Il ciclo della vita

Materie:	Riassunto
Categoria:	Biologia
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L’EVOLUZIONE
La Terra è nata circa 4,6 miliardi di anni fa, ma le prime vite sul nostro pianeta sono comparse solo 3,2 miliardi di anni fa. Ciò è testimoniato dalla presenza di reperti fossili il cui ritrovamento ha permesso per l’appunto di datare la nascita della vita. I reperti fossili sono l’insieme dei resti degli organismi e delle impronte che questi hanno lasciato sulle rocce. Questi primi organismi erano procarioti quindi unicellualari; i primi ritrovamenti sono avvenuti in Australia e si trattava di intere colonie di tali microrganismi. La vita si è sviluppata in ambiente acquatico e i microrganismi suddetti erano eterotrofi, quindi si nutrivano di materiali disciolti nell’oceano primordiale. Pian piano essi hanno aquisito la capacità di fotosintetizzare così sono nati i primi procarioti autotrofi, che non erano altro che le alghe. Tali organismi erano ancora molto primitivi, ma, essendo autotrofi, avevano la capacità di fabbricarsi il materiale di nutrimento necessario. Dopodichè si passa agli eucarioti acquatici unicellualri, che erano sia autotrofi che eterotrofi.
Gli organismi simili si avvicinano e formano colonie consistenti, sono parecchie le ragioni che spingono questi a riunirsi: per difendersi, a scopo riproduttivo, ecc., ma anche per ottenere risparmio energetico. È così che nasce la divisione dei compiti, o per meglio dire la specializzazione.
Così le cellule non sanno più vivere da sole, e sono obbligate a stare i colonia, è così che si passa dalla unicellularità alla pluricellularità anche se passerà ancora molto tempo prima che nascano gli organismi terrestri.
CROMOSOMI E PRIME FORME DI RIPRODUZIONE
Il DNA è suddoviso in cromosomi che si attaccano alla catena dell’acido nucleico.
Il numero dei cromosomi varia di specie in specie, ma per la stessa specie si rivela sempre costante.
L’uomo possiede 46 cromosomi, divisi in 23 coppie.
Le prime forme di vita sulla terra erano, come già detto, asessuate. Con la specializzazione è nato il sesso, e si sono differenziati sesso maschile e sesso femminile.
La riproduzione sessuale è stata preceduta dalla cosiddetta coniugazione dei batteri, un meccanismo con il quale due cellule si avvicinano, si apre in parte la membrana e uno delle due trasferisce un pezzo di DNA all’altra.
In segiuto alla coniugazione è nata alla differenziazione.
LA CONIUGAZIONE DEI BATTERI
La coniugazione dei batteri è quel processo attraverso il quale molti organismi si scambiano materiale genetico. Con la temporanea unione di due individui si ha il trasferimento di materiale genetico da una cellula donatrice ad una cellula ricevente. È una forma primitiva di ricombinazione, ben distinta però da quella che viene con la riproduzione sessuata negli organismi eucarioti.
Ricombinazione genetica: processo di rottura e di ricongiungimento di diversi filamenti di DNA che porta allo scambio di materiale genetico.
LA SCISSIONE
La scissione è un tipo di riproduzione in cui un organismo si divide in due parti destinate ad accrescersi e a diventare organismi adulti. La scissione può essere trasversali (parameci) o longitudinali (flagellati). Quando vi sono scheletri o gusci, essi vengono rigettati prima della divisione per essere ricreati in entrambi gli individui generali, oppure rimangono a uno solo degli individui, mentre l’altro li ricostruisce.
Nella coniugazione si crea un ponte citoplasmatico; essa può essere considerata una forma primordiale di scambio di informazioni genetiche, garantendo la diversità della specie, mentre la scissione ne garantisce la continuità.
SCISSIONE E PRIME FORME DI RIPRODUZIONE
La prima forma di riproduzione è la scissione; a seguire, in ordine di tempo, troviamo scissione multipla e gemmazione.
Tali forme di riproduzione sono asessuate.
I batteri si riproducono per scissione, le alghe per scissione multipla e i protozoi per gemmazione.
La rigenerazione, invece, è una proprietà che possiedono tutti gli essere viventi e consiste nel rigenerare una parte del corpo come fanno le lucertole o nel curare un piccolo trauma come fa l’uomo.
Man mano che si avanza nella scala gerarchica, talke proprietà diventa sempre più un fenomeno minore.
CROMOSOMI 46
Il cariotipo è l’insieme dei cromosomi di una cellula somatica di una certa specie disposti in ordine di grandezza decrescente.
In un organismo pluricellulare che utilizza la riproduzione sessuata potremo distinguere due linee cellualri:
- cellule somatiche;
- cellule riproduttrici o gameti.
Le cellule somatiche sono quelle che costituiscono l’organismo. Tutte le cellule somatiche di un organismo, pur avendo funzioni e forme diverse, sono accomunate dal numero di cromosomi, pari a quello della specie di appartenenza. Invece le cellule riproduttrici si distinguono da quelle somatiche dell’individuo di appartenenza non solo per forma, dimensioni e funzione, ma anche perché posseggono la metà del numero dei cromosomi della specie

SOMATICHE = 46 cromosomi
UOMO =
GAMETI = 23 cromosomi

I cromosomi nei gameti non si trovano in coppia.
Le cellule somatiche sono diploidi (ogni informazione genetica c’è in coppia) mentre i gameti sono aploidi, e contengono la metà delle informazioni genetiche.
IL DNA
Quando, in un articolo uscito il 25 Aprile 1953 sul giornale “Nature” , James Watson e Francis Crick pubblicarono la loro proposta di struttura per il DNA senza dati sperimentali diretti che la supportassero , essa fu subito accettata per la sua semplicità.
Watson e Crick, nella loro ricerca, si basarono su dati raccolti da altri scenziati agli inizi degli anni cinquanta, cioè:
- è un polimero di polinucleotidi;
- la quantità dell’adenina è sempre uguale a quella della timina, e così è anche per giuanina e citosina;
- i risultati della diffrazione ai raggi x avevano evidenziato la struttura a elica della catena.
Secondo il modello proposto dai due scienziati, ogni molecola di DNA è formata da due lunghissimi filamenti paralleli avvolti uno sull’altro per formare la struttura a elica, ciascun filamento è un polinucleotide. All’interno dell’elica i due filamenti sono tenuti insieme da legami idrogeno che si instaurano tra le basi azotate; dal momento che queste singole molecole hanno dimensioni e forme diverse tra loro, solo due tipi di appaiamento rappresentano un incontro perfetto: A-T, C-G. Queste due coppie sono complementari e sono disposte in modo tale che gli anelli delle basi azotate risultino perpendicolari all’asse della doppia elica. È comunque possibile superare i due filamenti: la separazione mediante processi biologici quali la duplicazione del DNA e la trascrizione dei geni, ma la si può ottenere anche artificialmente a temperature superiori a 80° C.
Il processo di duplicazione del DNA è complesso, poiché il DNA non si può duplicare autonomamente.
Dividendo la molecola lungo il suo asse longitudinale, si ottengono due filamenti complementari, ognuno dei quali può fare da stampo per la costruzione di una nuova elica.
MECCANISMI DI DIVISIONE CELLULARE
Mitosi: divisione cellulare che porta alla formazione di cellule somatiche partendo da altre
Meiosi: divisione cellulare che subiscono cellule somatiche particolari, risiedenti negli organi riproduttori, per trasfirmarsi in gameti
MITOSI

2n = cariotipo diploide
All’interno della mitosi è possibile distinguere quattro fasi, ognuna delle quali è stata osservata al microscopio.
- Profase
Il DNA subisce una progressiva condensazione, cioè si avvolge su se stesso in modo più ordinato. Così i cromosomi si dimostarno costituiti da due filamenti, chiamati cromatidi fratelli.
I cromatidi omologhi, cioè quelli che portano lo stesso tipo di informazioni, si appaiono, uniti dal centromero.
In questa fase, inizia a scomparire la membrana nucleare e si iniziano a evidenziare i centrioli. Questi nascono dai nucleoli, strutture che si evidenziano prima della divisione cellulare.
- Metafase
Tutti i cromosomi appaiati si dispongono nella zona equatoriale (centrale) della cellula, e i centrioli si spostano ai poli opposti. In questa fase, si rende evidente la duplicazione del DNA, ogni coppia non è più formata da due cromosomi (o meglio cromatidi) bensì da quattro, ed è perciò detta tetrade.
Dai centrioli partono strutture filamentose, proteine elastiche, che si legano al centromero di ogni tetrade, che prendono il nome di fuso mitiotico.
- Anafase
Si verifica la separazione di ogni tetrade, per effetto dell’azione dei centrioli, ognuno dei quali tira verso di sé una coppia di cromosomi, per cui il centromero viene diviso in due.
- Telofase
I cromosomi, dopo aver raggiunto i due poli, si srotolano: il fuso mitiotico scompare ed ventualmente si riformano le membrane nucleari.
In genere la divisione del nucleo viene seguita dalla divisione del citoplasma (citodieresi) anche se ci sono casi in cui si formano cellule polinucleate perché si susseguono molte mitosi ma non avvengono citodieresi. Nelle cellule animali la citodieresi viene realizzata creando una strozzatura sempre più marcata attorno al piano equatoriale. In quelle vegetali, invece, il citoplasma viene diviso grazie alla costruzione interna di una nuova parente.
Tutte le cellule tranne quelle nervose subiscono la mitosi, perché tutte le cellule vanno incontro a degenerazione. Quindi la mitosi ha lo scopo di andare a sostituire le cellule compromesse.
CICLO DI VITA DELLA CELLULA
La vita di ogni cellula eucariotica che si divide viene definita ciclo cellulare.
Esso è suddiviso in due fasi distinte: l’interfase, in cui la cellula si accresce, e la mitosi, a fase M. con cui da una cellula madre si generano due cellule figlie.
In realtà tutte le attività vitali della cellula avvengono durante l’interfase. Essa è divisa nella fase G1 (GAP) che segue la fase M; qui la cellula si ingrandisce e si specializza; fase S che è la fase in cui propriamente la cellula svolge lke proprie funzioni, e fase G2, in cui oramai la cellula è invecchiata e va incontro alla divisione. Quindi raddoppia tutte le parti più importanti; in questa fase avviene la duplicazione del DNA, che si renderà evidente nell’interfase.
Molte delle cellule totalmente specializzate e differenziate non vanno più incontro a divisione e, dopo un periodo più o meno lungo, muoiono. Per molti tessuti l’organismo possiede una scorta di cellule, dette staminali, la cui funzione è quella di dividersi e formare nuove cellule che a poco a poco si differenziano e vanno a sostituire quelle morte. Per le cellule che possono dividersi, la durata del ciclo vitale dipende essenzialmente da quanto esse permangono nella fase G1. Negli unicellulari la fase G1 è regolata dalle condizioni ambientali che, se favorevoli, ne determinano un’accellerazione; nei pluricellulari, invece, la regolazionedipende tra l’altro dalla presenza di fattori di crescitae dal contatto con le cellule vicine che creano una sorta di inibizione alla proliferazionedettata dalla necessità di costruire delle strutture ordinate.
Nella fase S il Dna è ancora ammucchiata, quindi i cromosomi non si distinguono.
LA DUPLICAZIONE DEL DNA
La duplicazione del Dna ha luogo nella fase G1, ma si rende evidente solo nella metafase. Avviene sempre prima di qualsiasi divisione cellulare, sia mitiotica, poiché il DNA non solo possiede le informazioni genetiche ma coordina i propri tempi e le attività della cellula in qualsiasi momento.
L’apertura della catena di DNA è determinata da enzimi sciolti nel citoplasma, che si insinuano nella catena stessa e rompono i ponti idrogeno. Ci sono diversi enzimi, ognuno dei quali ha una funzione diversa. Nell’apertura si insinua il succo nucleare in cui sono disciolti, fra gli altri, i nucleotidi liberi.
Un’enzima legge i filamenti e i nucleotidi liberi, tramite un altro enzima, si legano alle basi azotate. Particolari enzimi permettono ciò leggendo pezzi di nucleotidi al contrario (frammenti di Okazaky). Poi ognuno si lega al successivo . Alla fine avremo due molecole identiche di DNA.
GLI ENZIMI
La reazione di duplicazione è catalizzata dall’enzima DNA polimerasi che determina l’ordine di aggiunta dei nucleotidi in sequenza sul DNA stampo. In realtà il processo richiede la presenza di numerosi enzimi e di due diverse DNA polimerasi, infatti una è presente nelle cellule in poche copie e lavora ad elevata velocità; l’altra è presentein numero di copie elevato per cellula ma sintetizza a bassa velocità. Infatti il filamento guida può essere copiato in modo continuo man mano che la doppia elica si srotola; al contrario il filamento in ritardo può essere copiato per brevi tratti nel senso contrario a quello di svolgimento del DNA. La sintesi del DNA richiede quindi l’azione di un complesso enzimatico detto replisoma costituito da almeno 5 enzimi diversi:
1 – una elicosi (rompe i ponti idrogeno)
2 – le due DNA polimerasi (legano i nucleotidi)
3 – una RNA primasi (sintetizza gli innesti sul filamento in ritardo)
4 – una DNA ligasi (lega i frammenti di Okazaky)
SINTESI PROTEICA (fase G1)
La sintesi proteica si verifica in tempi diversi e con cromosomi diversi. Le diverse informazioni poste sui cromosomi si chiamano geni. Essi sono le unità informative riguardanti la formazione delle proteine. Su ogni cromosoma ci sono vari geni che vengono srotolati e letti singolarmente e solamente se c’è bisogno di quel particolare gene. Durante gli srotolamenti le basi azotate serviranno da richiamo per i nucleotodi presenti nel succo nucleare (al contrario della duplicazione qui si usa l’RNA). Viene letto solo il filamento guida (nella duplicazione venivano letti a velocità diverse entrambi i filamenti). Il filamento di RNA che si insinua sarà complementare al filamento guida, esso dopo aver copiato il messaggio si stacca nuovamente ed il cromosoma si riavvolge. Il filamento si chiama RNA messaggero (mRNA), esce dal nucleo attraverso i pori nucleari e va nel citoplasma.
L’mRNA uscito dal nucleo va incontro ai ribosomi che si occupa della lettura del messaggio. Essi leggono un codone di basi alla volta intrappolandone tra due estremità due per voltà e facendoli scorrere come una catena di montaggio. Le due estremità del ribosoma sono il sito P (responsabile della lettura) ed il sito A (responsabile dell’allungamento).
L’RNA TRANSFERT ha due estremità: la prima lascia una tripletta scoperta e si chiama anticodone. L’altra estremità porta l’amminoacido corrispondente al codone. L’anticodone porta le basi complementari al codone e che corrispondono ad un amminoacido particolare.