il trasferimento delmateriale genetico a nuovi individui assicurando lacontinuazione della specie.Può essere: asessuata e sessuata ma può avvenireanche per partenogenesi.

Molti organismi viventi sono diploidi (2n) cioèhanno un doppio corredo cromosomico di originematerna e paterna. Molti altri sono invece aploidi(1n).

Riproduzione asessuata

Genera organismi geneticamente uguali a chi liha generati.Negli organismi unicellulari essa equivale alladivisione cellulare dove la cellula figlia contienelo stesso patrimonio genetico della cellulaparentale perché prima di dividersi si éduplicata esattamente in due.I procarioti (eubatteri ed archeobatteri)contengono un solo cromosoma circolare conuna sola molecola di DNA che si duplica primadella divisione.Negli eucarioti unicellulari (protisti, alghe ealcuni lieviti) la divisione cellulare é precedutadalla mitosi.

Si riproducono asessualmentegli organismi unicellulari ma anche alcune piante e vermi.

Negli organismi pluricellularila riproduzione asessuata puòavvenire per:

·Gemmazione, comenell’hydra;· Frammentazione, come neiplatelmiti, anellidi etc. (tipi diinsetti, stelle marine)

Nel regno vegetale bastano avolte poche cellule o ancheuna sola cellula per generarenuove piante.

Partenogenesi si verifica quando si ha la formazione dei gameti, ma non la fecondazione, per cui l'individuo (aploide) ha origine dall'uovo non fecondato (ad es. negli insetti, le api fecondate danno femmine diploidi ma le uova non fecondate maschi aploidi).

La partenogenesi può verificarsi anche tra gli artropodi e tra i vertebrati (ad es. nella lucertola dell'Arizona) ed anche tra i pesci e gli anfibi come pure in alcune piante (ad es. nella bocca di leone).

Riproduzione sessuata

E’ quella che origina dallafusione di due cellulesessuali diverse o gametiprodotti da due genitori disesso diverso.Solo nell’ermafroditismo lostesso individuo producesia il gamete maschile chequello femminile.La fecondazione può essereesterna (pesci, anfibi) ointerna (rettili, uccelli emammiferi).

La riporduzione sessuata avviene tramite la fusione di due cellule aploidi cioè aventi un

corredo cromosomico dimezzato dette gameti. Negli animali uno è grande e immobile (cellula uovo) ed uno piccolo e mobile (spermatozoo).

Dalla fusione di due cellule aploidi, perfecondazione, si ottiene un organismo diploide.Successivamente, un discendente di questacellula diploide si divide producendo nuovecellule aploidi e così via con un processo detto

di Meiosi (dal greco μειοσισ, diminuzione).

La riproduzione sessuata comprende quindi,due eventi fondamentali: la meiosi e lafecondazione. Il ciclo della vita sessuatacomporta quindi l’alternanza fra generazioni dicellule aploidi e cellule diploidi.

Possiamo distinguere le cellule animali in cellule della linea somatica e cellule germinali.

Vantaggi del sesso

1) Nella riproduzione sessuata avviene unrimescolamento del genoma del padre e della madrenel generare figli che differiscono sia fra loro che daigenitori; questo rappresenta un notevole vantaggioper la specie perché si crea innovazione genicafavorendo l’evoluzione soprattutto per risponderealle variazioni ambientali.2) La riproduzione sessuale permette di selezionaregli individui con “geni buoni” che si riprodurrano conpiù efficienza di quelli con difetti genetici.3) Inoltre essendo diploidi, questi organismi hannosempre un gene di supporto (eterozigosi permutazioni dannose - presenza di alleli per lo stessogene).

M E I O S ILa Meiosi è il processo per mezzo del quale le cellulegerminali si dividono dimezzando il loro corredocromosomico.

In una cellula diploide i due cromosomi sonoomologhi cioè pur non essendo identici (in quanto igeni omologhi subiscono cambiamenti nelle lorosequenze nucleotidiche), contengono gli stessi geni.

Due forme alternative dello stesso gene (che differiscono per una o più mutazioni) si chiamano alleli.Gli alleli producono proteine che possono differire per uno o più aminoacidi.

Avvengono due divisioni meiotiche.

Prima e seconda divisione meiotica:I cromosomi omologhi vengono duplicati e sipresentano come cromatidi fratelli congiunti, per cuiper produrre i gameti aploidi occorrono due divisioninucleari.Da ogni cellula diploide si ottengono due cellule figliediploidi (Ia divis. meiotica) e da ognuna di queste siottengono due cellule aploidi (IIa divis. meiotica).

A differenza della Mitosi dove la divisione porta alla formazione di due cellule diploidi, ogni cellula diploide che va in meiosi produce quattro cellule aploidi.

Le differenze sono riepilogate nei seguentiquattro punti:

MEIOSI I Crossing-over dei cromosomi

I geni provenienti dal padre e dalla madrevengono rimescolati con la ridistribuzione acaso degli omologhi materni e paterni nellecellule figlie al momento della I meiosi cosicchéogni figlio é diverso dai genitori e dagli altri figliperché acquisisce una miscela diversa dicromosomi materni e paterni.Inoltre, durante la profase della I divisionemeiotica parti di cromosomi omologhi siscambiano di posto dando cioè luogo a quelloche si chiama ricombinazione o crossing-over.

E’ tipico della meiosi l’appaiamento tra i cromosomi omologhi duplicati.

bivalente o tetrade

Con questa operazione i geni ereditati dai duegenitori si combinano dando luogo ad un cromosomache non è esattamente uguale a quello della madre edel padre, ma costituisce una importante causa divariabilità genetica.Si può parlare di crossing-over solo quando loscambio avviene tra cromatidi non fratelli dicromosomi omologhi.Il processo di appaiamento dei due cromosomiomologhi costituisce la SINAPSI che avviene graziea proteine che mantengono allineati i 4 cromatidi delbivalente: il complesso sinaptinemale. Questoallinea il filamento di DNA di un omologo con ilcorrispondente filamento dell'altro per il crossing-over in modo che i geni vengano a trovarsi incorrispondenza.

Si ha la formazione di un Chiasma cioè unoscambio a filamenti incrociati tra due eliche diDNA omologhe, di cromatidi non fratelli:

Nell’uomo se ne osservano 2-3 per ogni bivalente.

2) METAFASE I

Si disperde la membrana nucleare e i microtubuliformano il fuso come nella Mitosi (con la differenza chenella Metafase Mitotica i microtubuli agganciano icinetocori di entrambe le facce del centromero, nellaMetafase Meiotica i microtubuli possono agganciaresolo i cinetocori delle facce esterne del centromero dei2 omologhi.

I chiasmi contribuiscono a tenere allineati gli omologhi materni e paterni fino all’anafase I. Le coesine vengono degradate ma non quelle centromeriche.

3) ANAFASE IAvvenuto l'allineamento dei 2 omologhi all'equatore i

microtubuli cominciano ad accorciarsi tirando i cinetocori(con i due cromosomi) verso i poli opposti. Ogni cinetocoro étirato solo da una faccia (e non da tutte e due come nellamitosi) per cui esso arriva integro al polo portando con sè idue cromatidi fratelli.

L'allineamento all'equatore deidue omologhi é casuale per cui é casualequale dei due cromosomi vada verso unpolo o verso l'altro provocando, comeconseguenza, l'assortimentoindipendente delle caratteristichegenetiche portate sui diversi cromosomi.Il numero delle combinazioni possibili éuguale a 2 elevato al numero di paia dicromosomi specifico per una certaspecie. Se ad es. si allineano tre paia dicromosomi (cellula ipotetica) si possonoottenere 23=8 gameti differenti.

4) TELOFASE ITerminata l'anafase I ogni polo della cellula

contiene un intero set (23) di cromosomi, cioé unacopia di ciascun paio di omologhi formato da duecromatidi fratelli non più identici (a causa delcrossing-over) uniti da un comune centromero.

Questo stadio, in cui i due set sono separati airispettivi poli e cominciano a decondensarsi, si chiamaTelofase I e può essere seguita o meno dallaCITOCINESI e dopo un intervallo di tempo moltovariabile dalla MEIOSI II.

MEIOSI IILa II divisione meiotica é una divisione mitotica nonpreceduta però dalla duplicazione dei cromosomi.

Per entrare in Meiosi II i cromosomi siricondensano, le fibre del fuso di ciascun polo silegano ai cinetocori di ciascun lato del centromero(Profase II) che dopo allineamento (Metafase II) idue cromatidi vengono separati e tirati verso i poliopposti (Anafase II). I nuclei si riorganizzano, siriforma la membrana nucleare attorno ai 4 set dicromosomi fatto ciascuno di 23 cromosomi. Siottengono quindi, di 4 cellule (gameti) aploidi.Essi possono funzionare direttamente come gameti

negli animali o si possono dividere per mitosi comeavviene nelle piante, nei funghi e in molti protisti.

Vengono degradate anche le coesine centromeriche

MEIOSI E VARIABILITA’ GENETICALa riproduzione sessuata ha il grande vantaggio dell’evoluzionedella specie perchè aumenta la variabilità genetica con i seguentimeccanismi:

1. assortimento indipendente dei cromosomi omologhi nella Idivisione meiotica;

2. ricombinazione o crossing-over tra cromosomi omologhi (cheavviene solo nella Profase della I divisione meiotica);

3. casualità della fecondazione di una cellula uovo da parte di unospermatozoo.

I tre meccanismi contribuiscono a mescolare i geni degli individuidi una popolazione, ma sono le mutazioni che creano la base perdiversità genica di una popolazione.Dalla segregazione indipendente di 23 paia di cromosomi sipossono ottenere 223 = 8 milioni di gameti; alla fecondazione: 8milioni x 8 milioni = 64 trilioni; aggiungendovi anche il crossing-over le possibilità sono pressoché illimitate!

223=8.4 x 106

MEIOSI E VARIABILITA’ GENETICA

ERRORI DELLA MEIOSI

Il fenomeno della non-digiunzione porta a gameti con un cromosoma in più (es. sindrome di Down)