SPINDEL MITOSIS: STRUKTUR, PEMBENTUKAN, FUNGSI DAN EVOLUSI - BIOLOGI - 2025

The mitosis atau akromatik spindle , juga disebut sebagai mesin mitosis, adalah struktur selular terdiri dari mikrotubulus yang bersifat protein yang terbentuk selama pembelahan sel (mitosis dan meiosis).

Istilah akromatik mengacu pada fakta bahwa ia tidak ternoda dengan pewarna orcein A atau B. Spindel berpartisipasi dalam distribusi materi genetik yang adil antara dua sel anak, yang dihasilkan dari pembelahan sel.

Gambar 1. Ringkasan proses pemisahan kromatid sister oleh spindel akromatik atau mitosis. Sumber: Oleh Silvia3, dari Wikimedia Commons

Pembelahan sel adalah proses di mana gamet, yang merupakan sel meiosis, dan sel somatik yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan organisme dihasilkan dari zigot.

Transisi antara dua pembelahan yang berurutan membentuk siklus sel, durasinya sangat bervariasi tergantung pada jenis sel dan rangsangan yang terkena.

Selama mitosis sel eukariotik (sel yang memiliki inti sejati dan organel yang dibatasi membran), beberapa fase terjadi: fase S, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase, dan antarmuka.

Kromosom awalnya memadat, membentuk dua filamen identik yang disebut kromatid. Setiap kromatid mengandung salah satu dari dua molekul DNA yang dihasilkan sebelumnya, dihubungkan bersama oleh daerah yang disebut sentromer, yang memainkan peran mendasar dalam proses migrasi menuju kutub sebelum pembelahan sel.

Pembelahan mitosis terjadi sepanjang hidup suatu organisme. Diperkirakan selama hidup manusia, sekitar 10 ¹⁷ pembelahan sel terjadi di dalam tubuh . Pembelahan meiotik terjadi pada sel penghasil gamet, atau sel kelamin.

Struktur dan formasi

Hubungan dengan sitoskeleton

Spindel akromatik dianggap sebagai sistem longitudinal mikrofibril protein atau mikrotubulus seluler. Ini terbentuk pada saat pembelahan sel, antara sentromer kromosom dan sentrosom di kutub sel, dan terkait dengan migrasi kromosom untuk menghasilkan sel anak dengan jumlah informasi genetik yang sama.

Sentrosom adalah daerah di mana mikrotubulus berasal dari spindel akromatik dan sitoskeleton. Mikrotubulus spindel ini terdiri dari dimer tubulin yang dipinjam dari sitoskeleton.

Pada permulaan mitosis, jaringan mikrotubular dari sitoskeleton sel terdisartikulasi dan spindel akromatik terbentuk. Setelah pembelahan sel terjadi, spindel terdisartikulasi dan jaringan mikrotubulus dari sitoskeleton mengatur ulang, mengembalikan sel ke kondisi istirahatnya.

Penting untuk dibedakan bahwa ada tiga jenis mikrotubulus dalam alat mitosis: dua jenis mikrotubulus spindel (kinetokor dan mikrotubulus polar), dan satu jenis mikrotubulus aster (mikrotubulus astral).

Simetri bilateral dari spindel akromatik disebabkan oleh interaksi yang menahan kedua bagiannya bersama. Interaksi ini adalah: baik lateral, antara ujung positif yang tumpang tindih dari mikrotubulus kutub; atau mereka adalah interaksi terminal antara mikrotubulus kinetokor dan kinetokor dari kromatid saudara.

Siklus sel dan spindel akromatik: fase S, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase dan antarmuka.

Replikasi DNA terjadi selama fase S dari siklus sel, kemudian, selama profase, migrasi sentrosom terjadi ke kutub sel yang berlawanan dan kromosom juga memadat.

Prometafase

Dalam prometafase, pembentukan mesin mitosis terjadi, berkat perakitan mikrotubulus dan penetrasi mereka ke dalam nukleus. Kromatid saudara yang dihubungkan oleh sentromer dihasilkan dan ini, pada gilirannya, mengikat ke mikrotubulus.

Metafase

Selama metafase, kromosom sejajar di bidang ekuator sel. Spindel diatur menjadi spindel mitosis pusat dan sepasang aster.

Setiap aster terdiri dari mikrotubulus yang disusun dalam bentuk bintang yang membentang dari sentrosom ke korteks sel. Mikrotubulus astral ini tidak berinteraksi dengan kromosom.

Kemudian dikatakan bahwa aster memancar dari sentrosom ke korteks sel dan berpartisipasi baik di lokasi seluruh peralatan mitosis dan dalam menentukan bidang pembelahan sel selama sitokinesis.

Anafase

Kemudian, selama anafase, mikrotubulus dari spindel akromatik berlabuh di ujung positif ke kromosom melalui kinetokornya dan di ujung negatif ke sentrosom.

Pemisahan kromatid saudara menjadi kromosom independen terjadi. Setiap kromosom yang menempel pada mikrotubulus kinetokor bergerak ke kutub sel. Secara bersamaan, terjadi pemisahan kutub sel.

Telofase dan sitokinesis

Akhirnya, selama telofase dan selaput inti sitokinesis terbentuk di sekitar inti anak dan kromosom kehilangan tampilan kentalnya.

Spindel mitosis menghilang saat mikrotubulus mengalami depolimerisasi dan pembelahan sel terjadi memasuki antarmuka.

Mekanisme migrasi kromosom

Mekanisme yang terlibat dalam migrasi kromosom menuju kutub dan pemisahan kutub selanjutnya tidak diketahui secara pasti; Diketahui bahwa interaksi antara kinetokor dan mikrotubulus dari spindel yang melekat padanya terlibat dalam proses ini.

Ketika setiap kromosom bermigrasi menuju kutub yang sesuai, depolimerisasi dari mikrotubulus yang terpasang, atau mikrotubulus kinetokorik, terjadi. Dipercaya bahwa depolimerisasi ini dapat menghasilkan gerakan pasif kromosom yang menempel pada mikrotubulus spindel.

Juga diyakini bahwa mungkin ada protein motorik lain yang terkait dengan kinetokor, di mana energi dari hidrolisis ATP akan digunakan.

Energi ini akan berfungsi untuk mendorong migrasi kromosom di sepanjang mikrotubulus ke ujungnya yang disebut "kurang" di mana sentrosom berada.

Bersamaan dengan itu, depolimerisasi ujung mikrotubulus yang mengikat kinetokor, atau ujung “plus”, dapat terjadi, yang juga akan berkontribusi pada pergerakan kromosom.

Fungsi

Spindel akromatik atau mitosis adalah struktur seluler yang memenuhi fungsi penahan kromosom melalui kinetokorenya, menyelaraskannya dengan ekuator sel dan akhirnya mengarahkan migrasi kromatid ke kutub yang berlawanan dari sel sebelum pembelahannya, memungkinkan distribusi pemerataan materi genetik antara dua sel anak yang dihasilkan.

Jika kesalahan terjadi dalam proses ini, kekurangan atau kelebihan kromosom dihasilkan, yang diterjemahkan menjadi pola perkembangan abnormal (terjadi selama embriogenesis), dan berbagai patologi (terjadi setelah kelahiran individu).

Fitur lain untuk diperiksa

Secara evolusioner, ini telah dipilih sebagai mekanisme yang sangat redundan, di mana setiap langkah dilakukan oleh protein motorik mikrotubulus.

Diyakini bahwa akuisisi evolusioner mikrotubulus disebabkan oleh proses endosimbiosis, di mana sel eukariotik menyerap dari lingkungan sel prokariotik yang menunjukkan struktur gelendong akromatik ini. Semua ini bisa terjadi sebelum dimulainya mitosis.

Hipotesis ini menunjukkan bahwa struktur protein mikrotubulus pada awalnya dapat memenuhi fungsi propulsi. Kemudian, ketika mereka menjadi bagian dari organisme baru, mikrotubulus akan membentuk sitoskeleton dan kemudian, mesin mitosis.

Dalam sejarah evolusi telah ada variasi dalam skema dasar pembelahan sel eukariotik. Pembelahan sel hanya mewakili beberapa fase dari siklus sel, yang merupakan proses utama.

Referensi

1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White, HA dan Wiedemann, CG (2003). Biologi sel, kursus singkat. Edisi kedua. hal 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
2. Friedmann, T., Dunlap, JC dan Goodwin, SF (2016). Kemajuan dalam Genetika. Edisi pertama. Elsevier Academic Press. hlm 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
3. Hartwell, L., Goldberg, ML, Fischer, J. dan Hood, L. (2017). Genetika: Dari Gen ke Genom. Edisi keenam. McGraw-Hill. hlm 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Isolasi dan Karakterisasi Biokimia dari Alat Mitotik Sel Pembagi. Prosiding National Academy of Sciences, 38 (9), 826-838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
5. Yu, H. (2017). Genetika Berkomunikasi: Visualisasi dan Representasi. Palgrave Macmillan Inggris. Edisi pertama. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4