Come Ciclo cellulare uno descrive una sequenza che si verifica regolarmente di diverse fasi in una cellula del corpo. Il ciclo cellulare inizia sempre dopo che la cellula si divide e termina quando viene completata la successiva divisione cellulare.
Qual è il ciclo cellulare?
Il ciclo cellulare inizia immediatamente dopo la divisione cellulare con l'interfase. L'interfase è anche nota come fase G. È composto dalle fasi G1, G2, S e 0.
Nella fase G1, nota anche come fase gap, il focus è sulla crescita cellulare. La cellula è espansa da vari componenti cellulari, come il citoplasma e alcuni organelli cellulari. Nella cellula vengono prodotte varie proteine e l'RNA, acido ribonucleico. L'RNA svolge un ruolo nella cellula come portatore di informazioni genetiche.
Nella fase G, i cosiddetti centrioli si dividono. I centrioli sono organelli di cellule animali che si trovano vicino al nucleo cellulare. Il nucleo è ora chiaramente visibile. Nella fase G1, ogni cromosoma è costituito da un solo cromatide. La fase G1 di solito dura da 1 a 12 ore. Nel caso di cellule degenerate, questa fase può essere estremamente ridotta.
La fase G1 è seguita dalla fase S. In questa fase avviene la replicazione del DNA nel nucleo cellulare, così che al termine di questa fase di sintesi il DNA viene raddoppiato e ogni cromosoma è formato da due cromatidi. La fase S dura tra le 7 e le 8 ore.
La fase G2 rappresenta il passaggio alla mitosi, la divisione del nucleo cellulare, nota anche come intervallo postsintetico o premitotico. I contatti cellulari con le cellule vicine si dissolvono, la cellula assume una forma arrotondata e diventa più grande a causa di un maggiore afflusso di fluido. Inoltre, sempre più molecole e proteine di RNA vengono sintetizzate per la divisione cellulare. Questo processo richiede circa quattro ore.
Il cosiddetto fattore stimolante della fase M (MPF) porta quindi a una transizione alla fase M, la fase mitotica. Nelle cellule germinali, la fase mitotica è anche chiamata meiosi. La divisione cellulare effettiva avviene nella fase M. I cromosomi si dividono proprio come il nucleo cellulare e la cellula stessa.La fase mitotica è essa stessa suddivisa in profase, metafase, anafase e telofase.
Alcune cellule entrano nella fase G0 dopo la loro divisione. Non si formano più cellule nella fase G0. Le cellule nervose o epiteliali sono spesso nella fase G0. Le cellule della fase G0 possono anche essere riattivate da speciali fattori di crescita, in modo che il ciclo cellulare ricomincia di nuovo in queste cellule nella fase G1.
Funzione e compito
Il ciclo cellulare periodico consente al corpo di sostituire le cellule usate e morte con nuove cellule. La durata della vita delle cellule umane varia notevolmente. Mentre le cellule nervose del cervello non vengono mai sostituite, alcune cellule del corpo vivono solo poche ore. Gli scienziati stimano che circa 50 milioni di cellule muoiono ogni secondo. Allo stesso tempo, lo stesso numero di cellule viene rigenerato dal ciclo cellulare e quindi sostituisce direttamente le cellule perse. Il corpo compensa la perdita di cellule morenti attraverso il ciclo cellulare costante.
Anche il ciclo cellulare gioca un ruolo importante nello sviluppo fisico. Le cellule possono crescere solo fino a una certa dimensione. Affinché le persone possano diventare più grandi, è necessario formare nuove cellule. Il ciclo cellulare è necessario anche per la rigenerazione di parti del corpo o tessuti danneggiati. La divisione cellulare serve a sostituire le cellule danneggiate da lesioni. Ad esempio, le ferite possono chiudersi solo quando si formano nuove cellule. Nel corso della guarigione della ferita, il tasso di divisione cellulare nell'area della ferita aumenta quindi in modo significativo.
Malattie e disturbi
Da un punto di vista patologico, il ciclo cellulare gioca un ruolo importante nello sviluppo del cancro. Nelle persone sane, il ciclo cellulare è controllato dai cosiddetti checkpoint del ciclo cellulare. Servono a proteggere il DNA e il genoma e dovrebbero prevenire la degenerazione cellulare. Inoltre, inibiscono la divisione cellulare nelle cellule con danni al DNA. Le cellule colpite hanno quindi la possibilità di riparare il danno o, in caso di danno irreparabile, di avviare la morte cellulare programmata. Le cellule neoplastiche, cioè le cellule cancerose, agiscono in modo autonomo e non sono più soggette a questi meccanismi di controllo.
Due fattori ora contribuiscono alla crescita cellulare incontrollata. Da un lato, i cosiddetti proto-oncogeni mutano in oncogeni. Questi innescano una crescita eccessiva nella cellula colpita. Inoltre, i geni oncosoppressori mutano. Nel loro stato normale, questi inibiscono effettivamente la crescita. Dopo la mutazione, tuttavia, le loro funzioni vengono disturbate e l'apoptosi, ovvero la morte cellulare programmata delle cellule danneggiate, non viene più innescata. Le cellule cancerose possono così moltiplicarsi senza ostacoli.
Disturbi nelle fasi della meiosi, cioè la divisione delle cellule germinali, possono portare a una cattiva distribuzione dei cromosomi. Il numero di cromosomi nelle cellule figlie viene quindi modificato patologicamente. In questo caso si parla di un'aberrazione cromosomica. L'aberrazione cromosomica più nota è sicuramente la sindrome di Down, anche la trisomia 21. Qui il cromosoma 21 è presente tre volte invece che due. Invece di 46 cromosomi, ci sono 47 cromosomi. Le caratteristiche della trisomia 21 sono gli assi della palpebra che si estendono verso l'alto, l'ipotonia muscolare e un solco a quattro dita. Nella maggior parte dei casi, la malattia porta a disabilità intellettiva. Circa la metà di tutte le persone colpite soffre anche di un difetto cardiaco.
Altre aberrazioni cromosomiche causate da un ciclo cellulare difettoso sono la sindrome di Turner o la sindrome di Klinefelter. Qui i cromosomi sessuali sono interessati. Anche le aberrazioni cromosomiche sono spesso responsabili di aborti spontanei precoci.
