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Quante divisioni cellulari consecutive sono necessarie per formare il corpo umano adulto dallo zigote unicellulare?

Quante divisioni cellulari consecutive sono necessarie per formare il corpo umano adulto dallo zigote unicellulare?


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La domanda preferita sarebbe stata qual è il numero totale di cellule in un feto umano a termine e quante divisioni cellulari sono necessarie per raggiungere quel numero. Tuttavia, non è stato possibile trovare stime del numero totale di cellule nel feto. Dall'abstract dell'articolo del 5 luglio 2013 pubblicato su Annals of Human Biology, il corpo umano adulto consiste di circa $ 3,72 imes 10^{13}$ cellule (37,2 trilioni). La domanda è: quale sarebbe il numero approssimativo di divisioni cellulari necessarie per raggiungere quel numero (ignorando il fatto che tessuti diversi possono raggiungere la piena differenziazione in momenti diversi)?


Sembra solo un problema di matematica se si consente che le cellule muoiano e i diversi tassi di divisione non debbano essere presi in considerazione:

$2^N = 40 imes 10^{12}$

$log_2(40 imes 10^{12}) = N$

$N = 45.185$

così 45 o giù di lì divisioni.

è quello che stai cercando?


Quanto tempo impiegano le cellule a dividersi? (con immagini)

Il tempo necessario a una cellula per dividersi completamente nella maggior parte dei mammiferi, compreso il corpo umano, è di circa 24 ore. Alcune cellule impiegano più o meno tempo, a seconda del loro scopo, ad esempio, un embrione di mosca impiega solo otto minuti per dividersi, mentre una cellula del fegato umano potrebbe impiegare più di un anno. I gameti, cellule utilizzate nella riproduzione sessuale, possono impiegare decenni per dividersi. Può anche verificarsi una divisione cellulare anormale, con conseguente cellule cancerose che si moltiplicano molto più rapidamente.

Tempi medi di divisione cellulare

Tipo di cella Processi Tempo
embrione di mosca mitosi 8 minuti
batteri mitosi 20 minuti
lievito mitosi 2 ore
pelle umana mitosi 20 - 24 ore
sperma umano meiosi circa 64 giorni
fegato umano mitosi 1 anno o più
uovo umano meiosi fino a 40 anni o più
nervo umano mitosi mai, una volta maturo

Mitosi

Esistono due tipi principali di divisione cellulare: mitosi e meiosi. La mitosi consente sia la riproduzione di un intero organismo unicellulare sia la riparazione dei tessuti negli animali multicellulari. In questo processo, una cellula "genitore" raddoppia i suoi cromosomi e poi si divide in due cellule "figlie" identiche. Nel caso di batteri e organismi in rapida crescita come un feto o un giovane animale, la divisione cellulare avviene molto rapidamente in modo che l'organismo possa crescere e prosperare. La maggior parte delle cellule negli organismi completamente cresciuti si divide su una scala molto più lenta per rinnovare lentamente il corpo. L'eccezione a questo è in aree come la pelle e il midollo osseo, che generano costantemente nuove cellule in modo che, se si subisce una lesione, le cellule possono dividersi rapidamente per guarire l'area.

Sebbene ci siano molti tipi di cellule, lo stesso ciclo cellulare generale avviene durante la mitosi per la maggior parte dei mammiferi. Durante il ciclo, la cellula cresce e riposa, copiando il suo DNA e dividendosi in nuove cellule figlie. Ogni passaggio deve essere completato prima che il successivo possa iniziare. Ci sono anche una serie di punti di controllo integrati nel processo che assicurano che siano state apportate le modifiche appropriate prima che venga inviato il segnale per iniziare la fase successiva.

Il ciclo cellulare ha quattro fasi principali:

  • Il primo intervallo, o G1, durante il quale la cellula cresce e si sviluppa, dura da zero a cinque ore. Non tutte le cellule progrediscono da questa fase se no, si spostano in uno stato chiamato G0, dove non sono in grado di dividersi. La maggior parte delle cellule del corpo è in realtà in fase G0.
  • La fase successiva è chiamata la sintesi, o fase S, quando il DNA viene replicato. Ci vogliono dalle sei alle otto ore per completarlo.
  • Il ciclo entra quindi nella seconda fase di intervallo (G2), che dura dalle due alle cinque ore. Come in G1, questo è quando la cellula cresce e produce proteine ​​mentre si prepara a dividersi.
  • Infine, la fase della mitosi, o M, è quando il DNA si divide e si separa e la cellula si divide. Dura solo circa un'ora.

Queste stime del tempo sono medie per la maggior parte delle cellule del corpo poiché non tutte le cellule si dividono alla stessa velocità. Alcune cellule, come le cellule del cervello e del fegato, in genere non si dividono affatto. Le cellule del fegato possono passare attraverso la mitosi per riparare danni minori, ma può richiedere molto tempo per completare il processo.

Le fasi della meiosi

La meiosi, che avviene solo negli animali multicellulari, comporta la formazione di uova e sperma, o gameti, per la riproduzione sessuale. Il prodotto finale sono quattro cellule figlie, ognuna delle quali contiene una combinazione unica di metà dei cromosomi originali. Nell'uomo, ad esempio, un ovulo e uno spermatozoo contengono ciascuno 23 cromosomi, che combinati costituiscono i 46 presenti nella maggior parte delle cellule.

Sebbene ciascuna sia composta da diverse fasi, ci sono tre fasi principali della meiosi:

  • L'interfase è la prima fase ed è simile alle prime due fasi della mitosi, con la cellula che cresce e replica il suo DNA.
  • Durante la fase successiva, la meiosi I, i cromosomi omologhi - quelli che provengono da ciascun genitore e hanno geni per le stesse caratteristiche - vengono accoppiati e il DNA viene scambiato per creare nuove combinazioni. Le coppie di cromosomi quindi si allineano e vengono spostate ai lati opposti della cellula, e la cellula si divide in due cellule figlie.
  • La fase della meiosi II ripete molti dei passaggi della fase I, tuttavia il DNA non viene replicato. Di conseguenza, quando le due cellule figlie si dividono, le quattro cellule risultanti contengono solo la metà dei cromosomi e il DNA in ciascuna è unico.

Ognuna di queste fasi può richiedere tempi diversi, a seconda della specie e del genere dell'organismo. Nelle donne umane, il processo di meiosi inizia prima della nascita quando l'oogonia - uova immature - si sviluppa in un feto. Tuttavia, il processo di sviluppo si interrompe a metà della fase I della meiosi, finché il corpo non ha bisogno della cellula per diventare un uovo. Ciò significa che questo tipo di divisione cellulare può richiedere decenni per essere completato, poiché gli ovuli di una donna continuano a svilupparsi fino alla menopausa, di solito tra i 40 ei 50 anni. Negli uomini, la meiosi per produrre lo sperma non inizia fino alla pubertà e richiede circa 64 giorni.

La meiosi è un processo unidirezionale che deve avvenire insieme alla mitosi. Nello sviluppo prenatale, lo sperma fertilizza l'uovo per formare uno zigote. Entro 24-30 ore, lo zigote passa attraverso la sua prima divisione cellulare usando la mitosi, una cellula diventa due, e poi quelle due si dividono in quattro, e così via. Questo processo continua a replicare le cellule in un ciclo cellulare mitotico man mano che l'organismo si sviluppa.

Cancro

Le cellule che si dividono troppo rapidamente, fino al punto in cui la loro crescita diventa fuori controllo, sono chiamate cancro. La rapida crescita anormale delle cellule può provocare danni o mutazioni ai geni necessari per il funzionamento di una cellula matura. Ci sono molte ragioni per cui le cellule possono dividersi e crescere senza controllo, comprese cause genetiche, carenze nutrizionali, alcune infezioni o esposizione a cause ambientali, come agenti cancerogeni o radiazioni ultraviolette (UV) dal sole. Il cancro può iniziare con una singola cellula che inizia a moltiplicarsi troppo rapidamente, con le cellule quindi incapaci di ricevere le istruzioni appropriate per produrre proteine ​​per crescere, moltiplicarsi e, in generale, sopravvivere.

Da quando ha iniziato a contribuire al sito diversi anni fa, Mary ha accettato l'entusiasmante sfida di essere una ricercatrice e scrittrice di InfoBloom. Mary ha una laurea in arti liberali al Goddard College e trascorre il suo tempo libero leggendo, cucinando ed esplorando i grandi spazi aperti.

Da quando ha iniziato a contribuire al sito diversi anni fa, Mary ha accettato l'entusiasmante sfida di essere una ricercatrice e scrittrice di InfoBloom. Mary ha una laurea in arti liberali al Goddard College e trascorre il suo tempo libero leggendo, cucinando ed esplorando i grandi spazi aperti.


Biologia - Meiosi: Capitolo 13 Guida allo studio

I gameti prodotti dal genitore maschio sono chiamati spermatozoi (comunemente chiamati spermatozoi) e i gameti femminili sono ovociti (comunemente indicati come ovuli o uova).

Ragno e piante di fragola
-Corridori

La riproduzione asessuale ha diversi tipi di riproduzione asessuata che include fissione, gemmazione, frammentazione e partenogenesi, mentre la riproduzione sessuale si ottiene attraverso la combinazione di cellule riproduttive di due individui

La riproduzione asessuata necessita di un solo genitore. Poiché c'è un solo genitore, non c'è fusione di gameti e nessuna mescolanza di informazioni genetiche. Di conseguenza, i figli sono geneticamente identici al genitore e tra loro. Sono cloni.

Ciclo cellulare della mitosi (il processo di divisione cellulare che attraversa la riproduzione asessuata)

genitore-figlio TUTTO IDENTICO

Genitori, figli mai identici

Nella riproduzione sessuale, gli individui trasmettono il 50% dei loro geni a ciascuno dei loro figli

in questa modalità di riproduzione, due genitori danno origine a figli che hanno combinazioni uniche di geni ereditati dai due genitori. I prodotti di questo, a differenza di quelli della riproduzione asessuata, variano geneticamente dai loro fratelli e dai loro genitori.

Gli esempi possono variare ma potrebbero includere cellule ossee, cellule della pelle, cellule del sangue, ecc.

Ad esempio, nei mammiferi, le cellule somatiche costituiscono tutti gli organi interni, pelle, ossa, sangue e tessuto connettivo, mentre le cellule germinali dei mammiferi danno origine a spermatozoi e ovuli che si fondono durante la fecondazione per produrre una cellula chiamata zigote, che si divide e si differenzia nelle cellule di un embrione.

Le cellule riproduttive contengono 23 cromosomi (umani)
sperma (23) + Uovo (23) = 46 cromosomi (cellule somatiche)

Gli ovuli e lo sperma sono le cellule riproduttive

Le cellule riproduttive sono anche chiamate gameti o cellule sessuali. Un gamete è uno spermatozoo o un uovo. Ogni gamete ha un set di cromosomi che si combina con i cromosomi di un altro gamete per creare un nuovo organismo.

È un'esposizione di cromosomi condensati disposti a coppie.

Un'applicazione può aiutare a vedere i cromosomi di visualizzazione (carotipizzazione)

Il cariotipo può essere utilizzato per lo screening di cromosomi difettosi o numeri anormali di cromosomi associati a determinati disturbi congeniti, come la sindrome di Down

vedere tecnica e risultati a pagina 254

Un cariotipo risulta dall'ordinamento delle immagini dei cromosomi umani.

il cariotipo è descritto da una visualizzazione di ciascuno dei cromosomi di una singola cellula

Gli esseri umani hanno 23 coppie di cromosomi, o 46 cromosomi in tutto. I cromosomi omologhi hanno gli stessi geni disposti nello stesso ordine, ma hanno sequenze di DNA leggermente diverse. Versioni diverse dello stesso gene sono chiamate alleli (uh-LEELZ) i cromosomi omologhi spesso contengono alleli diversi.

Conosciuti anche come "omologhi", questi sono i due cromosomi che formano una coppia. Hanno la stessa lunghezza, posizione del centromero e schema di colorazione.



Durante la fase M, le cellule mantengono ancora il checkpoint di assemblaggio del fuso, ma non l'attivazione dell'apoptosi. Ε] Il punto di controllo dell'assemblaggio del fuso sembra essere anche la chiave per la progressione del ciclo cellulare mitotico durante queste prime divisioni cellulari. Ζ]

  • Nucleo
    • Condensazione cromosomica
    • Rottura dell'involucro nucleare
    • Citoplasma
      • Riorganizzazione del citoscheletro
      • Formazione del mandrino (MT) Anello contrattile (MF)
      • Ridistribuzione degli organelli
      • Energia della mitosi
        • La divisione cellulare consuma molta energia, quindi le cellule si assicurano di avere risorse sufficienti per completare il lavoro prima di impegnarsi.

        Chris Smith ha tirato fuori carta e penna per lavorare su questo.

        Chris - Beh, in realtà, questo si riduce a una matematica piuttosto semplice. Perché, se ci pensiamo, un singolo uovo si divide in due, e una cellula diventa due, e poi quelle cellule si dividono di nuovo a metà. Quindi due divisioni per fare quattro e quelle quattro cellule si dividono a metà e diventano otto. E poi quelle otto celle si dividono a metà e ottieni 16 e poi 32 e questo cresce esponenzialmente e questo significa che possiamo scrivere un'equazione per rappresentare quella crescita dove dici 2 alla potenza di n, che è il numero di divisioni, uguale a X cellule. Quindi, se vogliamo sapere cos'è n (quante divisioni), dobbiamo sapere quante celle. Beh, un bambino contiene, probabilmente, un paio di trilioni di cellule. Quindi, quindi 2 alla potenza di n divisioni deve essere uguale a circa 2 trilioni.

        Allora come facciamo a scoprire cos'è n? Bene, puoi farlo usando i logaritmi. Quindi, se prendiamo il logaritmo naturale di entrambi i membri dell'equazione, in realtà ottieni n x ln2 = ln (2 trilioni). Se poi dividiamo entrambi i membri per il logaritmo naturale di 2 (ln 2) ottieni:

        ln (2 x 10 12 ) / ln2 e in realtà è 28,34 diviso per 0,693. Sono circa 41.

        Quindi, ciò che ti dice è che una singola cellula deve dividersi solo circa 41 volte per finire con 2 trilioni di cellule che formerebbero un bambino! Non sono tanti come potresti pensare, vero?


        Contenuti

        Definizione delle proprietà Modifica

        Una cellula staminale possiede due proprietà:

        • Auto rinnovo è la capacità di attraversare numerosi cicli di divisione cellulare pur mantenendo il suo stato indifferenziato. Le cellule staminali sono in grado di replicarsi più volte e possono portare alla formazione di due cellule staminali, una cellula staminale più differenziata dell'altra, o due cellule differenziate. [5]
        • multipotenza o potenziale multidifferenziato è la capacità di generare progenie di diversi tipi cellulari distinti, (ad esempio cellule gliali e neuroni) rispetto all'unipotenza, che è il termine per le cellule che sono limitate a produrre un singolo tipo di cellula. Tuttavia, alcuni ricercatori non considerano essenziale la multipotenza e credono che possano esistere cellule staminali auto-rinnovanti unipotenti. [6] Queste proprietà possono essere illustrate con relativa facilità in vitro, utilizzando metodi come i saggi clonogenici, in cui viene caratterizzata la progenie di una singola cellula. Tuttavia, è noto che in vitrole condizioni di coltura cellulare possono alterare il comportamento delle cellule, dimostrando che una particolare sottopopolazione di cellule possiede proprietà di cellule staminali in vivo è impegnativo, ed esiste un dibattito così considerevole sul fatto che alcune popolazioni di cellule staminali proposte nell'adulto siano effettivamente cellule staminali.

        Divisione cellulare Modifica

        Per garantire l'auto-rinnovamento, le cellule staminali subiscono due tipi di divisione cellulare (vedi Divisione e differenziazione delle cellule staminali diagramma). La divisione simmetrica dà origine a due cellule staminali figlie identiche, mentre la divisione asimmetrica produce una cellula staminale e una cellula progenitrice con un potenziale di autorinnovamento limitato. I progenitori possono passare attraverso diversi cicli di divisione cellulare prima di differenziarsi definitivamente in una cellula matura. Si ritiene che la distinzione molecolare tra divisioni simmetriche e asimmetriche risieda nella segregazione differenziale delle proteine ​​della membrana cellulare (come i recettori) e delle proteine ​​associate tra le cellule figlie. [7]

        In condizioni normali, le cellule staminali dei tessuti si dividono lentamente e raramente. Mostrano segni di quiescenza o arresto reversibile della crescita. [8] La nicchia in cui si trova la cellula staminale svolge un ruolo importante nel mantenimento della quiescenza. [8] Le nicchie perturbate fanno sì che la cellula staminale ricominci a dividersi attivamente per sostituire le cellule perse o danneggiate fino a quando la nicchia non viene ripristinata. Nelle cellule staminali ematopoietiche, la via MAPK/ERK e la via PI3K/AKT/mTOR regolano questa transizione. [9] La capacità di regolare il ciclo cellulare in risposta a stimoli esterni aiuta a prevenire l'esaurimento delle cellule staminali, o la graduale perdita di cellule staminali a seguito di un alterato equilibrio tra stati dormienti e attivi. Le divisioni cellulari poco frequenti aiutano anche a ridurre il rischio di acquisire mutazioni del DNA che verrebbero trasmesse alle cellule figlie.

        Plasticità Modifica

        Le scoperte negli ultimi anni hanno suggerito che le cellule staminali adulte potrebbero avere la capacità di differenziarsi in tipi cellulari da diversi strati germinali. Ad esempio, le cellule staminali neurali del cervello, che derivano dall'ectoderma, possono differenziarsi in ectoderma, mesoderma ed endoderma. [10] Le cellule staminali del midollo osseo, che deriva dal mesoderma, possono differenziarsi in fegato, polmone, tratto gastrointestinale e pelle, che derivano dall'endoderma e dal mesoderma. [11] Questo fenomeno è indicato come transdifferenziazione delle cellule staminali o plasticità. Può essere indotto modificando il mezzo di crescita quando le cellule staminali vengono coltivate in vitro o trapiantarli in un organo del corpo diverso da quello da cui erano stati originariamente isolati. Non c'è ancora consenso tra i biologi sulla prevalenza e sulla rilevanza fisiologica e terapeutica della plasticità delle cellule staminali. Risultati più recenti suggeriscono che le cellule staminali pluripotenti possono risiedere nel sangue e nei tessuti adulti in uno stato dormiente. [12] Queste cellule sono indicate come "cellule staminali simili a blastomere" (BLSC) [13] e cellule staminali "simili a embrioni molto piccole" (VSEL) e mostrano pluripotenza in vitro. [12] Poiché le cellule BLSC e VSEL sono presenti praticamente in tutti i tessuti adulti, inclusi polmone, cervello, reni, muscoli e pancreas, [14] la co-purificazione delle cellule BLSC e VSEL con altre popolazioni di cellule staminali adulte può spiegare l'apparente pluripotenza delle popolazioni di cellule staminali adulte. Tuttavia, studi recenti hanno dimostrato che le cellule VSEL sia umane che murine mancano delle caratteristiche delle cellule staminali e non sono pluripotenti. [15] [16] [17] [18]

        Invecchiamento Modifica

        La funzione delle cellule staminali viene compromessa con l'età e ciò contribuisce al progressivo deterioramento del mantenimento e della riparazione dei tessuti. [19] Una probabile causa importante dell'aumento della disfunzione delle cellule staminali è l'accumulo dipendente dall'età di danni al DNA sia nelle cellule staminali che nelle cellule che compongono l'ambiente delle cellule staminali. [19] (Vedi anche la teoria del danno al DNA dell'invecchiamento.)

        Le cellule staminali adulte possono, tuttavia, essere riportate artificialmente in uno stato in cui si comportano come cellule staminali embrionali (compresi i meccanismi di riparazione del DNA associati). Questo è stato fatto con i topi già nel 2006 [20] con prospettive future di rallentare sostanzialmente l'invecchiamento umano. Tali cellule sono una delle varie classi di cellule staminali indotte.

        Percorsi di segnalazione Modifica

        La ricerca sulle cellule staminali adulte si è concentrata sulla scoperta dei meccanismi molecolari generali che controllano il loro auto-rinnovamento e differenziazione.

        Cellule staminali ematopoietiche Modifica

        Le cellule staminali ematopoietiche (HSC) sono cellule staminali che possono differenziarsi in tutte le cellule del sangue. [24] Questo processo è chiamato emopoiesi. [25] Le cellule staminali ematopoietiche si trovano nel midollo osseo e nel sangue del cordone ombelicale. [26]

        Cellule staminali mammarie Modifica

        Le cellule staminali mammarie forniscono la fonte di cellule per la crescita della ghiandola mammaria durante la pubertà e la gestazione e svolgono un ruolo importante nella carcinogenesi del seno. [27] Le cellule staminali mammarie sono state isolate da tessuti umani e di topo, nonché da linee cellulari derivate dalla ghiandola mammaria. Singole cellule di questo tipo possono dare origine a entrambi i tipi di cellule luminali e mioepiteliali della ghiandola e hanno dimostrato di avere la capacità di rigenerare l'intero organo nei topi. [27]

        Cellule staminali intestinali Modifica

        Le cellule staminali intestinali si dividono continuamente per tutta la vita e utilizzano un complesso programma genetico per produrre le cellule che rivestono la superficie dell'intestino tenue e crasso. [28] Le cellule staminali intestinali risiedono vicino alla base della nicchia delle cellule staminali, chiamata cripte di Lieberkuhn. Le cellule staminali intestinali sono probabilmente la fonte della maggior parte dei tumori dell'intestino tenue e del colon. [29]

        Cellule staminali mesenchimali Modifica

        Le cellule staminali mesenchimali (MSC) sono di origine stromale e possono differenziarsi in una varietà di tessuti. Le MSC sono state isolate da placenta, tessuto adiposo, polmone, midollo osseo e sangue, gelatina di Wharton dal cordone ombelicale, [30] e denti (nicchia perivascolare della polpa dentale e legamento parodontale). [31] Le MSC sono attraenti per la terapia clinica grazie alla loro capacità di differenziare, fornire supporto trofico e modulare la risposta immunitaria innata. [30] Queste cellule hanno la capacità di differenziarsi in vari tipi cellulari come osteoblasti, condroblasti, adipociti, cellule neuroectodermiche ed epatociti. [32] Anche i mediatori bioattivi che favoriscono la crescita cellulare locale sono secreti dalle MSC. Si osservano anche effetti antinfiammatori sul microambiente locale, che favoriscono la guarigione dei tessuti. La risposta infiammatoria può essere modulata dalle cellule rigenerative derivate dall'adipe (ADRC) comprese le cellule staminali mesenchimali e i linfociti T regolatori. Le cellule staminali mesenchimali alterano quindi l'esito della risposta immunitaria modificando la secrezione di citochine dei sottoinsiemi di cellule dendritiche e T. Ciò si traduce in un passaggio da un ambiente pro-infiammatorio a un ambiente cellulare anti-infiammatorio o tollerante. [33] [34]

        Cellule staminali endoteliali Modifica

        Le cellule staminali endoteliali sono uno dei tre tipi di cellule staminali multipotenti presenti nel midollo osseo. Sono un gruppo raro e controverso con la capacità di differenziarsi in cellule endoteliali, le cellule che rivestono i vasi sanguigni.

        Cellule staminali neurali Modifica

        L'esistenza di cellule staminali nel cervello adulto è stata postulata in seguito alla scoperta che il processo di neurogenesi, la nascita di nuovi neuroni, continua fino all'età adulta nei ratti. [35] La presenza di cellule staminali nel cervello dei primati maturi è stata segnalata per la prima volta nel 1967. [36] Da allora è stato dimostrato che nuovi neuroni vengono generati nei topi adulti, negli uccelli canori e nei primati, compreso l'uomo. Normalmente, la neurogenesi adulta è limitata a due aree del cervello: la zona subventricolare, che riveste i ventricoli laterali, e il giro dentato della formazione dell'ippocampo. [37] Sebbene la generazione di nuovi neuroni nell'ippocampo sia ben consolidata, è stata dibattuta la presenza di vere cellule staminali auto-rinnovanti. [38] In determinate circostanze, come a seguito di un danno tissutale nell'ischemia, la neurogenesi può essere indotta in altre regioni del cervello, inclusa la neocorteccia.

        Le cellule staminali neurali sono comunemente coltivate in vitro come le cosiddette neurosfere – aggregati eterogenei galleggianti di cellule, contenenti una grande proporzione di cellule staminali. [39] Possono essere propagati per lunghi periodi di tempo e differenziati in cellule sia neuronali che gliali, e quindi si comportano come cellule staminali. Tuttavia, alcuni studi recenti suggeriscono che questo comportamento sia indotto dalle condizioni di coltura nelle cellule progenitrici, la progenie della divisione delle cellule staminali che normalmente subisce un numero strettamente limitato di cicli di replicazione in vivo. [40] Inoltre, le cellule derivate dalla neurosfera non si comportano come cellule staminali quando vengono trapiantate di nuovo nel cervello. [41]

        Le cellule staminali neurali condividono molte proprietà con le cellule staminali ematopoietiche (HSC). Sorprendentemente, quando iniettate nel sangue, le cellule derivate dalla neurosfera si differenziano in vari tipi di cellule del sistema immunitario. [42]

        Cellule staminali adulte olfattive Modifica

        Le cellule staminali adulte olfattive sono state raccolte con successo dalle cellule della mucosa olfattiva umana, che si trovano nel rivestimento del naso e sono coinvolte nel senso dell'olfatto. [43] Se viene loro fornito il giusto ambiente chimico, queste cellule hanno la stessa capacità delle cellule staminali embrionali di svilupparsi in molti tipi cellulari diversi. Le cellule staminali olfattive hanno il potenziale per applicazioni terapeutiche e, contrariamente alle cellule staminali neurali, possono essere raccolte con facilità senza danni per il paziente. Ciò significa che possono essere facilmente ottenuti da tutti gli individui, compresi i pazienti più anziani che potrebbero avere più bisogno di terapie con cellule staminali.

        Cellule staminali della cresta neurale Modifica

        I follicoli piliferi contengono due tipi di cellule staminali, una delle quali sembra rappresentare un residuo delle cellule staminali della cresta neurale embrionale. Cellule simili sono state trovate nel tratto gastrointestinale, nel nervo sciatico, nel tratto di efflusso cardiaco e nei gangli spinali e simpatici. Queste cellule possono generare neuroni, cellule di Schwann, miofibroblasti, condrociti e melanociti. [44] [45]

        Cellule testicolari Modifica

        Le cellule staminali multipotenti con un'equivalenza dichiarata con le cellule staminali embrionali sono state derivate da cellule progenitrici spermatogoni trovate nei testicoli di topi di laboratorio da scienziati in Germania [46] [47] [48] e negli Stati Uniti, [49] [50] [ 51] [52] e, un anno dopo, ricercatori provenienti da Germania e Regno Unito hanno confermato la stessa capacità utilizzando cellule dei testicoli umani. [53] Le cellule staminali estratte sono note come cellule staminali germinali umane adulte (GSC) [54]

        Le cellule staminali multipotenti sono state derivate anche da cellule germinali trovate nei testicoli umani. [55]

        I trattamenti con cellule staminali adulte sono stati utilizzati per molti anni per trattare con successo la leucemia e i relativi tumori ossei/del sangue utilizzando trapianti di midollo osseo. [56] L'uso di cellule staminali adulte nella ricerca e nella terapia non è considerato controverso quanto l'uso delle cellule staminali embrionali, perché la produzione di cellule staminali adulte non richiede la distruzione di un embrione.

        Le prime applicazioni rigenerative delle cellule staminali adulte si sono concentrate sulla somministrazione endovenosa di progenitori del sangue noti come cellule staminali ematopetiche (HSC). Le cellule staminali ematopoietiche CD34+ sono state applicate clinicamente per il trattamento di varie malattie tra cui lesioni del midollo spinale, [57] cirrosi epatica [58] e malattia vascolare periferica. [59] La ricerca ha dimostrato che le cellule staminali ematopoietiche CD34+ sono relativamente più numerose negli uomini che nelle donne in età riproduttiva tra le vittime di lesioni del midollo spinale. [60] Altre prime applicazioni commerciali si sono concentrate sulle cellule staminali mesenchimali (MSC). Per entrambe le linee cellulari, l'iniezione diretta o il posizionamento delle cellule in un sito che necessita di riparazione può essere il metodo di trattamento preferito, poiché la somministrazione vascolare soffre di un "effetto di primo passaggio polmonare" in cui le cellule iniettate per via endovenosa sono sequestrate nei polmoni. [61] Sono stati pubblicati casi clinici in applicazioni ortopediche. Wakitani ha pubblicato una piccola serie di casi di nove difetti in cinque ginocchia che comportano il trapianto chirurgico di cellule staminali mesenchimali con copertura dei difetti condrali trattati. [62] Centeno et al. hanno riportato evidenze RM ad alto campo di aumento del volume della cartilagine e del menisco in singoli soggetti clinici umani, nonché un ampio studio di sicurezza n=227. [63] [64] [65] Molti altri trattamenti a base di cellule staminali operano al di fuori degli Stati Uniti, con molte polemiche segnalate riguardo a questi trattamenti poiché alcuni ritengono che sia necessaria una maggiore regolamentazione poiché le cliniche tendono a esagerare le affermazioni di successo e ridurre al minimo o omettere i rischi. [66]

        Terapie Modifica

        Il potenziale terapeutico delle cellule staminali adulte è al centro di molte ricerche scientifiche, grazie alla loro capacità di essere raccolte dal corpo genitore che è la femmina durante il parto. [67] [68] [69] In comune con le cellule staminali embrionali, le cellule staminali adulte hanno la capacità di differenziarsi in più di un tipo di cellula, ma a differenza delle prime sono spesso limitate a determinati tipi o "lignaggi". La capacità di una cellula staminale differenziata di un ceppo di produrre cellule di un ceppo diverso è detta transdifferenziazione. Alcuni tipi di cellule staminali adulte sono più capaci di transdifferenziazione rispetto ad altri, ma per molti non ci sono prove che tale trasformazione sia possibile. Di conseguenza, le terapie staminali adulte richiedono una fonte di cellule staminali del lignaggio specifico necessario e raccoglierle e/o coltivarle fino al numero richiesto è una sfida. [70] [71] Inoltre, i segnali provenienti dall'ambiente circostante (compreso quanto sia rigida o porosa la struttura circostante/la matrice extracellulare) possono alterare o migliorare il destino e la differenziazione delle cellule staminali. [72]

        Sorgenti Modifica

        Le cellule staminali pluripotenti, cioè le cellule che possono dare origine a qualsiasi tipo di cellula fetale o adulta, possono essere trovate in numerosi tessuti, compreso il sangue del cordone ombelicale. [73] Utilizzando la riprogrammazione genetica, le cellule staminali pluripotenti equivalenti alle cellule staminali embrionali sono state derivate dal tessuto cutaneo umano adulto. [74] [75] [76] [77] [78] Altre cellule staminali adulte sono multipotenti, il che significa che ci sono diversi tipi limitati di cellule che possono diventare, e sono generalmente indicate per la loro origine tissutale (come le cellule staminali mesenchimali, cellula staminale adiposa, cellula staminale endoteliale, ecc.). [79] [80] Gran parte della ricerca sulle cellule staminali adulte si è concentrata sullo studio della loro capacità di dividersi o di autorinnovarsi indefinitamente e del loro potenziale di differenziazione. [81] Nei topi, le cellule staminali pluripotenti possono essere generate direttamente da colture di fibroblasti adulti. [82]

        Cancro Modifica

        Negli ultimi anni è aumentata l'accettazione del concetto di cellule staminali adulte. C'è ora un'ipotesi che le cellule staminali risiedano in molti tessuti adulti e che questi serbatoi unici di cellule non solo siano responsabili dei normali processi riparativi e rigenerativi, ma siano anche considerati un obiettivo primario per i cambiamenti genetici ed epigenetici, che culminano in molti anormali condizioni compreso il cancro. [83] [84] (Vedi cellule staminali del cancro per maggiori dettagli.)

        Resistenza a più farmaci Modifica

        Le cellule staminali adulte esprimono trasportatori della famiglia delle cassette leganti l'ATP che pompano attivamente una varietà di molecole organiche fuori dalla cellula. [85] Molti prodotti farmaceutici vengono esportati da questi trasportatori che conferiscono alla cellula una resistenza multifarmaco. Ciò complica la progettazione di farmaci, ad esempio terapie mirate alle cellule staminali neurali per il trattamento della depressione clinica.


        Quante cellule ci sono nel tuo corpo?

        Una domanda semplice merita una risposta semplice. Quante cellule ci sono nel tuo corpo? Sfortunatamente, le tue cellule non possono compilare i moduli di censimento, quindi non possono dirtelo da sole.

        Una domanda semplice merita una risposta semplice. Quante cellule ci sono nel tuo corpo?

        Sfortunatamente, le tue cellule non possono compilare i moduli di censimento, quindi non possono dirtelo da sole. E mentre è abbastanza facile guardare attraverso un microscopio e contare alcuni tipi di cellule, anche questo metodo non è pratico. Alcuni tipi di cellule sono facili da individuare, mentre altri, come i neuroni aggrovigliati, si intrecciano nell'oscurità. Anche se potessi contare dieci celle al secondo, impiegheresti decine di migliaia di anni per finire di contare. Inoltre, ci sarebbero alcuni problemi logistici che incontreresti lungo la strada per contare tutte le cellule del tuo corpo, ad esempio, tagliare il tuo stesso corpo in piccole chiazze per la visualizzazione microscopica.

        Per ora, il meglio che possiamo sperare è uno studio pubblicato di recente in Annali di biologia umana, intitolato, con ammirevole chiarezza, "Una stima del numero di cellule nel corpo umano".

        Gli autori, un team di scienziati provenienti da Italia, Grecia e Spagna, ammettono di non essere certo le prime persone ad affrontare questa domanda. Hanno esaminato riviste e libri scientifici degli ultimi due secoli e hanno trovato molte stime. Ma quelle stime si estendevano su una vasta gamma, da 5 miliardi a 200 milioni di miliardi di celle. E praticamente nessuno degli scienziati che hanno offerto quei numeri ha fornito una spiegazione su come li hanno inventati. Chiaramente, questo è un argomento maturo per la ricerca.

        Se gli scienziati non possono contare tutte le cellule di un corpo umano, come possono stimarlo? Il peso medio di una cellula è 1 nanogrammo. Per un uomo adulto che pesa 70 chilogrammi, una semplice aritmetica ci porterebbe a concludere che quell'uomo ha 70 trilioni di cellule.

        D'altra parte, è anche possibile eseguire questo calcolo in base al volume delle celle. Il volume medio di una cellula di mammifero è stimato in 4 miliardesimi di centimetro cubo. (Per avere un'idea di quella dimensione, dai un'occhiata a The Scale of the Universe.) Basandoti sul volume tipico di un uomo adulto, potresti concludere che il corpo umano contiene 15 trilioni di cellule.

        Quindi, se scegli volume o peso, ottieni numeri drasticamente diversi. A peggiorare le cose, i nostri corpi non sono pieni di cellule in modo uniforme, come un barattolo pieno di gelatine. Le cellule hanno dimensioni diverse e crescono in densità diverse. Guarda un bicchiere di sangue, per esempio, e scoprirai che i globuli rossi sono stipati. Se usassi la loro densità per stimare le cellule di un corpo umano, arriveresti a 724 trilioni di cellule. Skin cells, on the other hand, are so sparse that they’d give you a paltry estimate of 35 billion cells.

        So the author of the new paper set out to estimate the number of cells in the body the hard way, breaking it down by organs and cell types. (They didn’t try counting up all the microbes that also call our body home, sticking only to human cells.) They’ve scoured the scientific literature for details on the volume and density of cells in gallbladders, knee joints, intestines, bone marrow, and many other tissues. They then came up with estimates for the total number of each kind of cell. They estimate, for example, that we have 50 billion fat cells and 2 billion heart muscle cells.

        Adding up all their numbers, the scientists came up with … drumroll … 37.2 trillion cells.

        This is not a final number, but it’s a very good start. While it’s true that people may vary in size–and thus vary in their number of cells–adult humans don’t vary by orders of magnitude except in the movies. The scientists declare with great confidence that the common estimate of a trillion cells in the human body is wrong. But they see their estimate as an opportunity for a collaboration–perhaps through an online database assembled by many experts on many different body parts–to zero in on a better estimate.

        Curiosity is justification enough to ponder how many cells the human body contains, but there can also be scientific benefits to pinning down the number too. Scientists are learning about the human body by building sophisticated computer models of lungs and hearts and other organs. If these models have ten times too many cells as real organs do, their results may veer wildly off the mark.

        The number of cells in an organ also has bearing on some medical conditions. The authors of the new study find that a healthy liver has 240 billion cells in it, for example, but some studies on cirrhosis have found the disease organ have as few as 172 billion.

        Perhaps most importantly, the very fact that some 34 trillion cells can cooperate for decades, giving rise to a single human body instead of a chaotic war of selfish microbes, is amazing. The evolution of even a basic level of multicellularity is remarkable enough. But our ancestors went way beyond a simple sponge-like anatomy, evolving a vast collective made of many different types. To understand that collective on a deep level, we need to know how big it really is.


        G0 Fase

        Not all cells adhere to the classic cell cycle pattern in which a newly formed daughter cell immediately enters the preparatory phases of interphase, closely followed by the mitotic phase. Cellule in G0 fase non si stanno preparando attivamente a dividersi. La cellula è in uno stadio quiescente (inattivo) che si verifica quando le cellule escono dal ciclo cellulare. Some cells enter G0 temporarily until an external signal triggers the onset of G1. Other cells that never or rarely divide, such as mature cardiac muscle and nerve cells, remain in G0 permanentemente.

        Scientific Method Connection

        Determine the Time Spent in Cell Cycle Stages

        Problema: How long does a cell spend in interphase compared to each stage of mitosis?

        Sfondo: A prepared microscope slide of blastula cross-sections will show cells arrested in various stages of the cell cycle. It is not visually possible to separate the stages of interphase from each other, but the mitotic stages are readily identifiable. If 100 cells are examined, the number of cells in each identifiable cell cycle stage will give an estimate of the time it takes for the cell to complete that stage.

        Dichiarazione problema: Given the events included in all of interphase and those that take place in each stage of mitosis, estimate the length of each stage based on a 24-hour cell cycle. Before proceeding, state your hypothesis.

        Test your hypothesis: Test your hypothesis by doing the following:

        1. Place a fixed and stained microscope slide of whitefish blastula cross-sections under the scanning objective of a light microscope.
        2. Locate and focus on one of the sections using the scanning objective of your microscope. Notice that the section is a circle composed of dozens of closely packed individual cells.
        3. Switch to the low-power objective and refocus. With this objective, individual cells are visible.
        4. Switch to the high-power objective and slowly move the slide left to right, and up and down to view all the cells in the section (Figure 5). As you scan, you will notice that most of the cells are not undergoing mitosis but are in the interphase period of the cell cycle.

        Figure 5. Slowly scan whitefish blastula cells with the high-power objective as illustrated in image (a) to identify their mitotic stage. (b) A microscopic image of the scanned cells is shown. (credit “micrograph”: modification of work by Linda Flora scale-bar data from Matt Russell)

        Record your observations: Make a table similar to Table 1 in which you record your observations.

        Results of Cell Stage Identification
        Phase or Stage Individual Totals Group Totals Percent
        Interphase
        Prophase
        Metaphase
        Anaphase
        Telophase
        Cytokinesis
        Totali 100 100 100 percent

        Analyze your data/report your results: To find the length of time whitefish blastula cells spend in each stage, multiply the percent (recorded as a decimal) by 24 hours. Make a table similar to Table to illustrate your data.

        Estimate of Cell Stage Length
        Phase or Stage Percent (as Decimal) Time in Hours
        Interphase
        Prophase
        Metaphase
        Anaphase
        Telophase
        Cytokinesis

        Draw a conclusion: Did your results support your estimated times? Were any of the outcomes unexpected? If so, discuss which events in that stage might contribute to the calculated time.


        Scollatura

        Our editors will review what you’ve submitted and determine whether to revise the article.

        scollatura, in embryology, the first few cellular divisions of a zygote (fertilized egg). Initially, the zygote splits along a longitudinal plane. The second division is also longitudinal, but at 90 degrees to the plane of the first. The third division is perpendicular to the first two and is equatorial in position. These early divisions produce separate cells called blastomeres. The first few cleavages occur simultaneously in all of the blastomeres (cells), but, as the number of cells increases, simultaneity is lost, and the blastomeres divide independently. Little growth occurs between divisions. Even after several divisions, the group of blastomeres is about the same size as the original zygote. Only new chromatin (nuclear material) is synthesized between divisions, and this takes place at the expense of the cytoplasm (the substance of the cell outside the nucleus).

        The pattern of cleavage varies among animal groups but is quite standard for all individuals in a given species. Those eggs such as birds’ eggs that contain much yolk often do not divide completely through the yolk-rich region and are called meroblastic. The blastomeres in the yolk-free region cleave completely and result in the embryo proper, while peripheral blastomeres become the yolk sac. Eggs with little yolk divide completely and are termed holoblastic.


        Riproduzione: asessuale contro sessuale

        Cell division is how organisms grow and repair themselves. It is also how many organisms produce offspring. For many single-celled organisms, reproduction is a similar process. La cellula madre si divide semplicemente per formare due cellule figlie identiche al genitore. In molti altri organismi sono coinvolti due genitori e la prole non è identica ai genitori. In effetti, ogni prole è unico. Guarda la famiglia in Figura sotto. I bambini assomigliano ai loro genitori, ma non sono identici a loro. Invece, ognuno ha una combinazione unica di caratteristiche ereditate da entrambi i genitori.

        Family Portrait: Mother, Daughter, Father, and Son. Children resemble their parents, but they are never identical to them. Do you know why this is the case?

        Riproduzione is the process by which organisms give rise to offspring. È una delle caratteristiche distintive degli esseri viventi. Esistono due tipi fondamentali di riproduzione: riproduzione asessuata e riproduzione sessuale.

        Asexual Reproduction

        Riproduzione asessuata coinvolge un solo genitore. Ne risulta una prole geneticamente identica tra loro e al genitore. Tutti i procarioti e alcuni eucarioti si riproducono in questo modo. Esistono diversi metodi di riproduzione asessuata. Includono la fissione binaria, la frammentazione e il germogliamento.

        • Binary fission occurs when a parent cell splits into two identical daughter cells of the same size.
        • frammentazione occurs when a parent organism breaks into fragments, or pieces, and each fragment develops into a new organism. Stella marina, come quella in Figurasotto, riproduci in questo modo. Una nuova stella marina può svilupparsi da un singolo raggio o braccio. Starfish, however, are also capable of sexual reproduction.
        • Budding occurs when a parent cell forms a bubble-like bud. Il bocciolo rimane attaccato alla cellula madre mentre cresce e si sviluppa. Quando il germoglio è completamente sviluppato, si stacca dalla cellula madre e forma un nuovo organismo. Il germogliamento nel lievito è mostrato in Figurasotto.

        Binary Fission in various single-celled organisms (left). Cell division is a relatively simple process in many single-celled organisms. Eventually the parent cell will pinch apart to form two identical daughter cells. In multiple fission (right), a multinucleated cell can divide to form more than one daughter cell. Multiple fission is more often observed among protists.

        Starfish reproduce by fragmentation and yeasts reproduce by budding. Both are types of asexual reproduction.

        La riproduzione asessuata può essere molto rapida. Questo è un vantaggio per molti organismi. Permette loro di spiazzare altri organismi che si riproducono più lentamente. I batteri, ad esempio, possono dividersi più volte all'ora. In condizioni ideali, 100 batteri possono dividersi per produrre milioni di cellule batteriche in poche ore! Tuttavia, la maggior parte dei batteri non vive in condizioni ideali. Se lo facessero, l'intera superficie del pianeta ne sarebbe presto ricoperta. Invece, la loro riproduzione è tenuta sotto controllo da risorse limitate, predatori e dai loro stessi rifiuti. Questo è vero anche per la maggior parte degli altri organismi.

        Sexual Reproduction

        Sexual reproduction coinvolge due genitori. Come puoi vedere da Figura below, in sexual reproduction, parents produce reproductive cells&mdashcalled gametes&mdashthat unite to form an offspring. I gameti sono aploide cellule. This means they contain only half the number ofchromosomes found in other cells of the organism. Gametes are produced by a type of cell division called meiosi, which is described in detail in a subsequent concept. Il processo in cui due gameti si uniscono si chiama fecondazione. La cellula fecondata che ne risulta è indicata come a zigote. Uno zigote è diploid cell, which means that it has twice the number of chromosomesas a gamete.

        Mitosis, Meiosis and Sexual Reproduction is discussed at http://www.youtube.com/watch?v=kaSIjIzAtYA.

        Cycle of Sexual Reproduction. Sexual reproduction involves the production of haploid gametes by meiosis. This is followed by fertilization and the formation of a diploid zygote. The number of chromosomes in a gamete is represented by the letter n. Why does the zygote have 2n, or twice as many, chromosomes?


        Guarda il video: PEMBELAHAN SEL: BIOLOGI KELAS 12 SMA (Giugno 2022).