La lunghezza del ciclo cellulare è importante perché determina quanto velocemente un organismo può moltiplicarsi. Per gli organismi unicellulari, questo tasso determina quanto velocemente l’organismo può riprodurre nuovi organismi indipendenti. Per le specie di ordine superiore la lunghezza del ciclo cellulare determina quanto tempo ci vuole per sostituire le cellule danneggiate. La durata del ciclo cellulare varia da organismo a organismo e da cellula a cellula. Certi embrioni di mosca sfoggiano cicli cellulari che durano solo 8 minuti per ciclo! Alcuni mammiferi impiegano molto più tempo, fino a un anno in certe cellule del fegato. In generale, comunque, per le cellule dei mammiferi che si dividono velocemente, la durata del ciclo è di circa 24 ore.
La maggior parte delle differenze nella durata del ciclo cellulare tra le specie e le cellule si trovano nella durata delle fasi specifiche del ciclo cellulare. La replicazione del DNA, per esempio, procede generalmente più velocemente quanto più semplici sono gli organismi. Una ragione per questa tendenza è semplicemente che i procarioti hanno genomi più piccoli e meno DNA da replicare. Attraverso le specie e la complessità degli organismi, le cellule embrionali hanno una maggiore necessità di rapidità nel ciclo cellulare perché hanno bisogno di moltiplicarsi per lo sviluppo dell’embrione. I primi cicli cellulari embrionali spesso omettono G1 e G2 e procedono rapidamente attraverso cicli successivi di fase S e mitosi. Per queste cellule, la preoccupazione principale non è la regolazione del ciclo cellulare (che avviene in gran parte in G1 e G2), ma piuttosto la velocità di proliferazione cellulare.
In questa sezione, discuteremo la ripartizione delle durate di mitosi, G1, fase S e G2 per il ciclo cellulare generale di 24 ore che si trova nella maggior parte delle cellule. Come abbiamo discusso nella sezione precedente, la durata di G1 e G2 varia nelle cellule in base al livello di preparazione della singola cellula per procedere nel ciclo cellulare. Ricordate che le cellule possono entrare in G0 per lunghi periodi di tempo durante G1 prima di continuare nella fase S. Se una cellula ha subito rapidamente una crescita cellulare sufficiente o la replicazione del DNA, il tempo trascorso in G1 e G2 sarà diminuito.
G1 è tipicamente la fase più lunga del ciclo cellulare. Questo può essere spiegato dal fatto che G1 segue la divisione cellulare nella mitosi; G1 rappresenta la prima possibilità per le nuove cellule di crescere. Le cellule di solito rimangono in G1 per circa 10 ore delle 24 ore totali del ciclo cellulare. La lunghezza della fase S varia a seconda del DNA totale che la particolare cellula contiene; il tasso di sintesi del DNA è abbastanza costante tra le cellule e le specie. Di solito, le cellule impiegano tra le 5 e le 6 ore per completare la fase S. La G2 è più breve, durando solo 3 o 4 ore nella maggior parte delle cellule. In sintesi, quindi, l’interfase dura generalmente tra le 18 e le 20 ore. La mitosi, durante la quale la cellula si prepara e completa la divisione cellulare, dura solo circa 2 ore.
È possibile determinare il tempo che una cellula trascorre nelle diverse fasi del ciclo cellulare e la sua posizione specifica nel ciclo alimentando le cellule con molecole che vengono prese nella cellula solo in un punto specifico del ciclo cellulare. Per esempio, la timidina è incorporata in una cellula solo durante la fase S, e gli scienziati spesso usano la timidina come strumento per segnare l’inizio della fase S. La quantità di DNA presente in una cellula è anche una buona indicazione di dove si trova una cellula nel ciclo cellulare. Durante la fase S, il DNA viene replicato e, di conseguenza, le cellule in G2 hanno livelli più alti di DNA cellulare rispetto alle cellule in G1.
0 commenti