PEMBAHAGIAN SEL: JENIS, PROSES DAN KEPENTINGAN - BIOLOGI - 2025

The pembahagian sel adalah proses yang membolehkan semua yang hidup organisma berkembang dan membiak. Dalam prokariota dan eukariota, hasil pembelahan sel adalah sel anak yang memiliki maklumat genetik yang sama dengan sel asalnya. Ini berlaku kerana, sebelum pembahagian, maklumat yang terdapat dalam DNA diduplikasi.

Dalam prokariota, pembahagian berlaku oleh pembelahan binari. Genom kebanyakan prokariota adalah molekul DNA bulat. Walaupun organisma ini tidak mempunyai nukleus, DNA dalam bentuk padat disebut nukleoid, yang berbeza dari sitoplasma yang mengelilinginya.

Sumber: Retama

Pada eukariota, pembahagian berlaku melalui mitosis dan meiosis. Genom eukariotik terdiri daripada sejumlah besar DNA yang disusun dalam nukleus. Organisasi ini berdasarkan pada pembungkusan DNA dengan protein, membentuk kromosom, yang mengandungi ratusan atau ribuan gen.

Eukariota yang sangat pelbagai, baik uniselular dan metazoan, mempunyai kitaran hidup yang bergantian antara mitosis dan meiosis. Kitaran ini adalah dengan: a) meiosis gametik (haiwan, beberapa kulat dan alga), b) meiosis zigotik (beberapa kulat dan protozoa); dan c) penggantian antara meiosis gametik dan zigotik (tumbuhan).

Jenis-Jenis

Pembahagian sel boleh dilakukan dengan pembelahan binari, mitosis, atau meiosis. Setiap proses yang terlibat dalam pembahagian sel jenis ini dijelaskan di bawah.

Pembelahan binari

Pembelahan prokariotik, pembelahan binari, adalah bentuk pembiakan aseksual.

Pembelahan binari terdiri daripada pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak, masing-masing dengan salinan DNA sel yang sama.

Sebelum pembelahan sel prokariotik, replikasi DNA berlaku, bermula di lokasi tertentu pada DNA untai ganda, yang disebut asal replikasi. Enzim replikasi bergerak ke dua arah dari asalnya, menghasilkan satu salinan setiap helai DNA untai dua.

Selepas replikasi DNA, sel memanjang dan DNA dipisahkan di dalam sel. Segera, membran plasma baru mula tumbuh di tengah sel, membentuk septum.

Proses ini difasilitasi oleh protein FtsZ, yang secara evolusioner sangat dipelihara dalam prokariota, termasuk Archaea. Akhirnya, sel membahagi.

Kitaran sel dan mitosis

Tahap yang dilalui sel eukariotik antara dua pembahagian sel berturut-turut dikenali sebagai kitaran sel. Tempoh kitaran sel berbeza dari beberapa minit hingga bulan, bergantung pada jenis sel.

Kitaran sel terbahagi kepada dua peringkat, iaitu fasa M dan antara muka. Dua proses berlaku pada fasa M, yang disebut mitosis dan sitokinesis. Mitosis terdiri daripada pembahagian nuklear. Nombor dan jenis kromosom yang sama terdapat dalam nukleus asal terdapat di inti anak perempuan. Sel-sel somatik organisma multisel dibahagikan dengan mitosis.

Sitokinesis terdiri daripada pembahagian sitoplasma untuk membentuk sel anak.

Antara muka mempunyai tiga fasa: 1) G1, sel tumbuh dan menghabiskan sebahagian besar waktunya dalam fasa ini; 2) S, penduaan genom; dan 3) G2, replikasi mitokondria dan organel lain, pemeluwapan kromosom, dan pemasangan mikrotubulus, antara kejadian lain.

Tahap mitosis

Mitosis bermula dengan akhir fasa G2, dan terbahagi kepada lima fasa: prophase, prometaphase, metaphase, anaphase, dan telophase. Semuanya berlaku secara berterusan.

Ramalkan

Ramalkan. Leomonaci98, dari Wikimedia Commons

Pada tahap ini pemasangan spindle mitotic, atau alat mitotik, adalah acara utama. Profilase bermula dengan pemadatan kromatin, membentuk kromosom.

Setiap kromosom mempunyai pasangan kromatid saudara, dengan DNA yang sama, yang terikat erat di sekitar sentromer mereka. Kompleks protein yang disebut kohesin mengambil bahagian dalam kesatuan ini.

Setiap sentromer melekat pada kinetochore, yang merupakan kompleks protein yang mengikat mikrotubulus. Mikrotubulus ini membolehkan setiap salinan kromosom dipindahkan ke sel anak perempuan. Mikrotubulus memancar dari setiap hujung sel dan membentuk alat mitotik.

Dalam sel haiwan, sebelum memprabase, berlaku duplikasi sentrosom, yang merupakan pusat penyusun utama mikrotubulus dan tempat di mana pusat ibu bapa dan anak bertemu. Setiap sentrosom mencapai kutub sel yang berlawanan, mewujudkan jambatan mikrotubulus di antara mereka yang disebut alat mitotik.

Di tumbuh-tumbuhan yang baru berkembang, tidak seperti sel haiwan, tidak ada sentrosom dan asal mikrotubulus tidak jelas. Dalam sel fotosintetik yang berasal dari evolusi yang lebih tua, seperti alga hijau, terdapat sentrosom.

Prometaphase

Leomonaci98

Mitosis mesti memastikan pemisahan kromosom dan pembahagian sampul nuklear kompleks liang nuklear dan nukleoli. Bergantung pada sama ada sampul nuklear (EN) hilang atau tidak, dan tahap kepadatan EN, mitosis berkisar dari tertutup hingga terbuka sepenuhnya.

Sebagai contoh, di S. cerevisae mitosis ditutup, di A. nidulans ia terbuka separuh, dan pada manusia ia terbuka.

Dalam mitosis tertutup, badan kutub gelendong dijumpai di dalam sampul nuklear, yang merupakan titik inti nuklear dan mikrotubulus sitoplasma. Mikrotubulus sitoplasma berinteraksi dengan korteks sel, dan dengan kinetokores kromosom.

Dalam mitosis separa terbuka, kerana EN dibongkar sebahagiannya, ruang nuklear diserang oleh mikrotubulus berinti dari sentrosom dan melalui dua bukaan di EN, membentuk bundel yang dikelilingi oleh EN.

Dalam mitosis terbuka, pembongkaran lengkap EN berlaku, alat mitotik selesai, dan kromosom mula dipindahkan ke arah tengah sel.

Metafasa

Kromosom diselaraskan dalam plat khatulistiwa sel semasa metafasa mitotik

Dalam metafasa, kromosom berbaris di khatulistiwa sel. Bidang khayalan yang berserenjang dengan paksi gelendong, yang melalui lilitan dalaman sel, dipanggil plat metafasa.

Dalam sel mamalia, alat mitotik disusun menjadi gelendong mitotik pusat dan sepasang aster. Gelendong mitotik terdiri daripada kumpulan mikrotubulus simetri dua hala yang terbahagi di khatulistiwa sel, membentuk dua bahagian bertentangan. Asters terdiri daripada sekumpulan mikrotubulus di setiap tiang gelendong.

Dalam alat mitotik terdapat tiga kumpulan mikrotubulus: 1) astral, yang membentuk aster, bermula dari sentrosom dan memancar ke arah korteks sel; 2) kinetochore, yang melekat pada kromosom melalui kinetochore; dan 3) polar, yang saling berinteraksi dengan mikrotubulus dari kutub yang bertentangan.

Dalam semua mikrotubulus yang dijelaskan di atas, hujung (-) menghadap ke sentrosom.

Pada sel tumbuhan, jika tidak ada sentrosom, gelendong serupa dengan sel haiwan. Gelendong terdiri daripada dua bahagian dengan kekutuban bertentangan. Hujung (+) berada di plat khatulistiwa.

Anafase

Sumber: Leomonaci98, dari Wikimedia Commons

Anaphase terbahagi kepada awal dan akhir. Pada anafase awal, pemisahan kromatid saudari berlaku.

Pemisahan ini berlaku kerana protein yang mengekalkan kesatuan dibelah dan kerana terdapat pemendekan mikrotubulus kinetochore. Apabila pasangan kromatid saudari terpisah, mereka dipanggil kromosom.

Semasa pergeseran kromosom poleward, kinetochore bergerak di sepanjang mikrotubulus kinetochore yang sama dengan hujungnya (+). Oleh kerana itu, pergerakan kromosom semasa mitosis adalah proses pasif yang tidak memerlukan protein motor.

Pada anafase akhir, berlaku pemisahan kutub yang lebih besar. Protein KRP, yang melekat pada ujung mikrotubulus kutub (+), di kawasan tumpang tindih yang sama, bergerak menuju hujung (+) mikrotubulus kutub antiparallel yang berdekatan. Oleh itu, KRP mendorong mikrotubulus kutub berdekatan ke hujung (-).

Dalam sel tumbuhan, setelah pemisahan kromosom, ruang dengan mikrotubulus yang saling berinteraksi, atau tumpang tindih, tetap di tengah gelendong. Struktur ini memungkinkan permulaan radas sitokinetik, yang disebut fragmoplast.

Telofasa

Telofasa. Leomonaci98

Dalam telofase, pelbagai peristiwa berlaku. Kromosom mencapai kutub. Kinetochore hilang. Mikrotubulus polar terus memanjang, menyiapkan sel untuk sitokinesis. Sampul nuklear dibentuk semula dari serpihan sampul induk. Nukleolus muncul semula. Kromosom diuraikan.

Sitokinesis

Sitokinesis adalah fasa kitaran sel di mana sel membahagi. Dalam sel haiwan, sitosinesis berlaku melalui tali pinggang penyempitan filamen aktin. Filamen ini meluncur satu sama lain, diameter tali menurun, dan alur pembelahan terbentuk di sekeliling keliling sel.

Semasa penyempitan berterusan, sulkus semakin dalam dan jambatan antar sel terbentuk, yang mengandungi bahagian tengah. Di kawasan tengah jambatan antar sel adalah kumpulan mikrotubulus, yang dilindungi oleh matriks elektrodense.

Pecahan jambatan antara sel antara sel saudara pasca-mitotik berlaku melalui pembuangan. Terdapat tiga jenis abses: 1) mekanisme pemecahan mekanikal; 2) mekanisme pengisian oleh vesikel dalaman; 3) penyempitan membran plasma untuk pembelahan.

Dalam sel tumbuhan, komponen membran berkumpul di dalamnya dan plat sel terbentuk. Plak ini tumbuh sehingga mencapai permukaan membran plasma, menyatu dengannya dan membahagi sel menjadi dua. Kemudian selulosa disimpan pada membran plasma baru dan membentuk dinding sel baru.

Meiosis

Meiosis adalah sejenis pembelahan sel yang mengurangkan bilangan kromosom pada separuh. Oleh itu, sel diploid terbahagi kepada empat sel anak haploid. Meiosis berlaku pada sel kuman dan menimbulkan gamet.

Tahap meiosis terdiri daripada dua bahagian nukleus dan sitoplasma, iaitu meiosis I dan meiosis II. Semasa meiosis I, anggota setiap pasangan kromosom homologis terpisah. Semasa meiosis II, kromatid saudari terpisah dan empat sel haploid dihasilkan.

Setiap tahap mitosis dibahagikan kepada profilase, prometaphase, metaphase, anaphase, dan telophase.

Meiosis I

- Prophase I. Kromosom mengembun dan gelendong mula terbentuk. DNA telah meningkat dua kali ganda. Setiap kromosom terdiri dari kromatid saudari, yang melekat pada sentromer. Kromosom homolog berpasangan semasa sinaps, yang memungkinkan untuk menyeberang, yang merupakan kunci untuk menghasilkan gamet yang berbeza.

- Metafasa I. Pasangan kromosom homolog berbaris di sepanjang plat metafasa. Kekacauan itu membantu menyatukan pasangan. Mikrotubulus kinetokore pada setiap tiang mengikat pada sentromer kromosom homolog.

- Anaphase I. Mikrotubulus kinetokore dipendekkan dan pasangan homolog dipisahkan. Satu homolog pendua menuju ke satu tiang sel, sementara homolog pendua yang lain menuju ke satu tiang sel yang lain.

- Telofase I. homolog yang terpisah membentuk kumpulan di setiap tiang sel. Sampul nuklear terbentuk semula. Cytokinesis berlaku. Sel-sel yang dihasilkan mempunyai separuh bilangan kromosom sel asal.

Meiosis II

- Ramalan II. Bentuk gelendong baru di setiap sel dan membran sel hilang.

- Metafasa II. Pembentukan gelendong selesai. Kromosom mempunyai kromatid saudari, bergabung di pusat, diselaraskan di sepanjang plat metafasa. Mikrotubulus kinetokore yang bermula dari kutub bertentangan mengikat pada sentromer.

- Anaphase II. Mikrotubulus memendek, sentromer membelah, kromatid saudari terpisah dan bergerak ke arah kutub yang bertentangan.

- Telofase II. Sampul nuklear terbentuk di sekitar empat kumpulan kromosom: empat sel haploid terbentuk.

Kepentingan

Beberapa contoh menggambarkan kepentingan pelbagai jenis pembahagian sel.

- Mitosis. Kitaran sel mempunyai titik yang tidak dapat dipulihkan (replikasi DNA, pemisahan kromatid saudari) dan pusat pemeriksaan (G1 / S). Protein p53 adalah kunci kepada pusat pemeriksaan G1. Protein ini mengesan kerosakan DNA, menghentikan pembelahan sel, dan merangsang aktiviti enzim yang memperbaiki kerosakan.

Dalam lebih daripada 50% kanser manusia, protein p53 mempunyai mutasi yang membatalkan kemampuannya untuk mengikat urutan DNA tertentu. Mutasi pada p53 boleh disebabkan oleh karsinogen, seperti benzopyrene dalam asap rokok.

- Meiosis. Ia dikaitkan dengan pembiakan seksual. Dari sudut pandang evolusi, dipercayai bahawa pembiakan seksual muncul sebagai proses untuk memperbaiki DNA. Oleh itu, kerosakan pada kromosom dapat diperbaiki berdasarkan maklumat dari kromosom homolog.

Keadaan diploid dipercayai sementara pada organisma kuno, tetapi menjadi lebih relevan apabila genom semakin besar. Dalam organisma ini, pembiakan seksual mempunyai fungsi pelengkap, pembaikan DNA dan variasi genetik.

Rujukan

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., et al. 2007. Biologi Molekul Sel. Garland Science, New York.
2. Bernstein, H., Byers, GS, Michod, RE 1981. Evolusi pembiakan seksual: pentingnya pembaikan, pelengkap, dan variasi DNA. Naturalis Amerika, 117, 537-549.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologi selular dan molekul. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires.
4. Raven, PH, Johnson, GB, Losos, JB, Singer, SR 2005 Biologi. Pengajian Tinggi, Boston.
5. Solomon, BM, Berg, LR, Martin, DW 2008. Biologi. Thomson, Amerika Syarikat.