El Cicle Cel·lular: Fases, Divisió i Importància Biològica

1. En què consisteix el cicle cel·lular?

El cicle cel·lular és el conjunt d’etapes que experimenten les cèl·lules per créixer, replicar el seu material genètic i dividir-se per donar lloc a cèl·lules filles. Aquest procés és fonamental per al creixement, la reparació dels teixits i la reproducció en organismes vius. El cicle cel·lular destaca dues fases:

Interfase (on la cèl·lula creix i es prepara per la divisió). Consta de 3 etapes:

• Fase G1: La cèl·lula creix i sintetitza proteïnes necessàries per a la replicació.
• Fase S: Es replica l’ADN, de manera que cada cromosoma es duplica.
• Fase G2: La cèl·lula verifica que la replicació de l’ADN hagi estat correcta i es prepara per a la divisió.

Fase M (la cèl·lula es divideix en dues cèl·lules filles genèticament idèntiques):

• Mitosi: Separació del material genètic en dos nuclis.
• Citocinesi: Divisió del citoplasma per formar dues cèl·lules filles.

2. La taxa de divisió és igual per a totes les cèl·lules?

No, la taxa de divisió cel·lular no és igual per a totes les cèl·lules. Cèl·lules amb funcions de protecció o exposades a desgast constant tenen una alta taxa de divisió, mentre que les cèl·lules de teixits més estables o menys exposats es divideixen menys sovint.

Alta taxa de divisió:

• Cèl·lules del còlon (3-4 dies) i de l'estómac (2 dies), amb vida curta i exposades a ambients agressius.
• Cèl·lules de la pell (19-34 dies), que es divideixen sovint per reparar danys externs.

Baixa taxa de divisió:

• Cèl·lules òssies (25-30 anys), amb regeneració lenta per la seva estabilitat.
• Cèl·lules hepàtiques (500 dies), amb divisió moderada, però capacitat d'accelerar-se en cas de danys.

3. Fases del cicle cel·lular i la seva relació amb la radioresistència i la radiosensibilitat

El cicle cel·lular es divideix en diverses fases. A continuació, descric cada fase i la seva relació amb la radioresistència (capacitat de resistir radiacions) i la radiosensibilitat (vulnerabilitat a la radiació):

• Fase G1: La cèl·lula creix i es prepara per replicar l’ADN. Radiosensibilitat moderada.
• Fase S: Es duu a terme la replicació de l’ADN. Fase més radioresistent gràcies als mecanismes de reparació actius.
• Fase G2: La cèl·lula es prepara per a la divisió. Alta radiosensibilitat per la reducció dels mecanismes de reparació.
• Fase M: Divisió cel·lular. Fase més radiosensible perquè els cromosomes estan molt vulnerables.

Fases més radiosensibles:

• Mitosi (M): Els cromosomes són altament vulnerables.
• Fase G2: Reducció en els mecanismes de reparació.

Fase més radioresistent:

• Fase S: Elevada activitat de reparació de l'ADN.

4. Punts de control del cicle cel·lular i la seva relació amb el càncer

Els punts de control del cicle cel·lular són mecanismes que asseguren el correcte progrés del cicle, evitant errors que poden causar càncer.

• G1/S: Comprova nutrients, energia i integritat de l’ADN. Errors aquí permeten replicar ADN danyat.
• G2/M: Revisa la replicació de l’ADN i repara danys. Falles poden dividir cèl·lules amb ADN mal replicat.
• Metafase-Anafase: Garanteix l’alineació correcta dels cromosomes. Errors poden causar aneuploïdia.

El cicle cel·lular permet el creixement, la reparació, la reproducció i la diferenciació de les cèl·lules. Segons la seva divisió, hi ha dos tipus principals de cèl·lules:

• Gàmetes (cèl·lules germinals): Es formen per meiosi, donant lloc a 4 cèl·lules filles haploides amb la meitat de la dotació genètica de la cèl·lula mare (23 cromosomes). Es troben en les cèl·lules reproductores (òvuls i espermatozoides).
• Cèl·lules somàtiques: Es divideixen per mitosi, produint dues cèl·lules filles genèticament idèntiques a la cèl·lula mare. Són totes les cèl·lules no reproductores i serveixen per al creixement o reparació dels teixits.

L’ésser humà és diploide, amb 23 parells de cromosomes homòlegs a les cèl·lules somàtiques.

Interfase La interfase es divideix en tres fases: G1, S (síntesi), i G2. Durant aquestes tres fases la cèl·lula creix tot produint, entre d'altres, proteïnes, i desenvolupant els seus orgànuls; la replicació de l'ADN només es dona durant la fase S. Per tant una cèl·lula creix i es desenvolupa durant la fase G1, continua creixent i duplica els seus cromosomes durant S, creix més i es prepara per a la mitosi duplicant proteïnes i ARN durant G2, i es divideix durant la fase M.

Fases de la mitosi:

1. Profase:

La cromatina es condensa en cromosomes formats per dues cromàtides germanes unides pel centròmer.

Els centrosomes, que ja s’havien replicat, organitzen els microtúbuls.

1.1. Prometafase:

La membrana nuclear es degrada i els microtúbuls entren a l'espai nuclear.

Els cinetocors, estructures proteiques al centròmer, actuen com a punts d'ancoratge per als microtúbuls i separen les cromàtides germanes.

2. Metafase:

Els cromosomes s’alineen a la placa metafàsica, una línia imaginària al centre de la cèl·lula.

Aquesta alineació divideix equitativament els cromosomes per a les cèl·lules filles.

3. Anafase:

Les cromàtides germanes es separen i es mouen cap als extrems oposats de la cèl·lula, impulsades per l’escurçament dels microtúbuls del cinetocor.

4. Telofase:

La cèl·lula s’allarga i es formen dos nuclis separats en extrems oposats.

5. Citocinesi:

El citoplasma es divideix, formant dues cèl·lules filles genèticament idèntiques.

Conceptes importants

1. Cromosoma: única i llarga doble hèlix d’ADN que conté el material genètic.

2. Gen: segment d’ADN que codifica una proteïna o ARN presents a la cèl·lula.

3. Al·lel: cada una de les formes o versions que pot tenir un gen. Un individu hereta dos al·lels per cada gen, un del pare i un de la mare. Els al·lels d’un mateix gen es troben en la mateixa posició dins els cromosomes homòlegs.

4. ADN: àcid nucleic que funciona com una molècula portadora d’informació biològica, i codifica el ARN, que a la vegada codifica proteïnes.