Il ciclo cellulare e la sua regolazione
Mappa concettuale
Il ciclo cellulare è un processo vitale che porta alla formazione di due cellule figlie da una cellula madre. Comprende le fasi G1, S, G2 e M, con la replicazione del DNA in S e la mitosi in M. Proteine come CDK e cicline regolano il ciclo, mentre fattori esterni come ormoni e fattori di crescita influenzano la progressione. Modificazioni proteiche e il volume cellulare sono critici per la corretta divisione.
Riassunto
Schema
Il Ciclo Cellulare e le Sue Fasi
Il ciclo cellulare è il processo attraverso il quale una cellula si riproduce, dando origine a due cellule figlie. Esso è suddiviso in quattro fasi principali: G1, S, G2 e M. La fase G1 è un periodo di crescita cellulare, durante il quale la cellula aumenta di dimensioni e sintetizza RNA e proteine necessarie per le fasi successive. La fase S è dedicata alla replicazione del DNA, assicurando che ogni cellula figlia riceva una copia completa del genoma. La fase G2 è un ulteriore periodo di crescita e preparazione alla mitosi, durante il quale vengono sintetizzati i componenti necessari per la divisione cellulare. L'interfase comprende le fasi G1, S e G2. La fase M, o mitosi, è composta da diverse sottofasi: profase, prometafase, metafase, anafase e telofase, che portano alla separazione dei cromosomi duplicati e alla divisione del citoplasma (citodieresi), risultando in due cellule figlie geneticamente identiche. La durata del ciclo cellulare varia in base al tipo di cellula e alle condizioni ambientali. Le cellule possono anche entrare in uno stato di non divisione, noto come fase G0, in risposta a segnali specifici o a condizioni di quiescenza.Regolazione del Ciclo Cellulare
La regolazione del ciclo cellulare è fondamentale per garantire la corretta divisione e funzione delle cellule. Questo processo è controllato da complessi di proteine chinasi ciclino-dipendenti (CDK) e cicline. Durante la fase G1, le cicline G1 si legano alle CDK, formando complessi che promuovono la transizione alla fase S. Questi complessi vengono poi degradati, permettendo la progressione del ciclo. In fase G2, la ciclina mitotica si associa alle CDK per formare il Maturation Promoting Factor (MPF), che innesca l'ingresso in mitosi. Il MPF ha molteplici funzioni, tra cui la fosforilazione di componenti strutturali della cellula, come le lamine nucleari, e la promozione dell'assemblaggio del fuso mitotico. Al termine della mitosi, la ciclina mitotica viene degradata, portando alla disattivazione del MPF e al completamento della divisione cellulare.Fattori Esterni che Influenzano il Ciclo Cellulare
Il ciclo cellulare è regolato non solo da meccanismi interni, ma anche da segnali esterni come ormoni, fattori di crescita e contatti cellulari. Gli ormoni proteici e i fattori di crescita si legano ai recettori di superficie, attivando vie di segnalazione che possono portare alla progressione o all'arresto del ciclo cellulare. Gli ormoni steroidei, attraverso il loro ingresso nella cellula, influenzano direttamente l'espressione genica. Le cellule possono anche comunicare tra loro per regolare la divisione cellulare attraverso meccanismi come l'inibizione da contatto, che impedisce la proliferazione cellulare quando le cellule raggiungono una certa densità. Altri fattori esterni che influenzano il ciclo cellulare includono variazioni nella concentrazione di ioni e nel pH citoplasmatico, che possono alterare l'attività di enzimi e altre proteine coinvolte nella regolazione del ciclo.Modificazioni Proteiche e Volume Cellulare nel Ciclo Cellulare
Durante il ciclo cellulare, le proteine subiscono modificazioni post-traduzionali, come la fosforilazione, che sono essenziali per la regolazione del ciclo stesso. Gli istoni, proteine associate al DNA, sono tra le proteine che vengono modificati per facilitare la condensazione e decondensazione dei cromosomi. Le poliammine sono coinvolte nella modulazione della struttura del cromatina e nella riparazione del DNA. Inoltre, il volume cellulare è un fattore critico per la progressione del ciclo cellulare: una cellula deve raggiungere un volume adeguato prima di potersi dividere. Se il volume cellulare non raggiunge la soglia necessaria, la cellula rimarrà in fase G1 fino a quando non avrà accumulato sufficienti risorse e dimensioni per procedere con la replicazione del DNA e la successiva mitosi.
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Fasi del ciclo cellulare
G1
Durante la fase G1, la cellula cresce e sintetizza RNA e proteine necessarie per le fasi successive
S
La fase S è dedicata alla replicazione del DNA per garantire che ogni cellula figlia riceva una copia completa del genoma
G2
Durante la fase G2, la cellula si prepara alla mitosi e sintetizza i componenti necessari per la divisione cellulare
Fase M o mitosi
Profase
Durante la profase, i cromosomi si condensano e il fuso mitotico inizia a formarsi
Anafase
Durante l'anafase, i cromosomi duplicati vengono separati e si muovono verso i poli opposti della cellula
Telofase
Durante la telofase, i cromosomi raggiungono i poli opposti e si formano due nuclei separati
Regolazione del ciclo cellulare
Complessi di proteine ciclino-dipendenti (CDK) e cicline
I complessi di CDK e cicline regolano il ciclo cellulare, promuovendo la transizione tra le fasi
Segnali esterni
Ormoni, fattori di crescita e contatti cellulari influenzano la regolazione del ciclo cellulare attraverso vie di segnalazione e comunicazione tra le cellule
Modificazioni post-traduzionali
Le modificazioni post-traduzionali, come la fosforilazione, sono essenziali per la regolazione del ciclo cellulare e coinvolgono proteine come gli istoni e le poliammine
Il ciclo cellulare e la sua regolazione
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00
Fase G1 del ciclo cellulare
Periodo di crescita, sintesi RNA e proteine per fasi successive.
01
Fase S del ciclo cellulare
Replicazione DNA, garantisce copia genoma a cellule figlie.
02
Fase G2 del ciclo cellulare
Crescita, preparazione mitosi, sintesi componenti per divisione.
