Il Ciclo cellulare mitotico è anche detto Mitosi e sta ad indicare la fase finale del ciclo cellulare cioè quella in cui avviene la suddivisione delle cellule.
Le fasi del ciclo cellulare
Nel ciclo cellulare si distinguono quattro fasi o stadi.
- Stadio G1: la cellula appena formata entra nello stadio G1 (G dall’inglese gap, “intervallo”), durante il quale svolge un’intensa attività metabolica e si specializza (processo di differenziamento), fino a raggiungere le sue dimensioni e forma caratteristiche.
- Stadio S: S stà per “sintesi” ed avviene la duplicazione del DNA;
- Stadio G2: permette la sintesi dei componenti necessari alla mitosi, che avviene nell’ultima fase o stadio M.
- Stadio M: si conclude con la citodieresi e la nascita delle due cellule figlie.
Periodo di Interfase del ciclo cellulare
Il periodo che comprende gli stadi G1, S e G2 è chiamato interfase.
Lo stadio G1 può avere una durata che varia a seconda del tipo cellulare; ad esempio, alcune cellule dell’epidermide e gli elementi sanguigni immaturi nel midollo osseo hanno un G1 di poche ore, mentre in alcune cellule tumorali questa fase dura alcuni giorni. Gli altri stadi hanno una durata più costante: per S si calcolano 7-10 ore; G2 dura 2-5 ore; M solo 1-2 ore. Alcune cellule dell’organismo durante lo stadio M effettuano una divisione più complessa, che determina la formazione di cellule figlie con un patrimonio genetico dimezzato; tale meccanismo, denominato meiosi, è quello con cui si formano le cellule riproduttive (gameti).
Mitosi del ciclo cellulare
La Mitosi è il processo attraverso il quale una cellula si divide in due cellule figlie che risultano geneticamente e morfologicamente identiche tra loro e alla cellula madre. Ciò presuppone la duplicazione del DNA della cellula madre e, quindi, la formazione di due copie identiche che vengono ripartite nelle cellule figlie; inoltre, la suddivisione del citoplasma e la distribuzione degli organuli in esso presenti nelle due nuove cellule, fenomeno che prende il nome di citodieresi.
Profase del ciclo cellulare
L’inizio della mitosi è segnato dalla condensazione del nucleo della cellula, ovvero dalla progressiva spiralizzazione dei filamenti di DNA che costituiscono la cromatina del nucleo, e la loro organizzazione in strutture dall’aspetto di bastoncelli, i cromosomi. Ogni cromosoma possiede una strozzatura, che viene detta centromero. La membrana che avvolge il nucleo si disgrega; nel citoplasma vanno strutturandosi filamenti di natura proteica che formano il cosiddetto fuso mitotico, che fanno capo a due coppie di organuli, i centrioli, poste ciascuna a un’estremità della cellula.
Metafase del ciclo cellulare
Nel corso della metafase, i cromosomi diventano più corti e spessi, e appaiono adesso formati da due cromatidi fratelli, dall’aspetto di due bastoncini tra loro vicini e paralleli, collegati a livello del centromero. I due cromatidi derivano dal processo di duplicazione del DNA; in ogni cromosoma, cioè, un cromatidio rappresenta un filamento di DNA e l’altro cromatidio è la sua copia. I cromosomi si dispongono lungo una linea immaginaria posta all’equatore della cellula, trasversale rispetto al fuso mitotico, che prende il nome di piastra equatoriale o metafasica. La disposizione di ciascun cromosoma è tale che ognuno dei due cromatidi è rivolto verso uno dei due poli del fuso mitotico.
Anafase del ciclo cellulare
L’anafase rappresenta il momento di separazione dei due cromatidi fratelli di ciascun cromosoma. Dopo che il centromero del cromosoma ha preso contatto con una fibra del fuso mitotico, i due cromatidi si spostano uno verso un polo della cellula e l’altro verso l’altro polo.
Telofase del ciclo cellulare
La fase conclusiva della mitosi, o telofase, consiste nella formazione di due aggregati di cromatidi ai due estremi della cellula. Le coppie di cromatidi unite dal centromero corrispondevano a porzioni uguali di DNA; perciò, i due aggregati di acido nucleico hanno lo stesso patrimonio genetico. I due aggregati di cromatidi iniziano a despiralizzarsi, in modo che si formino due strutture nucleari; intorno a ciascuna di esse, si forma una membrana, che diventa la membrana nucleare delle nuove cellule figlie. Le fibre del fuso mitotico si disgregano e nella cellula inizia a formarsi una strozzatura centrale.
Citodieresi del ciclo cellulare
La citodieresi rappresenta la fase del distacco della separazione del citoplasma e degli organuli in esso contenuti tra le due future cellule figlie. In genere, questo stadio segue le quattro fasi della mitosi; se essa non avviene, dopo successive mitosi si forma una cellula plurinucleata. Nel caso particolare delle cellule vegetali delle briofite e delle piante vascolari (felci, angiosperme e gimnosperme), la separazione delle due cellule avviene mediante la formazione di una piastra cellulare, che inizia a organizzarsi all’inizio della telofase. A livello della piastra equatoriale, si verifica l’addensamento di gocciole, derivanti dall’apparato di Golgi, che contengono sostanze come pectine e lipidi e contribuiscono alla formazione della membrana plasmatica e della parete cellulare.
La sintesi delle Cdk
La successione tra una fase e l’altra del ciclo cellulare è controllata da una famiglia di enzimi detti genericamente chinasi dipendenti da ciclina, o Cdk. Questi enzimi devono il loro nome al fatto che si attivano quando si legano a composti regolatori, le cicline, di natura proteica. La sintesi delle Cdk è sotto il controllo del complesso di geni detti cdc, dall’inglese cell division cycle.
Il ciclo cellulare ha un termine: Apoptosi
Anche in presenza di condizioni ambientali favorevoli, tuttavia, il ciclo cellulare non può ripetersi in modo illimitato. Infatti, dopo un certo numero di divisioni una cellula madre va incontro al fenomeno di apoptosi, o morte cellulare, le cui cause e meccanismi non sono ancora del tutto chiariti. In questo “invecchiamento” della cellula sembra giocare un ruolo rilevante l’accorciamento di una particolare regione del DNA, detta telomero: questa porzione di acido nucleico a ogni mitosi non viene replicata interamente e, di conseguenza, diventa progressivamente più corta a ogni successivo ciclo; si raggiunge quindi una lunghezza limite che sembra non essere più compatibile con la vita della cellula.
Alcuni geni, indicati come proto-oncogeni, in condizioni normali stimolano la proliferazione delle cellule, dirigendo la sintesi di proteine che agiscono come fattori di crescita. Queste molecole sono proteine di basso peso molecolare e, dopo essere state sintetizzate, fuoriescono dalla cellula e si trasferiscono allo spazio intercellulare. Vengono quindi riconosciute e legate dai recettori posti sulla membrana di altre cellule, nelle quali attivano una sequenza di reazioni chimiche che hanno come effetto ultimo l’induzione della divisione cellulare (mitosi). In particolare, i fattori di crescita possono stimolare il passaggio di una cellula dalla fase G0 alla G1 del ciclo cellulare, e in tal caso sono detti fattori di competenza, come ad esempio il fattore di crescita epidermico EGF; oppure, possono indurre il passaggio dalla fase G1 a quella S, e vengono denominati fattori di progressione, quale il fattore di crescita insulinico IGF1 e il fattore di crescita degli epatociti HGF.
L’azione dei proto-oncogeni è normalmente modulata da un altro gruppo di geni, gli oncosoppressori, i quali producono fattori di inibizione della crescita cellulare.
