Il ciclo cellulare
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Il ciclo cellulare eucariotico è essenziale per la crescita e la divisione delle cellule. Comprende le fasi G1, S, G2 e M, oltre al controllo da parte di cicline e CDK. La meiosi, diversa dalla mitosi, contribuisce alla variabilità genetica nei gameti.
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Il Ciclo Cellulare: Fasi e Regolazione
Il ciclo cellulare è un processo ordinato e sequenziale che consente la crescita e la divisione delle cellule eucariotiche. Esso si articola in quattro fasi principali: G1 (prima fase di crescita), S (sintesi del DNA), G2 (seconda fase di crescita) e M (mitosi e citodieresi). L'interfase, che comprende G1, S e G2, è il periodo in cui la cellula cresce e duplica il suo materiale genetico in preparazione alla divisione. La fase M, invece, è dedicata alla segregazione dei cromosomi duplicati e alla divisione citoplasmatica. Le cellule che non si dividono attivamente entrano in uno stato di quiescenza chiamato G0, dove possono rimanere per periodi variabili prima di rientrare nel ciclo o di differenziarsi ulteriormente.Fase G1: Crescita e Preparazione
La fase G1 è caratterizzata da un'intensa attività biosintetica: la cellula aumenta di volume, sintetizza RNA e proteine e accumula le risorse necessarie per il successivo raddoppio del DNA. In questa fase, il nucleo è attivo nella trascrizione genica, con un'abbondanza di eucromatina, e si verifica la verifica dei sistemi di controllo che assicurano l'integrità cellulare prima di procedere alla fase S. La transizione verso la fase S è regolata da un complesso sistema di controllo che include cicline e chinasi ciclina-dipendenti, che assicurano che la cellula sia pronta per la replicazione del DNA.Fase S: Duplicazione del DNA
Durante la fase S, il DNA viene replicato in modo semiconservativo, generando due copie di ciascun cromosoma. Il processo di replicazione è bidirezionale e inizia da specifici punti chiamati origini di replicazione. La DNA polimerasi, insieme ad altre proteine ausiliarie, assicura la fedeltà della replicazione e la correzione di eventuali errori attraverso meccanismi di riparazione del DNA. La replicazione del DNA è un processo altamente regolato e fondamentale per la conservazione dell'informazione genetica.Fase G2: Ultime Preparazioni prima della Divisione
La fase G2 è un periodo di ulteriore crescita cellulare e di preparazione alla mitosi. Durante questa fase, la cellula sintetizza proteine specifiche necessarie per la segregazione dei cromosomi e la formazione del fuso mitotico. Inoltre, si verifica un'ulteriore verifica dell'integrità del DNA replicato e della corretta duplicazione dei centrosomi, essenziali per la successiva divisione cellulare. I checkpoint del ciclo cellulare assicurano che tutti i processi siano stati completati correttamente prima di procedere alla fase M.Controllo e Regolazione del Ciclo Cellulare
Il ciclo cellulare è strettamente controllato da una serie di checkpoint che monitorano e coordinano le varie fasi. Questi checkpoint sono regolati da cicline e chinasi ciclina-dipendenti (CDK), che assicurano che la cellula proceda solo se tutte le condizioni sono state soddisfatte. Ad esempio, il checkpoint G1/S verifica che l'ambiente sia favorevole e che il DNA non sia danneggiato prima di iniziare la replicazione, mentre il checkpoint G2/M assicura che il DNA sia stato correttamente replicato prima di iniziare la mitosi. Questi meccanismi di controllo sono essenziali per mantenere la stabilità genomica e prevenire la proliferazione di cellule con danni al DNA.Fase M: Mitosi e Citodieresi
La fase M è suddivisa in due eventi principali: la mitosi e la citodieresi. La mitosi è ulteriormente divisa in quattro fasi: profase, metafase, anafase e telofase. Durante queste fasi, i cromosomi si condensano, si allineano al centro della cellula, si separano e si distribuiscono nelle due cellule figlie. La citodieresi, che segue la mitosi, è il processo di divisione del citoplasma che porta alla formazione di due cellule figlie distinte. Queste cellule possono poi entrare in una nuova interfase o passare alla fase G0 se non devono più dividersi.Meiosi: Divisione Riduzionale e Variabilità Genetica
La meiosi è un tipo di divisione cellulare che si verifica nelle cellule germinali e porta alla formazione di gameti con un set cromosomico aploide. È composta da due divisioni successive, Meiosi I e Meiosi II, che riducono il numero di cromosomi e aumentano la variabilità genetica attraverso il crossing over e l'assortimento indipendente. Durante la Meiosi I, i cromosomi omologhi si appaiano e scambiano segmenti di DNA, mentre nella Meiosi II, simile alla mitosi, i cromatidi fratelli si separano. Questi processi sono fondamentali per la diversità genetica e per la corretta segregazione dei cromosomi nei gameti.
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Fasi del ciclo cellulare
Interfase
G1
Durante la fase G1, la cellula cresce e accumula risorse per la replicazione del DNA
S
Durante la fase S, il DNA viene replicato in modo semiconservativo per prepararsi alla divisione cellulare
G2
Durante la fase G2, la cellula si prepara per la mitosi e verifica l'integrità del DNA e dei centrosomi
Fase M
Mitosi
Durante la mitosi, i cromosomi si condensano, si separano e si distribuiscono nelle due cellule figlie
Citodieresi
La citodieresi è il processo di divisione del citoplasma che porta alla formazione di due cellule figlie distinte
G0
Le cellule che non si dividono attivamente entrano in uno stato di quiescenza chiamato G0, dove possono rimanere per periodi variabili prima di rientrare nel ciclo o di differenziarsi ulteriormente
Regolazione del ciclo cellulare
Checkpoint del ciclo cellulare
G1/S
Il checkpoint G1/S verifica che l'ambiente sia favorevole e che il DNA non sia danneggiato prima di iniziare la replicazione
G2/M
Il checkpoint G2/M assicura che il DNA sia stato correttamente replicato prima di iniziare la mitosi
Cicline e chinasi ciclina-dipendenti
Le cicline e le chinasi ciclina-dipendenti regolano i checkpoint del ciclo cellulare e assicurano che la cellula proceda solo se tutte le condizioni sono state soddisfatte
Meiosi
Processo di divisione cellulare nelle cellule germinali
La meiosi è un tipo di divisione cellulare che si verifica nelle cellule germinali e porta alla formazione di gameti con un set cromosomico aploide
Meiosi I e Meiosi II
La meiosi è composta da due divisioni successive, Meiosi I e Meiosi II, che riducono il numero di cromosomi e aumentano la variabilità genetica attraverso il crossing over e l'assortimento indipendente
Il ciclo cellulare
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00
Fase G0: stato cellulare
Stato di quiescenza, cellula non si divide ma può rientrare nel ciclo o differenziarsi.
01
Fase S: evento chiave
Sintesi del DNA, duplicazione materiale genetico in preparazione alla divisione.
02
Fase M: processi principali
Mitosi e citodieresi, segregazione cromosomi duplicati e divisione citoplasmatica.
