La riproduzione cellulare

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Annabella Leone
5 anni fa
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1 La riproduzione cellulare Il ciclo cellulare Il ciclo cellulare, o ciclo di divisione cellulare (CDC), è la serie di eventi che avvengono in una cellula eucariote tra una divisione cellulare e quella successiva. La durata del ciclo cellulare varia col variare della specie, del tipo di cellula e delle condizioni di crescita. Negli organismi pluricellulari alcune cellule una volta raggiunta la maturità perdono la capacità di dividersi. Il ciclo cellulare è un processo geneticamente controllato, costituito da una serie di eventi coordinati e dipendenti tra loro, dai quali dipende la corretta proliferazione delle cellule eucariotiche. Gli eventi molecolari che controllano il ciclo cellulare sono ordinati e direzionali: ogni processo è la diretta conseguenza dell evento precedente ed è la causa di quello successivo. È caratterizzato da cinque fasi: fase G1, fase 5, fase G2,mitosi e citodieresi chiamata anche divisione citoplasmatica; G sta per "GAP" (Intervallo). S sta per "SYNTHESIS" (Sintesi). 1

2 Illustrazione 1: Le fasi cellulari Il ciclo cellulare è un evento molto importante, per questo motivo è regolato in tutte le sue dimensioni. 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 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 citodieresi, che comporta la divisione fisica del citoplasma della cellula. 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 Gl/S e GZ/M. Infatti, tra le fasi 5 ed M ci sono normalmente due periodi di tempo detti "gap": Gl fra la fine della mitosi e l inizio della fase S e GZ 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. Le fasi G1 e G2 sono quelle che possono subire la maggior variabilità di durata e in alcuni casi particolari possono anche essere elimi- 2

3 nate, contrariamente alle fasi S e M che sono essenziali e che rappresentano due eventi chiave del ciclo cellulare. L'insieme delle fasi Gl, S e GZ è globalmente identificato come interfase. Si dice che le cellule che hanno smesso di dividersi, in modo temporaneo o irreversibile, sono in uno stato di quiescenza (fase GO). Le cellule nervose e quelle striate dei muscoli scheletrici, ad esempio, rimangono in questo stadio per tutta la vita dell'organismo. Le cellule che non vanno più incontro a divisione in seguito ad invecchiamento o a danneggiamento del DNA sono invece chiamate senescenti. È da osservare che la mitosi produce sempre due cellule geneticamente identiche alle cellula madre e che la maggior parte degli organuli citoplasmatici si distribuisce casualmente nelle cellule figlie. La mitosi La mitosi è la divisione cellulare vera e propria. Costituita da cinque fasi, inizia alla fine della fase G2 con la prima delle sue cinque fasi. In questa prima fase della mitosi chiamata profase, il nucleo cellulare si dissolve e i cromosomi, costituiti da due cromatidi, diventano visibili. I centrioli si duplicano e si separano migrando ai poli. Il fuso mitotico si forma e i cromosomi si attaccano ai filamenti del fuso. Comincia a questo punto la seconda fase della mitosi, a metafase, nella quale i cromosomi vengono allineati all equatore cellulare. Una volta raggiunto l allineamento inizia la terza fase della mitosi, l anafase, nella quale i due cromatidi di un cromosoma si separano diventando due cromosomi. Questi vengono trascinati ai poli. Nella quarta fase della mitosi, la telofase, il nucleo si riforma e i cromosomi ritornano a essere filamenti di cromatina. Alla telofase segue la citodieresi che è la divisione del citoplasma in due. Gli organuli si dividono casualmente fra le due cellule. Ogni cellula riceve comunque due dei quattro centrioli. A livello genetico le due cellule figlie sono identiche alla cellula madre (si dice che sono dei cloni). 3

4 Illustrazione 2: La mitosi La meiosi Alcune cellule degli organismi servono per dare origine a un nuovo essere vivente. Dal momento che ogni organismo vivente ha un numero fisso di cromosomi (nell uomo sono 46 (23 coppie)) occorre che i due genitori diano solo metà dei cromosomi (nell uomo 23 cromosomi per genitore). Per permettere questa divisione in due del patrimonio genetico e per permettere la ricombinazione genetica, i gameti (ovulo e spermatozoi) si formano grazie alla meiosi. La meiosi è costituita da due divisioni che si susseguono. Al termine della fase G2 del ciclo cellulare, la cellula madre dei gameti ha duplicato il DNA e comincia la profase della prima divisione meiotica (profase I). In questa fase, il nucleo si dissolve, i centrioli si duplicano e si separano e si forma il fuso mitotico. I cromosomi, costituiti da due cromatidi, diventano visibili e formano delle tetradi nelle quali i due cromosomi (quattro cromatidi) della stessa coppia restano uniti. Nella metafase I le tetradi vengono allineate all equatore e avviene il crossing over, uno scambio di pezzetti di DNA fra i due cromatidi interni della coppia di cromosomi unita. Nell anafase I le tetradi si separano e migrano ai poli. Nella telofase I si riforma brevemente il nucleo. La citodieresi I produce due cellule figlie con 23 cromosomi ciascuno dei quali costituito da 2 cromatidi. 4

La profase II è la fase dove il nucleo si dissolve nuovamente e i centrioli si duplicano una seconda volta. Si riforma il fuso mitotico. Nella metafase II i 23 cromosomi sono allineati all'equatore.

5 La profase II è la fase dove il nucleo si dissolve nuovamente e i centrioli si duplicano una seconda volta. Si riforma il fuso mitotico. Nella metafase II i 23 cromosomi sono allineati all'equatore. Nell anafase II i cromatidi si separano diventando cromosomi e migrano ai poli. Nella telofase II si forma il nucleo definitivo. Nella citodieresi II ognuna delle due cellule iniziali si divide in due. Nella meiosi da una cellula madre diploide (nell'uomo 46 cromosomi, in genere Zn cromosomi) si ottengono quattro cellule figlie aploidi (nell uomo 23 cromosomi, in genere n cromosomi) diverse geneticamente fra loro e dalla cellula madre. Illustrazione 3: La meiosi 5

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