Prima che una cellula si divida, i filamenti di DNA nel nucleo devono essere copiati, controllati per errori e quindi confezionati in strutture ordinate simili a dita. Le fasi di divisione cellulare comprendono un processo complicato che coinvolge molti cambiamenti all'interno della cellula. Molte proteine svolgono il DNA per copiarlo, il che lo rende vulnerabile alla rottura. Durante la divisione cellulare, il DNA viene tirato avanti e indietro, il che può provocarne la rottura se non è accuratamente confezionato.
Il ciclo cellulare: fasi di sintesi e divisione cellulare
Divisione cellulare, o mitosi, fa parte del ciclo cellulare. La cellula ha una fase di preparazione chiamata interfase e una fase di divisione chiamata fase M. La fase M a sua volta consiste in mitosi e citochinesi, la scissione della cellula in cellule figlie. Le quattro fasi classiche della mitosi sono profase, metafase, anafase e telofase. Insieme, questi provocano la formazione di nuclei figli identici.
La fase di preparazione, interfase, ha al suo interno tre fasi più piccole, chiamate
G1, S e G2. La G1 (prima fase di gap) è quando la cellula cresce producendo più proteine. La fase S (sintesi) è quando copia il suo DNA in modo che abbia due copie di ogni filamento, che sono chiamate cromosomi. G2 (seconda fase di gap) è quando la cellula fa una copia dei suoi organelli e controlla il DNA per errori prima di iniziare il processo di divisione cellulare.Quando il DNA viene copiato nella fase S, i filamenti identici risultanti sono chiamati cromatidi fratelli. Nell'uomo, dopo che la copia è stata completata, la cellula ha due copie complete di tutti i 46 dei suoi cromosomi, 23 ciascuno dalla madre e dal padre. Ma nella mitosi, i cromosomi con numeri simili di ciascun genitore, chiamati cromosomi omologhi, non si associano fisicamente.
Sintesi del DNA
In preparazione per la divisione cellulare, la cellula fa una replica del suo intero DNA. Questo accade durante la fase S, o sintesi, del ciclo cellulare. La mitosi è la divisione di una cellula in due cellule che hanno ciascuna un nucleo e la stessa quantità di DNA della cellula originale. La sintesi del DNA è un processo complicato che rende il DNA vulnerabile alla rottura poiché il DNA deve essere disimballato e svolto nella sua forma più semplice. La fase S richiede anche molte molecole di energia. È un impegno così grande che la cellula gli riserva una fase separata.
Confezione DNA
I filamenti di DNA all'interno del nucleo di una cellula devono essere impacchettati in forme a X corte, spesse, simili a dita. Il DNA non esiste da solo ma piuttosto è avvolto attorno alle proteine e dalle proteine in modo da formare una miscela di DNA e proteine chiamata cromatina. Il DNA è come un lungo tubo da giardino che può essere avvolto e fatto roteare in una pila cilindrica, chiamata cromosoma condensato.
Questo imballaggio stretto rende il DNA più forte e più resistente alla rottura. I cromosomi condensati hanno regioni forti chiamate centromeri, che sono come cinture che possono essere tirate per spostare i cromosomi da un posto all'altro all'interno di una cellula.
Controllo delle pause
Dopo aver fatto una copia di tutti i filamenti di DNA, la cellula deve controllare il DNA per eventuali rotture prima di iniziare la mitosi. Questo accade durante il G2 fase del ciclo cellulare. La cellula ha macchine proteiche in grado di rilevare rotture nel DNA. Se vengono rilevati problemi, le proteine di risposta al danno del DNA impediscono alla cellula di avanzare nel processo di mitosi fino a quando il DNA non viene fissato. Per iniziare la mitosi, la cellula deve passare quello che viene chiamato il G2-M checkpoint. Questa è l'ultima volta che una cella in G2 fase può bloccarsi per le riparazioni prima di iniziare la mitosi.