Kebanyakan sel eukariotik membelah sedemikian rupa sehingga ploidi atau jumlah kromosom tetap dipertahankan.
Itu terjadi kecuali dalam kasus sel germinal di mana jumlah kromosom berkurang setengahnya.
Mitosis adalah fase siklus sel di mana inti sel membelah menjadi dua inti dengan jumlah materi genetik yang sama di kedua inti anak.
Ini berhasil fase G2 dan digantikan oleh pembelahan sitoplasma setelah pemisahan dari nukleus.
Mitosis adalah proses penting bagi kehidupan karena menyediakan sel-sel baru untuk mencapai pertumbuhan dan penggantian sel-sel yang aus. Pada dasarnya, mitosis adalah kehidupan.
Waktu di mana mitosis berlangsung dapat menit atau jam, dan itu akan tergantung pada jenis sel dan spesies organisme.
Di antara faktor-faktor yang mengatur mitosis adalah: suhu, waktu, dan bahan kimia.
Pembelahan sel
Pembelahan sel adalah proses universal di antara organisme hidup, di mana setiap sel berasal dari sel lain
Mekanisme utama organisme menghasilkan sel-sel baru adalah melalui pembelahan sel. Selama proses ini, satu sel punca akan membelah dan menghasilkan sel “anak” yang identik.
Dengan cara ini, sel induk dapat mengirimkan materi genetiknya ke setiap sel anak. Namun, pertama-tama, sel harus menggandakan DNA mereka.
Pada dasarnya, kromosom dilepaskan dari nukleus, dilekatkan oleh mikrotubulus dari gelendong ke sentriol melalui kromosom kinetokor, dipisahkan pada sisi sel yang berlawanan.
Kemudian mulai terpisah menjadi dua sel anak individu saat kromosom kembali ke kromatin, sementara amplop nuklir terbentuk kembali di sekitar kromatin.
DNA bereplikasi secara semi-konservatif (pada dasarnya untai DNA asli dipecah oleh helikase, DNA polimerase masuk dan bergabung dengan nukleotida komplementer di kedua sisi untai DNA).
Mereka kemudian bergabung bersama oleh ligase, membentuk dua untai DNA anak baru, yang masing-masing berisi satu untai DNA asli.
Itulah tujuan mitosis; tumbuh sebagai organisme dan menghasilkan sel-sel baru untuk menggantikan sel-sel tua yang sudah usang.
Mekanisme pembelahan sel bervariasi antara prokariota dan eukariota. Prokariota adalah organisme bersel tunggal, seperti bakteri dan archaea.
Mereka memiliki struktur internal yang sederhana dengan DNA mengambang bebas.
Mereka menggunakan pembelahan sel sebagai metode reproduksi aseksual, di mana susunan genetik orang tua dan keturunan yang dihasilkan adalah sama.
Mekanisme umum reproduksi aseksual pada prokariota adalah pembelahan biner. Selama proses ini, sel induk menggandakan DNA-nya dan meningkatkan volume isi selulernya.
Akhirnya, retakan muncul di tengah sel, yang mengarah pada pembentukan dua sel anak yang identik.
Sel eukariotik, di sisi lain, memiliki kompartemen pusat yang terorganisir, yang disebut nukleus, dan struktur lain, seperti mitokondria dan kloroplas.
Sebagian besar sel eukariotik membelah dan menghasilkan salinan identik dari diri mereka sendiri dengan meningkatkan volume sel mereka dan menduplikasi DNA mereka melalui serangkaian fase tertentu yang dikenal sebagai siklus sel.
Karena DNA mereka terkandung di dalam nukleus, mereka juga mengalami pembelahan nuklir.
Mitosis adalah pembelahan inti eukariotik, meskipun kadang-kadang diartikan sebagai siklus sel lengkap yang digunakan untuk duplikasi sel.
Pembelahan sel diperlukan untuk pertumbuhan dan perbaikan jaringan yang rusak.
Sel eukariotik juga dapat menjalani bentuk khusus pembelahan sel yang disebut meiosis, yang diperlukan untuk menghasilkan sel reproduksi seperti sel sperma, telur, dan spora.
Siklus sel adalah serangkaian peristiwa yang ditentukan dan disinkronkan yang memungkinkan sel tumbuh dan membelah.
Fase G1 (fase celah pertama): Selama fase ini, sel-sel yang ditakdirkan untuk mitosis tumbuh dan melakukan berbagai aktivitas metabolisme.
Fase S (fase sintesis): Selama fase ini, sel menggandakan DNA-nya. DNA eukariotik membungkus protein histon bulat untuk membuat struktur berbentuk batang yang disebut kromosom. Selama fase S, setiap kromosom menghasilkan salinannya, atau kromatid sister.
Fase G2 (fase celah kedua): Selama fase ini, sel terus tumbuh dan menghasilkan protein yang diperlukan untuk mitosis. (Fase G1, S, dan G2 secara kolektif disebut “antarmuka”).
Fase M (mitosis): mitosis melibatkan pemisahan kromatid sister. Struktur filamen protein yang disebut gelendong mitosis menempel pada sentromer dan mulai berkontraksi. Ini memisahkan kromatid sister, perlahan-lahan memindahkannya ke kutub sel yang berlawanan.
Kromosom menjadi sangat kompak selama mitosis dan dapat dilihat dengan jelas sebagai struktur padat di bawah mikroskop.
Sel anak yang dihasilkan dapat masuk kembali ke fase G1 hanya jika mereka ditakdirkan untuk membelah.
Tidak semua sel perlu terus membelah. Misalnya, sel saraf manusia berhenti membelah pada orang dewasa.
Sel-sel di organ dalam seperti hati dan ginjal membelah hanya jika diperlukan: untuk menggantikan sel-sel yang mati atau terluka.
Jenis sel ini memasuki fase G0 (fase istirahat).
Mereka tetap aktif secara metabolik dan hanya memasuki fase G1 dari siklus sel ketika mereka menerima sinyal molekuler yang diperlukan.
Tahapan mitosis
Mitosis adalah proses di mana sel mengeluarkan DNA duplikatnya, akhirnya membagi nukleusnya menjadi dua.
Mitosis mengikuti G2, dan ini adalah waktu ketika sel memisahkan konten duplikatnya dan membelah.
Pembelahan sel pada akhir mitosis menghasilkan sel diploid yang identik.
Meskipun pembelahan sel adalah ciri khas mitosis, beberapa peristiwa harus terjadi selama mitosis sebelum sel siap untuk membelah.
Mitosis melibatkan proses lima langkah, dan kemudian langkah keenam yang berpuncak pada akhir, yang disebut sitokinesis.
Lima langkah mitosis dan sitokinesis sering dianggap sebagai dua sub-fase yang berbeda dalam fase umum dari siklus sel yang disebut mitosis, atau fase M.
Lima langkah mitosis, yang disebut profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase, merupakan periode di mana sel bersiap untuk pembelahan sel.
Lima fase dibedakan oleh peristiwa spesifik persiapan untuk pembelahan sel.
Sitokinesis mengacu pada peristiwa eksisi yang sebenarnya, membagi sel menjadi dua.
Sel tidak dapat terus-menerus menjalankan fungsi selulernya tanpa mempertahankan keausan normal.
Jadi, ketika sel menyelesaikan antarmuka (yaitu, fungsi seluler dan menyiapkan kromatin di dalam inti sel menjadi kromosom), sel akan memulai mitosis, yang terdiri dari empat fase utama: profase, metafase, anafase, dan telofase..
Berbagai fase mitosis yang terjadi selama pembelahan sel terjadi sebagai berikut:
Profase
Sebelum mitosis dimulai, kromosom bereplikasi dan protein yang akan membentuk bagian dari gelendong mitosis disintesis.
Mitosis dimulai pada profase.
Profase segera mengikuti fase S dan G2 dari siklus dan ditandai dengan kondensasi materi genetik untuk membentuk kromosom mitosis kompak yang terdiri dari dua kromatid yang bergabung di sentromer.
Kromatid saudara dapat dengan mudah divisualisasikan pada tahap ini.
Penyelesaian profase ditandai dengan awal perakitan dan organisasi sekelompok serat untuk membentuk gelendong mitosis.
Gelendong mitosis adalah jaringan filamen protein, muncul dari struktur yang disebut sentriol, yang terletak di setiap ujung sel.
Gelendong mitosis fleksibel dan terbuat dari mikrotubulus, yang pada gilirannya terdiri dari subunit protein tubulin, komponen protein sitoplasma yang membantu proses tersebut.
Amplop nuklir mulai hancur.
Nukleolus, yang merupakan struktur bulat, menghilang.
Metafase
Selubung nukleus benar-benar hancur pada awal metafase dan kromosom yang memadat meluas ke seluruh sitoplasma.
Kromosom ini terdiri dari struktur ganda yang terdiri dari dua kromatid sister.
Gelendong mitosis menempel pada kromatid sister di sentromer.
Gelendong mitosis sekarang dapat memindahkan kromosom di sekitar sel yang dipegang di tengah oleh sentromer.
Serat gelendong melekat pada struktur berbentuk cakram pada permukaan sentromer, yang dikenal sebagai kinetokor.
Serat gelendong sentriol melekat pada satu kromatid bersaudara.
Pada akhir metafase, semua kromosom berbaris di sepanjang garis tengah atau ekuator sitoplasma sel, suatu susunan metafase khas yang dikenal sebagai pelat metafase.
Anafase
Awal anafase ditandai dengan pembelahan kromatid bersaudara.
Kromatid saudara ini menjadi dua kromosom identik dari inti anak.
Kromosom ditarik ke ujung atau kutub sel yang berlawanan oleh serat gelendong yang melekat pada kinetokor setiap kromosom.
Sentromer setiap kromosom mengarah ke tepi saat lengan mengikutinya.
Telofase
Selama telofase, kromosom yang mengelompok di dua kutub mulai bergabung bersama membentuk massa yang tidak berdiferensiasi, gelendong putus.
Saat selubung nukleus mulai terbentuk di sekitarnya, nukleolus, badan Golgi, dan kompleks retikulum endoplasma, yang telah menghilang pada akhir profase, mulai muncul kembali.
Fase, yang terjadi setelah telofase, disebut antarmuka dan menandai selesainya pembelahan sel atau mitosis.
Di dalamnya, terjadi sitokinesis, yang menunjukkan pembelahan sitoplasma sel induk untuk membentuk dua sel anak, masing-masing memiliki jumlah dan jenis kromosom yang sama dengan yang dimiliki sel induk.
Pada akhir mitosis, sebuah sel menghasilkan dua sel anak yang identik secara genetik.
Mikroskop cahaya yang kuat menangkap pemandangan ini selama proses mitosis.
Mitosis dan pewarisan
Ketika Gregor Mendel merumuskan hukum hereditas, ia mendalilkan bahwa determinan hereditas bersifat partikulat.
Saat ini para ilmuwan menyebutnya gen dan mereka memahami tidak hanya lokasi fisik unit herediter, tetapi juga susunan molekulnya.
Setiap individu dalam spesies yang bereproduksi secara seksual mewarisi dua alel untuk setiap gen, satu dari setiap orang tua.
Selanjutnya, ketika individu tersebut membentuk sel kelamin, masing-masing gamet yang dihasilkan menerima satu anggota dari setiap pasangan alel.
Pembentukan gamet terjadi melalui proses pembelahan sel yang disebut meiosis.
Ketika gamet bersatu pada pembuahan, dosis ganda materi herediter dipulihkan dan individu baru dibuat.
Individu ini, awalnya terdiri dari satu sel, tumbuh melalui mitosis, suatu proses pembelahan sel berulang.
Mitosis berbeda dari meiosis di mana setiap sel anak menerima salinan lengkap dari semua materi herediter yang ditemukan di sel induk.
Mitosis terjadi pada sel somatik yang bertentangan dengan sel germinal, yang mengalami meiosis.
Meskipun empat tahap karakteristik juga diamati pada paruh kedua meiosis.
Setiap spesies memiliki satu set kromosom unik yang merupakan pembawa informasi genetik.
Satu sel menghasilkan dua sel anak yang identik secara genetik selama proses mitosis.
Jelas bahwa gen harus secara fisik berada dalam struktur seluler yang memenuhi dua kriteria.
Pertama, struktur ini harus direplikasi dan diteruskan ke setiap generasi sel anak selama mitosis.
Kedua, mereka harus diatur menjadi pasangan homolog, salah satunya didistribusikan di antara setiap gamet yang terbentuk selama meiosis.
Pada awal tahun 1848, ahli biologi telah mengamati bahwa inti sel berubah menjadi badan batang kecil selama mitosis, kemudian struktur ini ditemukan menyerap pewarna tertentu dan oleh karena itu disebut kromosom (badan berwarna).
Selama tahun-tahun awal abad ke-20, studi sel menggunakan mikroskop cahaya biasa memperjelas perilaku kromosom selama mitosis dan meiosis, yang mengarah pada kesimpulan bahwa kromosom adalah pembawa gen.
Ketika kromosom memadat selama pembelahan sel, mereka telah direproduksi.
Setiap kromosom karena itu terdiri dari dua replika identik, yang disebut kromatid, bergabung pada titik yang disebut sentromer.
Selama mitosis, kromatid saudara terpisah, satu pergi ke setiap sel anak.
Oleh karena itu, kromosom memenuhi kriteria pertama untuk menjadi kumpulan gen: mereka bereplikasi dan salinan lengkap diteruskan ke setiap sel anak selama mitosis.
Selama perkembangan awal embrio, telur asli, biasanya sel yang sangat besar, mengalami serangkaian pembelahan sel berulang tanpa periode pertumbuhan menengah, akibatnya, telur asli membelah menjadi ribuan sel kecil.
Pola pertumbuhan dan mitosis yang biasa terjadi hanya setelah embrio dapat memperoleh makanan dari lingkungannya.
Pertumbuhan dan mitosis
Peningkatan ukuran dan perubahan bentuk organisme dalam perkembangan tergantung pada peningkatan jumlah dan ukuran sel yang membentuk individu.
Peningkatan jumlah sel suatu individu dilakukan melalui mekanisme reproduksi seluler yang sangat tepat yang disebut mitosis.
Selama proses mitosis, kromosom yang memiliki materi genetik diduplikasi di dalam nukleus, dan kemudian mereka didistribusikan secara tepat dalam dua sel anak, satu dari setiap jenis kromosom.
Pada setiap ujung sel yang akan dibagi secara mitosis, terdapat satu set kromosom yang lengkap.
Sel kemudian dibagi oleh sejumput membran sel yang disebut sitokinesis.
Dalam rentang hidup sel yang mendahului duplikasi kromosom, sel punca biasanya menggandakan ukuran aslinya.
Membangun siklus yang merupakan pertumbuhan dan pembelahan sel.
Pertumbuhan sel: yaitu peningkatan massa sitoplasma, jumlah kromosom, dan permukaan sel, diikuti dengan pembelahan sel, di mana massa sitoplasma dan kromosom didistribusikan ke sel anak.
Pembelahan mitosis penting untuk:
Meningkatkan jumlah sel dalam jaringan tertentu.
Perlindungan terhadap mikroorganisme berbahaya jika terjadi luka atau luka.
Penggantian sel-sel mati atau tidak efisien dalam jaringan.
Untuk mempertahankan sitoplasma terhadap nukleoplasma, serta rasio luas permukaan terhadap volume.
Regulasi siklus sel dan kanker
Berbagai peristiwa siklus sel diatur secara ketat. Jika kesalahan terjadi pada setiap tahap, sel dapat mencegah pembelahan sel dari kemajuan.
Mekanisme pengaturan ini dikenal sebagai pos pemeriksaan siklus sel.
Ada tiga pos pemeriksaan dalam fase G1, G2, dan M. DNA yang rusak menghentikan perkembangan siklus sel dalam fase G1, memastikan bahwa sel yang menyimpang tidak akan bereplikasi.
Pos pemeriksaan G2 merespons DNA yang salah digandakan atau rusak.
Ini mencegah sel bergerak ke fase M sampai DNA bereplikasi dengan benar atau sampai kerusakan diperbaiki.
Pos pemeriksaan fase-M dapat menghentikan siklus sel dalam metafase.
Ini memastikan bahwa semua kromatid saudara melekat dengan benar pada gelendong mitosis dan bahwa kromatid saudara bergerak ke ujung sel yang berlawanan.
Terkadang sel-sel abnormal tidak hanya berhasil bertahan hidup, tetapi juga berkembang biak. Paling sering, sel-sel ini terlibat dalam kanker.
Sel kanker diketahui melalui pembelahan sel yang merajalela dan tidak diatur.
Hubungan antara siklus sel dan kanker telah mengarah pada pengembangan kelas obat antikanker yang secara khusus menargetkan sel kanker selama mitosis.
Namun, hasilnya beragam, dengan beberapa obat lebih berhasil di laboratorium daripada di dunia nyata.
Kanker pada dasarnya adalah penyakit mitosis.
“Pos pemeriksaan” normal yang mengatur mitosis diabaikan atau dilewati oleh sel kanker.
Kanker dimulai ketika satu sel berubah, atau berubah dari sel normal menjadi sel kanker.
Hal ini sering disebabkan oleh perubahan fungsi salah satu dari beberapa gen yang biasanya berfungsi untuk mengontrol pertumbuhan.
Artinya, gen siklus sel p53, “penjaga genom” yang bermutasi di lebih dari 50% dari semua kanker manusia atau menekan pembentukan tumor.
Begitu gen Siklus Sel yang penting ini mulai berperilaku tidak normal, sel-sel kanker mulai berkembang biak dengan hebat dari mitosis yang berulang dan tidak terkendali.
Tidak seperti sel normal, sel kanker mengabaikan penghambatan pertumbuhan yang bergantung pada kepadatan yang biasa, berkembang biak setelah kontak dengan sel lain, terakumulasi sampai semua nutrisi habis.
Pertumbuhan sel dan tumor
Sel kanker tumbuh membentuk massa sel kanker yang disebut tumor.
Saat tumor tumbuh, ia mulai melepaskan protein dari sel untuk menarik pertumbuhan pembuluh darah baru (ini disebut “angiogenesis”).
Ketika tumornya jinak, sel-sel tumor tetap berada di tempat asalnya.
Dan ketika tumornya ganas, beberapa sel tumor mengirim sinyal yang memberitahu tubuh untuk membuat pembuluh darah baru di lokasi tumor.
Sel-sel ini tidak hanya memiliki suplai makanan dan oksigen, tetapi juga memiliki jalur untuk menyebar ke bagian tubuh yang baru, karena adanya pembuluh darah baru dan melalui aliran darah.
Sel-sel yang terlepas dari tumor mulai menyebar ke jaringan sekitarnya (melalui aliran darah atau getah bening) dan tumor baru mulai, metastasis terjadi.
Sel-sel kanker seringkali abadi, sedangkan sel-sel normal membelah sekitar 50 kali dan mati, sel-sel kanker dapat terus membelah tanpa batas jika mereka disuplai dengan nutrisi.
Sel kanker seringkali memiliki jumlah kromosom yang tidak biasa atau mutasi pada kromosom.
Penuaan (produksi oksigen beracun ‘radikal bebas’), paparan racun (seperti komponen tembakau), mutagen (seperti sinar UV) menyebabkan mutasi pada gen, tetapi kesalahan normal dalam replikasi DNA dapat menyebabkan transformasi sel jika terjadi di gen yang penting.