Informasi

19.2: Pembelahan Sel Bakteri dan Siklus Sel Eukariotik - Biologi

19.2: Pembelahan Sel Bakteri dan Siklus Sel Eukariotik - Biologi


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kehidupan bakteri yang tumbuh aktif tidak dipisahkan menjadi waktu untuk menggandakan gen (yaitu, sintesis DNA) dan satu untuk pembelahan biner (membagi dan mempartisi DNA yang digandakan menjadi sel-sel baru). Sebaliknya, kromosom sirkular tunggal dari bakteri khas bereplikasi bahkan sebelum pembelahan selesai, sehingga sel anak baru sudah mengandung sebagian kromosom yang diduplikasi. Pertumbuhan sel, replikasi dan pembelahan diilustrasikan di bawah ini

Siklus hidup sekitar 30-60 menit dari bakteri yang tumbuh aktif tidak dibagi menjadi fase-fase terpisah. Di sisi lain, sel eukariotik khas memiliki siklus sel sekitar 16-24 jam (tergantung pada jenis sel) yang dibagi menjadi empat fase terpisah. Pada akhir 1800-an, mikroskop cahaya mengungkapkan bahwa beberapa sel kehilangan nukleusnya saat terbentuk kromosom (dari kroma, berwarna; soma, badan). Di dalam mitosis, berpasangan, kromosom terpasang (kromatid) terlihat terpisah dan ditarik bersama serat spindel ke kutub yang berlawanan dari sel yang membelah. Dengan demikian kromosom homolog dipartisi secara merata ke sel anak pada akhir pembelahan sel. Karena perilaku kromosom yang sama diamati pada mitosis dalam organisme yang beragam, kromosom segera dikenali sebagai barang warisan, pembawa gen!

Periode singkat aktivitas mitosis yang intens sangat kontras dengan periode yang lebih lama.diam' waktu dalam kehidupan sel, disebut interfase. Peristiwa mitosis itu sendiri digambarkan terjadi dalam 4 fase yang memakan waktu singkat seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Tergantung pada siapa Anda bertanya, sitokinesis (pergerakan sel yang sebenarnya membagi sel menjadi dua) adalah bukan bagian dari mitosis. Dalam pengertian itu, kita dapat memikirkan tiga tahap dalam kehidupan sel: interfase, mitosis, dan sitokinesis. Tentu saja, ternyata interfase bukanlah 'waktu tenang' seluler sama sekali!

A. Mendefinisikan Fase Siklus Sel

Korelasi pewarisan sifat-sifat spesifik dengan kromosom ditunjukkan pada awal abad ke-20, yang paling elegan dalam studi genetik lalat buah, Drosophila melanogaster. Pada saat itu, kromosom dianggap mengandung materi genetik dan keduanya diduplikasi selama mitosis. Petunjuk pertama bahwa ini tidak terjadi hanya setelah penemuan bahwa DNA sebenarnya adalah bahan kimianya bahan gen. Eksperimen yang membedakan waktu pembentukan kromosom dari waktu duplikasi DNA dirangkum di bawah ini.

  1. Sel yang dikultur diinkubasi dengan 3H-timin, basa radioaktif yang akan dimasukkan sel ke dalam timidin trifosfat (dTTP), dan kemudian menjadi DNA.
  2. Sel yang dikultur diinkubasi dengan 3H-timin, basa radioaktif yang akan dimasukkan sel ke dalam timidin trifosfat (dTTP), dan kemudian menjadi DNA.
  3. Slide dicelupkan ke dalam emulsi peka cahaya yang mengandung bahan kimia peka cahaya yang sama seperti yang ditemukan di sisi emulsi film.
  4. Setelah beberapa waktu untuk memungkinkan radioaktivitas pada slide ke 'membuka' emulsi, slide dikembangkan (dengan cara yang sama seperti mengembangkan film).
  5. yang dihasilkan autoradiografi di mikroskop mengungkapkan gambar dalam bentuk bintik-bintik gelap yang dibuat oleh paparan panas (yaitu, DNA radioaktif.

Jika DNA bereplikasi dalam kromosom yang mengalami mitosis, maka ketika film yang dikembangkan ditempatkan kembali di atas slide, bintik-bintik gelap harus terletak di atas sel-sel dalam mitosis, dan bukan di atas sel-sel yang tidak aktif membelah. Eksperimen diilustrasikan di bawah ini

Pengamatan autoradiograf menunjukkan bahwa tidak ada sel dalam mitosis yang diberi label radioaktif. Tetapi beberapa sel dalam interfase adalah! Oleh karena itu, sintesis DNA harus berlangsung kadang-kadang dalam interfase, sebelum mitosis dan sitokinesis (diilustrasikan di bawah).

Selanjutnya serangkaian pengejaran nadi percobaan dilakukan untuk menentukan kapan dalam siklus sel sintesis DNA benar-benar terjadi. Sel yang dikultur diberi short detak (paparan pada 3H-timin dan kemudian dibiarkan tumbuh dalam media non-radioaktif untuk waktu yang berbeda mengejar). Pada akhir setiap waktu pengejaran, sel-sel disebarkan pada slide kaca dan sekali lagi disiapkan untuk autoradiografi. Analisis autoradiograf mengidentifikasi periode aktivitas yang berbeda dalam interfase: Kesenjangan1 (G1), waktu DNA perpaduan (S) dan celah 2 (G2). Berikut adalah rincian dari eksperimen yang sangat kreatif ini, yang dilakukan sebelum memungkinkan untuk menyinkronkan sel dalam kultur sehingga semuanya akan tumbuh dan membelah pada saat yang bersamaan.

  • Sel terkena 3H-timin hanya selama 5 menit detak) kemudian disentrifugasi. Supernatan radioaktif kemudian dibuang.
  • Sel-sel dibilas dan disentrifugasi lagi untuk menghilangkan sebanyak mungkin prekursor berlabel.
  • Sel-sel disuspensikan kembali dalam media segar yang mengandung timin yang tidak berlabel (yaitu, nonradioaktif) dan selanjutnya diinkubasi untuk waktu yang berbeda (periode pengejaran). Setelah mencelupkan slide ke dalam emulsi peka cahaya, memaparkan dan mengembangkan film, autoradiograf diperiksa, dengan hasil sebagai berikut:
  • Grafik di bawah ini menggambarkan hitungan sel mitosis berlabel radio melawan mengejar waktu.

Plot mendefinisikan durasi peristiwa, atau fase siklus sel sebagai berikut:

  • Fase pertama (interval #1 pada grafik) harus menjadi waktu antara akhir sintesis DNA dan awal mitosis, yang didefinisikan sebagai: celah 2 (G2).
  • Waktu penggandaan sel mudah diukur. Asumsikan bahwa sel-sel dalam percobaan ini berlipat ganda setiap 20 jam. Ini akan konsisten dengan interval waktu 20 jam antara puncak berturut-turut dalam jumlah sel mitosis berlabel radio setelah denyut nadi (interval #2).
  • Selang #3 cukup mudah untuk didefinisikan. Ini adalah waktu ketika DNA disintesis, dari awal sampai akhir; ini adalah perpaduan, atau S fase.
  • Satu periode dari siklus sel masih harus ditentukan, tetapi tidak pada grafik! Itu akan menjadi waktu antara pembelahan sel akhir (yaitu, mitosis dan sitokinesis) dan awal sintesis DNA (replikasi). Interval tersebut dapat dihitung dari grafik sebagai waktu siklus sel (~20 jam) dikurangi jumlah periode siklus yang ditentukan lainnya. Fase ini didefinisikan sebagai celah 1 (G1) fase siklus.

Jadi akhirnya, inilah siklus sel kita dengan ringkasan peristiwa yang terjadi di setiap fase.

Selama semua interfase (G1, S dan G2), sel tumbuh dalam ukuran, mempersiapkan pembelahan sel berikutnya. Pertumbuhan dalam G1 termasuk sintesis enzim dan protein lain yang akan dibutuhkan untuk replikasi.

DNA direplikasi selama fase S, bersama dengan sintesis histone dan protein lain yang akan dibutuhkan untuk merakit baru kromatin. G2 adalah waktu interfase terpendek dan sebagian besar dikhususkan untuk mempersiapkan sel untuk putaran mitosis dan sitokinesis berikutnya. Di antara protein yang sintesisnya meningkat saat ini adalah tubulin dan protein yang bertanggung jawab untuk mengondensasi kromatin menjadi kromatid berpasangan yang mewakili kromosom yang diduplikasi. kohesi adalah protein yang lebih baru ditemukan yang dibuat menjelang mitosis. Ini memegang sentromer kromatid bersama-sama sampai mereka siap untuk memisahkan.

Sebagai catatan terakhir, sel-sel pembagi yang khas memiliki waktu generasi mulai dari 16 hingga 24 jam. Sel-sel atipikal, seperti telur yang baru dibuahi, mungkin membelah setiap jam atau lebih! Dalam sel-sel ini, peristiwa yang biasanya memakan waktu berjam-jam harus diselesaikan hanya dalam sepersekian jam.

B. Ketika Sel Berhenti Membagi

Sel yang berdiferensiasi akhir adalah sel yang menghabiskan sisa hidupnya melakukan fungsi tertentu. Sel-sel ini tidak lagi bersiklus. Sebaliknya, tak lama setelah memasuki G1 mereka dialihkan ke fase yang disebut G0, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Disebut sebagai dibedakan secara terminal, sel-sel ini biasanya tidak pernah membelah lagi. Dengan beberapa pengecualian (misalnya, banyak neuron), sebagian besar sel yang berdiferensiasi akhir memiliki umur yang terbatas, dan harus digantikan oleh sel punca. Contohnya termasuk sel darah merah. Dengan waktu paruh sekitar 60 hari, mereka secara teratur digantikan oleh retikulosit yang diproduksi di sumsum tulang


DIVISI SEL BAKTERI

AbstrakBakteri biasanya membelah dengan membangun septum pusat di tengah sel. Ulasan ini berfokus pada hasil terbaru yang menunjukkan bahwa protein FtsZ seperti tubulin memainkan peran sentral dalam sitokinesis sebagai komponen utama sitoskeleton kontraktil. Perakitan elemen sitoskeletal yang berbatasan dengan membran ini merupakan titik kunci untuk regulasi. Karakterisasi homolog FtsZ dalam Mycoplasma, Archaea, dan kloroplas menyiratkan bahwa mekanisme penyempitan dipertahankan dan bahwa FtsZ dapat menyempit tanpa adanya sintesis peptidoglikan. Pada kebanyakan Eubacteria, sitoskeleton internal juga harus mengatur sintesis peptidoglikan septum. NS Escherichia coli septum-spesifik penisilin-binding protein 3 (PBP3) membentuk kompleks dengan enzim lain yang terlibat dalam metabolisme murein, menunjukkan kompleks transmembran yang terletak di pusat yang mampu menyambung beberapa helai peptidoglikan baru ke dalam dinding sel. Pertanyaan penting tetap tentang kontrol spasial dan temporal dari divisi bakteri.


Biologi 171

Pada akhir bagian ini, Anda akan dapat melakukan hal berikut:

  • Jelaskan proses pembelahan biner pada prokariota
  • Jelaskan bagaimana protein FtsZ dan tubulin adalah contoh homologi

Prokariota, seperti bakteri, menghasilkan sel anak dengan pembelahan biner. Untuk organisme uniseluler, pembelahan sel adalah satu-satunya metode untuk menghasilkan individu baru. Pada sel prokariotik dan eukariotik, hasil reproduksi sel adalah sepasang sel anak yang secara genetik identik dengan sel induk. Pada organisme uniseluler, sel anak adalah individu.

Untuk mencapai hasil kloning keturunan, langkah-langkah tertentu sangat penting. DNA genom harus direplikasi dan kemudian dialokasikan ke dalam sel anak, isi sitoplasma juga harus dibagi untuk memberi kedua sel baru mesin seluler untuk mempertahankan kehidupan. Seperti yang telah kita lihat dengan sel bakteri, genom terdiri dari satu kromosom DNA melingkar oleh karena itu, proses pembelahan sel disederhanakan. Karyokinesis tidak diperlukan karena tidak ada nukleus sejati dan dengan demikian tidak perlu mengarahkan satu salinan dari banyak kromosom ke dalam setiap sel anak. Jenis pembelahan sel ini disebut pembelahan biner (prokariotik).

Pembelahan biner

Karena kesederhanaan relatif dari prokariota, proses pembelahan sel adalah proses yang kurang rumit dan jauh lebih cepat daripada pembelahan sel pada eukariota. Sebagai tinjauan informasi umum tentang pembelahan sel yang kita diskusikan di awal bab ini, ingatlah bahwa kromosom DNA melingkar tunggal bakteri menempati lokasi tertentu, wilayah nukleoid, di dalam sel (Ulasan). Meskipun DNA nukleoid dikaitkan dengan protein yang membantu mengemas molekul menjadi ukuran yang kompak, tidak ada protein histon dan dengan demikian tidak ada nukleosom pada prokariota. Protein pengepakan bakteri, bagaimanapun, terkait dengan protein kohesin dan kondensin yang terlibat dalam pemadatan kromosom eukariota.

Kromosom bakteri melekat pada membran plasma di sekitar titik tengah sel. Titik awal replikasi, titik asal , dekat dengan tempat pengikatan kromosom ke membran plasma ((Gambar)). Replikasi DNA adalah dua arah, bergerak menjauh dari asal pada kedua untai loop secara bersamaan. Saat untai ganda baru terbentuk, setiap titik asal bergerak menjauh dari perlekatan dinding sel menuju ujung sel yang berlawanan. Saat sel memanjang, membran yang tumbuh membantu pengangkutan kromosom. Setelah kromosom membersihkan titik tengah sel yang memanjang, pemisahan sitoplasma dimulai. Pembentukan cincin yang terdiri dari unit berulang dari protein yang disebut FtsZ (kependekan dari "filamen Z mutan peka suhu") mengarahkan partisi antara nukleoid. Pembentukan cincin FtsZ memicu akumulasi protein lain yang bekerja sama untuk merekrut bahan membran dan dinding sel baru ke situs. Sebuah septum terbentuk di antara anak nukleoid, memanjang secara bertahap dari pinggiran menuju pusat sel. Ketika dinding sel baru berada di tempatnya, sel anak terpisah.


Waktu yang tepat dan pembentukan gelendong mitosis sangat penting untuk keberhasilan pembelahan sel eukariotik. Sel prokariotik, di sisi lain, tidak menjalani kariokinesis dan karena itu tidak memerlukan gelendong mitosis. Namun, protein FtsZ yang memainkan peran penting dalam sitokinesis prokariotik secara struktural dan fungsional sangat mirip dengan tubulin, blok bangunan mikrotubulus yang membentuk serat gelendong mitosis yang diperlukan untuk pembelahan inti eukariotik. Protein FtsZ dapat membentuk filamen, cincin, dan struktur tiga dimensi lainnya yang menyerupai cara tubulin membentuk mikrotubulus, sentriol, dan berbagai komponen sitoskeletal. Selain itu, baik FtsZ dan tubulin menggunakan sumber energi yang sama, GTP (guanosin trifosfat), untuk merakit dan membongkar struktur kompleks dengan cepat.

FtsZ dan tubulin dianggap sebagai struktur homolog yang berasal dari asal-usul evolusi yang sama. Dalam contoh ini, FtsZ adalah protein nenek moyang tubulin (protein yang diturunkan secara evolusioner). Sementara kedua protein ditemukan pada organisme yang masih ada, fungsi tubulin telah berkembang dan sangat beragam sejak berevolusi dari asal prokariotik FtsZ-nya. Sebuah survei komponen perakitan mitosis yang ditemukan pada eukariota uniseluler saat ini mengungkapkan langkah-langkah perantara yang penting untuk genom kompleks yang tertutup membran dari eukariota multiseluler ((Gambar)).

Aparat Pembelahan Sel di antara Berbagai Organisme
Struktur materi genetik Divisi bahan nuklir Pemisahan sel anak
Prokariota Tidak ada nukleus. Kromosom tunggal melingkar ada di daerah sitoplasma yang disebut nukleoid. Terjadi melalui pembelahan biner. Saat kromosom direplikasi, dua salinan bergerak ke ujung sel yang berlawanan dengan mekanisme yang tidak diketahui. Protein FtsZ berkumpul menjadi cincin yang menjepit sel menjadi dua.
Beberapa protista Kromosom linier ada di dalam nukleus. Kromosom menempel pada amplop nuklir, yang tetap utuh. Gelendong mitosis melewati selubung dan memanjang sel. Tidak ada sentriol. Mikrofilamen membentuk alur pembelahan yang menjepit sel menjadi dua.
protista lainnya Kromosom linier yang melilit histon ada di dalam nukleus. Sebuah gelendong mitosis terbentuk dari sentriol dan melewati membran inti, yang tetap utuh. Kromosom menempel pada gelendong mitosis, yang memisahkan kromosom dan memanjangkan sel. Mikrofilamen membentuk alur pembelahan yang menjepit sel menjadi dua.
Sel hewan Kromosom linier ada di dalam nukleus. Sebuah gelendong mitosis terbentuk dari sentrosom. Amplop nuklir larut. Kromosom menempel pada gelendong mitosis, yang memisahkan kromosom dan memanjangkan sel. Mikrofilamen membentuk alur pembelahan yang menjepit sel menjadi dua.

Ringkasan Bagian

Dalam pembelahan sel prokariotik dan eukariotik, DNA genom direplikasi dan kemudian setiap salinan dialokasikan ke dalam sel anak. Selain itu, isi sitoplasma dibagi secara merata dan didistribusikan ke sel-sel baru. Namun, ada banyak perbedaan antara pembelahan sel prokariotik dan eukariotik. Bakteri memiliki satu kromosom DNA melingkar tetapi tidak memiliki nukleus. Oleh karena itu, mitosis (kariokinesis) tidak diperlukan dalam pembelahan sel bakteri. Sitokinesis bakteri diarahkan oleh cincin yang terdiri dari protein yang disebut FtsZ. Pertumbuhan ke dalam bahan membran dan dinding sel dari pinggiran sel menghasilkan pembentukan septum yang akhirnya membangun dinding sel terpisah dari sel anak.

Respons Gratis

Sebutkan komponen umum pembelahan sel eukariotik dan pembelahan biner.

Komponen umum pembelahan sel eukariotik dan pembelahan biner adalah duplikasi DNA, pemisahan kromosom yang diduplikasi, dan pembagian isi sitoplasma.

Jelaskan bagaimana kromosom bakteri yang diduplikasi didistribusikan ke dalam sel anak baru tanpa arah gelendong mitosis.

Saat kromosom sedang diduplikasi, masing-masing asal bergerak menjauh dari titik awal replikasi. Kromosom melekat pada membran sel melalui protein. Pertumbuhan membran saat sel memanjang membantu pergerakannya.

Glosarium


Pembelahan biner

Proses pembelahan sel pada prokariota disebut pembelahan biner, adalah proses yang kurang rumit dan jauh lebih cepat daripada pembelahan sel pada eukariota. Karena kecepatan pembelahan sel bakteri, populasi bakteri dapat tumbuh dengan sangat cepat. Kromosom DNA melingkar tunggal bakteri tidak tertutup dalam nukleus, melainkan menempati lokasi tertentu, nukleoid, di dalam sel. Seperti pada eukariota, DNA nukleoid dikaitkan dengan protein yang membantu mengemas molekul menjadi ukuran yang kompak. Protein pengepakan bakteri, bagaimanapun, terkait dengan beberapa protein yang terlibat dalam pemadatan kromosom eukariota.

Titik awal replikasi, asal, dekat dengan situs pengikatan kromosom ke membran plasma (Gambar 1). Replikasi DNA bersifat dua arah—bergerak menjauh dari titik asal pada kedua untaian loop DNA secara bersamaan. Saat untai ganda baru terbentuk, setiap titik asal bergerak menjauh dari perlekatan dinding sel menuju ujung sel yang berlawanan. Saat sel memanjang, membran yang tumbuh membantu pengangkutan kromosom. Setelah kromosom membersihkan titik tengah sel yang memanjang, pemisahan sitoplasma dimulai. A sekat terbentuk antara nukleoid dari pinggiran menuju pusat sel. Ketika dinding sel baru berada di tempatnya, sel anak terpisah.

Gambar 1. Pembelahan biner bakteri diuraikan dalam lima langkah. (kredit: modifikasi karya oleh "Mcstrother"/Wikimedia Commons)

Evolusi dalam Aksi

Aparatus Spindel Mitotik

Waktu yang tepat dan pembentukan gelendong mitosis sangat penting untuk keberhasilan pembelahan sel eukariotik. Sel prokariotik, di sisi lain, tidak mengalami mitosis dan karena itu tidak memerlukan gelendong mitosis. Namun, protein FtsZ yang memainkan peran penting dalam sitokinesis prokariotik secara struktural dan fungsional sangat mirip dengan tubulin, blok bangunan mikrotubulus yang membentuk serat gelendong mitosis yang diperlukan untuk eukariota. Pembentukan cincin yang terdiri dari unit berulang dari protein yang disebut FtsZ mengarahkan partisi antara nukleoid dalam prokariota. Pembentukan cincin FtsZ memicu akumulasi protein lain yang bekerja sama untuk merekrut bahan membran dan dinding sel baru ke situs. Protein FtsZ dapat membentuk filamen, cincin, dan struktur tiga dimensi lainnya yang menyerupai cara tubulin membentuk mikrotubulus, sentriol, dan berbagai komponen sitoskeleton. Selain itu, baik FtsZ dan tubulin menggunakan sumber energi yang sama, GTP (guanosin trifosfat), untuk merakit dan membongkar struktur kompleks dengan cepat.

FtsZ dan tubulin adalah contoh homologi, struktur yang berasal dari asal evolusi yang sama. Dalam contoh ini, FtsZ dianggap mirip dengan protein nenek moyang untuk FtsZ dan tubulin modern. Sementara kedua protein ditemukan pada organisme yang masih ada, fungsi tubulin telah berkembang dan sangat beragam sejak evolusi dari asal prokariotik seperti FtsZ. Sebuah survei mesin pembelahan sel pada eukariota uniseluler saat ini mengungkapkan langkah-langkah perantara penting untuk mesin mitosis kompleks eukariota multiseluler (Tabel 1).

Serat gelendong mitosis eukariota terdiri dari mikrotubulus. Mikrotubulus adalah polimer dari protein tubulin. Protein FtsZ yang aktif dalam pembelahan sel prokariota sangat mirip dengan tubulin dalam struktur yang dapat dibentuknya dan sumber energinya. Eukariota bersel tunggal (seperti ragi) menampilkan kemungkinan langkah perantara antara aktivitas FtsZ selama pembelahan biner pada prokariota dan gelendong mitosis pada eukariota multiseluler, di mana nukleus rusak dan direformasi.


32 Pembelahan Biner: Pembelahan Sel Prokariotik

Proses pembelahan sel prokariota (seperti bakteri E.coli) disebut pembelahan biner. Untuk organisme uniseluler, pembelahan sel adalah satu-satunya metode untuk menghasilkan individu baru. Hasil dari reproduksi sel jenis ini adalah sepasang sel anak yang secara genetik identik dengan sel induk. Dalam organisme uniseluler, sel anak adalah organisme individu yang utuh. Ini adalah proses yang kurang rumit dan jauh lebih cepat daripada pembelahan sel pada eukariota. Karena kecepatan pembelahan sel bakteri, populasi bakteri dapat tumbuh dengan sangat cepat.

Gambar 1: Bakteri E. coli membelah menjadi dua sel anak yang identik />Gambar 2: Pembelahan sel prokariotik terjadi melalui proses yang disebut pembelahan biner.

Untuk mencapai hasil sel anak yang identik, ada beberapa langkah penting. DNA genom harus direplikasi (menggunakan replikasi DNA) dan kemudian satu salinan harus dipindahkan ke masing-masing sel anak. Isi sitoplasma juga harus dibagi untuk memberikan kedua sel baru mesin untuk mempertahankan kehidupan. Dalam sel bakteri, genom terdiri dari satu kromosom DNA melingkar oleh karena itu, proses pembelahan sel sangat sederhana.


Pembelahan biner

Proses pembelahan sel prokariota, yang disebut pembelahan biner, adalah proses yang tidak terlalu rumit dan jauh lebih cepat daripada pembelahan sel pada eukariota. Karena kecepatan pembelahan sel bakteri, populasi bakteri dapat tumbuh dengan sangat cepat. Kromosom DNA melingkar tunggal bakteri tidak tertutup dalam nukleus, melainkan menempati lokasi tertentu, nukleoid, di dalam sel. Seperti pada eukariota, DNA nukleoid dikaitkan dengan protein yang membantu mengemas molekul menjadi ukuran yang kompak. Protein pengepakan bakteri, bagaimanapun, terkait dengan beberapa protein yang terlibat dalam pemadatan kromosom eukariota.

Titik awal replikasi, asal , dekat dengan tempat pengikatan kromosom ke membran plasma (Gambar 1). Replikasi DNA bersifat dua arah—bergerak menjauh dari asal pada kedua untaian loop DNA secara bersamaan. Saat untai ganda baru terbentuk, setiap titik asal bergerak menjauh dari perlekatan dinding sel menuju ujung sel yang berlawanan. Saat sel memanjang, membran yang tumbuh membantu pengangkutan kromosom. Setelah kromosom membersihkan titik tengah sel yang memanjang, pemisahan sitoplasma dimulai. Sebuah septum terbentuk antara nukleoid dari pinggiran menuju pusat sel. Ketika dinding sel baru berada di tempatnya, sel anak terpisah.

Gambar 1: Pembelahan biner bakteri diuraikan dalam lima langkah. (kredit: modifikasi karya oleh “Mcstrother”/Wikimedia Commons)


Pembelahan Sel Bakteri

AbstrakPembentukan septum divisi bakteri dikatalisis oleh sejumlah protein esensial yang berkumpul menjadi struktur cincin di situs divisi masa depan. Perakitan protein ke dalam cincin sitokinetik tampaknya terjadi dalam urutan hierarki yang diprakarsai oleh protein FtsZ, analog struktural dan fungsional tubulin eukariotik.

Penempatan situs divisi di lokasi yang benar di Escherichia coli membutuhkan inhibitor divisi (MinC), yang bertanggung jawab untuk mencegah septasi di situs yang tidak diinginkan di dekat kutub sel, dan protein spesifisitas topologi (MinE), yang membentuk cincin di sel tengah dan melindungi situs sel tengah dari inhibitor divisi. Namun, mekanisme yang bertanggung jawab untuk mengidentifikasi posisi situs sel tengah atau situs kutub yang digunakan untuk pembentukan septum spora masih belum jelas.

Regulasi proses pembelahan dan koordinasinya dengan peristiwa siklus sel lainnya, seperti replikasi kromosom, kurang dipahami. Namun, protein telah diidentifikasi dalam Caulobacter (CtrA) yang mengatur inisiasi regulasi kromosom dan transkripsi ftsZ, dan yang mungkin memainkan peran penting dalam proses koordinasi.


5.1 Pembelahan Sel dan Siklus Sel

Anda terdiri dari banyak sekali sel, tetapi seperti semua organisme lain, Anda memulai kehidupan sebagai satu sel. Bagaimana Anda berkembang dari satu sel menjadi organisme dengan triliunan sel? Jawabannya adalah pembelahan sel. Setelah sel tumbuh ke ukuran maksimumnya, mereka membelah menjadi dua sel baru. Sel-sel baru ini pada awalnya kecil, tetapi mereka tumbuh dengan cepat dan akhirnya membelah dan menghasilkan lebih banyak sel baru. Proses ini terus berulang dalam siklus yang berkesinambungan.

Pembelahan sel

Pembelahan sel adalah proses di mana satu sel, yang disebut sel induk, membelah untuk membentuk dua sel baru, yang disebut sebagai sel anak. Bagaimana ini terjadi tergantung pada apakah sel itu prokariotik atau eukariotik.

Pembelahan sel pada prokariota lebih sederhana daripada eukariota karena sel prokariotik sendiri lebih sederhana. Sel prokariotik memiliki kromosom melingkar tunggal, tidak ada nukleus, dan beberapa organel lainnya. Sel eukariotik, sebaliknya, memiliki banyak kromosom yang terkandung dalam nukleus dan banyak organel lainnya. Semua bagian sel ini harus diduplikasi dan kemudian dipisahkan ketika sel membelah.

Pembelahan Sel pada Prokariota

Sebagian besar sel prokariotik membelah dengan proses pembelahan biner.

Sebuah sel bakteri membelah dengan cara ini digambarkan dalam Angka di bawah. Anda juga dapat menonton animasi pembelahan biner di tautan ini:

Pembelahan biner dapat digambarkan sebagai serangkaian langkah, meskipun sebenarnya merupakan proses yang berkelanjutan. Langkah-langkahnya dijelaskan di bawah ini dan juga diilustrasikan dalam Angka di bawah. Mereka termasuk replikasi DNA, pemisahan kromosom, dan akhirnya pemisahan menjadi dua sel anak.

  • Langkah 1: Replikasi DNA. Tepat sebelum sel membelah, DNA-nya disalin dalam proses yang disebut replikasi DNA. Ini menghasilkan dua kromosom identik, bukan hanya satu. Langkah ini diperlukan agar ketika sel membelah, setiap sel anak akan memiliki kromosomnya sendiri.
  • Langkah 2: Pemisahan Kromosom. Kedua kromosom memisahkan, atau terpisah, dan bergerak ke ujung yang berlawanan (dikenal sebagai "kutub") sel. Ini terjadi karena setiap salinan DNA menempel pada bagian yang berbeda dari membran sel.
  • Langkah 3: Pemisahan. Membran plasma baru mulai tumbuh ke tengah sel, dan sitoplasma terbelah, membentuk dua sel anak. Saat sel mulai terpisah, kromosom baru dan kromosom asli dipisahkan. Dua sel anak yang dihasilkan secara genetik identik satu sama lain dan dengan sel induk. Dinding sel baru juga harus terbentuk di sekitar dua sel.

Pembelahan Sel pada Eukariota

Pembelahan sel pada eukariota lebih kompleks daripada prokariota. Sebelum membelah, semua DNA dalam beberapa kromosom sel eukariotik direplikasi. Organelnya juga diduplikasi. Kemudian, ketika sel membelah, itu terjadi dalam dua langkah utama:

  • Langkah pertama adalah mitosis, proses multi-fase di mana inti sel membelah. Selama mitosis, membran nukleus rusak dan kemudian terbentuk kembali. Kromosom juga disortir dan dipisahkan untuk memastikan bahwa setiap sel anak menerima satu set kromosom lengkap. Mitosis dijelaskan secara lebih rinci dalam pelajaran “Kromosom dan Mitosis.”
  • Langkah utama kedua adalah sitokinesis. Seperti pada sel prokariotik, selama langkah ini sitoplasma membelah dan dua sel anak terbentuk.

Siklus Sel

Pembelahan sel hanyalah salah satu dari beberapa tahap yang dilalui sel selama masa hidupnya. NS siklus sel adalah rangkaian berulang dari peristiwa yang meliputi pertumbuhan, sintesis DNA, dan pembelahan sel. Siklus sel pada prokariota cukup sederhana: sel tumbuh, DNA-nya bereplikasi, dan sel membelah. Pada eukariota, siklus sel lebih rumit.

Siklus Sel Eukariotik

Diagram di Angka di bawah ini merupakan siklus sel dari sel eukariotik. Seperti yang Anda lihat, siklus sel eukariotik memiliki beberapa fase. Fase mitosis (M) sebenarnya mencakup mitosis dan sitokinesis. Ini adalah saat nukleus dan kemudian sitoplasma membelah. Tiga fase lainnya (G1, S, dan G2) umumnya dikelompokkan bersama sebagai: interfase. Selama interfase, sel tumbuh, melakukan proses kehidupan rutin, dan bersiap untuk membelah. Fase-fase ini dibahas di bawah ini. Anda dapat menyaksikan sel eukariotik melalui fase-fase siklus sel ini di tautan berikut:

Interfase

Interfase siklus sel eukariotik dapat dibagi menjadi tiga fase berikut, yang diwakili dalam: Angka di atas:

  • Fase Pertumbuhan 1 (G1): selama fase ini, sel tumbuh dengan cepat, sambil melakukan proses metabolisme rutin. Itu juga membuat protein yang dibutuhkan untuk replikasi DNA dan menyalin beberapa organelnya dalam persiapan untuk pembelahan sel. Sebuah sel biasanya menghabiskan sebagian besar hidupnya dalam fase ini.
  • Fase Sintesis (S): selama fase ini, DNA sel disalin dalam proses replikasi DNA.
  • Fase Pertumbuhan 2 (G2): selama fase ini, sel membuat persiapan akhir untuk membelah. Misalnya, itu membuat protein dan organel tambahan.

Kontrol Siklus Sel

Jika siklus sel terjadi tanpa regulasi, sel mungkin berpindah dari satu fase ke fase berikutnya sebelum siap. Apa yang mengontrol siklus sel? Bagaimana sel tahu kapan harus tumbuh, mensintesis DNA, dan membelah? Siklus sel dikendalikan terutama oleh protein pengatur. Protein ini mengontrol siklus dengan memberi sinyal pada sel untuk memulai atau menunda fase siklus berikutnya. Mereka memastikan bahwa sel menyelesaikan fase sebelumnya sebelum melanjutkan. Protein pengatur mengontrol siklus sel di pos pemeriksaan utama, yang ditunjukkan pada: Angka di bawah. Ada beberapa pos pemeriksaan utama.

Pos pemeriksaan (panah) dalam siklus sel eukariotik memastikan bahwa sel siap untuk melanjutkan sebelum pindah ke fase siklus berikutnya.

  • Pos pemeriksaan G1, tepat sebelum masuk ke fase S, membuat keputusan kunci apakah sel harus membelah.
  • Pos pemeriksaan S menentukan apakah DNA telah direplikasi dengan benar.
  • Pos pemeriksaan gelendong mitosis terjadi pada titik metafase di mana semua kromosom seharusnya sejajar pada pelat mitosis.

Kanker dan Siklus Sel

Kanker adalah penyakit yang terjadi ketika siklus sel tidak lagi diatur. Ini mungkin terjadi karena DNA sel menjadi rusak. Kerusakan dapat terjadi karena paparan bahaya seperti radiasi atau bahan kimia beracun. Sel kanker umumnya membelah lebih cepat daripada sel normal. Mereka dapat membentuk massa sel abnormal yang disebut a tumor (Lihat Angka di bawah). Sel-sel yang membelah dengan cepat mengambil nutrisi dan ruang yang dibutuhkan sel normal. Hal ini dapat merusak jaringan dan organ dan akhirnya menyebabkan kematian.

Sel-sel ini adalah sel kanker, tumbuh di luar kendali dan membentuk tumor. Apa cuma saya yang menganggap gambar di atas sangat menjijikkan?

TED Ed: Bagaimana sel kanker berperilaku berbeda dari yang sehat?

Ringkasan Pelajaran

  • Pembelahan sel adalah bagian dari siklus hidup hampir semua sel. Ini adalah proses yang lebih rumit pada eukariotik daripada sel prokariotik karena sel eukariotik memiliki banyak kromosom dan nukleus.
  • Siklus sel adalah serangkaian peristiwa berulang yang dilalui sel. Ini termasuk pertumbuhan, sintesis DNA, dan pembelahan sel. Dalam sel eukariotik, ada dua fase pertumbuhan, dan pembelahan sel termasuk mitosis.
  • Siklus sel dikendalikan oleh protein pengatur di tiga pos pemeriksaan utama dalam siklus. Protein memberi sinyal pada sel untuk memulai atau menunda fase siklus berikutnya.
  • Kanker adalah penyakit yang terjadi ketika siklus sel tidak lagi diatur. Sel kanker tumbuh dengan cepat dan dapat membentuk massa sel abnormal yang disebut tumor.

Pertanyaan Tinjauan Pelajaran

Mengingat

1. Jelaskan pembelahan biner.

3. Identify the phases of the eukaryotic cell cycle.

4. What happens during interphase?

Apply Concepts

6. How might the relationship between cancer and the cell cycle be used in the search for causes of cancer?

Think Critically

7. Cells go through a series of events that include growth, DNA synthesis, and cell division. Why are these events best represented by a cycle diagram?

8. Contrast cell division in prokaryotes and eukaryotes. Why are the two types of cell division different?

9. Explain how the cell cycle is regulated.

10. Why is DNA replication essential to the cell cycle?

Points to Consider

When a eukaryotic cell divides, the nucleus divides first in the process of mitosis.


Tonton videonya: Siklus sel (November 2022).