Siklus hidup sel. Siklus sel. pembelahan sel Apakah dua tahap dari siklus sel

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.

Pelajaran ini memungkinkan Anda untuk mempelajari topik " Lingkaran kehidupan sel ". Di atasnya kita akan berbicara tentang apa yang memainkan peran utama dalam pembelahan sel, yang mentransfer informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya. Anda juga akan mempelajari seluruh siklus hidup sel, yang juga disebut urutan peristiwa yang terjadi sejak sel terbentuk hingga pembelahannya.

Topik: Reproduksi dan perkembangan individu organisme

Pelajaran: Siklus Hidup Sel

Menurut teori sel, sel baru hanya muncul dengan membelah sel induk sebelumnya. , yang mengandung molekul DNA, memainkan peran penting dalam proses pembelahan sel, karena menyediakan transfer informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Oleh karena itu, sangat penting bahwa sel-sel anak menerima jumlah materi genetik yang sama, dan itu sangat alami dibandingkan sebelumnya pembelahan sel ada penggandaan materi genetik, yaitu molekul DNA (Gbr. 1).

Apa siklus sel? Siklus hidup sel - urutan peristiwa yang terjadi dari saat pembentukan sel tertentu hingga pembelahannya menjadi sel anak. Menurut definisi lain, siklus sel adalah kehidupan sel dari saat kemunculannya sebagai akibat dari pembelahan sel induk sampai pembelahan atau kematiannya sendiri.

Selama siklus sel, sel tumbuh dan berubah sehingga berhasil menjalankan fungsinya dalam organisme multisel. Proses ini disebut diferensiasi. Kemudian sel berhasil menjalankan fungsinya untuk jangka waktu tertentu, setelah itu mulai membelah.

Jelas bahwa semua sel organisme multiseluler tidak dapat membelah tanpa batas waktu, jika tidak semua makhluk, termasuk manusia, akan abadi.

Angka: 1. Fragmen molekul DNA

Ini tidak terjadi karena DNA mengandung "gen kematian" yang diaktifkan dalam kondisi tertentu. Mereka mensintesis protein enzim tertentu yang menghancurkan struktur sel, organelnya. Akibatnya sel menyusut dan mati.

Kematian sel terprogram ini disebut apoptosis. Tetapi dalam periode dari saat munculnya sel hingga apoptosis, sel mengalami banyak pembelahan.

Siklus sel terdiri dari 3 tahap utama:

1. Interphase adalah periode pertumbuhan intensif dan biosintesis zat tertentu.

2. Mitosis, atau karyokinesis (pembelahan inti).

3. Sitokinesis (pembelahan sitoplasma).

Mari kita lihat lebih dekat tahapan siklus sel. Jadi, yang pertama adalah interfase. Interphase adalah fase terpanjang, periode sintesis dan pertumbuhan yang intens. Sel mensintesis banyak zat yang diperlukan untuk pertumbuhannya dan penerapan semua fungsinya. Selama interfase, replikasi DNA terjadi.

Mitosis adalah proses pembelahan inti, di mana kromatid dipisahkan satu sama lain dan didistribusikan kembali dalam bentuk kromosom di antara sel anak.

Sitokinesis adalah proses pembelahan sitoplasma antara dua sel anak. Biasanya, dengan nama mitosis, sitologi menggabungkan tahap 2 dan 3, yaitu pembelahan sel (kariokinesis), dan pembelahan sitoplasma (sitokinesis).

Mari kita karakterisasi interfase lebih detail (Gbr. 2). Interfase terdiri dari 3 periode: G 1, S dan G 2. Periode pertama, presintetik (G 1), adalah fase pertumbuhan sel yang intensif.

Angka: 2. Tahapan utama dari siklus hidup sel.

Di sinilah sintesis zat tertentu terjadi, ini adalah fase terpanjang yang mengikuti pembelahan sel. Pada fase ini, terjadi akumulasi zat dan energi yang diperlukan untuk periode selanjutnya, yaitu untuk duplikasi DNA.

Menurut konsep modern, selama periode G 1, disintesis zat yang menghambat atau merangsang periode siklus sel berikutnya, yaitu periode sintesis.

Periode sintetik (S) biasanya berlangsung dari 6 hingga 10 jam, berbeda dengan periode presintetik yang dapat berlangsung hingga beberapa hari dan mencakup duplikasi DNA, serta sintesis protein, seperti protein histon, yang dapat membentuk kromosom. Pada akhir periode sintetis, setiap kromosom terdiri dari dua kromatid yang dihubungkan satu sama lain oleh sebuah sentromer. Pada periode yang sama, sentriol menjadi dua kali lipat.

Periode pasca sintesis (G 2) dimulai segera setelah duplikasi kromosom. Itu berlangsung dari 2 hingga 5 jam.

Dalam periode yang sama, energi terakumulasi, yang diperlukan untuk proses pembelahan sel lebih lanjut, yaitu secara langsung untuk mitosis.

Selama periode ini, mitokondria dan kloroplas terbagi, dan protein disintesis, yang selanjutnya akan membentuk mikrotubulus. Mikrotubulus, seperti yang Anda ketahui, membentuk filamen spindel pembelahan, dan sekarang sel siap untuk mitosis.

Sebelum melanjutkan ke deskripsi metode pembelahan sel, mari kita pertimbangkan proses duplikasi DNA, yang mengarah pada pembentukan dua kromatid. Proses ini berlangsung pada periode sintetik. Duplikasi molekul DNA disebut replikasi atau reduplikasi (Gbr. 3).

Angka: 3. Proses replikasi DNA (reduplication) (periode sintetik dari interfase). Enzim helikase (hijau) melepaskan heliks ganda DNA, dan DNA polimerase (biru dan oranye) melengkapi nukleotida komplementer.

Selama replikasi, bagian dari molekul DNA ibu dipisahkan menjadi dua untai dengan bantuan enzim khusus - helikase. Selain itu, ini dicapai dengan memutus ikatan hidrogen antara basa nitrogen komplementer (A-T dan G-C). Selanjutnya, untuk setiap nukleotida untai DNA yang terpisah, enzim DNA polimerase menyesuaikan nukleotida yang melengkapi padanya.

Ini adalah bagaimana dua molekul DNA beruntai ganda terbentuk, yang masing-masing mencakup satu rantai molekul induk dan satu rantai anak baru. Kedua molekul DNA ini benar-benar identik.

Tidak mungkin melepaskan seluruh molekul DNA yang besar untuk replikasi pada saat yang bersamaan. Oleh karena itu, replikasi dimulai di bagian terpisah dari molekul DNA, fragmen pendek terbentuk, yang kemudian dijahit menjadi benang panjang menggunakan enzim tertentu.

Lamanya siklus sel tergantung pada jenis sel dan faktor eksternal seperti suhu, ketersediaan oksigen, ketersediaan nutrisi. Misalnya, sel bakteri membelah setiap 20 menit dalam kondisi yang menguntungkan, sel epitel usus membelah setiap 8-10 jam, dan sel ujung akar bawang membelah setiap 20 jam. Dan beberapa sel sistem saraf tidak pernah berbagi.

Munculnya teori sel

Pada abad ke-17, dokter Inggris Robert Hooke (Gbr. 4), dengan menggunakan mikroskop cahaya buatan sendiri, melihat bahwa gabus dan jaringan tanaman lainnya terdiri dari sel-sel kecil yang dipisahkan oleh sekat. Dia menyebutnya sel.

Angka: 4. Robert Hooke

Pada tahun 1738, ahli botani Jerman Matthias Schleiden (Gambar 5) menyimpulkan bahwa jaringan tumbuhan terdiri dari sel. Tepat satu tahun kemudian, ahli zoologi Theodor Schwann (Gbr. 5) sampai pada kesimpulan yang sama, tetapi hanya mengenai jaringan hewan.

Angka: 5. Matthias Schleiden (kiri) Theodor Schwann (kanan)

Dia menyimpulkan bahwa jaringan hewan, seperti jaringan tumbuhan, terbuat dari sel dan bahwa sel adalah dasar kehidupan. Berdasarkan data seluler, para ilmuwan merumuskan teori seluler.

Angka: 6. Rudolf Virchow

Setelah 20 tahun, Rudolf Virchow (Gbr. 6) mengembangkan teori sel dan sampai pada kesimpulan bahwa sel dapat muncul dari sel lain. Dia menulis: “Di mana ada sel, pasti ada sel sebelumnya, seperti hewan hanya berasal dari hewan, dan tumbuhan hanya dari tumbuhan ... Semua bentuk kehidupan, baik organisme hewan atau tumbuhan, atau bagian penyusunnya, didominasi oleh hukum abadi dari perkembangan berkelanjutan. "

Struktur kromosom

Seperti yang Anda ketahui, kromosom memainkan peran kunci dalam pembelahan sel karena mereka mengirimkan informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya. Kromosom terdiri dari molekul DNA yang terikat pada protein oleh histon. Juga, ribosom mengandung sejumlah kecil RNA.

Dalam pembelahan sel, kromosom disajikan dalam bentuk benang tipis panjang, didistribusikan secara merata ke seluruh volume inti.

Kromosom individu tidak dapat dibedakan, tetapi bahan kromosomnya diwarnai dengan pewarna dasar dan disebut kromatin. Sebelum pembelahan sel, kromosom (Gambar 7) menebal dan memendek, yang memungkinkannya terlihat jelas di bawah mikroskop cahaya.

Angka: 7. Kromosom dalam profase 1 meiosis

Dalam keadaan terdispersi, yaitu keadaan diregangkan, kromosom berpartisipasi dalam semua proses biosintesis atau mengatur proses biosintesis, dan selama pembelahan sel fungsi ini dihentikan.

Dalam semua bentuk pembelahan sel, DNA setiap kromosom direplikasi, sehingga terbentuk dua untai DNA polinukleotida ganda yang identik.

Angka: 8. Struktur kromosom

Rantai ini dikelilingi oleh selubung protein dan pada awal pembelahan sel terlihat seperti benang identik yang terletak berdampingan. Setiap utas disebut kromatid dan dihubungkan ke utas kedua oleh area non-pewarnaan yang disebut sentromer (Gbr. 8).

Pekerjaan rumah

1. Apakah siklus sel itu? Tahapan apa itu terdiri?

2. Apa yang terjadi pada sel selama interfase? Apa tahapan dari interfase tersebut?

3. Apakah replikasi itu? Apa signifikansi biologisnya? Kapan itu terjadi? Zat apa yang terlibat di dalamnya?

4. Bagaimana teori sel muncul? Apa nama ilmuwan yang berpartisipasi dalam pembentukannya?

5. Apa itu kromosom? Apa peran kromosom dalam pembelahan sel?

1. Literatur teknis dan kemanusiaan ().

2. Koleksi terpadu Sumber Daya Pendidikan Digital ().

3. Koleksi terpadu Sumber Daya Pendidikan Digital ().

4. Koleksi terpadu Sumber Daya Pendidikan Digital ().

Bibliografi

1. Kamenskiy A.A., Kriksunov E.A., Pasechnik V.V. Biologi umum kelas 10-11 Bustard, 2005.

2. Biologi. Kelas 10. Biologi umum. Tingkat dasar / P.V. Izhevsky, O.A.Kornilova, T.E. Loshchilina et al. - edisi ke-2, Direvisi. - Ventana-Graf, 2010. - 224 hal.

3. Belyaev DK Biologi kelas 10-11. Biologi umum. Tingkat dasar. - Edisi ke-11, Stereotype. - M .: Pendidikan, 2012. - 304 hal.

4. Biologi kelas 11. Biologi umum. Tingkat profil / V. B. Zakharov, S. G. Mamontov, N. I. Sonin, dan lain-lain - edisi ke-5, Stereotipe. - Bustard, 2010. - 388 hal.

5. Agafonova IB, Zakharova ET, Sivoglazov VI Biologi kelas 10-11. Biologi umum. Tingkat dasar. - Edisi ke-6, Tambah. - Bustard, 2010. - 384 hal.

Agar dapat membelah sepenuhnya, sel harus bertambah besar dan menghasilkan organel yang cukup. Dan agar tidak kehilangan informasi herediter saat membelah menjadi dua, dia harus membuat salinan kromosomnya. Dan, akhirnya, untuk mendistribusikan informasi herediter secara ketat secara merata antara dua sel anak, ia harus mengatur kromosom dalam urutan yang benar sebelum didistribusikan di antara sel anak. Semua tugas penting ini diselesaikan selama siklus sel.

Siklus sel penting karena ini menunjukkan yang paling penting: kemampuan untuk mereproduksi, tumbuh, dan berdiferensiasi. Pertukaran juga berlangsung, tetapi tidak dipertimbangkan saat mempelajari siklus sel.

Definisi konsep

Siklus sel - ini adalah periode kehidupan sel sejak lahir hingga pembentukan sel anak.

Dalam sel hewan, siklus sel, sebagai interval waktu antara dua divisi (mitosis), berlangsung rata-rata 10 hingga 24 jam.

Siklus sel terdiri dari beberapa periode (sinonim: fase), yang secara teratur saling menggantikan. Secara kolektif, fase pertama dari siklus sel (G 1, G 0, S dan G 2) disebut interfase , dan fase terakhir disebut.

Angka: 1.Siklus sel.

Periode (fase) dari siklus sel

1. Periode pertumbuhan pertama G1 (dari bahasa Inggris Pertumbuhan - pertumbuhan), adalah 30-40% dari siklus, dan periode istirahat G 0

Sinonim: periode postmitotik (terjadi setelah mitosis), periode presintetik (lewat sebelum sintesis DNA).

Siklus sel dimulai dari kelahiran sel sebagai akibat dari mitosis. Setelah pembelahan, sel anak berkurang ukurannya dan jumlah organel di dalamnya lebih sedikit dari biasanya. Oleh karena itu, sel kecil "bayi baru lahir" pada periode (fase) pertama siklus sel (G 1) tumbuh dan bertambah besar, dan juga membentuk organel yang hilang. Ada sintesis aktif protein yang diperlukan untuk semua ini. Akibatnya, sel menjadi lengkap, bisa dikatakan, "dewasa".

Bagaimana masa pertumbuhan G 1 biasanya berakhir untuk sebuah sel?

1. Masuknya sel ke dalam proses. Karena diferensiasi, sel memperoleh ciri-ciri khusus untuk menjalankan fungsi-fungsi yang diperlukan untuk seluruh organ dan tubuh. Diferensiasi dipicu oleh pengontrolan zat (hormon) yang bekerja pada reseptor molekuler yang sesuai dari sel. Sebuah sel yang telah menyelesaikan diferensiasinya keluar dari siklus pembelahan dan masuk waktu istirahat G 0 ... Tindakan zat pengaktif (mitogen) diperlukan agar zat tersebut mengalami dediferensiasi dan kembali ke siklus sel.
2. Kematian (kematian) sel.
3. Masuk ke periode berikutnya dari siklus sel adalah sintetis.

2. Periode sintesis S (dari Sintesis Inggris - sintesis), adalah 30-50% dari siklus

Konsep sintesis dalam judul periode ini mengacu Sintesis DNA (replikasi) , dan bukan untuk proses sintesis lainnya. Setelah mencapai ukuran tertentu sebagai hasil dari periode pertumbuhan pertama, sel memasuki periode sintesis, atau fase, S, di mana sintesis DNA terjadi. Karena replikasi DNA, sel menggandakan materi genetiknya (kromosom), karena salinan persis dari setiap kromosom terbentuk di dalam nukleus. Setiap kromosom menjadi ganda dan seluruh set kromosom menjadi ganda, atau diploid ... Hasilnya, sel tersebut sekarang siap untuk membagi materi keturunan secara merata di antara dua sel anak tanpa kehilangan satu gen pun.

3. Periode pertumbuhan kedua G 2 (dari Pertumbuhan Bahasa Inggris - pertumbuhan), adalah 10-20% dari siklus

Sinonim: periode premitotik (terjadi sebelum mitosis), periode pasca-sintetik (terjadi setelah sintetik).

Periode G 2 adalah persiapan untuk pembelahan sel berikutnya. Selama periode kedua pertumbuhan G2, sel menghasilkan protein yang dibutuhkan untuk mitosis, khususnya tubulin untuk spindel; menciptakan cadangan energi dalam bentuk ATP; memeriksa apakah replikasi DNA selesai dan bersiap untuk membelah.

4. Periode pembelahan mitosis M (dari bahasa Inggris Mitosis - mitosis), adalah 5-10% dari siklus

Setelah pembelahan, sel menemukan dirinya dalam fase G 1 baru, dan siklus sel berakhir.

Regulasi siklus sel

Pada tingkat molekuler, transisi dari satu fase siklus ke fase lainnya diatur oleh dua protein - cyclin.dlldan kinase bergantung cyclin (CDK).

Proses fosforilasi / defosforilasi reversibel protein pengatur digunakan untuk mengatur siklus sel, mis. penambahan fosfat ke dalamnya, diikuti dengan eliminasi. Zat kunci yang mengatur masuknya sel ke dalam mitosis (yaitu transisinya dari fase G 2 ke fase M) bersifat spesifik. serin / treonin protein kinaseyang menyandang nama tersebut faktor pematangan - FS, atau MPF, dari faktor pendorong pematangan bahasa Inggris. Dalam bentuk aktif, enzim protein ini mengkatalisis fosforilasi banyak protein yang terlibat dalam mitosis. Ini adalah, misalnya, histon H 1, yang merupakan bagian dari kromatin, lamin (komponen sitoskeleton yang terletak di membran inti), faktor transkripsi, protein spindel mitosis, dan sejumlah enzim. Fosforilasi protein ini dengan faktor pematangan MPF \u200b\u200bmengaktifkannya dan memulai proses mitosis. Setelah mitosis selesai, subunit pengaturan PS, cyclin.dll, diberi label ubiquitin dan mengalami degradasi (proteolisis). Sekarang giliran protein fosfatase, yang mendefosforilasi protein yang mengambil bagian dalam mitosis, yang menerjemahkannya menjadi keadaan tidak aktif. Akibatnya, sel kembali ke keadaan interfase.

PS (MPF) adalah enzim heterodimerik yang mencakup subunit pengatur, yaitu cyclin, dan subunit katalitik, yaitu cyclin-dependent kinase CDK (CDK dari bahasa Inggris cyclin dependent kinase), juga dikenal sebagai p34cdc2; 34 kDa. Satu-satunya bentuk aktif enzim ini adalah dimer CDK + cyclin. Selain itu, aktivitas CDC diatur oleh fosforilasi reversibel dari enzim itu sendiri. Cyclins mendapatkan nama ini karena konsentrasinya berubah secara siklis sesuai dengan periode siklus sel, khususnya berkurang sebelum dimulainya pembelahan sel.

Sejumlah siklin dan kinase yang bergantung pada siklin yang berbeda hadir dalam sel vertebrata. Berbagai kombinasi dua subunit enzim mengatur awal mitosis, awal proses transkripsi pada fase G1, transisi titik kritis setelah selesainya transkripsi, awal proses replikasi DNA pada periode S dari interfase (mulai transisi) dan transisi kunci lainnya dari siklus sel (tidak ditampilkan dalam diagram).
Pada oosit katak, masuknya ke dalam mitosis (transisi G2 / M) diatur dengan mengubah konsentrasi siklin. Cyclin terus menerus disintesis dalam interfase sampai konsentrasi maksimum dalam fase M tercapai, ketika seluruh kaskade fosforilasi protein yang dikatalisis oleh PS dipicu. Pada akhir mitosis, siklin dihancurkan dengan cepat oleh proteinase, yang juga diaktifkan oleh PS. Dalam sistem sel lain, aktivitas PS diatur oleh berbagai derajat fosforilasi dari enzim itu sendiri.

dari Wikipedia, ensiklopedia gratis

Siklus sel - ini adalah periode keberadaan sel dari saat pembentukannya melalui pembelahan sel induk hingga pembelahan atau kematiannya sendiri.

Durasi siklus sel eukariotik

Panjang siklus sel bervariasi dari sel ke sel. Sel organisme dewasa yang berkembang biak dengan cepat, seperti sel hematopoietik atau basal dari epidermis dan usus halus, dapat memasuki siklus sel setiap 12-36 jam Siklus sel yang pendek (sekitar 30 menit) diamati selama pembelahan cepat telur echinodermata, amfibi dan hewan lainnya. Dalam kondisi percobaan, banyak garis kultur sel memiliki siklus sel pendek (sekitar 20 jam). Pada sel yang paling aktif membelah, durasi periode antara mitosis kira-kira 10-24 jam.

Fase siklus sel eukariotik

Siklus sel eukariotik terdiri dari dua periode:

• Periode pertumbuhan sel, yang disebut "interfase", di mana DNA dan protein disintesis dan persiapan untuk pembelahan sel dilakukan.
• Masa pembelahan sel disebut “fase M” (dari kata mitosis - mitosis).

Interphase terdiri dari beberapa periode:

• G 1 -phase (dari bahasa Inggris. celah - interval), atau fase pertumbuhan awal, di mana terdapat sintesis mRNA, protein, dan komponen seluler lainnya;
• Fase-S (dari bahasa Inggris. perpaduan - sintesis), di mana ada replikasi DNA dari inti sel, penggandaan sentriol juga terjadi (jika, tentu saja, memang demikian).
• G 2-fase, di mana ada persiapan untuk mitosis.

Dalam sel berdiferensiasi yang tidak lagi membelah, fase G1 mungkin tidak ada dalam siklus sel. Sel-sel tersebut berada dalam fase istirahat G 0.

Periode pembelahan sel (fase M) meliputi dua tahap:

• kariokinesis (pembelahan inti sel);
• sitokinesis (pembelahan sitoplasma).

Selanjutnya, mitosis dibagi menjadi lima tahap.

Penjelasan tentang pembelahan sel didasarkan pada data mikroskop cahaya yang dikombinasikan dengan mikrosinema dan pada hasil mikroskop cahaya dan elektron dari sel-sel tetap dan diwarnai.

Pengaturan siklus sel

Urutan perubahan reguler dalam periode siklus sel terjadi selama interaksi protein seperti kinase dan siklin yang bergantung pada siklin. Sel pada fase G 0 dapat memasuki siklus sel bila terkena faktor pertumbuhan. Berbagai faktor pertumbuhan, seperti platelet, epidermal, dan faktor pertumbuhan saraf, mengikat reseptor mereka dan memicu kaskade pensinyalan intraseluler, yang pada akhirnya mengarah pada transkripsi gen untuk cyclins dan cyclin-dependent kinase. Kinase yang bergantung pada siklin menjadi aktif hanya saat berinteraksi dengan siklin yang sesuai. Kandungan berbagai siklin dalam sel berubah sepanjang siklus sel. Cyclin adalah komponen pengaturan dari kompleks kinase yang bergantung pada cyclin-cyclin. Kinase adalah komponen katalitik dari kompleks ini. Kinase tidak aktif tanpa cyclins. Siklin yang berbeda disintesis pada berbagai tahap siklus sel. Dengan demikian, kandungan cyclin B dalam oosit katak mencapai maksimumnya pada saat mitosis, ketika seluruh kaskade reaksi fosforilasi yang dikatalisis oleh kompleks kinase yang bergantung pada cyclin-B / cyclin dimulai. Pada akhir mitosis, siklin terdegradasi dengan cepat oleh proteinase.

Pos pemeriksaan siklus sel

Untuk menentukan akhir dari setiap fase siklus sel, perlu ada pos pemeriksaan di dalamnya. Jika sel "melewati" pos pemeriksaan, maka sel akan terus "bergerak" di sepanjang siklus sel. Jika beberapa keadaan, misalnya kerusakan DNA, mencegah sel melewati pos pemeriksaan, yang dapat dibandingkan dengan semacam pos pemeriksaan, maka sel berhenti dan fase lain dari siklus sel tidak terjadi, setidaknya sampai menghilangkan rintangan yang menghalangi sangkar melewati pos pemeriksaan. Setidaknya ada empat pos pemeriksaan dalam siklus sel: titik di G1 di mana DNA diperiksa keutuhan DNA sebelum memasuki fase S, pos pemeriksaan di fase S, di mana replikasi DNA yang benar diperiksa, pos pemeriksaan di G2, di mana lesi yang terlewat diperiksa saat melewati pos pemeriksaan sebelumnya, atau diperoleh pada tahap selanjutnya dari siklus sel. Pada fase G2, replikasi DNA lengkap terdeteksi, dan sel di mana DNA kurang direplikasi tidak memasuki mitosis. Pada titik kontrol rakitan spindel fisi, diperiksa apakah semua kinetokor terpasang ke mikrotubulus.

Gangguan siklus sel dan pembentukan tumor

Regulasi siklus sel yang terganggu adalah penyebab sebagian besar tumor padat. Dalam siklus sel, seperti yang telah disebutkan, lewatnya pos pemeriksaan hanya mungkin dalam kasus penyelesaian normal tahap sebelumnya dan tidak adanya kerusakan. Sel tumor ditandai dengan perubahan komponen pos pemeriksaan siklus sel. Ketika pos pemeriksaan siklus sel dinonaktifkan, disfungsi beberapa penekan tumor dan protoonkogen, khususnya p53, pRb, Myc, dan Ras, diamati. Protein p53 merupakan salah satu faktor transkripsi yang memulai sintesis protein p21, yang merupakan penghambat kompleks CDK-cyclin, yang mengarah pada terhentinya siklus sel pada periode G1 dan G2. Jadi, sel dengan DNA yang rusak tidak memasuki fase S. Dengan mutasi yang menyebabkan hilangnya gen protein p53, atau perubahannya, blokade siklus sel tidak terjadi, sel memasuki mitosis, yang mengarah pada munculnya sel mutan, yang sebagian besar tidak dapat hidup, yang lain menimbulkan sel ganas.

Tulis ulasan tentang artikel "Siklus sel"

literatur

1. Kolman Y., Rem K., Wirth Y., (2000). 'Biokimia visual',
2. Chentsov Yu.S., (2004). 'Pengantar Biologi Sel'. M .: ICC "Akademkniga"
3. Kopnin B.P., 'Mekanisme kerja onkogen dan penekan tumor'

Tautan

Siklus sel Tahapan Fase lainnya Regulator

Kutipan yang mencirikan siklus sel

“Warga Moskow!
Kemalanganmu kejam, tapi Yang Mulia Kaisar dan Raja ingin menghentikan mereka. Contoh-contoh menakutkan telah mengajari Anda bagaimana dia menghukum ketidaktaatan dan kejahatan. Tindakan tegas telah diambil untuk mengakhiri kebingungan dan memulihkan keamanan umum. Administrasi pihak ayah, yang dipilih dari Anda, akan menjadi pemerintah kota atau kota Anda. Itu akan peduli tentang Anda, tentang kebutuhan Anda, tentang keuntungan Anda. Anggota ini dibedakan oleh pita merah, yang akan dikenakan di bahu, dan kepala kota akan memiliki sabuk putih di atasnya. Tapi, tidak termasuk waktu kantor mereka, mereka hanya akan memiliki pita merah di lengan kiri mereka.
Polisi kota dibentuk sesuai dengan posisi sebelumnya, dan melalui aktivitas mereka ada keteraturan yang lebih baik. Pemerintah menunjuk dua komisaris umum, atau kepala polisi, dan dua puluh komisaris, atau juru sita pribadi, yang ditunjuk di semua bagian kota. Anda akan mengenali mereka dari pita putih yang akan mereka kenakan di lengan kiri mereka. Beberapa gereja dari berbagai denominasi terbuka, dan kebaktian dilakukan dengan bebas di dalamnya. Sesama warga negara Anda kembali setiap hari ke rumah mereka, dan perintah telah diberikan untuk mencari bantuan dan perlindungan di dalamnya, diikuti dengan kemalangan. Ini adalah cara yang digunakan pemerintah untuk memulihkan ketertiban dan meringankan situasi Anda; tetapi untuk mencapai ini, Anda perlu menggabungkan upaya Anda dengannya, sehingga, jika mungkin, Anda lupa, jika mungkin, kemalangan Anda, yang mereka alami, menyerah pada harapan takdir yang tidak begitu kejam, yakin bahwa kematian yang tak terelakkan dan memalukan menunggu mereka yang berani pribadi Anda dan harta benda Anda yang tersisa, dan pada akhirnya mereka tidak ragu bahwa itu akan dipertahankan, karena ini adalah kehendak raja yang terbesar dan tercantik dari semua. Prajurit dan penduduk, tidak peduli bangsa apa Anda! Kembalikan kepercayaan publik, sumber kebahagiaan bagi negara, hidup seperti saudara, saling membantu dan patronase, bersatu untuk menyangkal niat jahat, mematuhi otoritas militer dan sipil, dan segera air mata Anda akan berhenti mengalir. "
Berkenaan dengan persediaan makanan para pasukan, Napoleon memerintahkan semua pasukannya secara bergiliran pergi ke Moskow a la maraude [penjarahan] untuk mendapatkan makanan bagi diri mereka sendiri, agar masa depan tentara dapat disediakan.
Secara religius, Napoleon memerintahkan ramener les popes [untuk membawa kembali para imam] dan melanjutkan pelayanan di gereja-gereja.
Dalam istilah komersial dan untuk makanan tentara, berikut ini digantung di mana-mana:
Proklamasi
“Kamu, warga Moskow yang tenang, pengrajin dan pekerja, yang kehilangan kemalangan dari kota, dan kamu, petani yang tersebar, yang masih menahan diri di ladang karena ketakutan yang tidak berdasar! Keheningan kembali ke ibu kota ini, dan ketertiban dipulihkan di dalamnya. Rekan senegara Anda keluar dengan berani dari tempat penampungan mereka, melihat bahwa mereka dihormati. Segala kekerasan yang dilakukan terhadap mereka dan harta benda mereka akan segera dihukum. Yang Mulia Kaisar dan Raja melindungi mereka dan di antara kamu dia tidak menganggap siapa pun sebagai musuhnya, kecuali mereka yang tidak mematuhi perintahnya. Dia ingin mengakhiri kemalangan Anda dan mengembalikan Anda ke pengadilan dan keluarga Anda. Sesuai dengan niat amalnya dan datang kepada kami tanpa bahaya. Warga! Kembali ke rumah Anda dengan percaya diri: Anda akan segera menemukan cara untuk memenuhi kebutuhan Anda! Pengrajin dan pengrajin pekerja keras! Kembalilah ke kerajinan tangan Anda: rumah, toko, penjaga keamanan menunggu Anda, dan untuk pekerjaan Anda, Anda akan menerima hak Anda! Dan Anda, akhirnya, para petani, keluar dari hutan, tempat Anda bersembunyi dari kengerian, kembali ke gubuk Anda tanpa rasa takut, dengan jaminan yang tepat bahwa Anda akan menemukan perlindungan. Gudang-gudang didirikan di kota, di mana para petani dapat membawa kelebihan persediaan dan tanaman tanah mereka. Pemerintah mengambil langkah-langkah berikut untuk memastikan penjualan gratis mereka: 1) Mulai tanggal ini, petani, petani dan mereka yang tinggal di sekitar Moskow dapat membawa persediaan mereka ke kota, apa pun jenisnya, di dua fasilitas penyimpanan yang ditunjuk, yaitu di Mokhovaya dan Okhotny Ryad. 2) Bahan makanan ini akan dibeli dari mereka dengan harga yang disepakati antara pembeli dan penjual; tetapi jika penjual tidak menerima harga wajar yang diminta, dia akan bebas untuk membawa mereka kembali ke desanya, di mana tidak ada orang dengan dalih apapun yang dapat menghalangi dia. 3) Setiap Minggu dan Rabu dijadwalkan setiap minggu untuk hari-hari perdagangan besar; mengapa sejumlah pasukan yang cukup akan ditempatkan pada hari Selasa dan Sabtu di semua jalan utama, cukup dari kota untuk mempertahankan gerbong-gerbong itu. 4) Tindakan seperti itu akan dilakukan agar para petani dengan gerobak dan kudanya tidak menghadapi rintangan dalam perjalanan pulang. 5) Dana akan segera digunakan untuk memulihkan perdagangan normal. Warga kota dan desa, dan Anda, pekerja dan pengrajin, bangsa apa pun Anda! Anda dipanggil untuk memenuhi niat ayah dari Yang Mulia Kaisar dan Raja dan untuk berkontribusi bersamanya untuk kesejahteraan umum. Bawalah rasa hormat dan kepercayaan di kakinya dan jangan ragu untuk bergabung dengan kami! "
Berkenaan dengan peningkatan semangat tentara dan rakyat, tinjauan terus dilakukan, penghargaan diberikan. Kaisar menunggang kuda melalui jalan-jalan dan menghibur penduduk; dan, terlepas dari semua kesibukan dengan urusan negara, dia sendiri mengunjungi teater-teater yang didirikan atas perintahnya.
Berkenaan dengan amal, keberanian terbaik dari kepala yang dimahkotai, Napoleon juga melakukan segala sesuatu yang bergantung padanya. Di tempat-tempat amal, dia memerintahkan untuk menuliskan Maison de ma hanya [Rumah ibuku], menggabungkan melalui tindakan ini perasaan berbakti yang lembut dengan kebesaran kebajikan raja. Dia mengunjungi Panti Asuhan dan, memberi anak yatim piatu yang dia selamatkan untuk mencium tangan putih mereka, dengan ramah berbicara dengan Tutolmin. Kemudian, menurut presentasi Thiers yang fasih, dia memerintahkan untuk membagikan gaji pasukannya dengan Rusia, yang dibuat olehnya, uang palsu. Relevan l "Employi de ces moyens par un acte digue de lui et de l" armee Francaise, il fit distribuer des secours aux incendies. Mais les vivres etant trop precieux pour etre donnes a des etrangers la plupart ennemis, Napoleon aima mieux leur fournir de l "argent afin qu" ils se fournissent au dehors, and il leur fit distribuer des rubles papiers. [Mengagungkan penggunaan langkah-langkah ini dalam tindakan yang layak baginya dan tentara Prancis, dia memerintahkan distribusi manfaat kepada yang terbakar. Tetapi karena persediaan makanan terlalu mahal untuk diberikan kepada orang-orang dari negeri asing dan sebagian besar bermusuhan, Napoleon berpikir yang terbaik adalah memberi mereka uang agar mereka bisa mendapatkan makanan sampingan; dan dia memerintahkan mereka untuk diberkahi dengan rubel kertas.]

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, sel di lambung dan 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 ke tengah 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 hancur 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 () dipisahkan 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 anak. 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 melewati 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.