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IL CICLO CELLULARE - Coggle Diagram

- - - - o G₁ (Gap 1): dalla fine di una mitosi all’inizio della sintesi del DNA; la cellula cresce e sintetizza molecole.
      - o S (Sintesi): la cellula replica il proprio DNA e continua a crescere.
      - o G₂ (Gap 2): separa la fine della fase S dall’inizio della fase mitotica; in questa fase iniziano a formarsi le strutture necessarie per la mitosi.
    - - o Mitosi: il nucleo della cellula si divide; la membrana nucleare scompare e il DNA replicato migra verso i poli opposti della cellula, formando due nuovi nuclei.
        
        La mitosi è il processo mediante il quale un nucleo si divide per generare due nuclei figli geneticamente identici a quello originale.
        
        Anche se è un processo continuo, si suddivide in diverse fasi principali:
        
        Profase:
        I cromosomi si spiralizzano, diventando visibili al microscopio, e ciascuno è formato da due cromatidi fratelli uniti dal centromero. Su ogni centromero si formano i cinetocori, strutture proteiche fondamentali per il movimento dei cromosomi. Contemporaneamente, si forma il fuso mitotico, costituito da microtubuli che si estendono dai centrosomi. Nei vegetali e nei funghi, al posto dei centrioli ci sono i centri organizzatori dei microtubuli.
        
        Prometafase:
        La membrana nucleare scompare completamente. I cromatidi fratelli si attaccano ai microtubuli del fuso tramite i cinetocori e iniziano a spostarsi, pur rimanendo uniti al centromero.
        
        Metafase:
        I cromosomi si allineano lungo il piano equatoriale della cellula, formando la piastra metafasica. In questa fase i cromosomi sono spiralizzati al massimo, il che permette di osservarne chiaramente la struttura.
        
        Anafase:
        I centromeri si dividono e i cromatidi fratelli si separano, spostandosi verso poli opposti della cellula grazie alle proteine motrici. Da questo momento, ciascun cromatidio diventa un cromosoma figlio. L’anafase termina quando le due serie di cromosomi raggiungono i poli opposti.
        
        Telofase:
        I cromosomi si despiralizzano tornando a formare cromatina. La membrana nucleare e i nucleoli ricompaiono, e il fuso mitotico si dissolve. Alla fine della telofase si hanno due nuclei figli identici, ciascuno con lo stesso corredo genetico della cellula madre.
        
        LA MITOSI CONSENTE
        
        LA CITODIERESI
        
        Dopo la mitosi, cioè la divisione del nucleo, la cellula completa la sua duplicazione tramite la citodieresi, ossia la separazione del citoplasma in due cellule figlie.
        
        Nelle cellule animali, la citodieresi avviene grazie a un anello contrattile formato da filamenti di actina e miosina, situato tra i due nuclei appena formati, sotto la membrana plasmatica. L’anello si stringe progressivamente, formando una strozzatura che divide la cellula in due parti distinte fino alla completa separazione.
        
        Nelle cellule vegetali, la presenza della parete cellulare impedisce questo meccanismo. In questo caso, dopo la disgregazione del fuso mitotico, lungo la piastra metafasica si accumulano vescicole provenienti dall’apparato di Golgi. Queste vescicole si fondono tra loro, formando la membrana plasmatica delle future cellule figlie e, insieme al loro contenuto, iniziano la costruzione della nuova parete cellulare.
        
        LA RIPRODUZIONE ASESSUATA
        
        La divisione cellulare negli eucarioti non serve solo all’accrescimento dell’organismo o al rinnovamento delle cellule vecchie o danneggiate, ma è anche fondamentale per la riproduzione. Gli eucarioti possono riprodursi in due modi: asessuato o sessuato.
        
        La riproduzione asessuata si basa sulla mitosi: il nucleo si divide, dando origine a cellule figlie identiche al genitore. Gli organismi che si riproducono in questo modo possono essere unicellulari, come il lievito, che si duplica a ogni ciclo cellulare, o pluricellulari, come alcune piante (per esempio i cactus). In tutti i casi, la prole è un clone del genitore, cioè geneticamente identica.
        
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      - o Citodieresi: il citoplasma si divide, generando due cellule distinte, ciascuna con la propria membrana e nucleo.
  - - - Le Cdk funzionano come interruttori chimici: trasferiscono un gruppo fosfato dall’ATP a proteine specifiche, modificandone forma e funzione e consentendo il passaggio da una fase all’altra del ciclo. Tuttavia, le Cdk da sole sono inattive. Per attivarsi devono legarsi a proteine chiamate cicline.
        
        Il complesso ciclina-Cdk diventa così una proteina chinasi attiva, capace di fosforilare altre proteine che regolano il ciclo cellulare, permettendo la transizione tra le fasi. Dopo aver svolto il suo compito, la ciclina si stacca e la Cdk ritorna inattiva
        
        Esistono diversi complessi ciclina-Cdk, ciascuno specifico per una determinata fase del ciclo. Ad esempio, un complesso formato dalla Cdk e dalla ciclina A regola il passaggio dalla fase S alla fase G₂. In pratica, i complessi ciclina-Cdk agiscono come posti di blocco (checkpoint): controllano che tutto sia corretto prima di permettere alla cellula di avanzare alla fase successiva.
        
        Un esempio di checkpoint si trova alla fine della fase G₂, dove la cellula verifica che la replicazione del DNA sia completa prima di entrare in mitosi.
        
        Quando questi meccanismi di controllo non funzionano correttamente, la cellula può dividersi in modo incontrollato, causando il cancro. Per esempio, oltre la metà dei tumori umani è associata a difetti nella proteina p53, che normalmente agisce come oncosoppressore bloccando il ciclo cellulare in caso di danni al DNA. I geni che codificano proteine come p53 sono quindi detti oncoprotettori o oncosoppressori.
  - - - Il grado di spiralizzazione cambia durante il ciclo cellulare:
        
        • Durante la sottofase G₁, il DNA si presenta come cromatina, un groviglio di filamenti meno compatti che permette alla cellula di leggere le informazioni genetiche per la sintesi delle proteine
        
        • Quando la cellula entra nella fase M (mitosi), il DNA si spiralizza strettamente formando cromosomi visibili al microscopio.
        
        Nelle cellule somatiche umane, il numero di cromosomi è fisso e specifico: 46 in totale, organizzati in 23 coppie. Durante la sottofase S, il DNA si replica: il numero di cromosomi resta invariato, ma ogni cromosoma ora è formato da due cromatidi fratelli identici, uniti in una regione centrale chiamata centromero.
        La replicazione del DNA e la sua spiralizzazione sono fondamentali per la mitosi, perché permettono di separare e distribuire correttamente le copie identiche di DNA nei due nuovi nuclei. Senza questi processi, la divisione cellulare non potrebbe avvenire in modo preciso.