Le cellule sono le unità fondamentali della vita, le entità più piccole che svolgono tutte le funzioni biologiche essenziali, dal metabolismo alla riproduzione. Proprio come gli organismi multicellulari seguono un ciclo vitale – nascita, crescita, riproduzione, invecchiamento, morte – ogni cellula segue una propria precisa sequenza di eventi, nota come ciclo cellulare .
Il ciclo cellulare è diviso in due ampi segmenti:interfase e la fase M . L’interfase occupa la maggior parte della vita di una cellula ed è ulteriormente suddivisa negli stadi G1, S e G2. Durante la fase G1 la cellula si allarga e duplica gli organelli, ma i cromosomi rimangono non condensati. Nella fase S avviene la replicazione del DNA, duplicando tutti i 46 cromosomi nelle cellule umane. G2 funge da punto di controllo della qualità, garantendo che il DNA venga replicato accuratamente prima che la cellula proceda alla divisione. Alcune cellule entrano in uno stato G0 quiescente dopo la mitosi, in particolare nei tessuti con basso ricambio come il fegato.
Alla fine di G1, un checkpoint G1 mediato dalle proteine conferma che la cellula è pronta per impegnarsi nella divisione. Un secondo checkpoint nella fase G2 verifica che la replicazione del DNA sia stata completata con successo. Se una cellula bypassa G2, procedendo direttamente dalla fase S, questo è tipico delle cellule in rapida proliferazione. Questi punti di controllo sono garanzie essenziali che impediscono la propagazione del DNA danneggiato.
La mitosi è il processo eucariotico che genera due cellule figlie geneticamente identiche da un unico genitore. È una divisione asessuata distinta dalla meiosi, che riduce il numero di cromosomi e introduce la diversità genetica. Nella maggior parte delle cellule animali, la mitosi dura circa un’ora, un breve momento nella vita di una cellula. Il termine mitosi deriva dal greco "filo" e riflette l'aspetto dei cromosomi condensati al microscopio. La mitosi stessa coinvolge solo il nucleo; la divisione cellulare complessiva è chiamata citocinesi , mentre la divisione nucleare è nota come cariocinesi .
Classicamente, la mitosi comprende quattro fasi:profase, metafase, anafase e telofase. Molti libri di testo ne includono una quinta, la prometafase , che collega profase e metafase. Di seguito è riportata una panoramica concisa di ciascuna fase:
Durante la profase, la cromatina si condensa in cromosomi distinti. Il centromero diventa un punto di attacco per il cinetocore, mentre i centrosomi duplicati migrano verso i poli opposti, dando inizio al fuso mitotico. Nella maggior parte degli eucarioti superiori, l'involucro nucleare è degradato enzimaticamente, ma in alcuni organismi rimane intatto e semplicemente si allunga.
I microtubuli del fuso raggiungono i cinetocori in un processo dinamico di “ricerca e cattura”. Una volta attaccato, viene generata tensione, allineando i cromosomi lungo la piastra metafase.
Tutti i cromosomi si allineano esattamente sulla piastra metafase, garantendo che ciascuna cellula figlia riceva un identico insieme di cromosomi. I microtubuli possono anche estendersi alla corteccia cellulare come microtubuli astrali, guidando l'orientamento del fuso.
Anaphase è divisa in due componenti:AnaphaseA , dove i microtubuli si accorciano e separano i cromatidi, e AnaphaseB , dove i poli del fuso si allontanano ulteriormente, allungando la cellula. Un anello contrattile di actina si forma sotto la membrana plasmatica, preparandosi alla citocinesi.
I cromosomi raggiungono i poli opposti, si decondensano e gli involucri nucleari si riformano attorno a ciascun insieme. L'apparato del fuso si smonta e la citocinesi completa il processo, producendo due cellule figlie identiche pronte ad entrare in G1 dei propri cicli.
