Il ciclo cellulare e la mitosi: processi, controllo e variabilità genetica

Nella cellulare eucariote, la ripartizione del DNA è più complessa. Il ciclo cellulare è il periodo di vita di una cellula. Parte dalla nascita e finisce con la divisione in due. Comprende due fasi principali.

Fasi dell'interfase

L'interfase, che è la fase più lunga del ciclo, comprende tre sottofasi:


• Fase G1 (da gap, intervallo): la cellula appena nata si accresce

• Fase S (sintesi): la cellula duplica il proprio materiale genetico

• Fase G2: la cellula si prepara a dividersi. I cromosomi appena duplicati cominciano a spiralizzarsi e si formano le proteine necessarie per la mitosi

Divisione cellulare e mitosi

La divisione occupa tutta la fase mitotica, molto più breve dell'interfase, e comprende due sottofasi:

Mitosi: i cromosomi vengono separati in due nuclei distinti

Citodieresi: avviene la divisione del citoplasma, alla fine del quale si hanno due nuove cellule

Cellule staminali e rigenerazione

Alcune forme di vita passano in continuazione attraverso successivi cicli cellulari, come le cellule staminali. Sono presenti nel nostro corpo e non sono specializzate in alcune funzione particolare, ma possono trasformarsi in altri tipi di cellule. La ricerca scientifica punta a sfruttarle per riparare specifici tessuti.

Alcuni tipi di cellule riescono a dividersi anche dopo aver raggiunto la maturità. Se parte del fegato viene asportata chirurgicamente le cellule restanti si duplicano fino a raggiungere le dimensioni normali.

Altre perdono la capacità di duplicarsi una volta raggiunta la maturità, come i globuli rossi del midollo osseo.

Qual è il controllo del ciclo cellulare?

Tra i sistemi di controllo che regolano i cicli cellulari ci sono:

Inibizione da contatto: provoca un arresto della divisione quando le cellule, moltiplicandosi, entrano in contatto. Quando un tessuto subisce un danno, le cellule si dividono finché non aderiscono le une alle altre rimarginando la lesione e formando una cicatrice.

Dipendenza dall'ancoraggio: consente alle cellule di dividersi solo se a contatto con una superficie solida. Altrimenti, le cellule si staccherebbero dalle pareti dei vasi sanguigni ostruendo le vene.

Struttura del DNA durante la mitosi

Durante le sue attività metaboliche, il DNA è disperso nel nucleo sotto forma di cromatina (filamenti associati a proteine). Con la mitosi, la cromatina si addensa nei cromosomi. Ogni cromosoma è costituito da due filamenti di materiale genetico identico: i cromatidi fratelli. Questi sono uniti tra loro nel centromero.

Nella zona del centromero sono presenti due strutture discoidali contenenti proteine, i cinetocori. Questi ancorano i microtubuli, i quali nell’insieme formano il fuso mitotico. I microtubuli separano le coppie di cromatidi fratelli. In questo modo, li trascinano ai due poli della cellula.

Nelle cellule animali, a ciascun polo del fuso vi è una coppia di centrioli, da cui partono delle fibre chiamate aster. Durante la mitosi le fibre dell’aster ancorano i due poli del fuso alla membrana cellulare, per favorire la trazione.

mitosi

Processo di mitosi

Il processo di mitosi si divide in cinque tappe che portano alla duplicazione e alla separazione del materiale genetico:

Profase: la cromatina si addensa nei cromosomi, che diventano visibili al microscopio;

Prometafase: la membrana nucleare scompare e i cinetocori si agganciano ai microtubuli del fuso;

Metafase: il fuso mitotico è completo e i cromosomi sono allineati sul piano equatoriale a formare la piastra metafasica (o piastra equatoriale);

Anafase: si aprono i centromeri, i cromatidi si separano e migrano verso i poli opposti del fuso;

Telofase: il fuso si dissolve e si formano le due nuove membrane nucleari con i cromosomi figli all’interno.

Citodieresi nelle cellule animali

La citodieresi è il processo di divisione della cellula e avviene dopo la mitosi. Prevede la divisione del citoplasma e la spartizione degli organuli in esso contenuti.

Cellule animali: la membrana cellulare comincia a restringersi all’equatore del fuso, dove si forma un anello contrattile, di actina e miosina. La strozzatura diventa sempre più profonda fino a ridursi a un sottile filamento, che spezzandosi origina due cellule figlie.

Citodieresi nelle cellule vegetali

Cellule vegetali: il citoplasma è diviso lungo l’equatore del fuso da delle vescicole prodotte dagli apparati di. Queste si fondono tra loro originando uno spazio appiattito delimitato da membrane, la piastra cellulare. Ai lati si formano nuove pareti cellulari che dividono in due la cellula madre.

Riproduzione asessuata e variabilità genetica

Il risultato della riproduzione asessuata produce sono organismi genicamente identici ai genitori. Si riproducono per via asessuata tramite mitosi gli organismi unicellulari e alcuni organismi pluricellulari.

Questo tipo di riproduzione è più svantaggiosa dal punto di vista evolutivo. Infatti, la prole è geneticamente identica ai genitori. Dunque, eventuali cambiamenti sono dovuti esclusivamente a mutazioni casuali nel DNA. La variabilità del patrimonio genetico di una specie favorisce la selezione naturale. Questa consente alle specie di evolvere.