Baca artikel ini untuk mempelajari tentang periode dan kontrol siklus hidup sel!
Siklus sel (Howard dan Pelc, 1953) adalah serangkaian perubahan yang terjadi pada sel yang baru terbentuk yang melibatkan pertumbuhan dan pembelahannya untuk membentuk dua sel anakan.
Ini terdiri dari dua keadaan, fase I atau interfase pertumbuhan yang tidak membelah dan fase M atau fase mitosis yang membelah pendek. Interfase adalah serangkaian perubahan yang terjadi pada sel yang baru terbentuk dan nukleusnya sebelum mampu membelah lagi. Oleh karena itu, ini juga disebut intermitosis. Interfase tidak dapat didaftarkan sebagai tahap mitosis.
Ini adalah saat kritis dalam hal persiapan pembelahan sel karena selama fase ini terjadi duplikasi kromosom dalam sel mitosis dan penggandaan ukuran sel. Interfase menempati waktu antara akhir telofase dan awal profase berikutnya. Durasi antar fase bervariasi dari organisme ke organisme dan menempati 75-90% dari total waktu generasi.
Periode Siklus Sel:
Siklus sel dibagi menjadi empat periode: G 1 , S, G 2 dan mitosis. Berdasarkan aktivitas sintetiknya , interfase dibagi menjadi tiga sub-tahap; Gj, S dan G 2 (G berarti pertumbuhan dan S untuk sintesis).
Fase G 1 :
G interfase bervariasi dalam lamanya waktu menempati 25 sampai 50% dari waktu interfase. G 1 adalah “celah” waktu antara akhir mitosis dan awal sintesis DNA (fase S). Ini adalah periode yang paling bervariasi; tergantung pada kondisi fisiologis sel, itu bisa berlangsung berhari-hari, berbulan-bulan atau bertahun-tahun. Sel yang berhenti berproliferasi ditangkap pada titik spesifik G1 dan tetap ditarik dari siklus sel dalam keadaan G1 .
Hal terpenting dalam pengaturan proliferasi sel terjadi selama G, ketika keputusan krusial tentang apakah sel mengalami siklus pembelahan baru atau memasuki keadaan G 0 diambil, tetapi bagaimana hal ini dicapai tidak diketahui. G : sub-tahap ditandai dengan sejumlah aktivitas dalam persiapan fase S dan meliputi sintesis dan pengorganisasian substrat dan enzim yang diperlukan untuk sintesis DNA. Oleh karena itu G, ditandai dengan sintesis RNA dan protein.
2. S-fase:
Ini adalah periode sintesis DNA. Replikasi kromosom menemukan untuk ini (pewaris molekul DNA berfungsi sebagai cetakan dan membentuk salinan karbon. Isi DNA berlipat ganda dan kumpulan gen duplikat terbentuk. Seiring dengan replikasi DNA, serat kromatin baru terbentuk yang, bagaimanapun, tetap terikat berpasangan .
Karena serat kromatin adalah kromosom yang memanjang, setiap kromosom memiliki dua kromatid saudara perempuan yang tetap melekat pada sentromer. Sel fase S mengandung faktor yang menginduksi sintesis DNA. Histon disintesis selama fase-S, periode di mana mereka dikaitkan dengan DNA yang baru direplikasi.
Sub-tahap memiliki durasi yang relatif konstan di antara sel-sel serupa dari suatu spesies, menempati 35 hingga 40% dari waktu interfase.
3.G 2 -fase:
Fase ini mengikuti sintesis DNA dan mendahului mitosis (M). Ini sering ditandai dengan peningkatan volume nuklir dan rata-rata; durasi G 2 mirip dengan mitosis, 1-4 jam. Lebih penting lagi, G 2 adalah waktu di mana peristiwa metabolisme dan organisasi tertentu yang merupakan prasyarat untuk mitosis terjadi.
Selama fase ini, protein yang diperlukan untuk pembentukan serat gelendong disintesis. Pada awal G2 , ribosom disintesis dan disimpan untuk siklus sel berikutnya. Messenger RNA (mRNA) juga dibuat di G 2 .
Sebelum sintesis DNA (dalam G,), setiap kromosom biasanya muncul sebagai untai tunggal dan karenanya nilai DNA adalah 2C, tetapi mengikuti S, dalam G 2 kromosom muncul sebagai dua kromatid beruntai dan kandungan DNA memiliki nilai 4C.
Selama tahap-S, kandungan DNA memiliki nilai 4C. Ketika mitosis terjadi, nilai DNA dikembalikan ke nilai 2C atau jika meiosis terjadi, setiap produk akan memiliki nilai konstanta DNA 1C. Sintesis RNA terjadi sepanjang interfase, tidak seperti sintesis DNA, yang hanya terjadi selama fase-S. Sintesis RNA ditekan pada dua periode, selama fase-S dan fase-M.
Kontrol Siklus Sel:
1. Pos pemeriksaan dan pengaturannya:
ada , sel akan menarik diri dari siklus sel di G1 dan memasuki fase istirahat G0 . Titik di G 1 di mana informasi mengenai lingkungan sel dinilai, dan sel memutuskan apakah akan memasuki siklus pembelahan lain disebut titik restriksi (atau titik R). Sel yang kekurangan mitogen sebelum mencapai titik R masuk kembali ke G 0 dan gagal 10 menjalani pembelahan sel.
Sel yang kekurangan mitogen setelah melewati titik R terus melalui siklus sel untuk menyelesaikan pembelahan sel sebelum memasuki G 0 . Pada sebagian besar tipe sel, titik R terjadi beberapa jam setelah mitosis. Titik R sangat penting dalam memahami komitmen sel untuk menjalani siklus pembelahan sel. Interval dalam G, antara mitosis dan titik R adalah periode di mana banyak sinyal bertepatan dan berinteraksi untuk menentukan nasib sel.
Bagian-bagian dari siklus sel, seperti titik R, di mana proses dapat dihentikan dikenal sebagai pos pemeriksaan. Pos pemeriksaan beroperasi selama fase jeda. Ini memastikan bahwa sel kompeten untuk menjalani putaran replikasi DNA lainnya ( pada titik R dalam fase G) dan bahwa replikasi DNA telah berhasil diselesaikan sebelum pembelahan sel ( pos pemeriksaan fase G2).
2. Cyclins dan kinase yang bergantung pada siklin:
Mekanisme utama untuk mengontrol perkembangan siklus sel adalah dengan regulasi fosforilasi protein. Ini dikendalikan oleh protein kinase spesifik yang terdiri dari subunit pengatur dan subunit katalitik. Subunit pengatur disebut siklin dan subunit katalitik disebut kinase yang bergantung pada siklin (CDK).
CDK tidak memiliki aktivitas katalitik kecuali mereka terkait dengan siklin dan masing-masing dapat berasosiasi dengan lebih dari satu jenis siklin. CDK dan siklin yang ada dalam kompleks CDK-siklin spesifik bersama-sama menentukan protein target mana yang difosforilasi oleh protein kinase.
Ada tiga kelas kompleks siklin-CDK yang berbeda, yang berasosiasi dengan fase G1 , S atau M dari siklus sel.
(i) Kompleks G1 CDK menyiapkan sel untuk fase S dengan mengaktifkan faktor transkripsi yang menyebabkan ekspresi enzim yang diperlukan untuk sintesis DNA dan gen yang mengkode kompleks CDK fase S.
(ii) Kompleks CDK fase S merangsang dimulainya sintesis DNA terorganisir. Mesin memastikan bahwa setiap kromosom direplikasi hanya sekali.
(iii) Kompleks CDK mitosis menginduksi kondensasi kromosom dan memerintahkan pemisahan kromosom ke dalam dua sel anak.
Aktivitas kompleks CDK diatur dalam tiga cara:
(i) Dengan mengontrol transkripsi subunit kompleks CDK.
(ii) Dengan inhibitor yang mengurangi aktivitas kompleks CDK. Misalnya, kompleks COK mitosis disintesis dalam fase S dan G., tetapi aktivitasnya ditekan hingga sintesis DNA selesai.
(iii) Dengan proteolisis terorganisir dari kompleks CDK pada tahap tertentu dalam siklus sel di mana mereka tidak lagi diperlukan.
3. Regulasi oleh E2F dan Rb:
Perkembangan siklus sel melalui fase G. dan ke fase S sebagian diatur oleh aktivasi (dan dalam beberapa kasus penghambatan) transkripsi gen, sedangkan perkembangan melalui fase siklus sel selanjutnya tampaknya diatur terutama oleh mekanisme pasca-transkripsi. Melewati titik kunci G 1 R sangat bergantung pada aktivasi faktor transkripsi, E2F.
E2F merangsang transkripsi dan ekspresi gen yang mengkode protein yang diperlukan untuk replikasi DNA dan sintesis deoksiribo-nukleotida serta untuk siklin dan CDK yang diperlukan dalam fase siklus sel selanjutnya. Aktivitas E2F dihambat oleh pengikatan protein Rb (protein penekan tumor retinoblastoma dan protein terkait).
Ketika Rb dihipofosforilasi (kurang terfosforilasi), aktivitas E2F dihambat. Fosforilasi Rb oleh kompleks siklin-CDK selama fase G1 tengah dan akhir membebaskan E2F sehingga dapat mengaktifkan transkripsi.
4. Aktivasi dan penghambatan siklus sel:
Protein inhibitor kecil dapat menunda perkembangan siklus sel dengan menekan aktivitas kompleks siklin-CDK. Ada dua kelas inhibitor ini, protein CIP dan protein INK4.
