Pengertian siklus sel adalah serangkaian peristiwa terurut yang melibatkan pertumbuhan sel dan pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak baru. Sel-sel di jalan menuju pembelahan sel berjalan melalui serangkaian tahap pertumbuhan yang tepat waktu dan diatur dengan cermat, replikasi DNA, dan pembelahan yang menghasilkan dua sel identik (klon). Siklus sel memiliki dua fase utama: interfase dan fase mitosis. Selama interfase, sel tumbuh dan DNA direplikasi. Selama fase mitosis, DNA yang direplikasi dan konten sitoplasma dipisahkan, dan sel membelah.
Fungsi paling dasar dari siklus sel adalah untuk menggandakan secara akurat jumlah besar DNA dalam kromosom dan kemudian memisahkan salinan secara tepat menjadi dua sel anak yang identik secara genetik. Proses-proses ini menentukan dua fase utama dari siklus sel. Duplikasi DNA terjadi selama fase S (S untuk sintesis), yang membutuhkan 10-12 jam dan menempati sekitar setengah dari waktu siklus sel dalam sel mamalia yang khas.
Setelah fase S, segregasi kromosom dan pembelahan sel terjadi dalam fase M (M untuk mitosis), yang membutuhkan waktu jauh lebih sedikit (kurang dari satu jam dalam sel mamalia). Fase M melibatkan serangkaian peristiwa dramatis yang dimulai dengan pembelahan nuklir, atau mitosis. Seperti dibahas secara rinci dalam Bab 18, mitosis dimulai dengan kondensasi kromosom: untai DNA yang diduplikasi, dikemas ke dalam kromosom memanjang, mengembun menjadi kromosom yang jauh lebih kompak yang diperlukan untuk pemisahan mereka.
Amplop nuklir kemudian rusak, dan kromosom yang direplikasi, masing-masing terdiri dari sepasang kromatid, menjadi melekat pada mikrotubulus dari spindel mitosis. Ketika mitosis berlanjut, sel berhenti sebentar dalam keadaan yang disebut metafase, ketika kromosom disejajarkan di ekuator dari gelendong mitosis, siap untuk segregasi.
Pemisahan kromatid saudara perempuan secara tiba-tiba menandai awal anafase, di mana kromosom berpindah ke kutub yang berlawanan dari gelendong, tempat mereka mendekondensasi dan membentuk kembali inti yang utuh. Sel kemudian dicubit menjadi dua oleh pembelahan sitoplasma, atau sitokinesis, dan pembelahan sel selesai.
Tahapan Siklus Sel
Dari sudut pandang kromosom, empat yang berbeda, tahapan memerintahkan merupakan siklus sel. Sintesis DNA (S) dan mitosis (M) bergantian dengan satu sama lain, dipisahkan oleh dua “gap” fase (G 2 dan G 1) persiapan dan pertumbuhan.
Meskipun siklus sel generik memiliki tidak ada tahap awal yang pasti, istilah “mulai” dari siklus sel yang tetap diberikan untuk inisiasi replikasi DNA kromosom atau sintesis. Selama fase S, setiap kromosom bereplikasi untuk menghasilkan dua kromosom adik identik (disebut kromatid) yang tetap melekat pada kinetochores mereka.
G 2, masa jelas kromosom tidak aktif, berikut fase S. Di G 2, sel-sel mempersiapkan gerakan kromosom dinamis mitosis. Pada mitosis, kromosom digandakan terpisah menjadi dua kelompok yang sama melalui serangkaian peristiwa yang sangat terkoordinasi. Pertama, kental adik kromatid melekat gelendong mitosis di tengah sel.
Gelendong mitosis, array fanlike mikrotubulus, memediasi pemisahan semua pasangan kromatit sebagai kromatid, sekarang disebut kromosom, serentak pindah ke kutub yang berlawanan dari sel.
Sitokinesis berikut, di mana sitoplasma mencubit terpisah dan dua sel anak utuh baru terbentuk, masing-masing dengan komplemen yang benar kromosom. G 1, fase pertumbuhan sel dan persiapan untuk sintesis DNA, terjadi selanjutnya.
Jadi hasil siklus sel dari S ke G 2 M ke G 1, dan siklus dua sel baru ‘terus S dan seterusnya melalui seri yang sama tahap. Sel yang tidak lagi menjalani mitosis dikatakan di G 0. Sel-sel tersebut termasuk yang paling neuron dan sel-sel otot yang matang.
Pos pemeriksaan
Kedua input internal dan eksternal memicu peristiwa molekuler yang mengatur kemajuan normal melalui tahapan siklus sel. Gerakan justru koreografer kromosom selama mitosis memberikan salah satu contoh Transisi antara tahap dipicu oleh cyclin-dependent kinase (CDK).
dari intrinsik setia, peraturan-hati ini. Kesederhanaan tampak dari tertentu keselarasan, divisi, dan penggerak dari kromosom di setiap pembelahan sel yang normal memungkiri banyak tingkat regulasi yang menjamin ketepatan tersebut.
Sebagai contoh, tanpa replikasi DNA lengkap dan tepat, peristiwa mitosis tidak dimulai. Ini kontrol agar sel-siklus dipertahankan melalui intraseluler “pos pemeriksaan” yang memantau integritas dan penyelesaian sintesis DNA sebelum otorisasi memulai mitosis.
Ini pos pemeriksaan S-fase merespon berbagai bentuk kerusakan DNA, seperti istirahat tunggal dan double-untai dalam backbone DNA atau penggabungan nukleotida yang tidak biasa, dan menghentikan perkembangan siklus sel sampai perbaikan yang efektif telah terjadi.
S-fase pos pemeriksaan juga menanggapi terhenti garpu replikasi DNA, membuat jeda siklus sel sampai replikasi selesai. Ted Weinert dan Lee Hartwell adalah yang pertama untuk melaporkan bukti eksperimental seperti sebuah pos pemeriksaan sel-siklus pada tahun 1988. Sejak itu, pos-pos pemeriksaan telah ditemukan yang mengatur berbagai aspek perkembangan sel-siklus dalam semua organisme dipelajari.
Inisiasi sintesis DNA, perakitan dan integritas gelendong mitosis, dan lampiran kromosom ke gelendong mitosis semua diatur oleh pos-pos pemeriksaan. Mutasi pada gen pos pemeriksaan dapat menyebabkan kanker, karena deregulasi yang dihasilkan dari pembelahan sel.
Peraturan oleh CDK Protein
Hebatnya, transisi terkoordinasi antara tahap siklus sel tergantung pada satu keluarga protein evolusioner dilestarikan, yang disebut kinase cyclin-dependent. Kinase cyclin-dependent (CDKs) bertindak sebagai berosilasi kekuatan pendorong untuk mengarahkan perkembangan siklus sel. Setiap CDK terdiri dari dua bagian, sebuah enzim yang dikenal sebagai kinase dan protein memodifikasi disebut cyclin a.
Kinase adalah enzim-enzim peraturan yang mengkatalisis penambahan gugus fosfat ke substrat protein. Menambahkan satu atau lebih gugus fosfat ke protein substrat dapat mengubah kemampuan yang substrat untuk melakukan pekerjaan seluler: Satu substrat tertentu dapat dihambat oleh modifikasi seperti itu, sementara substrat yang berbeda dapat diaktifkan dengan jenis yang sama modifikasi.
Siklin, dinamakan demikian karena siklus aktivitas mereka naik dan turun selama siklus sel, membatasi aksi kinase terikat untuk substrat tertentu. Bersama-sama, dua bagian yang tidak terpisahkan dari CDK yang menargetkan protein seluler khusus untuk fosforilasi, sehingga menyebabkan perubahan dalam perkembangan sel-siklus.
Setiap CDK, terdiri dari kinase tertentu terikat oleh cyclin tertentu, mengarahkan transisi penting dalam siklus sel. Sebagai contoh, salah satu CDK mengontrol inisiasi sintesis DNA, sedangkan CDK lain mengontrol timbulnya mitosis.
Inaktivasi dari CDK mitosis diperlukan untuk transisi sel-siklus berikutnya, ketika sel-sel keluar mitosis dan melanjutkan ke G 1. CDKs juga target utama yang paling kegiatan pos pemeriksaan sel-siklus. Sehingga semua kegiatan sel-siklus terjadi pada waktu yang tepat selama setiap siklus sel, aktivitas CDK sendiri dikontrol ketat oleh mengatur aktivitas setiap cyclin.
Setiap cyclin hanya aktif secara berkala selama siklus sel, dengan puncaknya aktivitas terbatas pada periode di mana diperlukan. Diatur transkripsi gen cyclin dan diatur degradasi protein cyclin memberikan pengawasan ini.
Kontrol ekstrinsik
Selain kontrol intrinsik yang diberikan oleh CDKs dan pos pemeriksaan, banyak kontrol eksternal mempengaruhi pembelahan sel. Kedua siklus sel normal dan abnormal dapat dipicu oleh kontrol ekstrinsik tersebut.
Misalnya, hormon estrogen mempengaruhi perkembangan berbagai jenis sel pada wanita. Estrogen diberikannya dampaknya pada sel menerima dengan mengikat protein reseptor pada membran nuklir sel. Dengan mengikat reseptor estrogen, estrogen memulai kaskade reaksi biokimia yang menyebabkan perubahan dalam program sel-siklus. Biasanya, estrogen bergerak sel dari tahap istirahat dalam siklus sel aktif.
Dalam konteks yang berbeda, namun, bahkan tingkat normal estrogen mendorong pertumbuhan beberapa jenis kanker payudara. Dalam kasus ini, estrogen meningkatkan kecepatan dengan mana sel-sel kanker menyelesaikan siklus sel mereka, yang mengarah ke pertumbuhan yang lebih cepat dari tumor.
Terapi obat saat ini yang paling efektif untuk kanker payudara seperti memblokir kemampuan estrogenbinding reseptor estrogen, membuat sel-sel responsif terhadap sinyal proliferasi estrogen.
Jadi, sementara estrogen itu sendiri tidak menyebabkan kanker payudara, memainkan peran penting dalam merangsang pertumbuhan beberapa jenis kanker setelah mereka memulai dengan mekanisme yang lain, seperti oleh CDK yang tidak diatur atau cacat dalam sebuah pos pemeriksaan sel-siklus.