Pengertian Siklus sel – tahapan dan fungsi

Siklus sel adalah siklus tahapan yang dilewati sel untuk memungkinkan mereka membelah dan menghasilkan sel baru. Kadang-kadang disebut sebagai “siklus pembelahan sel” karena alasan itu.

Sel-sel baru lahir melalui pembelahan sel “induk” mereka, menghasilkan dua sel “anak” dari satu sel “induk” tunggal.

Sel anak mulai hidup kecil, mengandung hanya setengah dari sitoplasma sel induk dan hanya satu salinan DNA yang merupakan “cetak biru” atau “kode sumber” sel untuk bertahan hidup. Untuk membelah dan memproduksi “sel anak” sendiri, sel yang baru lahir harus tumbuh dan menghasilkan lebih banyak salinan mesin seluler vital – termasuk DNA mereka.

Dua bagian utama dari siklus sel adalah mitosis dan interfase.

Mitosis adalah fase pembelahan sel, di mana “sel induk” membelah untuk membuat dua “sel anak.”

Bagian terpanjang dari siklus sel disebut “interfase” – fase pertumbuhan dan replikasi DNA antara pembelahan sel mitosis.

Baik mitosis dan interfase dibagi menjadi beberapa sub-fase yang lebih kecil yang perlu dieksekusi agar pembelahan sel, pertumbuhan, dan perkembangan berlangsung dengan lancar. Di sini kita akan fokus pada interfase.

Interfase terdiri dari setidaknya tiga tahap berbeda di mana sel tumbuh, menghasilkan organel baru, mereplikasi DNA-nya, dan akhirnya membelah.

Hanya setelah sel tumbuh dengan menyerap nutrisi, dan menyalin DNA-nya dan mesin seluler esensial lainnya, “sel anak” ini dapat membelah diri, menjadi “induk” dari dua “sel anak” sendiri.

Grafik di bawah ini menunjukkan representasi visual dari siklus sel. Bagian kecil berlabel “M” mewakili mitosis, sementara interfase ditampilkan dibagi menjadi komponen utama: fase G1, S, dan G2.

Siklus sel
Gambar Siklus sel. Perhatikan bahwa sebagian besar dari siklus sel dihabiskan dalam interfase (G1, S, dan G2).

Siklus sel ini digunakan oleh semua sel eukariotik untuk menghasilkan sel baru. Sel prokariotik seperti bakteri menggunakan proses yang disebut “pembelahan biner.”

Untuk beberapa eukariota uniseluler, siklus sel sama dengan siklus reproduksi. “Sel anak” mereka adalah organisme independen yang akan terus bereproduksi melalui mitosis.

Pada organisme lain, siklus sel digunakan untuk pertumbuhan dan perkembangan organisme tunggal, sedangkan metode lain digunakan untuk mereproduksi organisme.

Hewan dan beberapa tumbuhan, misalnya, menciptakan keturunan baru melalui proses reproduksi seksual yang melibatkan penciptaan dan kombinasi sel-sel seks khusus.

Tetapi hewan dan tumbuhan masih menggunakan siklus sel untuk menghasilkan sel-sel baru di dalam jaringan mereka. Ini memungkinkan organisme multiseluler ini tumbuh dan sembuh sepanjang rentang hidupnya.

Fungsi Siklus Sel

Karena sel bereproduksi dengan membelah, sel “anak” baru lebih kecil dari sel induknya, dan mungkin mewarisi minimum mesin seluler yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup.

Sebelum sel anak ini dapat membelah untuk menghasilkan lebih banyak sel, mereka perlu tumbuh dan mereproduksi mesin seluler mereka.

Pentingnya siklus sel dapat dipahami dengan melakukan matematika sederhana tentang pembelahan sel. Jika sel tidak tumbuh di antara divisi, setiap generasi “anak” sel akan hanya setengah ukuran generasi induk. Ini akan menjadi tidak berkelanjutan dengan cepat!

Untuk mencapai pertumbuhan ini dan mempersiapkan pembelahan sel, sel membagi aktivitas metaboliknya menjadi fase Gap 1, Sintesis, Gap 2 yang berbeda di antara pembelahan sel.

Siklus pembelahan sel yang lengkap akan dibahas di bawah ini.

Tahapan Siklus Sel

Mitosis

Mari kita mulai siklus sel ini dengan “kelahiran.”

Selama mitosis, sel “induk” melewati serangkaian langkah kompleks untuk memastikan bahwa setiap sel “anak” akan mendapatkan bahan yang dibutuhkannya untuk bertahan hidup, termasuk salinan dari setiap kromosom. Setelah bahan diurutkan dengan benar, sel “induk” membelah bagian tengah, menjepit membrannya menjadi dua.

Masing-masing “anak” baru sekarang adalah sel yang hidup secara independen. Tapi mereka kecil, dan hanya memiliki satu salinan materi genetik mereka.

Ini berarti mereka tidak dapat membagi untuk menghasilkan “anak” mereka sendiri segera. Pertama, mereka harus melewati “interfase” – fase antara divisi, yang terdiri dari tiga fase berbeda.

Fase G1

Pada fase G1, sel anak yang baru terbentuk tumbuh. “G” paling sering dikatakan sebagai “Gap”, karena fase-fase ini tampak oleh pengamat luar dengan mikroskop cahaya sebagai “celah” yang relatif tidak aktif dalam aktivitas sel.

Namun mengingat apa yang kita ketahui hari ini, mungkin lebih akurat untuk mengatakan “G” adalah singkatan dari “pertumbuhan” – untuk fase “G” adalah kesibukan produksi protein dan organel serta peningkatan literal dalam ukuran sel.

Selama fase “pertumbuhan” atau “celah” pertama, sel menghasilkan banyak bahan penting seperti protein dan ribosom. Sel yang mengandalkan organel khusus seperti kloroplas dan mitokondria menghasilkan lebih banyak organel selama G1 juga. Ukuran sel dapat meningkat karena mengasimilasi lebih banyak bahan dari lingkungannya menjadi mesin seumur hidup.

Ini memungkinkan sel untuk meningkatkan produksi energi dan metabolisme secara keseluruhan, mempersiapkannya untuk…

Fase S

Selama fase S, sel mereplikasi DNA-nya. “S” adalah singkatan dari “sintesis” – mengacu pada sintesis kromosom baru dari bahan baku.

Ini adalah operasi yang sangat intensif energi, karena banyak nukleotida perlu disintesis. Banyak sel eukariotik memiliki lusinan kromosom – massa besar DNA – yang harus disalin.

Produksi zat dan organel lain sangat melambat selama ini karena sel berfokus pada replikasi seluruh genomnya.

Ketika fase S selesai, sel akan memiliki dua set lengkap materi genetiknya. Ini penting untuk pembelahan sel, karena memastikan bahwa kedua sel anak dapat menerima salinan “cetak biru” yang mereka butuhkan untuk bertahan hidup dan bereproduksi.

Namun, mereplikasi DNA-nya dapat membuat sel sedikit terkuras. Itu sebabnya harus melalui…

Fase G2

Sama seperti fase “celah” pertama dari siklus sel, fase G2 ditandai oleh banyak produksi protein.

Selama G2, banyak sel juga memeriksa untuk memastikan bahwa kedua salinan DNA mereka benar dan utuh. Jika DNA sel ditemukan rusak, ia mungkin gagal “G2 / M checkpoint” – dinamakan demikian karena “checkpoint” ini terjadi pada akhir fase G2, tepat antara G2 dan “fase M” atau “Mitosis. ”

“Pos pemeriksaan G2 / M” ini adalah ukuran keamanan yang sangat penting untuk organisme multisel seperti binatang. Kanker, yang dapat menyebabkan kematian seluruh organisme, dapat terjadi ketika sel-sel dengan DNA yang rusak bereproduksi. Dengan memeriksa untuk melihat apakah DNA sel telah rusak segera sebelum replikasi, hewan dan beberapa organisme lain mengurangi risiko kanker.

Menariknya, beberapa organisme dapat melewatkan G2 sama sekali dan langsung menuju mitosis setelah DNA disintesis selama fase S. Namun, sebagian besar organisme merasa lebih aman menggunakan G2 dan pos pemeriksaan terkait!

Jika pos pemeriksaan G2 / M dilewati, siklus sel dimulai lagi. Sel membelah melalui mitosis, dan sel anak baru memulai siklus yang akan membawa mereka melalui fase G1, S, dan G2 untuk menghasilkan sel anak baru mereka sendiri.

Kecuali tentu saja itu dimaksudkan untuk…

Jalur Alternatif: Fase G0

Setelah dilahirkan melalui mitosis, beberapa sel tidak dimaksudkan untuk membelah diri untuk menghasilkan sel anak.

Neuron, misalnya – sel saraf hewan – tidak membelah. “Sel induk” mereka adalah sel punca, dan sel neuron “anak” diprogram untuk tidak melalui siklus sel itu sendiri karena pertumbuhan neuron yang tidak terkontrol dan pembelahan sel bisa sangat berbahaya bagi organisme.

Jadi alih-alih memasuki fase G1 setelah “lahir,” neuron memasuki fase yang oleh para ilmuwan disebut “fase G0.” Ini adalah keadaan metabolisme yang dimaksudkan hanya untuk mempertahankan sel anak, bukan mempersiapkan pembelahan sel.

Neuron dan tipe sel non-pembagi lainnya dapat menghabiskan seluruh hidup mereka dalam fase G0, melakukan fungsinya untuk keseluruhan organisme tanpa pernah membagi atau mereproduksi sendiri.

Regulasi Siklus Sel

Sangat penting bagi kelangsungan hidup sel dan organisme sehingga siklus sel diatur.

Organisme harus dapat menghentikan pembelahan sel ketika sel tersebut rusak, atau ketika tidak ada cukup makanan untuk mendukung pertumbuhan baru; mereka juga harus dapat memulai pembelahan sel ketika pertumbuhan atau penyembuhan luka diperlukan.

Untuk mencapai hal ini, sel-sel menggunakan berbagai “kaskade sinyal” kimia di mana banyak tautan dalam rantai menciptakan efek kompleks berdasarkan sinyal sederhana.

Dalam kaskade pengatur ini, satu protein tunggal dapat mengubah fungsi banyak protein lain, membawa perubahan luas pada fungsi atau bahkan struktur sel.

Hal ini memungkinkan protein-protein ini – seperti cyclin dan cyclin-dependent kinase – untuk bertindak sebagai “titik berhenti.” Jika cyclin atau cyclin-dependent kinase tidak memberikan lampu hijau, sel tidak dapat maju ke tahap siklus sel berikutnya.

Beberapa contoh pengaturan siklus sel diberikan di bawah ini.

Contoh Siklus Sel

Di sini kita akan membahas contoh umum tentang bagaimana sel mengatur siklus sel mereka, menggunakan kaskade kompleks molekul sinyal, enzim pengaktif protein, dan molekul penghancur sinyal.

p53

p53 adalah protein yang terkenal bagi para ilmuwan karena perannya dalam menghentikan sel dengan kerusakan DNA parah dari reproduksi.

Ketika DNA rusak, p53 bekerja dengan protein kinase yang bergantung pada siklin dan protein lain untuk memulai fungsi perbaikan dan perlindungan – dan juga dapat menghentikan sel dari memasuki mitosis, memastikan sel dengan kerusakan DNA tidak bereproduksi.

Siklin

siklin adalah sekelompok protein yang diproduksi di berbagai titik dalam siklus sel. Ada siklin unik untuk sebagian besar fase dari siklus sel – siklin G1, siklin G1 / S yang mengatur transisi dari G1 ke S, siklin S, dan siklin M yang mengatur kemajuan melalui tahapan mitosis.

Sebagian besar siklin ditemukan dalam sel pada konsentrasi yang sangat rendah selama fase-fase lain dari siklus sel, tetapi kemudian melonjak secara tiba-tiba ketika mereka perlu memberi lampu hijau ke tahap berikutnya dari siklus sel. Jenis kerusakan DNA tertentu dapat mencegah cyclin ini muncul untuk menggerakkan siklus sel maju, atau dapat mencegah mereka mengaktifkan kinase protein yang bergantung pada siklin mereka.

Beberapa lainnya, seperti G1 siklin, tetap tinggi sebagai sinyal “terus maju” dari G1 hingga mitosis.

Kinase Protein Bergantung-siklin

Siklon sel pada akhirnya melakukan tugasnya dengan berinteraksi dengan Cyclin-Dependent Protein Kinases – yaitu, kinase yang mengaktifkan enzim dan protein tertentu ketika mereka berikatan dengan siklin. Hal ini memungkinkan siklin berfungsi sebagai sinyal “go” untuk banyak perubahan dalam aktivitas seluler yang terjadi sepanjang siklus sel.

Protein kinase adalah seperangkat enzim khusus yang “mengaktifkan” enzim dan protein lain dengan menempelkan gugus fosfat ke dalamnya. Ketika suatu enzim atau protein lain “diaktifkan” oleh suatu kinase, perilakunya berubah sampai kembali ke bentuk tidak aktifnya.

Sistem dimana satu protein kinase dapat mengubah aktivitas banyak protein lain memungkinkan sinyal sederhana, seperti siklin, untuk menghasilkan perubahan kompleks pada aktivitas seluler. Kinase protein yang bergantung pada sinyal digunakan untuk mengoordinasikan banyak aktivitas seluler yang kompleks.

Related Posts