Siklus sel. pembelahan sel. Siklus hidup sel: fase, periode. Siklus hidup virus dalam sel inang Siklus sel mencakup 2 tahap

Fase G1, S dan G2 dari siklus sel secara kolektif disebut interfase. Sebuah sel yang membelah menghabiskan sebagian besar waktunya di interfase, karena ia tumbuh dalam persiapan untuk pembelahan. Fase mitosis dikaitkan dengan pemisahan inti diikuti oleh sitokinesis (pembelahan sitoplasma menjadi dua sel terpisah). Di akhir siklus mitosis, dua siklus berbeda terbentuk. Setiap sel mengandung materi genetik yang identik.

Waktu yang dibutuhkan untuk menyelesaikan pembelahan sel tergantung pada jenisnya. Misalnya, sel di sumsum tulang, sel kulit, dan sel di lambung serta usus membelah dengan cepat dan terus menerus. Sel lain membelah sesuai kebutuhan, menggantikan sel yang rusak atau mati. Jenis sel ini termasuk sel ginjal, hati dan paru-paru. Lainnya, termasuk sel saraf, berhenti membelah setelah matang.

Periode dan fase siklus sel

Diagram fase utama siklus sel

Dua periode utama siklus sel eukariotik meliputi interfase dan mitosis:

Interphase

Selama periode ini, sel menggandakan dirinya dan mensintesis DNA. Diperkirakan bahwa sel pemisah menghabiskan sekitar 90-95% waktunya untuk interfase, yang terdiri dari 3 fase berikut:

• Fase G1: interval waktu sebelum sintesis DNA. Pada fase ini, ukuran dan jumlah sel meningkat sebagai persiapan untuk pembelahan. pada fase ini bersifat diploid yang artinya terdapat dua set kromosom.
• Fase-S: fase siklus di mana DNA disintesis. Kebanyakan sel memiliki jendela waktu yang sempit di mana sintesis DNA terjadi. Konten kromosom berlipat ganda pada fase ini.
• Fase G2: periode setelah sintesis DNA, tetapi sebelum terjadinya mitosis. Sel mensintesis protein tambahan dan terus membesar.

Fase mitosis

Selama mitosis dan sitokinesis, isi sel induk didistribusikan secara merata di antara dua sel anak. Mitosis memiliki lima fase: profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase.

• Profase: pada tahap ini, perubahan terjadi baik di sitoplasma maupun di sel yang membelah. mengembun menjadi kromosom diskrit. Kromosom mulai bermigrasi menuju pusat sel. Selubung inti rusak dan serat gelendong terbentuk di kutub yang berlawanan dari sel.
• Prometafase: fase mitosis pada sel somatik eukariotik setelah profase dan metafase sebelumnya. Dalam prometafase, membran inti terurai menjadi banyak "vesikel membran", dan kromosom di dalamnya membentuk struktur protein yang disebut kinetokor.
• Metafase: pada tahap ini, inti atom menghilang sama sekali, pembelahan spindel terbentuk, dan kromosom berada di pelat metafase (bidang yang sama jauhnya dari dua kutub sel).
• Anafase: pada tahap ini, kromosom berpasangan () terpisah dan mulai bergerak ke ujung yang berlawanan (kutub) dari sel. Spindel pembelahan, tidak terkait dengan, meregangkan dan memperpanjang sel.
• Telofase: pada tahap ini, kromosom mencapai inti baru, dan kandungan genetik sel dibagi menjadi dua bagian. Sitokinesis (pembelahan sel eukariotik) dimulai sebelum akhir mitosis dan berakhir segera setelah telofase.

Sitokinesis

Sitokinesis adalah proses pembelahan sitoplasma pada sel eukariotik yang menghasilkan berbagai sel anakan. Sitokinesis terjadi pada akhir siklus sel setelah mitosis atau.

Dalam pembelahan sel hewan, sitokinesis terjadi ketika cincin kontraktil membentuk alur terbelah yang menjepit membran sel menjadi dua. Sebuah pelat sel dibuat, yang membagi sel menjadi dua bagian.

Segera setelah sel menyelesaikan semua fase siklus sel, sel kembali ke fase G1 dan seluruh siklus berulang lagi. Sel-sel tubuh juga mampu berada dalam keadaan tidak aktif, yang disebut fase Gap 0 (G0) pada titik mana pun dalam siklus hidupnya. Mereka dapat bertahan pada tahap ini untuk jangka waktu yang sangat lama sampai sinyal diterima untuk lewat siklus sel.

Sel yang mengandung mutasi genetik secara konstan ditempatkan pada fase G0 untuk mencegahnya bereplikasi. Ketika siklus sel salah, pertumbuhan sel normal terganggu. Dapat mengembangkan kontrol yang memperoleh sinyal pertumbuhan mereka sendiri dan terus berkembang biak tanpa hambatan.

Siklus sel dan meiosis

Tidak semua sel membelah melalui proses mitosis. Organisme yang bereproduksi secara seksual juga mengalami pembelahan sel yang disebut meiosis. Meiosis terjadi dan mirip dengan proses mitosis. Namun, setelah siklus sel lengkap, empat sel anak terbentuk di meiosis. Setiap sel berisi setengah jumlah kromosom sel asli (induk). Ini berarti sel kelamin sedang. Ketika sel kuman jantan dan betina haploid bergabung dalam proses yang disebut, mereka membentuk satu, yang disebut zigot.

Pembelahan sel - serangkaian proses yang dengannya dua atau lebih sel anak terbentuk dari satu sel induk. Pembelahan sel adalah dasar biologis kehidupan. Dalam kasus organisme uniseluler, organisme baru dibentuk melalui pembelahan sel. Dalam organisme multisel, pembelahan sel dikaitkan dengan reproduksi aseksual dan seksual, pertumbuhan dan pemulihan banyak strukturnya. Tugas utama pembelahan sel adalah transmisi informasi herediter ke generasi berikutnya. Sel prokariotik tidak memiliki inti yang terbentuk, sehingga selnya membelah menjadi dua sel anak yang lebih kecil, yang dikenal sebagai pemisahan biner, lebih mudah dan lebih cepat. Pada eukariota, beberapa jenis pembelahan sel dibedakan:

divisi mitosis - pembelahan, di mana dua sel anak dengan kumpulan kromosom yang sama terbentuk dari satu sel induk (untuk sel somatik)

pemisahan meiosis - divisi, di mana empat sel anak dengan setengah (haploid) set kromosom terbentuk dari satu sel induk (dalam organisme dengan reproduksi seksual)

pemula - pembelahan, di mana dua sel anak terbentuk dari satu sel induk, salah satunya lebih besar dari yang lain (misalnya, dalam ragi)

beberapa divisi (skizogoni) - pembelahan, di mana banyak sel anak terbentuk dari satu sel induk (misalnya, pada malaria plasmodium).

Pembelahan sel adalah bagian dari siklus sel. Siklus sel - ini adalah periode keberadaan sel dari satu divisi ke divisi lainnya. Durasi periode ini berbeda untuk organisme yang berbeda (misalnya, pada bakteri - 20-30 menit, untuk leukosit manusia - 4-5 hari) dan tergantung pada usia, suhu, jumlah DNA, jenis sel, dan sejenisnya. Pada organisme uniseluler, siklus sel bertepatan dengan kehidupan individu, dan dalam organisme multisel, sel-sel tubuh, yang terus membelah, bertepatan dengan siklus mitosis. Proses molekuler yang berlangsung selama siklus sel konsisten. Penerapan siklus sel ke arah yang berlawanan tidak mungkin dilakukan. Fitur penting dari semua eukariota adalah fase paparan berlebih dari siklus sel tunduk pada koordinasi yang tepat. Satu fase dari siklus sel digantikan oleh fase lain dalam urutan yang ditetapkan secara ketat, dan sebelum dimulainya fase berikutnya, semua karakteristik proses biokimia dari fase sebelumnya telah diselesaikan dengan baik. Gangguan pada siklus sel dapat menyebabkan kelainan kromosom. Misalnya, sebagian kromosom bisa hilang, tidak terdistribusi secara memadai antara dua sel anak, dan sejenisnya. Kelainan kromosom semacam itu merupakan ciri khas sel kanker. Ada dua kelas utama molekul pengatur yang mengarahkan siklus sel. Ini adalah enzim cyclins dan cyclin-dependent kinase. L. Hartwell, R. Hunt dan P. Nurse menerima Hadiah Nobel 2001 dalam bidang Kedokteran dan Fisiologi untuk penemuan molekul sentral ini dalam pengaturan siklus sel.

Periode utama dari siklus sel adalah interfase, mitosis, dan sitokinesis.

Siklus sel \u003d Interfase + Mitosis + Sitokinesis

Interphase (lat. Diantara, fase - penampilan) - periode antara pembelahan sel atau dari pembelahan sel hingga kematiannya.

Durasi interfase, biasanya, mencapai 90% dari waktu seluruh siklus sel. Ciri utama sel interfase adalah keadaan despiralisasi kromatin. Dalam sel yang telah kehilangan kemampuan untuk membelah (misalnya, neuron), interfase akan menjadi periode dari mitosis terakhir hingga kematian sel.

Interphase memastikan pertumbuhan sel, penggandaan molekul DNA, sintesis senyawa organik, reproduksi mitokondria, mengakumulasi energi dalam ATP, yang diperlukan untuk memastikan pembelahan sel.

Interfase meliputi periode presintetik, sintetik, dan postintetik. Periode presintesis (G1-phase) - ditandai dengan pertumbuhan sel. Selama periode ini, yang paling lama, sel tumbuh, berdiferensiasi, dan menjalankan fungsinya. Pada sel berdiferensiasi yang tidak lagi membelah, tidak ada fase G1 dalam siklus sel. Sel-sel tersebut berada dalam periode tidak aktif (fase G0). Periode sintetis (S-phase) adalah periode, peristiwa utamanya adalah penggandaan DNA. Setiap kromosom dalam periode ini menjadi bikromatid. Periode pasca sintesis (G2-phase) - periode persiapan segera untuk mitosis.

Peristiwa besar selama interfase

titik	Proses dasar
Presintetik (Fase G1, terpanjang, dari 10 jam hingga beberapa hari)	■ pembentukan organel utama; ■ nukleolus menghasilkan mRNA, tRNA, rRNA; ■ Proses biosintetik intensif dan pertumbuhan sel yang meningkat
Sintetis (S-phase, durasinya 6-10 jam)	■ Replikasi DNA dan sintesis histon dan transformasi kromosom menjadi struktur dua kromatid; ■ Penggandaan sentriol
Pasca sintetik (G2-phase, durasinya 3-4 jam)	■ pemisahan, pembentukan organel baru utama; ■ penghancuran sitoskeleton; ■ meningkatkan sintesis protein, lipid, karbohidrat, RNA, ATP, dll. |

Mitosis adalah jenis utama pembelahan sel eukariotik. Bagian ini terdiri dari 4 fase ( profase, metafase, anafase, telofase) dan berlangsung dari beberapa menit hingga 2-3 jam.

Sitokinesis (atau sitotomi) - pembelahan sitoplasma sel eukariotik, yang terjadi setelah sel membelah inti (mitosis). Dalam kebanyakan kasus, sitoplasma dan organel sel didistribusikan kira-kira sama rata di antara sel anak. Pengecualian adalah oogenesis, di mana sel telur di masa depan menerima hampir semua sitoplasma dan organel, sedangkan badan kutub hampir tidak menahannya dan segera mati. Dalam kasus-kasus ketika pembelahan inti tidak disertai dengan sitokinesis, sel-sel berinti banyak terbentuk (misalnya, serat otot transversal). Sitokinesis terjadi segera setelah telofase. Dalam sel hewan, selama telofase, membran plasma mulai merayap ke dalam di ekuator (di bawah aksi mikrofilamen) dan membelah sel menjadi dua. Dalam sel tumbuhan di ekuator dengan mikrofilamen, tubuh kecil terbentuk - fragmoblast.dll Mitokondria, EPS, badan Golgi, ribosom bergerak ke sana. Gelembung dari aparatus Golgi bergabung membentuk pelat sel, yang mengembang dan menyatu dengan dinding sel sel induk.

BIOLOGI +Apoptosis adalah fenomena kematian sel terprogram. Tidak seperti jenis kematian sel lainnya - nekrosis- selama apoptosis, kerusakan membran sitoplasma tidak terjadi dan, karenanya, isi sel tidak memasuki lingkungan ekstraseluler. Ciri khasnya adalah fragmentasi DNA oleh enzim tertentu endonukleza menjadi fragmen. Proses apoptosis, yang diperlukan untuk regulasi fisiologis jumlah sel dalam tubuh, untuk penghancuran sel-sel tua, untuk musim gugur daun gugur, untuk aksi sitoksik limfosit pembunuh, untuk embriogenesis tubuh, dll. Gangguan apoptosis sel normal menyebabkan proliferasi sel yang tidak terkendali dan munculnya tumor.

Pertumbuhan tubuh manusia karena peningkatan ukuran dan jumlah sel, sedangkan yang terakhir disediakan oleh proses pembelahan, atau mitosis. Proliferasi sel terjadi di bawah pengaruh faktor pertumbuhan ekstraseluler, dan sel itu sendiri melalui rangkaian peristiwa berulang yang dikenal sebagai siklus sel.

Ada empat yang utama tahap: G1 (presintetik), S (sintetik), G2 (postintetik) dan M (mitosis). Ini diikuti oleh pemisahan sitoplasma dan membran plasma, menghasilkan dua sel anak yang identik. Fase Gl, S dan G2 adalah bagian dari interfase. Replikasi kromosom terjadi selama fase sintetis, atau fase S.
Paling sel tidak tunduk pada pembelahan aktif, aktivitas mitosisnya ditekan selama fase GO, yang merupakan bagian dari fase G1.

Durasi fase-M adalah 30-60 menit, sedangkan seluruh siklus sel membutuhkan waktu sekitar 20 jam Tergantung pada usia, sel manusia normal (non-tumor) menjalani hingga 80 siklus mitosis.

Proses siklus sel dikendalikan oleh aktivasi berulang secara berurutan dan inaktivasi enzim kunci yang disebut cidin-dependent protein kinase (CPK), serta kofaktornya, cyclins. Dalam hal ini, di bawah pengaruh fosfokinase dan fosfatase, terjadi fosforilasi dan defosforilasi kompleks cyclin-CZK khusus yang bertanggung jawab untuk permulaan fase tertentu dari siklus.

Selain itu, sesuai tahapan yang mirip dengan protein CGK menyebabkan pemadatan kromosom, pecahnya selubung inti dan reorganisasi mikrotubulus sitoskeleton untuk membentuk spindel pembelahan (spindel mitosis).

Fase G1 dari siklus sel

Fase G1 - tahap perantara antara fase-M dan S, di mana ada peningkatan jumlah sitoplasma. Selain itu, pada akhir fase G1, pos pemeriksaan pertama terletak di mana perbaikan DNA terjadi dan kondisi lingkungan diperiksa (apakah cukup baik untuk transisi ke fase S).

Dalam kasus nuklir DNA rusak, aktivitas protein p53 meningkat, yang merangsang transkripsi p21. Yang terakhir ini mengikat kompleks siklin-CZK tertentu, yang bertanggung jawab untuk transfer sel ke fase S, dan menghambat pembelahannya pada tahap fase-Gl. Hal ini memungkinkan enzim perbaikan untuk memperbaiki fragmen DNA yang rusak.

Saat patologi terjadi replikasi protein p53 dari DNA yang rusak terus berlanjut, yang memungkinkan sel yang membelah untuk mengakumulasi mutasi dan berkontribusi pada perkembangan proses tumor. Inilah mengapa p53 sering disebut sebagai “penjaga genom”.

Fase G0 dari siklus sel

Proliferasi sel pada mamalia hanya mungkin dengan partisipasi sel yang disekresikan oleh sel lain faktor pertumbuhan ekstraseluler, yang memberikan efeknya melalui transduksi sinyal kaskade dari protooncogen. Jika selama fase G1 sel tidak menerima sinyal yang sesuai, maka ia meninggalkan siklus sel dan masuk ke keadaan G0, yang bisa berlangsung selama beberapa tahun.

Blok G0 terjadi dengan bantuan protein penekan mitosis, salah satunya adalah protein retinoblastoma (Protein Rb), dikodekan oleh alel normal dari gen retinoblastoma. Protein ini menempel pada protein pengatur miring, menghalangi stimulasi transkripsi gen yang diperlukan untuk proliferasi sel.

Faktor pertumbuhan ekstraseluler menghancurkan blok dengan aktivasi Kompleks siklin-CZK khusus-gl, yang memfosforilasi protein Rb dan mengubah konformasi, mengakibatkan putusnya ikatan dengan protein pengatur. Dalam hal ini, yang terakhir mengaktifkan transkripsi gen yang dikodekan oleh mereka, yang memicu proses proliferasi.

Fase S dari siklus sel

Kuantitas standar dNA beruntai ganda di setiap sel, sesuai dengan set diploid dari kromosom untai tunggal, biasanya ditetapkan sebagai 2C. Set 2C dipertahankan selama fase G1 dan digandakan (4C) selama fase S, saat DNA kromosom baru disintesis.

Dari akhir Fase-S. dan hingga fase M (termasuk fase G2), setiap kromosom yang terlihat mengandung dua molekul DNA yang terikat erat yang disebut kromatid saudara. Jadi, dalam sel manusia, dari akhir fase S ke tengah fase M, ada 23 pasang kromosom (46 unit terlihat), tetapi 4C (92) heliks ganda DNA inti.

Selama mitosis distribusi set kromosom yang identik pada dua sel anak terjadi sedemikian rupa sehingga masing-masing mengandung 23 pasang molekul 2C-DNA. Perlu dicatat bahwa fase G1 dan G0 adalah satu-satunya fase siklus sel, di mana set 2C molekul DNA sesuai dengan 46 kromosom dalam sel.

Fase G2 dari siklus sel

Kedua check Pointdi mana ukuran sel diperiksa berada di akhir fase G2, terletak di antara fase S dan mitosis. Selain itu, pada tahap ini, sebelum melanjutkan ke mitosis, dilakukan pengecekan kelengkapan replikasi dan integritas DNA. Mitosis (fase-M)

1. Profase... Kromosom, yang masing-masing terdiri dari dua kromatid identik, mulai menebal dan terlihat di dalam nukleus. Di kutub yang berlawanan dari sel, alat seperti gelendong mulai terbentuk dari serat tubulin di sekitar dua sentrosom.

2. Prometafase... Terjadi pemisahan membran inti. Kinetokor terbentuk di sekitar sentromer kromosom. Serat tubulin menembus ke dalam nukleus dan berkonsentrasi di dekat kinetokor, menghubungkannya dengan serat yang berasal dari sentrosom.

3. Metafase... Ketegangan pada serat memaksa kromosom berbaris di tengah antara kutub spindel, sehingga membentuk pelat metafase.

4. Anafase... DNA sentromer, dibagi antara kromatid saudara, digandakan, kromatid terpisah dan menyimpang lebih dekat ke kutub.

5. Telofase... Kromatid saudara perempuan yang terpisah (yang mulai sekarang dianggap sebagai kromosom) mencapai kutub. Sebuah membran inti muncul di sekitar masing-masing kelompok. Kromatin yang terkondensasi menghilang dan nukleolus terbentuk.

6. Sitokinesis... Membran sel berkontraksi dan alur pembelahan terbentuk di tengah antara kutub, yang akhirnya memisahkan dua sel anak.

Siklus sentrosom

Di fase G1 waktu ada pemisahan sepasang sentriol yang terhubung ke setiap sentrosom. Selama fase S dan G2, sentriol anak baru terbentuk di sebelah kanan sentriol lama. Pada awal fase-M, sentrosom membelah, dua sentrosom anak menyimpang ke kutub sel.

Signifikansi biologis dari pembelahan sel. Sel-sel baru muncul dari pembelahan sel yang sudah ada. Jika organisme bersel tunggal membelah, maka dua organisme baru terbentuk darinya. Organisme multisel juga memulai perkembangannya, paling sering dari satu sel. Melalui banyak divisi, sejumlah besar sel terbentuk, yang membentuk tubuh. Pembelahan sel menjamin reproduksi dan perkembangan organisme yang berarti kelangsungan kehidupan di Bumi.

Siklus sel - kehidupan sel dari saat pembentukannya dalam proses pembelahan sel induk hingga pembelahannya sendiri (termasuk pembelahan ini) atau kematian.

Selama siklus ini, setiap sel tumbuh dan berkembang sedemikian rupa sehingga berhasil menjalankan fungsinya di dalam tubuh. Selanjutnya, sel berfungsi untuk waktu tertentu, setelah itu membelah, membentuk sel anak, atau mati.

Dalam berbagai jenis organisme, siklus sel membutuhkan waktu yang berbeda: misalnya, dalam bakteri itu berlangsung sekitar 20 menit, sepatu infusoria - dari 10 hingga 20 jam Sel-sel organisme multisel pada tahap awal perkembangan sering membelah, dan kemudian siklus sel diperpanjang secara signifikan. Misalnya, segera setelah kelahiran seseorang, sel-sel otak membelah berkali-kali: 80% neuron otak terbentuk selama periode ini. Namun, sebagian besar sel ini dengan cepat kehilangan kemampuannya untuk membelah, dan beberapa bertahan sampai tubuh mati secara alami, tidak membelah sama sekali.

Siklus sel terdiri dari interfase dan mitosis (Gbr. 54).

Interphase- interval siklus sel antara dua divisi. Selama seluruh interfase, kromosom bersifat non-heliks; mereka berada di inti sel dalam bentuk kromatin. Biasanya, interfase terdiri dari tiga periode: pra-sintetik, sintetik, dan pasca-sintetik.

Periode presintetik (G,)- bagian terpanjang dari interfase tersebut. Itu dapat bertahan di berbagai jenis sel dari 2 - 3 jam hingga beberapa hari. Selama periode ini, sel tumbuh, jumlah organel meningkat di dalamnya, energi dan zat terakumulasi untuk penggandaan DNA berikutnya - Selama periode Gj, setiap kromosom terdiri dari satu kromatid, yaitu jumlah kromosom ( p) dan kromatid (dari) korek api. Satu set kromosom dan kro-

matid (molekul DNA) dari sel diploid dalam periode GR dari siklus sel dapat diekspresikan dengan tulisan 2p2s.

Pada periode sintetis (S)terjadi duplikasi DNA, begitu juga dengan sintesis protein yang diperlukan untuk pembentukan kromosom selanjutnya. DIdalam periode yang sama, terjadi penggandaan sentriol.

Penggandaan DNA disebut replikasi.Selama replikasi, enzim khusus memutuskan dua untai molekul DNA induk asli, memutus ikatan hidrogen antara nukleotida komplementer. Molekul DNA polimerase, enzim utama replikasi, terikat pada rantai yang terpisah. Kemudian molekul DNA polimerase mulai bergerak di sepanjang rantai induk, menggunakannya sebagai cetakan, dan mensintesis rantai anak baru, memilih nukleotida untuknya sesuai dengan prinsip saling melengkapi (Gbr. 55). Misalnya, jika sebagian dari rantai DNA induk memiliki urutan nukleotida A C G T G A, maka bagian dari rantai anak akan berbentuk THCATsT. DIoleh karena itu, replikasi disebut sebagai reaksi sintesis matriks. DIsebagai hasil dari replikasi, dua molekul DNA beruntai ganda yang identik terbentuk DIkomposisi masing-masing termasuk satu rantai molekul induk asli dan satu rantai anak yang baru disintesis.

Pada akhir periode S, setiap kromosom sudah terdiri dari dua kromatid saudara identik, yang terhubung satu sama lain di daerah sentromer. Jumlah kromatid di setiap pasang kromosom homolog menjadi sama dengan empat. Jadi, himpunan kromosom dan kromatid sel diploid pada akhir periode-S (yaitu, setelah replikasi) diekspresikan dengan notasi. 2p4s.

Periode pasca sintesis (G 2)terjadi setelah duplikasi DNA - Pada saat ini, sel mengakumulasi energi dan mensintesis protein untuk pembelahan yang akan datang (misalnya, protein tubulin untuk membangun mikrotubulus, yang kemudian membentuk spindel pembelahan). Selama seluruh periode C 2, himpunan kromosom dan kromatid dalam sel tetap tidak berubah - 2n4s.

Interphase berakhir dan dimulai divisi,sebagai hasil dari pembentukan sel anak. Selama mitosis (cara utama pembelahan sel eukariotik), kromatid saudara dari setiap kromosom dipisahkan satu sama lain dan memasuki sel anak yang berbeda. Akibatnya, sel anak perempuan yang memasuki siklus sel baru memiliki satu set 2p2s.

Dengan demikian, siklus sel mencakup periode waktu dari kemunculan sel hingga pembelahan lengkapnya menjadi dua sel anak dan mencakup interfase (Gr, S-, C2 -periods) dan mitosis (lihat Gambar 54). Urutan periode siklus sel ini adalah karakteristik sel yang terus membelah, misalnya, untuk sel-sel lapisan pertumbuhan epidermis kulit, sumsum tulang merah, selaput lendir saluran pencernaan hewan, dan sel-sel jaringan pendidikan tumbuhan. Mereka dapat berbagi setiap 12 hingga 36 jam.

Berbeda dengan ini, sebagian besar sel organisme multiseluler mengambil jalur spesialisasi dan, setelah melewati sebagian periode Gj, mereka dapat masuk ke dalam apa yang disebut periode istirahat (Go-periode).Sel-sel dalam periode G n menjalankan fungsi spesifiknya di dalam tubuh, proses metabolisme dan energi berlangsung di dalamnya, tetapi tidak ada persiapan untuk replikasi. Sel-sel seperti itu, sebagai suatu peraturan, secara permanen kehilangan kemampuannya untuk membelah. Contohnya termasuk neuron, sel lensa, dan banyak lainnya.

Namun, beberapa sel dalam periode Gn (misalnya, leukosit, sel hati) dapat meninggalkannya dan melanjutkan siklus sel, melewati semua periode interfase dan mitosis. Jadi, sel-sel hati dapat kembali memperoleh kemampuan untuk membelah setelah beberapa bulan dalam masa tidak aktif.

Kematian sel. Kematian (kematian) sel individu atau kelompoknya terus-menerus ditemui pada organisme multisel, serta kematian organisme uniseluler. Kematian sel dapat dibagi menjadi dua kategori: nekrosis (dari bahasa Yunani. necros - mati) dan apoptosis, yang sering disebut kematian sel terprogram atau bahkan bunuh diri sel.

Nekrosis- kematian sel dan jaringan pada organisme hidup, yang disebabkan oleh aksi faktor-faktor yang merusak. Penyebab nekrosis dapat berupa paparan suhu tinggi dan rendah, radiasi pengion, berbagai bahan kimia (termasuk racun yang dilepaskan oleh patogen). Kematian sel nekrotik juga diamati sebagai akibat dari kerusakan mekanis, gangguan suplai darah dan persarafan jaringan, jika terjadi reaksi alergi.

Dalam sel yang rusak, permeabilitas membran terganggu, sintesis protein berhenti, proses metabolisme lain berhenti, nukleus, organel dan, akhirnya, seluruh sel dihancurkan. Ciri nekrosis adalah seluruh kelompok sel mengalami kematian seperti itu (misalnya, pada infark miokard, bagian otot jantung yang mengandung banyak sel mati karena penghentian suplai oksigen). Biasanya, sel sekarat diserang oleh leukosit, dan reaksi inflamasi berkembang di zona nekrosis.

Apoptosis- kematian sel terprogram, diatur oleh tubuh. Selama perkembangan dan fungsi organisme, beberapa selnya mati tanpa kerusakan langsung. Proses ini terjadi pada semua tahap kehidupan suatu organisme, bahkan dalam periode embrio.

Pada organisme dewasa, kematian sel yang direncanakan juga terjadi secara konstan. Jutaan sel mati karena darah, epidermis kulit, selaput lendir saluran pencernaan, dll. Setelah ovulasi, sebagian dari sel folikel ovarium mati, setelah menyusui - sel payudara. Di tubuh orang dewasa, 50-70 miliar sel mati setiap hari akibat apoptosis. Selama apoptosis, sel pecah menjadi fragmen terpisah yang dikelilingi oleh plasmalemma. Biasanya, fragmen sel mati diambil oleh leukosit atau sel tetangga tanpa memicu respons inflamasi. Pengisian kembali sel-sel yang hilang disediakan oleh pembelahan.

Jadi, apoptosis mengganggu pembelahan sel yang tak terbatas. Dari "kelahiran" hingga apoptosis, sel menjalani sejumlah siklus sel normal. Setelah masing-masingnya, sel beralih ke siklus sel baru atau ke apoptosis.

1. Apakah siklus sel itu?

2. Apa yang disebut interfase? Apa peristiwa utama yang terjadi dalam periode G r, S dan O 2 dari interfase tersebut?

3. Sel apa yang dikarakterisasi oleh G 0 -nepnofl? Apa yang terjadi selama periode ini?

4. Bagaimana replikasi DNA dilakukan?

5. Apakah molekul DNA yang menyusun kromosom homolog sama? Komposisi kromatid saudara? Mengapa?

6. Apa itu nekrosis? Apoptosis? Apa persamaan dan perbedaan antara nekrosis dan apoptosis?

7. Apa pentingnya kematian sel terprogram dalam kehidupan organisme multisel?

8. Menurut Anda mengapa sebagian besar organisme hidup memiliki DNA sebagai penjaga utama informasi herediter, sedangkan RNA hanya melakukan fungsi tambahan?

Bab 1. Komponen kimiawi organisme hidup

• § 1. Kandungan unsur kimia dalam tubuh. Makro dan mikro
• § 2. Senyawa kimiawi dalam organisme hidup. Zat anorganik

Bab 2. Sel - unit struktural dan fungsional organisme hidup

• § 10. Sejarah ditemukannya sel. Penciptaan teori sel
• § 15. Retikulum endoplasma. Kompleks Golgi. Lisosom

Bab 3. Metabolisme dan konversi energi dalam tubuh

• § 24. Karakteristik umum metabolisme dan konversi energi

Bab 4. Organisasi struktural dan regulasi fungsi dalam organisme hidup

Reproduksi dan perkembangan organisme, transmisi informasi herediter, dan regenerasi didasarkan pada pembelahan sel. Sel seperti itu hanya ada dalam interval waktu antar divisi.

Periode keberadaan sel dari saat pembentukannya oleh pembelahan sel induk (yaitu pembelahan itu sendiri juga termasuk dalam periode ini) sampai saat pembelahan atau kematiannya sendiri disebut vital atau siklus sel.

Siklus hidup sel dibagi menjadi beberapa fase:

• fase pembagian (fase ini adalah saat terjadi pembelahan mitosis);
• fase pertumbuhan (segera setelah pembelahan, pertumbuhan sel dimulai, volumenya meningkat dan mencapai ukuran tertentu);
• fase istirahat (dalam fase ini, nasib sel belum ditentukan: sel dapat mulai mempersiapkan pembelahan, atau mengikuti jalur spesialisasi);
• fase diferensiasi (spesialisasi) (terjadi pada akhir fase pertumbuhan - saat ini sel menerima fitur struktural dan fungsional tertentu);
• fase kematangan (periode fungsi sel, kinerja fungsi tertentu, tergantung pada spesialisasi);
• fase penuaan (periode melemahnya fungsi vital sel, yang berakhir dengan pembelahan atau kematiannya).

Durasi siklus sel dan jumlah fase yang termasuk di dalamnya berbeda dalam sel. Misalnya, sel-sel jaringan saraf setelah akhir masa embrionik berhenti membelah dan berfungsi sepanjang hidup organisme, lalu mati. Contoh lainnya adalah sel-sel embrio. Pada tahap penghancuran, mereka, setelah menyelesaikan satu divisi, segera melanjutkan ke tahap berikutnya, melewati, pada saat yang sama, semua tahap lainnya.

Ada beberapa cara pembelahan sel berikut:

1. mitosis atau kariokinesis - pembagian tidak langsung;
2. meiosis atau divisi reduksi - pembelahan, yang merupakan ciri fase pematangan sel germinal atau pembentukan spora pada tumbuhan spora yang lebih tinggi.

Mitosis adalah proses yang berkelanjutan, sebagai akibatnya, pertama terjadi penggandaan, dan kemudian pemerataan materi herediter antara sel anak. Akibat mitosis, muncul dua sel yang masing-masing mengandung jumlah kromosom yang sama dengan yang terkandung di dalam sel induk. Karena kromosom sel anak berasal dari kromosom ibu menggunakan replikasi DNA yang tepat, gen mereka memiliki informasi keturunan yang persis sama. Sel anak perempuan secara genetik identik dengan sel induk.
Jadi, selama mitosis, terjadi transfer akurat informasi herediter dari sel induk ke anak. Jumlah sel dalam tubuh meningkat sebagai akibat dari mitosis, yang merupakan salah satu mekanisme pertumbuhan utama. Harus diingat bahwa sel dengan set kromosom yang berbeda dapat membelah melalui mitosis - tidak hanya diploid (sel somatik pada kebanyakan hewan), tetapi juga haploid (banyak alga, gametofit tumbuhan tingkat tinggi), triploid (angiosperm endosperm) atau poliploid.

Ada banyak spesies tumbuhan dan hewan yang bereproduksi secara aseksual hanya melalui satu pembelahan sel mitosis, yaitu. mitosis mendasari reproduksi aseksual. Berkat mitosis, sel-sel diganti dan bagian tubuh yang hilang diregenerasi, yang selalu ada dalam satu atau lain hal di semua organisme multisel. Pembelahan sel mitosis berlangsung di bawah kendali genetik lengkap. Mitosis adalah peristiwa sentral dalam siklus mitosis sel.

Siklus mitosis - Kompleks peristiwa yang saling terkait dan ditentukan secara kronologis yang terjadi selama persiapan sel untuk pembelahan dan selama pembelahan sel itu sendiri. Durasi siklus mitosis dapat sangat bervariasi pada organisme yang berbeda. Siklus mitosis terpendek ditemukan dalam pembelahan telur beberapa hewan (misalnya, pada ikan mas, pembelahan pembelahan pertama terjadi setiap 20 menit). Durasi siklus mitosis yang paling umum adalah 18-20 jam. Ada juga siklus yang berlangsung beberapa hari. Bahkan di organ dan jaringan yang berbeda dari satu organisme, durasi siklus mitosis bisa berbeda. Misalnya, pada tikus, sel-sel jaringan epitel duodenum membelah setiap 11 jam, jejunum setiap 19 jam, dan di kornea mata setiap 3 hari.

Faktor-faktor apa yang mendorong sel untuk mitosis tidak diketahui oleh para ilmuwan. Ada asumsi bahwa peran utama di sini dimainkan oleh rasio inti-sitoplasma (rasio volume inti dan sitoplasma). Ada juga bukti bahwa sel yang sekarat menghasilkan zat yang dapat merangsang pembelahan sel.

Dalam siklus mitosis, dua peristiwa utama dibedakan: interfase dan dirinya sendiri divisi .

Sel baru terbentuk dalam dua proses berurutan:

1. mitosis, menyebabkan penggandaan inti;
2. sitokinesis - pembelahan sitoplasma, di mana dua sel anak muncul, masing-masing berisi satu inti anak.

Pembelahan sel sendiri biasanya memakan waktu 1-3 jam, oleh karena itu bagian utama dari kehidupan sel berlangsung dalam interfase. Interfase disebut interval waktu antara dua divisi sel. Durasi interfase biasanya sampai 90% dari seluruh siklus sel. Interphase terdiri dari tiga periode: presintetik atau G 1, sintetis atau S, dan postsynthetic atau G 2.

Presintetik periode adalah periode interfase terpanjang, durasinya berkisar dari 10 jam hingga beberapa hari. Segera setelah pembelahan, fitur pengorganisasian sel interfase dipulihkan: pembentukan nukleolus selesai, sintesis protein intensif di sitoplasma terjadi, yang mengarah pada peningkatan massa sel, stok prekursor DNA terbentuk, enzim yang mengkatalis reaksi replikasi DNA, dll. Itu. dalam periode presintetik, ada proses persiapan untuk periode interfase berikutnya - yang sintetis.

Durasi sintetis periode dapat bervariasi: pada bakteri itu beberapa menit, dalam sel mamalia bisa mencapai 6-12 jam. Dalam periode sintetis, ada penggandaan molekul DNA - peristiwa utama interfase. Dalam hal ini, setiap kromosom menjadi dikromatid, dan jumlahnya tidak berubah. Bersamaan dengan replikasi DNA di sitoplasma, proses intensif sintesis protein yang membentuk kromosom terjadi.

Terlepas dari kenyataan bahwa periode G 2 disebut postsynthetic , proses sintesis pada tahap interfase ini berlanjut. Ini disebut postsintetik hanya karena dimulai setelah akhir proses sintesis DNA (replikasi). Jika pada periode presintesis dilakukan pertumbuhan dan persiapan sintesis DNA, maka pada periode pasca sintesis sel dipersiapkan untuk pembelahan, yang juga ditandai dengan proses sintesis yang intensif. Selama periode ini, proses sintesis protein yang menyusun kromosom terus berlanjut; substansi energetik dan enzim disintesis, yang diperlukan untuk memastikan proses pembelahan sel; spiralisasi kromosom dimulai, protein disintesis, yang diperlukan untuk membangun peralatan mitosis sel (spindel pembelahan); ada peningkatan massa sitoplasma dan volume inti meningkat drastis. Pada akhir periode pasca sintesis, sel mulai membelah.