Processi di duplicazione del DNA e divisione cellulare nell'interfase

In questo appunto viene descritta la duplicazione del DNA durante l’interfase. In particolare, viene riportata cos’è la divisione cellulare, spiegazione sull’interfase, informazioni sul DNA e come avviene la sua duplicazione durante l’interfase.

Cos’è la divisione cellulare

La divisione cellulare serve a produrre altre cellule per i processi di accrescimento e di riparazione. Poiché è essenziale che tutte le cellule dell’organismo abbiano lo stesso materiale genetico, un evento importante precede sempre la divisione cellulare. Questo evento è la duplicazione del materiale genetico in modo esatto. Questo avviene verso la fine del periodo di interfase.
La divisione cellulare è il processo mediante il quale una cellula madre originaria va in contro ad divisione cellulare dando vita a due cellule figlie. Nelle cellule eucariote esistono due tipi distinti di divisione cellulare: una divisione vegetativa detta mitosi, che produce cellule figlie geneticamente uguali alla cellula madre; e una divisione cellulare che produce gameti aploidi per la riproduzione sessuale chiamata meiosi, che riducono il numero di cromosomi da due di ogni tipo nella diploide cellula madre a uno di ciascun tipo nelle cellule figlie. Di solito, la mitosi che comporta la divisione del nucleo è anticipata dallo stadio S dell'interfase, durante il quale avviene la replicazione del DNA, ed è spesso seguita dalla telofase e dalla citocinesi; che divide il citoplasma, gli organelli e membrana cellulare di una cellula in due nuove cellule contenenti quote approssimativamente uguali di questi componenti cellulari. I differenti stadi della mitosi tutti insieme definiscono la fase mitotica del ciclo cellulare animale, la divisione della cellula madre in due cellule figlie identiche da un punto di vista genetico. Invece la meiosi porta alla divisione di quattro cellule figlie aploidi che subiscono un ciclo di replicazione del DNA seguito da due divisioni. I cromosomi simili sono divisi nella prima divisione e i cromatidi fratelli vengono divisi durante la seconda separazione.
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Interfase: spiegazione dettagliata

L'interfase è la parte del ciclo cellulare che non caratterizzata da cambiamenti visibili al microscopio e comprende tre fasi conosciute come G1, S e G2. Durante l'interfase, la cellula cresce (G1), replica il proprio DNA (S) e si prepara alla mitosi (G2). Una cellula in interfase non è semplicemente quiescente. La parola “quiescente” sarebbe deviante dal momento che una cellula in interfase è molto impegnata a sintetizzare proteine, copiare DNA in RNA, fagocitare materiale extracellulare, elaborare segnali, per citare solo alcune attività. La cellula è quiescente solo nel senso della divisione cellulare (cioè la cellula è fuori dal ciclo cellulare, G0). L'interfase è la fase del ciclo cellulare in cui una cellula tipica trascorre la maggior parte della sua vita. Quindi l’interfase rappresenta il momento in cui la cellula acquisisce i nutrienti e li metabolizza, cresce, replica il suo DNA e svolge altre funzioni cellulari essenziali.
In interfase, la cellula si prepara per la mitosi o la meiosi. Le cellule somatiche, ovvero le normali cellule diploidi del corpo, passano attraverso la mitosi per riprodursi attraverso la divisione cellulare, mentre le cellule germinali diploidi passano attraverso la meiosi per creare gameti aploidi per portare a termine una riproduzione sessuata.
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Materiale ereditario: la biologia del DNA

Il DNA è una molecola molto complessa. È composta da unità strutturali, i nucleotidi, ciascuna delle quali è formata da un gruppo fosfato, da una molecola dello zucchero deossiribosio, e da una base azotata. I nucleotidi sono uniti l'uno all'altro in una catena da legami covalenti (noto come legame fosfodiestere) tra lo zucchero di un nucleotide e il fosfato del seguente, formando così uno scheletro zucchero-fosfato. Il DNA è fondamentalmente una doppia elica, cioè una molecola simile a una scala a pioli avvolta a spirale. Non è noto che cosa esattamente dia l’avvio alla sintesi del DNA, ma una volta iniziata, questa continua fino a quando tutto il DNA è stato duplicato. Le basi azotate dei due filamenti polinucleotidici separati sono legate insieme, secondo le regole di appaiamento delle basi (A con T e C con G), con legami idrogeno per formare il DNA a doppio filamento. Le basi azotate complementari sono divise in due gruppi, pirimidine e purine. Nel DNA, le pirimidine sono timina e citosina; le purine sono adenina e guanina.
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Duplicazione del DNA nell’interfase

Il processo di duplicazione del DNA nell’interfase comincia con lo svolgimento dell’elica di DNA e la sua graduale separazione nelle due catene nucleotidiche. Ogni filamento nucleotidico serve da stampo per formare un nuovo filamento nucleotidico. I nucleotidi appaiati si legano in modo complementare: l’adenina (A) si lega sempre alla timina (T), la guanina (G) si lega sempre alla citosina (C). Quindi l’ordine dei nucleotidi sul filamento che serve da stampo determina anche l’ordine del filamento nuovo. Per esempio, una sequenza TACTGC su un filamento stampo legherebbe i nuovi nucleotidi nell’ordine ATGACG. Il risultato finale è la formazione di due molecole di DNA identiche al DNA della doppia elica originaria, ciascuna costituita da un filamento nucleotidico vecchio e da uno nuovo.
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