Citologia - Il ciclo cellulare

Il ciclo cellulare

Il processo mediante il quale le cellule si dividono e si moltiplicano, duplicando le informazioni genetiche racchiuse nel loro nucleo. Il ciclo cellulare permette di partire da una cellula uovo fecondata ed arrivare ad un individuo adulto, composto da miliardi di cellule. Esso avviene nello stesso modo per tutte le cellule eucariotiche, ma può avere tempi differenti.

Tutte le cellule di un individuo pluricellulare, ad eccezione dei gameti (cellule somatiche e cellule germinali immature), contengono lo stesso numero di cromosomi, che è diploide. Le cellule con numero di cromosomi diploide si dividono per mitosi: processo che assicura che il numero diploide di cromosomi, caratteristico della specie, sia mantenuto costante durante le successive divisioni cellulari, dallo zigote all’individuo adulto. I gameti (cellula uovo/spermatozoo) hanno invece un numero di cromosomi aploide. Tali cellule si divideranno mediante un processo denominato meiosi, che partendo da una cellula diploide permette di ottenere cellule aploidi.

Modalità di divisione cellulare

La modalità di divisione cellulare che prevede la replicazione del DNA seguita da mitosi è responsabile di:

• Accrescimento e mantenimento massa corporea degli organismi pluricellulari;
• Sopravvivenza di popolazioni e organismi unicellulari.

La modalità di divisione cellulare che prevede la replicazione di DNA seguita da meiosi si riscontra solo ed esclusivamente in individui eucarioti a riproduzione sessuata.

Processi di divisione cellulare

• Cellule Diploidi: Mitosi produce (da 1 cellula diploide ottengo 2 cellule diploidi).
• Cellule Aploidi: Meiosi produce (da 1 cellula diploide ottengo 4 cellule aploidi).

Possiede solo un cromosoma di ogni coppia di omologhi.

Cellula Aploide (n) (23 cromosomi totali)

Possiede due serie di cromosomi per ogni tipo, 23 coppie di cromosomi omologhi.

Cellula Diploide (2n) (46 cromosomi totali)

Contiene tre o più serie di cromosomi (rara negli animali ma comune nelle piante).

Cellula Poliploide

Cellule Somatiche: Tutte le cellule dell’organismo tranne i gameti e i loro diploidi (nell’uomo) immediati progenitori.

Gameti: Le cellule germinali primordiali (PGC) sono le cellule aploidi dell'embrione di mammifero che diventano gameti (spermatozoi o uova) nell'organismo adulto.

Elementi caratteristici delle specie

• Corredo Cromosomico: Insieme dei cromosomi in una cellula.
• Cariotipo: Insieme delle caratteristiche (numero e morfologia) che identificano un particolare corredo cromosomico.
• Cromosomi Omologhi: Sono simili per dimensioni, forma e posizione dei centromeri. Portano informazione per il controllo degli stessi tipi di caratteristiche genetiche, sebbene non necessariamente la stessa informazione genetica (derivano 1 da madre e 1 da padre). I cromatidi fratelli, appartenenti a un cromosoma, sono identici.

La mitosi

La mitosi, detta anche cariocinesi, è il processo grazie al quale da una singola cellula diploide se ne formano due figlie geneticamente identiche alla progenitrice (con 46 cromosomi diploidi). La divisione cellulare per mitosi ha luogo mediante una successione continua di stadi che nel complesso vengono chiamati ciclo cellulare.

Le cellule che si dividono per mitosi possono essere classificate secondo la loro periodicità nello svolgere tale divisione:

• Cellule Labili: Si dividono continuamente, passando da un ciclo al successivo. La durata della fase G1 è di poche ore. Esempi: epatociti (se fegato viene tagliato), cellule epiteliali e cellule ciclanti (ematopoietiche, spermatogoni).
• Cellule Stabili: Si dividono ogni tanto. La durata della fase G1 si prolunga per qualche giorno o anni. Dopo un certo numero di mitosi, tali cellule, entrano in una fase detta di quiescenza (G0): fase di transitoria uscita dal ciclo. Esempio: osteoblasti, cellule epatiche, linfociti.
• Cellule Perenni: Non si dividono. Escono dal ciclo cellulare arrestandosi in fase pre-sintetica (G1). Esempio: fibre muscolari, neuroni, granulociti.

Il ciclo cellulare mitotico si suddivide in due fasi principali

Interfase

• G1 - quiescenza G0
• S
• G2 - quiescenza

Fase Mitotica (M)

• Profase
• Prometafase
• Metafase
• Anafase
• Telofase
• Citodieresi: suddivisione del citoplasma, formazione solco membrana e divisione cellulare.

Interfase o periodo intercinetico

• Crescita cellulare, trascrizione del DNA in mRNA e sintesi proteica.
• G1 Periodo presintetico: Tempo stimato: 12-24 h.
• Duplicazione del DNA. S fase di sintesi: Tempo stimato: 6-8 h.
• Crescita cellulare, sintesi di varie strutture microtubulari che formano l’apparato del fuso mitotico, dei componenti di membrana funzionali per la divisione della cellula in due figlie identiche, degli induttori della divisione. G2 Periodo postsintetico: Tempo stimato: 4-6 h.

!! Nelle cellule dei mammiferi la durata del periodo intercinetico dipende dalla durata di G1 in quanto la durata dei periodi S e G2 è relativamente costante. Occupa oltre il 90% dell’intero ciclo cellulare. La sua durata è costante in cellule dello stesso tipo ma può variare nelle varie tipologie cellulari. Le due fasi G vengono definite fasi gap (intervallo).