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

The pembelahan sel adalah proses yang memungkinkan semua tamu organisme tumbuh dan reproduksi. Pada prokariota dan eukariota, hasil pembelahan sel adalah sel anak yang memiliki informasi genetik yang sama dengan sel aslinya. Ini terjadi karena, sebelum pembagian, informasi yang terkandung dalam DNA digandakan.

Pada prokariota, pembagian terjadi dengan pembelahan biner. Genom dari kebanyakan prokariota adalah molekul DNA melingkar. Meskipun organisme ini tidak memiliki inti, DNA dalam bentuk kompak yang disebut nukleoid, berbeda dengan sitoplasma yang mengelilinginya.

Sumber: Retama

Pada eukariota, pembelahan terjadi melalui mitosis dan meiosis. Genom eukariotik terdiri dari sejumlah besar DNA yang tersusun di dalam nukleus. Organisasi ini didasarkan pada pengemasan DNA dengan protein, membentuk kromosom, yang mengandung ratusan atau ribuan gen.

Eukariota yang sangat beragam, baik uniseluler maupun metazoan, memiliki siklus hidup yang bergantian antara mitosis dan meiosis. Siklus ini adalah siklus dengan: a) meiosis gametik (hewan, beberapa jamur dan alga), b) meiosis zigotik (beberapa jamur dan protozoa); dan c) pergantian antara gametik dan zigotik meiosis (tumbuhan).

Jenis

Pembelahan sel bisa dengan pembelahan biner, mitosis, atau meiosis. Setiap proses yang terlibat dalam jenis pembelahan sel ini dijelaskan di bawah ini.

Pembelahan biner

Pembelahan prokariotik, pembelahan biner, adalah bentuk reproduksi aseksual.

Pembelahan biner terdiri dari pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak, masing-masing dengan salinan identik DNA dari sel aslinya.

Sebelum pembelahan sel prokariotik, replikasi DNA terjadi, dimulai di situs tertentu pada DNA untai ganda, yang disebut asal replikasi. Enzim replikasi bergerak ke dua arah dari asalnya, menghasilkan satu salinan dari setiap untai DNA beruntai ganda.

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

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

Siklus sel dan mitosis

Tahapan yang dilalui sel eukariotik dari antara dua pembelahan sel yang berurutan dikenal sebagai siklus sel. Durasi siklus sel bervariasi dari beberapa menit sampai beberapa bulan, tergantung pada jenis selnya.

Siklus sel dibagi menjadi dua tahap, yaitu fase M dan antarmuka. Dua proses terjadi pada fase M, yang disebut mitosis dan sitokinesis. Mitosis terdiri dari divisi inti. Jumlah dan jenis kromosom yang sama yang ada di nukleus asli ditemukan di nukleus anak. Sel somatik dari organisme multiseluler membelah dengan mitosis.

Sitokinesis terdiri dari pembelahan sitoplasma untuk membentuk sel anak.

Antarmuka memiliki tiga fase: 1) G1, sel tumbuh dan menghabiskan sebagian besar waktunya dalam fase ini; 2) S, duplikasi genom; dan 3) G2, replikasi mitokondria dan organel lainnya, kondensasi kromosom, dan perakitan mikrotubulus, di antara peristiwa lainnya.

Tahapan mitosis

Mitosis dimulai dengan akhir fase G2, dan dibagi menjadi lima fase: profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase. Semuanya terjadi terus menerus.

Profase

Profase. Leomonaci98, dari Wikimedia Commons

Pada tahap ini perakitan spindel mitosis, atau alat mitosis, adalah acara utama. Profase dimulai dengan pemadatan kromatin, membentuk kromosom.

Setiap kromosom memiliki pasangan kromatid saudara perempuan, dengan DNA identik, yang terikat erat di sekitar sentromernya. Kompleks protein yang disebut kohesi berpartisipasi dalam penyatuan ini.

Setiap sentromer terikat pada kinetokor, yang merupakan kompleks protein yang berikatan dengan mikrotubulus. Mikrotubulus ini memungkinkan setiap salinan kromosom ditransfer ke sel anak. Mikrotubulus memancar dari setiap ujung sel dan membentuk alat mitosis.

Pada sel hewan, sebelum profase, terjadi duplikasi sentrosom, yang merupakan pusat pengorganisasian utama mikrotubulus dan tempat pertemuan sentriol induk dan anak. Setiap sentrosom mencapai kutub berlawanan dari sel, membentuk jembatan mikrotubulus di antara mereka yang disebut alat mitosis.

Pada tumbuhan yang baru berevolusi, tidak seperti sel hewan, tidak ada sentrosom dan asal mula mikrotubulus tidak jelas. Dalam sel fotosintesis asal evolusi yang lebih tua, seperti ganggang hijau, ada sentrosom.

Prometafase

Leomonaci98

Mitosis harus memastikan pemisahan kromosom dan distribusi selubung inti dari kompleks pori inti dan nukleolus. Bergantung pada apakah selubung inti (EN) menghilang atau tidak, dan tingkat densitas EN, mitosis berkisar dari tertutup hingga terbuka sepenuhnya.

Misalnya, pada S. cerevisae mitosisnya tertutup, pada A. nidulans itu setengah terbuka, dan pada manusia terbuka.

Dalam mitosis tertutup, badan kutub dari gelendong ditemukan di dalam selubung inti, yang merupakan titik nukleasi mikrotubulus inti dan sitoplasma. Mikrotubulus sitoplasma berinteraksi dengan korteks sel, dan dengan kinetokor kromosom.

Dalam mitosis semi-terbuka, karena EN sebagian dibongkar, ruang inti diserang oleh mikrotubulus berinti dari sentrosom dan melalui dua lubang di EN, membentuk bundel yang dikelilingi oleh EN.

Dalam mitosis terbuka, pembongkaran EN secara lengkap terjadi, peralatan mitosis selesai, dan kromosom mulai bergeser ke tengah sel.

Metafase

Kromosom disejajarkan di lempeng ekuator sel selama metafase mitosis

Dalam metafase, kromosom berbaris di ekuator sel. Bidang imajiner yang tegak lurus dengan sumbu poros, melewati keliling dalam sel, disebut pelat metafase.

Dalam sel mamalia, alat mitosis diatur menjadi gelendong mitosis pusat dan sepasang aster. Spindel mitosis terdiri dari bundel mikrotubulus simetris bilateral yang terbagi di ekuator sel, membentuk dua bagian yang berlawanan. Aster terdiri dari sekelompok mikrotubulus di setiap kutub spindel.

Dalam alat mitosis terdapat tiga kelompok mikrotubulus: 1) astral, yang membentuk aster, mulai dari sentrosom dan menjalar menuju korteks sel; 2) dari kinetokor, yang melekat pada kromosom melalui kinetokor; dan 3) kutub, yang berinterdigitasi dengan mikrotubulus dari kutub yang berlawanan.

Di semua mikrotubulus yang dijelaskan di atas, ujung (-) menghadap sentrosom.

Pada sel tumbuhan, jika tidak ada sentrosom, spindelnya mirip dengan sel hewan. Spindel terdiri dari dua bagian dengan polaritas berlawanan. Ujung (+) berada di lempeng ekuator.

Anafase

Sumber: Leomonaci98, dari Wikimedia Commons

Anafase dibagi menjadi awal dan akhir. Pada anafase awal, pemisahan kromatid saudara terjadi.

Pemisahan ini terjadi karena protein yang mempertahankan penyatuan dibelah dan karena ada pemendekan mikrotubulus kinetokor. Ketika sepasang kromatid saudara terpisah, mereka disebut kromosom.

Selama pergeseran kromosom ke arah kutub, kinetokor bergerak sepanjang mikrotubulus dari kinetokor yang sama saat ujung (+) berdisosiasi. Karena itu, pergerakan kromosom selama mitosis merupakan proses pasif yang tidak memerlukan protein motorik.

Pada anafase akhir, terjadi pemisahan kutub yang lebih besar. Sebuah protein KRP, yang melekat pada ujung (+) dari mikrotubulus polar, di daerah tumpang tindih yang sama, bergerak menuju ujung (+) dari mikrotubulus polar antiparalel yang berdekatan. Jadi, KRP mendorong mikrotubulus polar yang berdekatan menuju ujung (-).

Dalam sel tumbuhan, setelah pemisahan kromosom, sebuah ruang dengan mikrotubulus diinterdigitasi, atau ditumpangkan tetap berada di tengah gelendong. Struktur ini memungkinkan dimulainya peralatan sitokinetik, yang disebut fragmoplast.

Telofase

Telofase. Leomonaci98

Dalam telofase, berbagai peristiwa terjadi. Kromosom mencapai kutub. Kinetokor menghilang. Mikrotubulus polar terus memanjang, mempersiapkan sel untuk sitokinesis. Amplop inti dibentuk kembali dari pecahan amplop induk. Nukleolus muncul kembali. Kromosom didekondensasi.

Sitokinesis

Sitokinesis adalah fase siklus sel di mana sel membelah. Dalam sel hewan, sitosinesis terjadi melalui sabuk penyempitan filamen aktin. Filamen ini meluncur melewati satu sama lain, diameter tali berkurang, dan alur pembelahan terbentuk di sekitar lingkar sel.

Saat penyempitan berlanjut, sulkus semakin dalam dan jembatan antar sel terbentuk, yang berisi bagian tengah. Di wilayah tengah jembatan antarsel adalah kumpulan mikrotubulus, yang ditutupi oleh matriks elektrodens.

Kerusakan jembatan antar sel antara sel saudara pasca-mitosis terjadi melalui absisi. Ada tiga jenis absisi: 1) mekanisme kerusakan mekanis; 2) mekanisme pengisian oleh vesikula internal; 3) penyempitan membran plasma untuk fisi.

Dalam sel tumbuhan, komponen membran berkumpul di dalamnya dan pelat sel terbentuk. Plak ini tumbuh hingga mencapai permukaan membran plasma, menyatu dengannya dan membelah sel menjadi dua. Kemudian selulosa diendapkan pada membran plasma baru dan membentuk dinding sel baru.

Meiosis

Meiosis adalah jenis pembelahan sel yang mengurangi jumlah kromosom menjadi dua. Dengan demikian, sel diploid membelah menjadi empat sel anak haploid. Meiosis terjadi pada sel germinal dan menimbulkan gamet.

Tahapan meiosis terdiri dari dua divisi yaitu nukleus dan sitoplasma yaitu meiosis I dan meiosis II. Selama meiosis I, anggota dari setiap pasangan kromosom homolog terpisah. Selama meiosis II, kromatid saudara terpisah dan empat sel haploid diproduksi.

Setiap tahap mitosis dibagi menjadi profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase.

Meiosis I

- Profase I. Kromosom memadat dan spindel mulai terbentuk. DNA berlipat ganda. Setiap kromosom terdiri dari kromatid saudara, melekat pada sentromer. Pasangan kromosom homolog selama sinaps, memungkinkan penyilangan, yang merupakan kunci untuk menghasilkan gamet yang berbeda.

- Metafase I. Sepasang kromosom homolog berbaris di sepanjang pelat metafase. Kiasme membantu menyatukan pasangan. Mikrotubulus kinetokor di setiap kutub mengikat sentromer kromosom homolog.

- Anafase I. Mikrotubulus kinetokor dipersingkat dan pasangan homolog dipisahkan. Satu homolog duplikat pergi ke satu kutub sel, sedangkan homolog duplikat lainnya pergi ke sisi lain dari kutub.

- Telofase I. Homolog terpisah membentuk kelompok di setiap kutub sel. Amplop nuklir terbentuk kembali. Terjadi sitokinesis. Sel yang dihasilkan memiliki setengah jumlah kromosom dari sel aslinya.

Meiosis II

- Profase II. Bentuk spindel baru di setiap sel dan membran sel menghilang.

- Metafase II. Pembentukan spindel selesai. Kromosom memiliki kromatid saudara perempuan, bergabung di sentromer, sejajar di sepanjang pelat metafase. Mikrotubulus kinetokor yang dimulai dari kutub yang berlawanan mengikat ke sentromer.

- Anafase II. Mikrotubulus memendek, sentromer membelah, kromatid saudara terpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan.

- Telofase II. Selubung inti terbentuk di sekitar empat kelompok kromosom: empat sel haploid terbentuk.

Pentingnya

Beberapa contoh menggambarkan pentingnya berbagai jenis pembelahan sel.

- Mitosis. Siklus sel memiliki titik-titik yang tidak dapat diubah (replikasi DNA, pemisahan kromatid saudara perempuan) dan pos pemeriksaan (G1 / S). Protein p53 adalah kunci ke pos pemeriksaan G1. Protein ini mendeteksi kerusakan DNA, menghentikan pembelahan sel, dan merangsang aktivitas enzim yang memperbaiki kerusakan.

Pada lebih dari 50% kanker pada manusia, protein p53 mengalami mutasi yang membatalkan kemampuannya untuk mengikat urutan DNA tertentu. Mutasi pada p53 bisa disebabkan oleh karsinogen, seperti benzopyrene dalam asap rokok.

- Meiosis. Ini terkait dengan reproduksi seksual. Dari sudut pandang evolusi, diyakini bahwa reproduksi seksual muncul sebagai proses untuk memperbaiki DNA. Dengan demikian, kerusakan suatu kromosom dapat diperbaiki berdasarkan informasi dari kromosom homolog tersebut.

Keadaan diploid diyakini bersifat sementara pada organisme purba, tetapi menjadi lebih relevan saat genom bertambah besar. Dalam organisme ini, reproduksi seksual memiliki fungsi komplementasi, perbaikan DNA, dan variasi genetik.

Referensi

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., dkk. 2007. Biologi Molekuler Sel. Ilmu Garland, New York.
2. Bernstein, H., Byers, GS, Michod, RE 1981. Evolusi reproduksi seksual: pentingnya perbaikan DNA, komplementasi, dan variasi. Naturalis Amerika, 117, 537-549.
3. Lodish, H., Berk, A., Zipurski, SL, Matsudaria, P., Baltimore, D., Darnell, J. 2003. Biologi seluler dan molekuler. Editorial Medica Panamericana, Buenos Aires.
4. Raven, PH, Johnson, GB, Losos, JB, Singer, SR 2005 Biologi. Pendidikan Tinggi, Boston.
5. Solomon, BM, Berg, LR, Martin, DW 2008. Biologi. Thomson, AS.