Ciclo cellulare, Biologia cellulare ed elementi di genetica

Il ciclo cellulare

La divisione cellulare è un processo che comporta un'accuratezza eccezionale e dei tempi ben precisi. Il ciclo cellulare consiste in una serie di fasi che portano alla divisione cellulare. Esso è suddiviso nelle fasi G1 (primo intervallo), S (sintesi del DNA), G2 (secondo intervallo) e fase M (mitosi e citochinesi). È definita interfase l'insieme delle fasi G1, S e G2.

Fasi del ciclo cellulare

Alcune cellule possono uscire dal ciclo cellulare e rimanere per un lungo intervallo di tempo in una fase denominata G0. Questa fase sostituisce la fase G1. Una cellula in fase G0 ha deciso di non dividersi più oppure di rimandare la divisione ad un'altra volta. Nelle cellule dei mammiferi, il ciclo cellulare ha una durata di 24 ore (G1: 11h; S: 8h; G2: 4h e M: 1h).

Il ciclo cellulare è un processo estremamente importante; errori in questo processo potrebbero compromettere la vitalità cellulare. Per tale motivo, nel ciclo cellulare, sono presenti dei punti di controllo o checkpoints, localizzati a livello delle transizioni G1/S e G2/M. Infatti, tra le fasi S ed M ci sono normalmente due periodi di tempo detti "gap": G1 fra la fine della mitosi e l’inizio della fase S e G2 fra il termine della fase S e l’inizio della fase M.

In questi periodi di tempo si ha la maggior parte della sintesi proteica con conseguente aumento della massa cellulare e la realizzazione dei controlli che impediscono l’inizio della fase successiva se non è stata completata quella precedente.

Regolazione del ciclo cellulare

Nelle cellule eucariotiche la progressione attraverso le varie fasi del ciclo cellulare risulta essere finemente regolata dalle chinasi ciclina-dipendenti o CDK (Cyclin-dependent Kinases), una famiglia di proteine chinasi la cui attività dipende dalla loro associazione con delle subunità proteiche regolative dette cicline. Queste ultime sono proteine instabili, sintetizzate e degradate periodicamente, che si accumulano in fasi del ciclo specifiche e che non solo attivano le CDK, ma ne determinano anche la specificità di substrato.

Affinché l’informazione genetica venga correttamente trasmessa dalla cellula madre alle cellule figlie, il genoma deve essere prima duplicato durante il periodo di tempo denominato fase S e in seguito i cromosomi devono venire segregati nelle due cellule figlie durante la fase M.

La fase M

La fase M è a sua volta composta da due processi, strettamente collegati: la mitosi, durante la quale i cromosomi della cellula sono divisi tra le due cellule figlie, e la citochinesi, che comporta la divisione fisica del citoplasma della cellula. Quando la mitosi avviene, la cellula si divide e produce due cellule figlie identiche alla cellula madre, per questo si parla di riproduzione asessuata.