fotosintesi e cellule

Materie:	Appunti
Categoria:	Biologia
Voto:	1.7 (3)
Download:	436
Data:	13.03.2006
Numero di pagine:	19
Formato di file:	.doc (Microsoft Word)

L'energia


1.1 L’energia e la vita

A. La vita sulla Terra dipende dall’energia proveniente dal Sole:
• le piante catturano l’energia solare e la utilizzano per costruire i propri tessuti
• i tessuti vegetali sono fonte di nutrimento per altri esseri viventi

B. L’energia va sempre “in discesa”, cioè da uno stato in cui è più concentrata ad uno in cui lo è meno.


1.2 Che cos’è l’energia?

A. L’energia si può definire come la capacità di compiere un movimento contro una forza che vi si oppone.

B. Esistono diverse forme di energia che si possono distinguere in:
• energia cinetica
• è un tipo di energia connessa al moto di un corpo
• energia potenziale
• è un tipo di energia immagazzinata in un corpo perché legata alla sua particolare posizione o configurazione

C. La branca della fisica che si occupa dell’energia è la termodinamica, i cui principi affermano che:
• l’energia non si crea né si distrugge ma unicamente passa da una forma a un’altra (primo principio della termodinamica)
• una trasformazione di energia comporta sempre un aumento del disordine dell’universo, cioè dell’entropia (secondo principio della termodinamica)

D. In ogni trasformazione di energia una parte di essa si disperde sotto forma di calore che non può più trasformarsi spontaneamente in una forma di energia ordinata.

E. Il destino ultimo dell'universo è legato all'esaurimento dell'energia solare.


1.3 L’uso dell’energia negli esseri viventi

A. Gli esseri viventi sono in grado di realizzare solo alcuni tipi di lavoro:
• lavoro meccanico
• muove il corpo o una sua parte nello spazio
• ne è un esempio la contrazione muscolare
• lavoro di trasporto
- compie un movimento ne è un esempio la pompa sodio-potassio che trasporta ioni sodio e potassio attraverso la membrana plasmatica
• lavoro di sintesi
- costruisce molecole complesse partendo da molecole semplici
- ne è un esempio la sintesi di proteine e zuccheri

B. Le reazioni che avvengono negli esseri viventi sono:
• reazioni esoergoniche
- liberano energia
- l’energia contenuta nei loro prodotti è più bassa di quella contenuta nei loro reagenti
- non necessitano di energia per essere attivate
• reazioni endoergoniche
- richiedono energia
- l’energia contenuta nei loro prodotti è più alta di quella contenuta nei loro reagenti
- necessitano di energia per essere attivate

C. Negli esseri viventi le reazioni esoergoniche e quelle endoergoniche sono collegate tra loro (si parla di reazioni accoppiate)
• sono tali che l’energia rilasciata dalle reazioni esoergoniche viene usata per attivare le reazioni endoergoniche


1.4 L’ATP: la molecola che immagazzina energia

A. La cellula immagazzina energia nella molecola dell’ATP (adenosina trifosfato) che si può quindi considerare la valuta energetica della cellula.

B. La molecola dell’ATP:
• è formata da adenosina (adenina e ribosio) alla quale sono legati tre gruppi fosfato ad alta energia
• è una molecola instabile perché i tre gruppi fosfato, carichi negativamente, si respingono
• libera l’energia immagazzinata distaccando il gruppo fosfato terminale (reazione esoergonica), trasformandosi in ADP
• si forma per aggiunta di un gruppo fosfato all’ADP, in presenza di energia (reazione endoergonica)
• è un ottimo mezzo per trasferire energia ma non per immagazzinarla a lungo

C. Gli organismi ricavano dal cibo l'energia che viene immagazzinata nell'ATP.


1.5 Gli enzimi: come facilitare lo svolgimento delle reazioni

A. Gli enzimi
• sono proteine
• hanno la funzione di accelerare le reazioni chimiche che avvengono negli esseri viventi
• ciascuno di essi è specifico per una o, al massimo, due molecole (substrati)

B. Il metabolismo
• è l'insieme di tutte le reazioni che avvengono in una cellula o in un organismo
• è formato da molte vie metaboliche

C. Una via metabolica
• è formata da più reazioni
• ogni reazione è resa possibile da un particolare enzima


1.6 Gli enzimi abbassano l'energia di attivazione delle reazioni

A. Gli enzimi
• abbassano l'energia di attivazione delle reazioni chimiche
- facilitando il contatto tra i reagenti
- cambiando la forma dei reagenti in modo da facilitare la reazione
• legano il substrato al loro sito attivo, altamente specifico per uno specifico substrato secondo il modello "chiave-serratura"
• sono catalizzatori, cioè partecipano alla reazione ma al termine di questa hanno riacquistato la loro struttura e composizione
• in certe reazioni necessitano dell'ausilio di una o più molecole accessorie dette coenzimi
- facilitano la formazione del legame enzima-substrato
- spesso sono vitamine

B. La chimotripsina demolisce le proteine nell'intestino tenue, accelerando il processo di circa un miliardo di volte.


1.7 La regolazione dell'attività enzimatica

A. L'attività di un enzima può essere regolata
• dalla quantità di substrato disponibile
- l'enzima catalizza la propria reazione finché è disponibile il substrato
• da molecole diverse dal substrato capaci di legarsi al suo sito attivo, bloccandolo
- gli inibitori, bloccando il sito attivo, non lo rendono disponibile per il substrato
• da un meccanismo allosterico
- il prodotto si lega in un punto diverso dal sito attivo, cambiando la forma di questo e impedendo così il legame con il substrato


La respirazione cellulare



2.1 La formazione della molecola di ATP

A. La molecola di ATP
• ha tre gruppi fosfato
• perdendo il gruppo fosfato terminale, rilascia energia e si trasforma in ADP
• è la fonte di energia per le reazioni biologiche
• si forma per aggiunta di un gruppo fosfato all'ADP, in presenza di energia
• è la forma in cui viene immagazzinata l'energia contenuta nel cibo ingerito


2.2 Da dove viene l'energia immagazzinata nell'ATP?

A. Alcune sostanze hanno maggiore affinità di altre per gli elettroni.

1. B. In una reazione chimica
• le sostanze che acquisiscono elettroni si riducono
• le sostanze che cedono elettroni si ossidano

C. Ossidazione e riduzione sono processi interdipendenti, cioè quando c'è una sostanza che si ossida, ce n'è una che si riduce.

D. Le reazioni in cui si ha ossidazione e riduzione sono dette reazioni di ossidoriduzione o reazioni redox.

E. Nelle reazioni redox:
• non è implicato necessariamente l'ossigeno
• molecole ad alto contenuto energetico si ossidano, cioè cedono elettroni a una molecola trasportatrice di elettroni che, a sua volta, trasferisce gli elettroni a un altro trasportatore
• i trasportatori di elettroni, formano una catena fino all'accettore finale degli elettroni, solitamente un atomo di idrogeno

F. Il più importante trasportatore di elettroni è il NAD (nicotinamide adenina dinucleotide):
• quando non trasporta elettroni è in forma ionica (NAD+)
• quando accetta 1 elettrone e 1 atomo di idrogeno si trasforma in NADH
- a su volta, rilascia elettroni ad altri trasportatori rigenerando il NAD+


2.3 Le tre grandi tappe della respirazione cellulare

A. Il glucosio, molecola ad alto contenuto energetico, viene demolito con la respirazione cellulare.

B. La respirazione cellulare:
• è formata da tre tappe: glicolisi, ciclo di Krebs e catena di trasporto degli elettroni
- ciascuna tappa è formata da più reazioni, ognuna catalizzata da enzimi
• immagazzina nell'ATP l'energia chimica liberata dalla demolizione del glucosio
• richiede ossigeno
• ha una resa energetica complessiva di 36 molecole di ATP

C. La glicolisi:
• è il processo più semplice e più antico usato dagli organismi per ottenere energia
• è presente in tutti gli organismi
- per alcuni batteri e organismi unicellulari è l'unico processo per ottenere energia
• non è un processo molto efficiente
- ha una resa netta di solo 2 molecole di ATP
- utilizza solo una piccola parte dell'energia contenuta nella molecola di glucosio
• si svolge nel citoplasma della cellula
• non richiede ossigeno

D. Il ciclo di Krebs e la catena di trasporto degli elettroni:
• si sono evoluti più tardi rispetto alla glicolisi
• sono presenti solo negli organismi aerobi
• si svolgono nei mitocondri
• hanno una resa energetica complessiva di 34 molecole di ATP
• richiedono ossigeno (solo la catena di trasporto degli elettroni)


2.4 La prima tappa della respirazione cellulare: la glicolisi

A. Gli stadi della glicolisi sono:
1. il glucosio viene convertito in glucosio-6-fosfato per aggiunta dall'ATP di un gruppo fosfato
- si consuma una molecola di ATP
2. il glucosio-6-fosfato viene riorganizzato in fruttosio-6-fosfato
3. il fruttosio-6-fosfato viene trasformato in fruttosio-1,6-difosfato per aggiunta di un altro gruppo fosfato dall'ATP
- si consuma un'altra molecola di ATP
4. il fruttosio-1,6-difosfato viene scisso in due molecole di gliceraldeide-3-fosfato
5. ciascuna molecola di gliceraldeide-3-fosfato è convertita in acido 1,3-difosfoglicerico
- si formano due molecole di NADH
6. ciascuna molecola di acido 1,3-difosfoglicerico è convertita in acido 3-fosfoglicerico
- si formano 2 molecole di ATP
7. ciascuna molecola di acido 3-fosfoglicerico è convertita in acido piruvico
- si formano due molecole di ATP


2.5 La seconda tappa della respirazione cellulare: il ciclo di Krebs

A. Il ciclo di Krebs:
• si svolge nella camera interna dei mitocondri
• è chiamato anche ciclo dell'acido citrico perché questo è il suo primo prodotto
• ha una resa di sole 2 molecole di ATP
• è un ciclo perché alla fine del processo si rigenera il primo reagente

B. Tra la glicolisi e il ciclo di Krebs c'è una reazione intermedia che serve a formare la molecola di acetil-CoA.

C. Gli stadi del ciclo di Krebs sono:
1. l'acetil-CoA si combina con l'acido ossalacetico
- si forma una molecola di acido citrico
2. l'acido citrico viene ossidato
- si trasforma in acido α-chetoglutarico
3. l' acido &-chetoglutarico viene ossidato dal NAD+
- si forma una molecola di CO2 e un composto a 4 atomi di carbonio
4. il composto a 4 atomi di carbonio viene trasformato in acido succinico
5. l'acido succinico viene ossidato dal FAD
- si trasforma in acido malico
6. l'acido malico viene ossidato dal NAD+
- si forma acido ossalacetico
7. il ciclo ricomincia


2.6 La terza tappa della respirazione cellulare: la catena di trasporto

A. La catena di trasporto degli elettroni:
• ha luogo sulla membrana mitocondriale interna
• è formata da molecole trasportatrici di elettroni (NADH e FADH2)
• ha come accettore finale l'ossigeno
• ha una resa complessiva di 32 molecole di ATP

B. Il passaggio di elettroni lungo la catena libera l'energia necessaria per pompare ioni idrogeno dalla camera mitocondriale interna a quella esterna; quando questi ioni ritornano all'interno, il loro flusso fornisce energia per formare ATP.

C. L'accettore finale degli elettroni è l'ossigeno che catturando due ioni idrogeno forma una molecola d'acqua.


2.7 Altre sostanze nutritive, altre vie metaboliche

A. Le sostanze nutritive, diverse dal glucosio, vengono istradate, a seconda dell'occorrenza, lungo vie metaboliche diverse da quella della respirazione cellulare.

B. Quando non è sufficiente l'energia fornita dal glucosio i trigliceridi vengono scissi in glicerolo e acidi grassi:
• il glicerolo viene trasformato in gliceraldeide-3-fosfato che si inserisce nella glicolisi
• gli acidi grassi vengono scissi e trasformati in molecole di acetil-CoA che entrano nel ciclo di Krebs

C. Quando è sufficiente l'energia fornita dal glucosio, il glicerolo viene convertito in glucosio che viene immagazzinato sotto forma di glicogeno nelle cellule del fegato e dei muscoli.




La fotosintesi


3.1 Fotosintesi ed energia

A. Le piante fabbricano il proprio cibo (carboidrati) con il processo della fotosintesi.

B. La fotosintesi:
• utilizza l'energia solare per trasformare l'anidride carbonica e l'acqua in un carboidrato ricco di energia
• è un processo fondamentale anche per gli animali che traggono nutrimento cibandosi di piante
• genera come sottoprodotto l'ossigeno che alimenta la respirazione cellulare

C. La fotosintesi e la respirazione cellulare sono due processi energeticamente opposti:
• la fotosintesi usa come reagenti anidride carbonica e acqua, prodotti di scarto della respirazione cellulare, e produce ossigeno
• la respirazione cellulare usa l'ossigeno prodotto dalla fotosintesi e produce anidride carbonica e acqua, utilizzati dalla fotosintesi


3.2 I protagonisti della fotosintesi

A. Le foglie
• assorbono la luce solare
- solo le radiazioni che corrispondono alle porzioni blu e rossa dello spettro della luce visibile
• sono formate dalla lamina e dal picciòlo
- la lamina è formata da un'epidermide superiore, da uno strato intermedio di cellule del mesofillo e da un'epidermide inferiore
• hanno gli stomi nell'epidermide inferiore
- strutture che possono aprirsi e chiudersi, facendo così entrare l'anidride carbonica e uscire il vapor d'acqua
• hanno i cloroplasti nelle cellule del mesofillo
- sono organuli membranosi delimitati da una membrana esterna e da una interna
- hanno un sistema di membrane interne che forma un reticolo di sacchetti chiamati tilacoidi, immersi nello stroma, impilati a formare strutture dette grani
- contengono la clorofilla a, che assorbe la luce solare, e i pigmenti accessori

B. La fotosintesi avviene in due stadi:
• il primo stadio comprende le reazioni luce-dipendenti
- viene sfruttata l'energia della luce solare per sottrarre a una molecola d'acqua due elettroni e spingerli a un livello energetico più alto
• il secondo stadio comprende le reazioni luce-indipendenti
- gli elettroni vengono combinati con anidride carbonica e con una molecola organica a basso contenuto energetico per formare un carboidrato, ad alto contenuto energetico

C. L'unità funzionale della fotosintesi è il fotosistema.

D. Un fotosistema è formato da:
• un sistema di antenne che assorbono l'energia della luce solare
- è formato da molte molecole di clorofilla a e dai pigmenti accessori
• un centro di reazione
- contiene, associate a proteine, una coppia di molecole di clorofilla a

E. Molte reazioni della fotosintesi sono reazioni redox.


3.3 Il primo stadio della fotosintesi: le reazioni luce-dipendenti

A. Nelle reazioni luce-dipendenti
• l'energia della luce solare viene utilizzata per sbalzare gli elettroni agli accettori primari, cioè a un livello energetico più alto
• dagli accettori primari, gli elettroni passano attraverso una catena di trasporto che li porta a un livello energetico inferiore
• la "caduta" degli elettroni dall'accettore primario del fotosistema II fornisce energia per la sintesi di ATP
• la "caduta" degli elettroni dall'accettore primario del fotosistema I porta alla formazione di NADPH che porta gli elettroni al secondo stadio della fotosintesi

B. Lo spostamento di elettroni su e giù per il colle dell'energia corrisponde a una migrazione di elettroni all'interno del cloroplasto.


3.4 Perché le reazioni luce-dipendenti sono così importanti?

A. Nelle reazioni luce-dipendenti si verificano due eventi importanti:
• la liberazione di ossigeno dall'acqua, ad opera delle molecole di clorofilla a dei centri di reazione
• la trasformazione dell'energia solare in energia chimica, grazie al trasferimento degli elettroni delle molecole di clorofilla a agli accettori primari di elettroni attraverso reazioni redox


3.5 Il secondo stadio della fotosintesi: le reazioni luce-indipendenti

A. Nelle reazioni luce-indipendenti (ciclo di Calvin) l'anidride carbonica viene incorporata nei carboidrati.

B. Nel ciclo di Calvin si distinguono le seguenti fasi:

1. 3 molecole di anidride carbonica si combinano ciascuna con uno zucchero a 5 atomi di carbonio, ad opera dell'enzima rubisco
- si formano 3 molecole di un composto a 6 atomi di carbonio, ciascuna delle quali si scinde in 2 molecole di acido 3-fosfoglicerico
2. viene fornita energia all'acido 3-fosfoglicerico
- si formano 6 molecole di gliceraldeide-3-fosfato
- vengono consumate 6 molecole di ATP
- 6 molecole di NADPH cedono elettroni provenienti dal primo stadio della fotosintesi
3. la gliceraldeide-3-fosfato esce dal ciclo
- si forma glucosio e altre sostanze
4. si completa il ciclo
- si rigenera il ribulosio difosfato
- vengono consumate 3 molecole di ATP


3.6 Un difetto di funzionamento: la fotorespirazione

A. La fotorespirazione è un difetto di funzionamento della fotosintesi.

B. La fotorespirazione
• avviene quando gli stomi sono chiusi e quindi la concentrazione di anidride carbonica nelle cellule del mesofillo è troppo bassa
• ha maggiori possibilità di verificarsi in ambienti caldi
• avviene in seguito al legame dell'enzima rubisco con l'ossigeno anziché con l'anidride carbonica
• non porta alla formazione di alcun prodotto


3.7 Una variante della fotosintesi: le piante C4

A. Le piante dei climi caldi, per evitare la fotorespirazione, attuano la cosiddetta via metabolica C4.

B. La via metabolica C4
• non usa l'enzima rubisco per fissare l'anidride carbonica
• attua una pre-fissazione dell'anidride carbonica in un composto a 4 atomi di carbonio nelle cellule del mesofillo
- tale composto migra nelle cellule della guaina del fascio dove rilascia l'anidride carbonica che entra, così, nel ciclo di Calvin
• è usata soprattutto dalle graminacee
• è vantaggiosa solo nei climi caldi
- necessita di ATP per trasferire l'anidride carbonica alle cellule della guaina del fascio


3.8 Un'altra variante della fotosintesi: le piante CAM

A. Le piante CAM, che vivono in un clima caldo arido come le crassulacee:
• fissano l'anidride carbonica di notte in un composto a 4 atomi di carbonio
• tengono immagazzinata l'anidride carbonica fino al giorno, quando hanno a disposizione l'energia per far avvenire il ciclo di Calvin
• effettuano l'immagazzinamento e l'utilizzo dell'anidride carbonica nella stessa cellula

B. Il metabolismo delle piante CAM diminuisce la perdita d'acqua da parte della pianta ma richiede più energia della normale fotosintesi.


Mitosi e citodieresi

1.1 Un'introduzione alla genetica

A. Il genoma di un organismo è contenuto nel DNA dell'organismo stesso.

B. Il genoma di un individuo:
• è l'insieme di tutte le sue informazioni genetiche
• è formato da unità chimiche chiamate geni
- sono sequenze di nucleotidi della doppia elica del DNA
- contengono le informazioni per la produzione delle proteine
- sovrintendono allo sviluppo e al funzionamento di un essere vivente

C. La molecola del DNA ricorda una scala elicoidale in cui
• i due "montanti" sono formati dall'alternarsi di molecole di zucchero (desossiribosio) e di gruppi fosfato
• i gradini sono formati da due basi azotate, ciascuna delle quali fa parte di un "montante"
- la base azotata adenina (A) si accoppia sempre con la timina (T), e viceversa, mentre la guanina (G) si accoppia sempre con la citosina (C), e viceversa

D. La sintesi delle proteine avviene con i seguenti passaggi:
1. un tratto della doppia elica del DNA si srotola
2. il messaggio contenuto in uno dei due filamenti della doppia elica viene copiato in una molecola di mRNA
3. l'mRNA passa dal nucleo al citoplasma
4. a livello dei ribosomi l'mRNA viene "letto", cioè vengono uniti uno dopo l'altro gli aminoacidi a formare una catena polipeptidica
5. la catena polipeptidica completa si stacca dal ribosoma e si ripiega su stessa diventando, così, una proteina

E. La genetica è la branca della biologia che studia la trasmissione delle informazioni ereditarie.

F. Le cellule di un organismo
• contengono almeno una copia completa del genoma di quell'organismo
• sono tali che in cellule di tipo diverso sono attivi geni diversi.


1.2 Introduzione alla divisione cellulare

A. La divisione cellulare è il mezzo con cui una cellula dà origine ad altre.

B. La divisione cellulare avviene secondo questi passaggi:
1. il DNA della cellula "madre" si duplica
2. i due corredi di DNA migrano alle estremità opposte della cellula (mitosi)
3. la cellula si divide dando origine a due cellule figlie (citodieresi).


1.3 Il DNA è impacchettato nei cromosomi

A. Il DNA di una cellula è suddiviso e impacchettato in strutture chiamate cromosomi.

B. I cromosomi
• sono composti di cromatina
- è formata da DNA e proteine
• costituiscono, nel loro insieme, il corredo cromosomico di una cellula
• sono generalmente presenti in numero diverso nei vari organismi
• quando il DNA si duplica sono formati da due cromatidi, uniti in un punto detto centromero
• sono presenti nelle cellule come coppie di omologhi, cioè sono molto simili a due a due

C. Il cariotipo è l'intero corredo cromosomico di un essere umano
• è formato da 23 coppie di cromosomi omologhi
- 22 coppie di autosomi e una coppia di cromosomi sessuali (XX nella femmina, XY nel maschio)
• in esso tutti i cromosomi sono in forma duplicata


1.4 Il ciclo cellulare: interfase e fase mitotica

A. Il ciclo cellulare
• è la sequenza ripetitiva di crescita, duplicazione delle informazioni genetiche e divisione cellulare che si ritrova in molti tipi di cellule
• ha una durata che varia molto da un tipo di cellula all'altro

B. Nel ciclo cellulare si distinguono due fasi:
1. interfase
- comprende la fase G1 (crescita cellulare), la fase S (duplicazione del DNA) e la fase G2 (preparativi per la divisione cellulare)
2. fase mitotica
- comprende la mitosi e la citodieresi


1.5 Mitosi e citodieresi

A. Nella mitosi ciascuno dei cromosomi duplicati si scinde in due e i due corredi cromosomici così prodotti si separano.

B. La mitosi viene suddivisa in quattro fasi:
• profase
- si assume che inizi quando i cromosomi diventano visibili al microscopio in seguito alla condensazione del DNA
- il nucleolo scompare e la membrana nucleare si disgrega
- il centrosoma si duplica e le due copie migrano ai poli opposti della cellula
- i microtubuli formano il fuso mitotico, teso tra i due centrosomi
• metafase
- la membrana nucleare scompare
- i cromosomi si agganciano ai microtubuli del fuso mitotico in corrispondenza del centromero
- i cromosomi si allineano in corrispondenza del piano equatoriale del fuso
• anafase
- i due cromatidi di ciascun cromosoma si separano e vengono trascinati ai due poli opposti della cellula dai microtubuli
• telofase
- i cromatidi ai poli della cellula si decondensano
- attorno a ciascun corredo cromosomico si forma una nuova membrana nucleare

C. Nella citodieresi le due cellule figlie si separano grazie alla formazione di un solco di costrizione che si approfondisce fino alla completa divisione delle due nuove cellule.


1.6 Varianti nella divisione cellulare

A. Nelle cellule vegetali
• la mitosi si svolge come nelle cellule animali
• la citodieresi avviene con la costruzione di una nuova parete cellulare e di una nuova membrana plasmatica nella zona intermedia della cellula madre

B. Nelle cellule batteriche
• la divisione cellulare avviene per scissione binaria
- prima si duplica il cromosoma batterico
- dopo la cellula si allunga e si strozza nella parte mediana

C. I diversi tipi di cellule si dividono con frequenze diverse.

La meiosi

2.1 Una rapida sintesi della meiosi

A. La meiosi
• è il tipo di divisione cellulare che dimezza il numero di cromosomi
• negli animali dà sempre origine a cellule sessuali (gameti)

B. Dal punto di vista del numero dei cromosomi le cellule possono essere:
• aploidi
- hanno un solo corredo cromosomico
- negli animali sono solo i gameti
- vengono spesso designate con n (dove n sta per numero di cromosomi)
- negli esseri umani hanno 23 cromosomi (n = 23)
• diploidi
- hanno un corredo cromosomico doppio
- negli animali ne sono esempi tutti i tipi di cellule somatiche
- vengono spesso designate con 2n
- negli esseri umani hanno 46 cromosomi (2n = 46)


2.2 Le fasi della meiosi

A. La meiosi è composta di due stadi:
• meiosi I
- si formano due cellule aploidi
• meiosi II
- da ciascuna cellula aploide della meiosi I se ne formano due (in totale quattro)

B. La meiosi I è formata dalle seguenti fasi:
• profase I
- i cromosomi duplicati si condensano e gli omologhi si appaiano (si formano le tetradi)
- avviene lo scambio di segmenti corrispondenti tra due cromatidi di due cromosomi omologhi (crossing-over)
• metafase I
- i cromosomi omologhi di ciascuna tetrade si dispongono sul piano equatoriale della cellula, orientati verso poli opposti di questa
• anafase I
- i due esemplari di ciascuna coppia di omologhi si separano e migrano ai rispettivi poli della cellula
• telofase I
- la cellula madre si divide in due cellule figlie aploidi

C. La meiosi II è formata dalle seguenti fasi:
• profase II e metafase II
- i cromosomi si dispongono sul piano equatoriale della cellula, con i due cromatidi verso poli opposti della cellula
• anafase II e telofase II
- i due cromatidi di ciascun cromosoma si separano, trascinati verso poli opposti della cellula
- avviene la citodieresi


2.3 L'importanza della meiosi

A. La meiosi
• dimezza il corredo cromosomico
- mantiene costante, nelle generazioni, il numero di cromosomi negli organismi a riproduzione sessuata
• crea variabilità genetica
- crea le differenze fisiche tra genitori e figli e tra un figlio e l'altro

B. La variabilità genetica si crea con:
• il crossing-over
- avviene nella profase I
• l'assortimento indipendente dei cromosomi omologhi
- avviene nella metafase I

C. Negli esseri umani le cellule somatiche hanno:
• 22 coppie di autosomi + due cromosomi sessuali X, nelle femmine
• 22 coppie di autosomi + un cromosoma sessuale X e un cromosoma sessuale Y, nei maschi

D. Negli esseri umani le cellule sessuali (gameti) hanno:
• tutti 22 autosomi e un cromosoma sessuale X, nelle femmine
• il 50% 22 autosomi e un cromosoma sessuale X, l'altro 50% 22 autosomi e un cromosoma sessuale Y, nei maschi

E. Il sesso di un individuo è determinato dal tipo di gameti che si incontrano:
• un gamete femminile fecondato da un gamete maschile con cromosoma X darà una femmina (XX)
• un gamete femminile fecondato da un gamete maschile con cromosoma Y darà un maschio (XY)


2.4 La formazione dei gameti nella specie umana

A. I gameti si formano attraverso il processo della gametogenesi:
• la formazione dei gameti maschili (spermatozoi) è detta spermatogenesi
• la formazione dei gameti femminili (cellule uovo) è detta oogenesi

B. Gli spermatozoi si formano dagli spermatogoni.

C. Gli spermatogoni:
• sono cellule diploidi
• si trovano nei testicoli del maschio
• sono cellule staminali perché danno origine sia a spermatociti primari sia ad altri spermatogoni
• si dividono dando origine agli spermatociti primari, anch'essi diploidi
- questi danno origine agli spermatociti secondari, aploidi, da cui si formano quattro spermatidi che, con un processo di maturazione, si trasformano in spermatozoi maturi

D. Le cellule uovo si formano dagli oogoni.

E. Gli oogoni:
• vengono prodotti solo fino al settimo mese di vita embrionale
• la maggior parte di essi muore prima che la femmina nasca
• quelli che sopravvivono diventano oociti primari, diploidi, che entrano in meiosi I e qui si arrestano fino alla pubertà
- alla pubertà, un oocita, di media, al mese completa la sua maturazione nell'ovaia e entra in meiosi II dove si arresta fino alla fecondazione
• formano, ciascuno, una cellula uovo grande, con molto citoplasma, e tre corpi polari piccoli che degenerano


2.5 Il ciclo vitale: esseri umani e altri organismi

A. Un ciclo vitale è la sequenza di eventi che intercorre tra la riproduzione di una generazione e quella della generazione successiva.

B. La riproduzione può essere
• sessuata
- gli organismi nei quali è presente esistono in due sessi diversi, ciascuno dei quali produce un tipo di gameti
- gameti provenienti da due genitori diversi si uniscono per formare un nuovo individuo
- in alcuni casi lo stesso individuo (ermafrodita) produce sia spermatozoi che uova che possono anche autofecondarsi
• asessuata
- non si ha fusione di due cellule sessuali
- la cellula madre duplica il proprio DNA e si divide in due cellule figlie (scissione binaria) oppure una parte di un organismo ne genera uno nuovo (riproduzione vegetativa)