Biologia applicata: il ciclo cellulare

Affinché una cellula si divida sono necessari 4 eventi:
- segnale riproduttivo → interno o esterno
- duplicazione del DNA
- segregazione → il DNA duplicato si divide nelle cellule figlie
- citodieresi → le cellule figlie si separano

I procarioti si dividono per scissione, le condizioni ambientali determinano il tasso di riproduzione e il tempo di riproduzione. Nella duplicazione del DNA, generalmente contenuto in un solo cromosoma a forma circolare, sono importanti le regioni di ori (origine della replicazione) e ter (termine della replicazione). Il DNA viene replicato al centro della cellula e successivamente le regioni ori si muovono ai poli con l'accrescimento del plasmalemma. La citodieresi inizia con una strozzatura della membrana plasmatica con un anello, viene sintetizzato nuovo materiale della parete cellulare.

Gli eucarioti si dividono per mitosi o meiosi (solo gameti). Le cellule eucariotiche non si dividono continuamente né per condizione ambientale e contengono più cromosomi e organelli nel citoplasma.
L'insieme degli eventi che compongono la vita eucariotica è detto ciclo cellulare. Le macrofasi sono 2: interfase e mitosi (M). L'interfase si compone di 3 fasi: stabilità cellulare (G1), sintesi del DNA (S) e periodo tra sintesi e divisione (G2).
L'enzima che induce il passaggio a M è detto chinasi ciclina-dipendente o Cdk attivati da una ciclina. La cellula procede con la duplicazione una volta superato il punto di restrizione R in G1. La proteina retinoblastoma (RB) inibisce il ciclo, ma se viene fosforilata si procede ad S.

Durante la duplicazione la cromatina si condensa a formare i cromosomi, una volta duplicati sono due cromatidi fratelli uniti nel centromero da una proteina detta coesina e rivestiti di condensine.
La cromatina è la sequenza di DNA ripiegata in nucleosomi, cioè DNA avvolto attorno 4 coppie di istoni e bloccato esternamente dall'istone H1.
Durante la replicazione del DNA i centrosomi (coppie di centrioli, punti di partenza dei microtuboli) raggiungono i poli opposti del nucleo.
Le fasi della mitosi sono 6: nella profase i cromatidi sono ancora uniti e si formano i cinetocori, le sedi in cui i cromatidi vengono agganciati al fuso (il reticolo di microtuboli). Nella prometafase lìinvolucro nucleare si dissolve e sono agganciati al fuso. Nella metafase il cromatidi sono divisi in cromosomi e sono disposti nella piastra equatoriale del nucleo. Nell'anafase i cromosomi figli si muovono ai poli opposti e infine nella telofase la cromatina si despiralizza, si formano i nuclei e inizia la citodieresi.
Nella citodieresi l'actina e la miosina formano un anello contrattile che separa il citoplasma, gli organelli interni vengono separati.

La mitosi può essere ripetuta indefinite volte, mentra la meiosi dà origine a sole 4 cellule figlie.
La meiosi serve per produrre un gamete che contiene un cariotipo dimezzato (aploide) rispetto alla cellula zigote. Lo zigote sarà l'unione di due gameti con due corredi cromosomici diversi (diploide).

Durante la meiosi il nucelo si divide due volte, ma il DNA viene duplicato una volta sola. La prima divisione meiotica (meiosi I) dimezza il numero di cromosomi e i cromosomi migrano ai poli della cellula. Nella profase I, i cromosomi omologhi (che anno gli stessi geni) si appaiano lungo l'asse maggiore. I cromatidi adiacenti formano un chiasma che permette di scambiare materiale genetico tra un cromatidio all'altro (crossing over). Questo aumenta la variabilità genetica ulteriormente e permette ad un individuo di poter trasmettere geni che possono essere due cromosomi diversi.
Al termine della meiosi II si avranno 4 cellule figlie apolidi.