Les fases del cicle cel·lular

Explica què és el cicle cel·lular i anomena els seus dos grans períodes, indicant què passa de manera general en cadascun.

L'esquema representa el cicle cel·lular com un cercle dividit en quatre etapes numerades. Anomena les etapes 1, 2, 3 i 4, i explica per què es representa el cicle com un cercle i no com una línia amb principi i final.

En un cultiu de cèl·lules, el cicle cel·lular complet dura $24\ \text{h}$ i la interfase ocupa el $90\ \%$ del temps. Calcula quantes hores dedica cada cèl·lula a la interfase i quantes a la fase de divisió.

Quin esdeveniment fonamental té lloc durant la fase S del cicle cel·lular? Explica per què és imprescindible que passi abans que la cèl·lula es divideixi.

Ordena aquestes fases del cicle cel·lular tal com tenen lloc en el temps: fase M, fase G1, fase G2, fase S. Descriu breument què fa la cèl·lula en cadascuna.

Una cèl·lula en fase G1 té una determinada quantitat d'ADN. Indica en quin moment del cicle aquesta quantitat s'ha duplicat i en quin moment torna a reduir-se a la meitat en cada cèl·lula filla.

Considera dues cèl·lules esfèriques model, la cèl·lula A (radi = 1 µm) i la cèl·lula B (radi = 3 µm).

1. a) Sabent que la superfície d'una esfera és $S = 4\pi r^2$ i el seu volum és $V = \frac{4}{3}\pi r^3$, calcula la relació superfície/volum ($S/V$) per a cadascuna d'elles.
2. b) L'intercanvi de gasos i nutrients amb el medi depèn de la superfície de la membrana, mentre que la demanda metabòlica depèn del volum citoplasmàtic. A partir dels teus càlculs numèrics, justifica per què la cèl·lula B es troba en un límit crític de viabilitat si no es divideix.
3. c) Certes cèl·lules humanes molt actives, com els enteròcits de l'epiteli intestinal, aconsegueixen una mida considerable sense dividir-se. Dedueix quina adaptació morfològica a la seva membrana els permet mantenir una relació $S/V$ elevada.

En un laboratori d'oncologia s'analitzen dos cultius de cèl·lules tumorals:

• Línia A: té inactivat el gen p53, per la qual cosa les cèl·lules superen el punt de control $G_1/S$ encara que el seu ADN presenti trencaments i danys provocats per radiació ultraviolada.

• Línia B: té inactivat el punt de control de la metafase (punt de control de l'assemblatge del fus), per la qual cosa les cèl·lules inicien l'anafase encara que hi hagi cromosomes que no s'han fixat correctament als microtúbuls.

1. a) Prediu quin tipus d'alteració genètica predominarà a les cèl·lules filles de cada cultiu després de diverses divisions: mutacions puntuals a nivell de seqüència d'ADN o alteracions cariotípiques en el nombre de cromosomes (aneuploïdies)? Justifica la teva deducció en cada cas.
2. b) S'assaja un fàrmac antitumoral que desestabilitza els microtúbuls del fus acromàtic. Justifica raonadament en quina de les dues línies cel·lulars ($A$ o $B$) aquest fàrmac serà incapaç de frenar l'avanç del cicle cel·lular.

Després d'un accident cerebrovascular (ictus), les neurones destruïdes no es regeneren i solen quedar seqüeles neurològiques permanents. En canvi, després d'una cremada superficial que destrueix milers de cèl·lules de l'epidermis, la pell és capaç de regenerar-se per complet en pocs dies.

1. a) Justifica aquesta diferència mèdica explicant l'estat del cicle cel·lular en què es troben les cèl·lules madures de tots dos teixits.
2. b) Un equip de recerca proposa reactivar el cicle cel·lular en neurones adultes per reparar lesions cerebrals, forçant-les a sortir de la fase G0. Prediu quines dificultats o riscos funcionals podria comportar forçar la mitosi en cèl·lules altament especialitzades integrades en circuits sinàptics estables.