Ciclo cellulare

IL CICLO CELLULARE

il CICLO CELLULARE è l’insieme di eventi ordinati che

regolano la crescita e la divisione di una cellula eucariote in

relazione a stimoli esterni.

In una cellula somatica, il ciclo cellulare rappresenta

un’alternanza tra interfase e la divisione mitotica, che può

avvenire in maniera metodica, oppure solo in certe fasi dello

sviluppo di un tessuto.

E’ caratterizzato da 5 fasi:

FASE G1 fase tipo G1 in cui si trovano cellule in blocco

à

reversibile della divisione.

FASE S sintesi del DNA e duplicazione dei cromosomi

à

FASE G2 ultimi preparativi prima della divisione cellulare:

à

assemblaggio delle strutture specifiche; condensazione

cromosomi, duplicazione centrioli

FASE Mà rappresenta il processo di divisione della cellula in mitosi o in meiosi

CITODIERESI

1. Interfase

Le fasi G1,S e G2 insieme vengono definite interfase, ovvero, il periodo che intercorre tra

una mitosi e l’altra. Durante questa fase avvengono tutti i preparativi per la vera e propria

divisione della cellula, il più importante è la replicazione del DNA.

Questo perché alla fine della mitosi le due cellule figlie che otterremo avranno lo stesso

numero e tipo di cromosomi della cellula madre.

2. Fase G1

In questa fase la cellula accresce, aumentando la sua dimensione e sintetizza nuove

molecole . Si duplicheranno tutti gli organuli cellulari. Durante questa fase i cromosomi

non sono duplicati e risultano costituiti da un cromatidio.

3. Fase S

E’ la fase di sintesi ed è qui che avviene la duplicazione del DNA. Ogni cromosoma subirà

un processo di duplicazione formando una copia esattamente identica di se’ stesso.

Tuttavia le due copie non si separano del tutto e rimangono unite in una regione chiamata

centromero nel quale non è stato ancora completato il processo di duplicazione

4. Fase G2

Essa precede la mitosi. La cellula si prepara a dividersi i cromosomi che all’inizio della

fase appariranno come lunghi filamenti subiscono un processo di spiralizzazione e

condensazione che li porterà ad assumere una forma via via più compatta

Regolazione del ciclo cellulare

Ogni passaggio è regolato da fattori chiamati Cicline che fanno progredire il ciclo cellulare.

La durata di ogni ciclo cellulare varia a seconda del tipo di cellula.

Neuroni, miociti cardiaci, fibra muscolare striata, fegato, rene…

Attività proliferativa dei tessuti

- Cellule labili – tessuti proliferanti in continuo rinnovamento ( es, epiteli di

à

rivestimento, midollo osseo…) > esempio cellule del sangue

- Cellule stabili – tessuti quiescenti rinnovando molto lentamente (es, cellule

à

parenchimali del fegato, rene) > rinnovo dell’ epitelio intestinale

- Cellule perenni – tessuti non proliferanti cellule con diVerenziazione terminale,

à

hanno perduto ogni capacità replicativa ( neuroni, miociti cardiaci, fibra muscolare

striata ) > rigenerazione fibra muscolare striata

Il corretto controllo del ciclo cellulare è un processo cruciale negli organismi pluricellulari.

Anomalie di questo processo sono correlate con la degenerazione dei tessuti o con la

comparsa di tumori.

RIPRODUZIONE CELLULARE

- Cellule eucariote di organismi unicellulari e pluricellulari si riproducono per mitosi

- Cellule procariote ( batteri) si riproducono per scissione binaria, in quanto il DNA è

organizzato in unico cromosomi

DIVISIONE CELLULARE NEGLI EUCARIOTI

Mitosi

1 Cellula ( aploide o diploide )

2 Cellule ( aploidi o diploidi ) identiche tra loro e identiche alla cellula di partenza

Es. cellule somatiche degli organismi pluricellulari

Meiosi

1 cellula ( diploide )

4 cellule ( aploidi ) diVerenti tra loro e diVerenti alla cellula di partenza

Es. cellule germinali degli organismi a riproduzione sessuata

Ogni gamete aploide contiene combinazioni diversi di cromosomi

DIVISIONE CELLULARE : MITOSI

La mitosi è un processo di riproduzione asessuata intrapreso dalle cellule eucariotiche. Il

risultato di tale divisione sarà la formazione di cellule figlie geneticamente e strutturalmente

identiche alla cellula madre.

Tramite questo processo avvengono:

1. Maturazione dell’embrione e la successiva

2. Crescita dell’ organismo

3. Sostituzione di tessuti degeneri o danneggiati

4. Modellamento dell’individuo

Osservato durante la divisione cellulare, ogni cromosoma appare costituito da due parti

identiche, dette cromatidi.

Il centromero è il sito di attacco dei due cromatidi. I cinetocori sono strutture contenenti

proteine associate al centromero, una per ciascun cromatidio.

Attaccati ai cinetocori ci sono i microtubuli che fanno parte del fuso.

1. Profase :

condensazione del DNA e formazione dei cromosomi e dei microtubuli del fuso mitotico.

Come avviene la condensazione dei cromosomi ? l’ associazione tra DNA e proteine porta ad

una maggiore condensazione del DNA che inizia a formare la struttura dei cromosomi .

Nel citosol (fuori dal nucleo ) la cellula inizia ad assemblare il fuso mitotico, una struttura

costituita da microtubuli che spostano i cromosomi alle estremità opposte della cellula .

Il centrosoma è una struttura compatta che costituisce il centro di organizzazione dei

microtubuli nelle cellule.

Mentre i centrosomi si dirigono verso i poli opposti della cellula, la tubulina si assembla

formando microtubuli che si irradiano da ciascun centrosoma. Questi filamenti formano il

fuso mitotico.

2. prometafase – tarda profase :

l’involucro nucleare si disgrega e i microtubuli del fuso mitotico si attaccano ai cromosomi.

I microtubuli continuano ad accorciarsi e ad ispessirsi, e quando le estremità incontrano i

cromosomi si attaccano ai loro centromeri .

Ci sono 2 complessi proteici chiamati cinetocori, posti uno per lato di ciascun cromosoma.

Ogni cinetocore costituisce il sito di ancoraggio per un singolo microtubulo del fuso

3. Metafase

I cromosomi si allineano su un unico piano, equidistante da entrambi i poli della cellula.

E’ la fase più semplice da individuare al microscopio

Il cromosoma durante la divisione cellulare

4. Anafase

I cromatidi fratelli si separano.

Il centromero che tiene unita una coppia di cromatidi fratelli si divide.

Dopo la separazione, ogni cromatidio è considerato un cromosoma a tutti gli eVetti

La divisione del citoplasma, citocinesi non è ancora avvenuta .

I cromatidi vengono separati, ciascuno polo del fuso mitotico riceve un corredo identico di 46

cromosomi, corrispondente al materiale genetico completo di una delle due cellule figlie

5. Telofase

Una volta che il corredo completo di cromosomi raggiunge un polo, è entrato nell’area che

formerà il citosol della nuova cellula figlia .

Durante questa fase la cellula si prepara a dividersi in due nuove cellule.

Man mano che i nucleo diventavano sempre più distinti nella cellula, i cromosomi contenuti

al loro interno si despiralizzano, diventando meno visibili al microscopio.

6. Citochinesi

Questo stadio inizia quando un anello di filamenti di actina, anello contrattile, si forma a

ridosso del lato interno della membrana cellulare .

L’ anello si contrae restringendo il citoplasma della cellula dividendolo in 2 .

Il risultato del processo di divisione sono due cellule figlie, ognuna con il proprio nucleo.

Riproduzione asessuata negli eucarioti

La mitosi cellulare, oltre alla formazione del soma degli organismi pluricellulare, è alla base

della riproduzione asessuata di organismi eucarioti mono- o pluricellulari: in tali forme, la

singola cellula o cellule specializzate di un singolo organismo, di solito attraverso un

processo di scissione, gemmazione o frammentazione, danno origine a uno o più individui.

Organismi geneticamente identici vengono chiamati clone.

MEIOSI

Processo di divisione cellulare che garantisce il passaggio dallo stato diploide allo stato

aploide

- Fenomeno fondamentale per la produzione dei gameti

- Consiste in 2 divisioni cellulari : meiosi I e meiosi II preceduta di una sola sintesi del

DNA