Riassunto completo del ciclo cellulare con confronto mitosi/meiosi

Ciclo cellulare

Il ciclo cellulare è il ciclo che le cellule devono percorrere quando si devono dividere. Consiste in un'interfase, quella che intercorre tra una divisione e l’altra, e la divisione vera e propria. La capacità di autoriprodursi è la proprietà fondamentale della cellula e la crescita e la divisione cellulare rappresentano il meccanismo fondamentale alla base della vita degli esseri viventi. Per divisione cellulare o ciclo cellulare si intende il processo per cui da una cellula vengono generate due cellule figlie geneticamente identiche a quella della madre.

Funzione del ciclo cellulare

• Aumenta il numero di cellule nell’organismo.
• Causa la crescita dell’organismo.
• Serve a rinnovare le cellule morte (Esempio: i globuli rossi che hanno una vita media di 120 giorni) regolata e coordinata.

La divisione cellulare deve essere coordinata:

• Sia la crescita cellulare
• Sia la duplicazione del DNA.

Il ciclo di divisione o ciclo cellulare è costituito da più processi coordinati:

1. Crescita cellulare (sintesi di macromolecole e organelli, aumento della massa cellulare)
2. Duplicazione del DNA
3. Divisione vera e propria che consiste nella segregazione dei cromosomi duplicati che vengono distribuiti metà in una cellula figlia e metà nell’altra cellula figlia con uguale patrimonio genetico.

Non si divide solo il nucleo, ma anche il citoplasma deve essere diviso strozzandosi.

Popolazioni cellulari

Non tutte le cellule sono soggette a divisione:

• Negli adulti ci sono popolazioni cellulari statiche (vale a dire tessuti a cellule perenni): cellule adulte con estrema specializzazione strutturale che, una volta avvenuto il differenziamento, perdono la capacità di dividersi (Esempio: quasi tutte le cellule nervose: neuroni).
• C’è un altro gruppo di cellule: popolazioni cellulari in espansione (che formano i cosiddetti tessuti a cellule stabili): cellule che normalmente non si dividono ma possono essere indotte a dividersi in seguito a stimolo adeguato come un danno (Esempio: le cellule del fegato, fibroblasti della pelle se danneggiata).
• Terzo tipo di popolazioni cellulari: le cellule soggette a rinnovo (che formano i tessuti a cellule labili): cellule che normalmente hanno un livello alto di attività mitotica caratterizzata da un compartimento germinativo continuamente funzionante. Hanno gruppi di cellule chiamate staminali che si dividono ripetutamente per rinnovare il tessuto (Esempio: cellule nella pelle o nell’intestino).

Fasi del ciclo cellulare

Il ciclo cellulare si divide in più fasi:

1. Interfase, fase che intercorre tra una divisione e l’altra. È caratterizzata da più sottofasi: G1, S, G2. Prepara la cellula a dividersi, precede la fase di divisione vera e propria.
2. Fase M (di divisione): visibile al microscopio.

Dettagli delle fasi

Fase G1 (Fase Gap o intervallo): fase di crescita della cellula, in cui vengono sintetizzati enzimi e proteine necessari per la duplicazione. La fase G1 precede la fase S dove avviene la replicazione del DNA.

Fase G2: fase che segue la duplicazione del DNA e che precede la fase M. Per questo, nella fase G2 vengono sintetizzati proteine e fattori citoplasmatici che permettono alla cellula di entrare in fase S. La fase G1 è la fase che è più variabile nei diversi tipi cellulari.

Stati di riposo e proliferazione

Infatti, come si comportano le cellule che non si dividono definitivamente o temporaneamente? Le cellule possono “uscire” dal ciclo cellulare ed entrare in uno stato di riposo specializzato: G0 (si tratta appunto di un arresto in un momento specifico di G1). La cellula può rimanere in G0 per un tempo variabile prima di riprendere la proliferazione, invece alcuni tipi cellulari restano permanentemente in G0.

Fase S di sintesi

Fase di replicazione del DNA: Durante la fase S la cellula è impegnata nella replicazione del proprio DNA nucleare e nella sintesi di tutte le proteine accessorie necessarie per mantenerne l’organizzazione strutturale in cromatina. La fase S genera due copie identiche di ciascun cromosoma per trasmetterle, segregarle da una cellula madre:

1. Alle cellule figlie durante la divisione cellulare per mitosi.
2. L’informazione genetica deve essere trasmessa anche da una generazione di un organismo a quella successiva tramite un processo di divisione chiamato meiosi che avviene solo nelle cellule destinate a diventare gameti.

Duplicazione del DNA

La duplicazione del DNA avviene secondo il modello semiconservativo. La doppia elica di DNA si srotola e i due filamenti si allontanano. Il punto specifico in cui ha inizio lo svolgimento della doppia elica prende il nome di origine di replicazione (ORI). Nella maggior parte dei casi, la replicazione del DNA procede in maniera bidirezionale a partire dall’origine di replicazione: si formano temporaneamente due forchette di replicazione (a forma di Y) che si muovono allontanandosi dall’origine in direzione opposte.

Su ciascuno dei due filamenti della molecola di DNA parentale verrà sintetizzato un nuovo filamento complementare, in cui vi è appunto l’appaiamento specifico delle basi. Al termine della duplicazione i 4 filamenti si riassociano due a due e si riavvolgono. Ognuna delle due coppie delle eliche figlie conterrà:

• Un filamento preesistente, parentale
• Un filamento nuovo che si è formato.