Citologia - Il ciclo cellulare

Duplicazione del DNA

PRESINTETICO - FASE DI SINTESI Tempo stimato: 6-8 h. Crescita cellulare, sintesi di varie strutture microtubulari che formano l'apparato del fuso - G2 PERIODO mitotico, dei componenti di membrana funzionali per la divisione della cellula in due figlie identiche, degli induttori della divisione. 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) e sono fasi di crescita cellulare. In alcuni casi il ciclo cellulare si arresta nella fase G1, senza duplicazione del materiale genetico. Le cellule che ricevono uno stimolo antiproliferativo entrano in questo stato prolungato di non divisione.

chiamata FASE G0.In caso di stimoli specifici queste cellule possono rientrare nel ciclo cellulare, in altri casi esse possono arrestarsi totalmente–nella fase G0 e svolgere una funzione specifica irreversibilmente (neuroni e cellule muscolari tessuti perenni).Molte cellule, dopo una serie di cicli vitali, cessano di riprodursi ed entrano in una fase di QUIESCENZA (simile a G0) chele porterà a senescenza e morte cellulare (cellule del fegato).

LA FASE M (MITOTICA)

Formazione del fuso, condensazione della cromatina in cromosomi (ognuno formato da due1. PROFASE cromatidi fratelli), frammentazione della membrana nucleare, scomparsa del/dei nucleoli.

FORMAZIONE FUSO,CONDENSAZIONECROMATINA E INIZIO ❗ Il fuso mitotico parte da due centrosomi. Il centrosoma è una piccola struttura cellulareFRAMMENTAZIONE costituita da microtubuli proteici ed è situata vicino al nucleo ma, durante la profase, questiMEMBRANA si spostano alle due estremità opposte della cellula.

I centrosomi sono formati da due centrioli, ognuno dei quali è a sua volta costituito da 9 gruppi da 3 microtubuli ciascuno. Il fuso mitotico è l'insieme dei microtubuli che, partendo da due centrosomi posizionati ai poli opposti della cellula, vanno ad attaccarsi ai cromosomi formati. La prometafase è il termine per la formazione del fuso, il collegamento dei microtubuli del fuso al cinetocore del cromosoma (posto attorno al centromero: punto di unione dei cromatidi) e il raggruppamento dei cromosomi al centro della cellula (formazione della piastra equatoriale). La metafase è il collegamento del fuso con il cromosoma. Negli eucarioti superiori, il passaggio dalla prometafase alla metafase è segnato dalla completa scomparsa del nucleo. Nella anafase, avviene lo spostamento dei microtubuli del fuso verso due poli opposti della cellula con conseguente divisione del cromosoma.localizzazione dei due cromatidi fratelli ai lati opposti della cellula. CROMATIDI FRATELLI AI POLI Ogni cromatide diventa quindi indipendente dal cromatide fratello con cui formava il cromosoma iniziale. ACELLUL Il fuso mitotico si accorcia per depolimerizzazione dei microtubuli o per scorrimento dei microtubuli agganciati al cinetocore su altri microtubuli. I cromosomi si separano se vengono degradate le proteine di coesione che tengono uniti ed in forma/posizione allineata i cromatidi fratelli. Decondensazione dei cromatidi (formazione di cromatina), ricomposizione della membrana nucleare, riformazione del nucleolo e dei vari organuli, il fuso comincia a sparire. Termine telofase con citochinesi/citodieresi. DECONDENSAZIONE DEI CROMATIDI E RICOMPOSIZIONE DEGLI ORGANELLI (sparizione fuso) Contrazione della membrana cellulare all'equatore, formazione dell'anello contrattile di actina (solco di clivaggio), separazione fisica.

delle due cellule figlie.

FORMAZIONE ❗ANELLO

Nelle cellule vegetali con la contrazione della membrana si ha anche la formazioneCONTRATTILE E della nuova parete cellulare all’equatore.

SEPARAZIONE FISICA

Il solco di divisione o di clivaggio, originatosi a causa dell’anello contrattile, si forma grazieDELLE DUE CELLULE a dei filamenti localizzati sotto la membrana plasmatica. Il solco si formaperpendicolarmente rispetto alla posizione del fuso mitotico.

LA CRESCITA CELLULARE

In fase G1, intervengono delle componenti fondamentali che promuovono o inibiscono la crescita cellulare e che quindimolecole segnale presenti all’esterno della cellula.determinano la divisione cellulare. Tali componenti sonoA seconda dello stato di crescita della cellula, essa potrà moltiplicarsi o meno.

FATTORI CHE PRUOMUOVONO LA DIVISIONE FATTORI CHE INIBISCONO LA DIVISIONE

- -–Fattori di crescita (ormoni, NGF fattore di Inibizione da contatto: in un determinato punto–,crescita

Le cellule si dividono per crescere e riparare i tessuti danneggiati. Tuttavia, ci sono alcuni fattori che possono inibire la divisione cellulare:

• Inibizione da contatto: quando le cellule sono in contatto tra loro, come nel caso dei tessuti densi come la pelle, le cellule nervose, ecc., ci sono già molte cellule e non c'è spazio per ulteriori divisioni. Questa inibizione è operata dal glicocalice.
• Fattori derivanti da sostanze nutritive: come amminoacidi, vitamine, ecc.
• Aumento della temperatura
• Veleni mitotici: come la falloidina che blocca i microfilamenti del citoscheletro, intaccando le cellule muscolari lisce e striate.
• Agenti chimici e fisici: come i farmaci chemioterapici che bloccano il citoscheletro del fuso mitotico. Tuttavia, il citoscheletro è una struttura universale e colpendo il citoscheletro si colpiscono tutte le cellule.

Il differenziamento è un processo positivo in cui una cellula che non ha una propria identità diventa una cellula con una sua identità e un compito specifico. Questa cellula viene definita differenziata. Le cellule staminali totipotenti sono cellule che possono diventare qualunque tipo di cellula.

seconda del differenziamento esempio: neurone o cellula muscolare...). La cellula staminale per eccellenza è lo zigote (cellula uovo fecondata) dalla quale derivano tutti i tessuti e tutti le variedell'organismo. componentiSdifferenziamento: perdita di personalità delle cellule. È quel processo attraverso il quale una cellula differenziata, concaratteristiche specifiche e determinate funzioni, torna ad essere una cellula nulla. Esempio cellula tumorale: una cellulaadulta che ha già cessato di dividersi viene sdifferenziata, tornerà a dividersi con grande velocità perdendo le sue precedenticaratteristiche. IL SISTEMA DI CONTROLLO La variabilità del ciclo cellulare (lunghezza relativa delle varie fasi e vicinanza temporale tra mitosi e citodieresi) indica lapresenza di meccanismi di regolazione, adattati alla necessità di un particolare tipo cellulare o specie. Il sistema di controllo, composto da complessi proteici, che regola la

La progressione del ciclo cellulare deve:

• Garantire che tutti i processi appartenenti alle diverse fasi vengano portati a termine entro il tempo dovuto e nella sequenza corretta.
• Assicurare che ogni fase del ciclo sia stata completata correttamente prima che inizi la successiva.
• Rispondere alle condizioni esterne che segnalano alla cellula di crescere e dividersi.

PUNTI DI CONTROLLO

FINE FASE G1	FINE FASE G2	FASE M
Parametri controllati: Dimensione della cellula, volume citoplasmatico (sia da fattori interni che esterni), presenza di nutrienti, presenza di fattori di crescita, presenza di danni al DNA.	Parametri controllati: Dimensione cellula e completamento della replicazione del DNA.	Parametri controllati: Attacco dei cromosomi al fuso.
Se non vengono superati i controlli, la cellula entra in fase G0.	Se non vengono superati i controlli, la cellula non passa alla fase M ed entra in stato di quiescenza.	Se non vengono superati i controlli, la cellula non si divide.

Importantissimo è il controllo del

di quiescenza.volume citoplasmatico. –PROTEINE DI CONTROLLO CICLINE E CDK

Le cicline sono una famiglia di proteine che regolano la progressione del ciclo cellulare. Una ciclina forma un complesso con l'enzima CDK (chinasi ciclina-dipendente). Il complesso enzimatico ciclina-Cdk è specifico per ogni fase del ciclo. Essendo un complesso enzimatico, avrà il compito di attivare alcuni processi o disattivarne altri, durante il ciclo cellulare.

1. FASE S: sintetizzazione e accumulo della ciclina;
2. FASE G2: Cdk si associa con la ciclina, formando il complesso MPF attivo (mitosis promoting factor). MPF attivo degradazione dell'involucro nucleare, la condensazione dei cromosomi, la formazione del fuso mitotico e la stimola la degradazione di determinate proteine;
3. FASE M: il complesso MPF, entrato in fase M, diventa M-Cdk. M-Cdk fosforila numerose proteine, attivando quelle che promuovono la mitosi ed inattivando quelle che la inibiscono (avviene la fosforilazione di

particolari proteine-bersaglio, cioè il trasferimento di un gruppo fosfato dall'ATP alla proteina);

4. – FINE FASE M INIZIO FASE G1: un complesso enzimatico attivato riconosce una sequenza amminoacidica della termina l'attività dellaciclina e la degrada. Data la degradazione della ciclina, crolla l'attività del complesso M-Cdkcellula in fase M;

5. FASE G1: le due cellule prodotte per mitosi possono quindi entrare in fase G1 ricominciando il ciclo, riciclando la Cdkdel ciclo precedente. La Cdk non viene mai degradata.tanti esempi in cui la ciclina si unisce all'enzima Cdk durante il ciclo cellulare.Il complesso M-Cdk è uno dei–MPF ATTIVO PUNTO DI CONTROLLO G2- Fosforila le lamine della lamina nucleare interna, determinando la disgregazione della lamina nucleare, dissolvendol'involucro nucleare;- Fosforila alcuni istoni, come l'H1, favorendo la condensazione cromosomica;- del fuso mitotico per favorire la