Concetti Chiave
- Il ciclo cellulare comprende la formazione e la divisione della cellula, articolandosi in interfase e fase mitotica.
- L'interfase è suddivisa in tre sottofasi: G1, S e G2, dove la cellula aumenta di dimensioni e duplica il DNA.
- Durante la fase mitotica, si verifica la mitosi e la citodieresi, con una corretta segregazione del DNA duplicato nei nuclei figli.
- La mitosi è suddivisa in stadi: profase, prometafase, metafase, anafase e telofase, ognuno con eventi specifici per la divisione cellulare.
- La citodieresi separa il citoplasma in cellule distinte, con meccanismi diversi tra cellule animali e vegetali, e permette la riproduzione asessuata.
Il ciclo cellulare è l’insieme degli eventi compresi la formazione della cellula e la sua divisione. E’ costituito da due fasi:
1.
Descrizione dell'interfase
Interfase, una fase lunga dove la cellula svolge attività metaboliche e aumenta le proprie dimensioni. Comprende tre sottofasi:
a) Sottofase G1: varia molto a seconda del tipo di cellula (le cellule embrionali saltano questa fase, altre restano per settimane o anni in questa fase e addirittura entrano nella fase G0 ed hanno bisogno di segnali particolari per ritornare nella fase G1);
b) Sottofase S (sintesi): tra G1 e S scatta l’ordine di dividersi, si verifica il completamento della duplicazione del DNA e le due molecole di DNA che compongono il cromosoma aspettano unite per essere poi divise nelle due nuove cellule;
c) Sottofase G2: la cellula compie i preparativi per entrare in mitosi, sintetizzando le proteine necessarie.
2.
Quali sono i dettagli sulla fase mitotica?
Fase mitotica (fase M), dove si verificano la mitosi e la citodieresi.
Durante la mitosi si compie la segregazione del DNA duplicato. Per eseguire una ripartizione regolare, le molecole di DNA si addensano in cromosomi compatti grazie ad un meccanismo di spiralizzazione. La spiralizzazione del DNA è possibile grazie a proteine chiamate istoni che interagiscono con il DNA formando un complesso detto nucleosoma. I nucleosomi sono legati a brevi tratti di DNA chiamati linker (DNA di collegamento).
Durante la mitosi e la meiosi la condensazione del DNA raggiunge il livello massimo ed è possibile osservare i cromosomi (infatti durante la sottofase G1 i cromosomi formano un denso groviglio detto cromatina).
Dopo la duplicazione del DNA, ogni cromosoma risulta formato da due molecole di DNA identiche dette cromatidi fratelli (uniti nel centromero); al termine della mitosi si separano e si distribuiscono equamente nelle cellule figlie.
La mitosi dà origine a due nuclei esattamente identici tra loro e al nucleo iniziale, poiché la spartizione avvenga in modo corretto, il fuso mitotico guida i movimenti dei cromosomi. Esso è costituito da microtubuli che prendono origine da due centrosomi (organuli detti anche centri di organizzazione dei microtubuli). Anche il centrosoma si duplica nella duplicazione. Nelle cellule animali, ogni centrosoma è formato da due centrioli (cilindro limitato da nove microtubuli). Nel passaggio da G2 a M i centrosomi si separano e si spostano alle estremità opposte dell’involucro nucleare.
Stadi della mitosi
La mitosi può essere suddivisa in una serie di stadi:
1. Profase: i cromosomi si spiralizzano e si sviluppano i cinetocori, strutture necessarie al movimento dei cromosomi. Nel citoplasma inizia a formarsi il fuso mitotico.
2. Prometafase: c’è la scomparsa della membrana cellulare; i cromatidi si attaccano nel cinetocore ad un’estremità del fuso.
3. Metafase: il fuso mitotico è completo, i centromeri dei cromosomi sono allineati lungo la piastra metafasica.
4. Anafase: i centromeri si staccano, separando i cromatidi fratelli che si spostano alle due estremità: le proteine motrici idrolizzano ATP e muovono i cinetocori lungo i microtubuli trasportando i cromosomi; i cromatidi si separano in cromosomi figli.
5. Telofase: il fuso mitotico si dissolve e i cromosomi si despiralizzano fino a tornare un groviglio di cromatina.
Citodieresi e riproduzione asessuata
La mitosi è la sola divisione del nucleo, i due nuclei si separano in due cellule distinte tramite la citodieresi (divisione del citoplasma):
- Le cellule animali si dividono grazie ad un “filo invisibile” di actina e miosina che forma il cosiddetto anello contrattile che divide in due la cellula.
- Nelle cellule vegetali alcune vescicole membranose prodotte dall’apparato di Golgi formano una nuova membrana plasmatica e una nuova parete cellulare.
La riproduzione asessuata (o anche, riproduzione vegetativa) si basa sulla divisione mitotica del nucleo. Nella riproduzione asessuata la prole è costituita da un clone dell’organismo di partenza, i due individui sono, infatti, geneticamente identici.
Domande da interrogazione
- Qual è la funzione principale dell'interfase nel ciclo cellulare?
- Come avviene la condensazione del DNA durante la mitosi?
- Quali sono gli stadi principali della mitosi?
- In che modo avviene la citodieresi nelle cellule animali e vegetali?
- Qual è il risultato della mitosi in termini di geneticità?
L'interfase è una fase lunga in cui la cellula svolge attività metaboliche e aumenta le proprie dimensioni, comprendendo tre sottofasi: G1, S e G2, ognuna con compiti specifici per preparare la cellula alla divisione.
Durante la mitosi, il DNA si condensa in cromosomi compatti grazie a proteine chiamate istoni, formando un complesso noto come nucleosoma, che consente la segregazione del DNA duplicato.
La mitosi si suddivide in cinque stadi: profase, prometafase, metafase, anafase e telofase, ognuno caratterizzato da eventi specifici che portano alla separazione dei cromosomi.
Nelle cellule animali, la citodieresi avviene tramite un anello contrattile di actina e miosina, mentre nelle cellule vegetali si formano vescicole membranose che creano una nuova membrana plasmatica e parete cellulare.
La mitosi produce due nuclei identici e, attraverso la divisione cellulare, genera cellule figlie geneticamente identiche all'organismo di partenza, rendendo possibile la riproduzione asessuata.
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