Agar sel dapat membelah sepenuhnya, ukurannya harus bertambah dan menghasilkan organel dalam jumlah yang cukup. Dan agar tidak kehilangan informasi keturunan ketika terbagi dua, dia harus membuat salinan kromosomnya. Dan akhirnya, untuk mendistribusikan informasi herediter secara merata antara dua sel anak, hal itu harus dilakukan dalam urutan yang benar mengatur kromosom sebelum mendistribusikannya ke sel anak. Semua tugas penting ini diselesaikan selama siklus sel.

Siklus sel penting karena... ini menunjukkan hal yang paling penting: kemampuan untuk bereproduksi, tumbuh dan berdiferensiasi. Pertukaran juga terjadi, namun hal ini tidak dipertimbangkan ketika mempelajari siklus sel.

Definisi konsep

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

Dalam sel hewan siklus sel, karena jangka waktu antara dua pembelahan (mitosis), rata-rata berlangsung dari 10 hingga 24 jam.

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

Beras. 1.Siklus sel.

Periode (fase) dari siklus sel

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

Sinonim: periode postmitotik (terjadi setelah mitosis), periode prasintetik (berlalu sebelum sintesis DNA).

Siklus sel dimulai dengan lahirnya sel akibat mitosis. Setelah pembelahan, sel anakan mengecil ukurannya dan memiliki organel lebih sedikit dari biasanya. Oleh karena itu, sel kecil “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. Hasilnya, sel menjadi lengkap, bisa dikatakan, “dewasa”.

Bagaimana biasanya periode pertumbuhan G1 berakhir pada sebuah sel?

1. Masuknya sel ke dalam proses. Melalui diferensiasi, sel memperoleh karakteristik khusus untuk menjalankan fungsi yang diperlukan seluruh organ dan organisme. Diferensiasi dipicu oleh zat kontrol (hormon) yang bekerja pada reseptor molekuler sel yang sesuai. Sebuah sel yang telah menyelesaikan diferensiasinya keluar dari siklus pembelahan dan masuk ke dalam waktu istirahat G 0 . Paparan zat pengaktif (mitogen) diperlukan agar dapat mengalami dedifferensiasi dan kembali ke siklus sel.
2. Kematian (kematian) sel.
3. Memasuki periode berikutnya dari siklus sel - sintetis.

2. Periode sintetik S (dari bahasa Inggris Synthesis - sintesis), merupakan 30-50% dari siklus

Konsep sintesis dalam nama periode ini mengacu pada Sintesis DNA (replikasi) , dan bukan untuk proses sintesis lainnya. Setelah mencapai ukuran tertentu akibat melewati periode pertumbuhan pertama, sel memasuki periode sintetik, atau fase, S, di mana terjadi sintesis DNA. Karena replikasi DNA, sel menggandakannya materi genetik(kromosom), karena Salinan persis setiap kromosom terbentuk di dalam nukleus. Setiap kromosom menjadi ganda dan seluruh set kromosom menjadi ganda, atau diploid . Hasilnya, sel kini siap membagi materi keturunan secara merata di antara keduanya sel anak perempuan tanpa kehilangan satu gen pun.

3. Periode pertumbuhan kedua G 2 (dari bahasa Inggris Growth - growth), adalah 10-20% dari siklus

Sinonim: periode premitotik (berlalu sebelum mitosis), periode pascasintetis (terjadi setelah sintetik).

Periode G2 merupakan persiapan untuk pembelahan sel berikutnya. Selama periode kedua pertumbuhan G2, sel menghasilkan protein yang diperlukan untuk mitosis, khususnya tubulin untuk gelendong; menciptakan cadangan energi dalam bentuk ATP; memeriksa apakah replikasi DNA telah selesai dan bersiap untuk pembelahan.

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

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

Regulasi siklus sel

Pada tingkat molekuler, transisi dari satu fase siklus ke fase lainnya diatur oleh dua protein - siklin Dan kinase yang bergantung pada siklin(CDK).

Untuk mengatur siklus sel, digunakan proses fosforilasi/defosforilasi reversibel protein pengatur, yaitu. penambahan fosfat ke dalamnya diikuti dengan eliminasi. Substansi kunci yang mengatur masuknya sel ke dalam mitosis (yaitu transisinya dari fase G2 ke fase M) adalah spesifik serin/treonin protein kinase, yang disebut faktor pematangan- FS, atau MPF, dari faktor pemacu pematangan bahasa Inggris. Dalam bentuk aktifnya, enzim protein ini mengkatalisis fosforilasi banyak protein yang terlibat dalam mitosis. Misalnya saja histon H1, yang merupakan bagian dari kromatin, lamin (komponen sitoskeletal yang terletak di membran inti), faktor transkripsi, protein gelendong mitosis, dan sejumlah enzim. Fosforilasi protein ini oleh faktor pematangan MPF ​​mengaktifkannya dan memulai proses mitosis. Setelah mitosis selesai, subunit pengatur PS, siklin, ditandai dengan ubiquitin dan mengalami kerusakan (proteolisis). Sekarang giliran Anda protein fosfatase, yang mendefosforilasi protein yang mengambil bagian dalam mitosis, sehingga memindahkannya ke keadaan tidak aktif. Akibatnya, sel kembali ke keadaan interfase.

PS (MPF) merupakan enzim heterodimerik yang mencakup subunit pengatur yaitu siklin dan subunit katalitik yaitu CDK kinase bergantung siklin yang disebut juga p34cdc2; 34 kDa. Bentuk aktif Enzim ini hanya merupakan dimer dari CZK+siklin. Selain itu, aktivitas CZK diatur oleh fosforilasi reversibel dari enzim itu sendiri. Siklin mendapat nama ini karena konsentrasinya berubah secara siklis sesuai dengan periode siklus sel, khususnya menurun sebelum dimulainya pembelahan sel.

Sejumlah siklin berbeda dan kinase bergantung siklin terdapat dalam sel vertebrata. Berbagai kombinasi dua subunit enzim mengatur dimulainya mitosis, awal proses transkripsi pada fase G1, transisi titik kritis setelah selesainya transkripsi, awal proses replikasi DNA pada periode S interfase (awal transisi ) dan transisi penting lainnya dari siklus sel (tidak ditampilkan dalam diagram).
Pada oosit katak, masuknya mitosis (transisi G2/M) diatur oleh perubahan konsentrasi siklin. Siklin terus disintesis dalam interfase hingga mencapai konsentrasi maksimum dalam fase M, ketika seluruh kaskade fosforilasi protein yang dikatalisis oleh PS diluncurkan. Pada akhir mitosis, siklin dengan cepat dihancurkan oleh proteinase, yang juga diaktifkan oleh PS. Dalam sistem seluler lain, aktivitas PS diatur oleh berbagai tingkat fosforilasi enzim itu sendiri.

Perkenalan

Sifat siklus sel menjadi lebih jelas sebagai hasil studi sel mutan yang tumbuh dan membelah suhu rendah(34 derajat C untuk sel mamalia, 23 derajat C untuk sel ragi). Mutan yang peka terhadap suhu ini biasanya memiliki satu protein yang diubah yang hanya berfungsi pada suhu rendah. Dan pada sebagian besar mutan ini, pertumbuhannya terganggu segera setelah suhu naik. Namun, beberapa mutan berhenti tumbuh hanya ketika sel mencapai tahap siklus tertentu, seperti dimulainya sintesis DNA, pembelahan inti, atau sitokinesis. Mutan siklus sel paling baik dipelajari dalam ragi roti (Saccharomyces cerevisiae: mutan di lebih dari 35 gen siklus berbeda telah diisolasi pembelahan sel(siklus pembelahan sel, cdc). Mutan ini digunakan untuk menyelidiki hubungan antara fungsi protein tertentu dan siklus sel.

Menurut definisi Free Encyclopedia tahun 2008, siklus sel adalah rangkaian peristiwa yang terkoordinasi dan searah di mana sel secara berurutan melewatinya. periode yang berbeda tanpa melewatkannya atau kembali ke tahap sebelumnya. Siklus sel diakhiri dengan pembelahan sel induk menjadi dua sel anak.

Tujuan dari kajian abstrak ini adalah untuk mengungkap prinsip-prinsip siklus sel, ciri-ciri dan signifikansinya.

Siklus sel, titik

Siklus sel mencakup serangkaian proses berurutan yang ditentukan secara ketat, menurut posisi Hartwell, 1995. Sel harus menggandakan semua komponen dan massanya di antara dua pembelahan yang berurutan. Jadi, siklus sel terdiri dari dua periode:

1) masa pertumbuhan sel yang disebut "interfase", dan

2) masa pembelahan sel disebut “fase M” (dari kata mitosis). Pada gilirannya, dalam setiap periode ada beberapa fase (Gbr. 3).

Interfase biasanya memakan waktu setidaknya 90% dari keseluruhan siklus sel. Misalnya, pada sel eukariota tingkat tinggi yang membelah dengan cepat, pembelahan berturut-turut terjadi setiap 16-24 jam sekali, dan setiap fase M berlangsung 1-2 jam. Sebagian besar komponen sel disintesis selama interfase, sehingga sulit untuk membedakan tahapan individu di dalamnya menurut Pardee, 1989. Dalam interfase, fase G1, fase S, dan fase G2 dibedakan. Periode interfase, ketika terjadi replikasi DNA inti sel, disebut “fase S” (dari kata sintesis). Periode antara fase M dan awal fase S disebut fase G1 (dari kata gap - interval), dan periode antara akhir fase S dan fase M berikutnya disebut fase G2. Masa pembelahan sel (fase M) meliputi dua tahap: mitosis (pembelahan inti sel) dan sitokinesis (pembelahan sitoplasma). Pada gilirannya, mitosis dibagi menjadi lima tahap (Gbr. 3) Secara in vivo, enam tahap ini membentuk rangkaian dinamis. Deskripsi pembelahan sel didasarkan pada data mikroskop cahaya yang dikombinasikan dengan fotografi mikrosin dan hasil mikroskop cahaya dan elektron sel yang difiksasi dan diwarnai.

Rangkaian peristiwa berulang yang memastikan pembelahan sel eukariotik disebut siklus sel. Lamanya siklus sel tergantung pada jenis sel yang membelah. Beberapa sel, seperti neuron manusia, berhenti membelah sama sekali setelah mencapai tahap diferensiasi terminal. Sel-sel paru-paru, ginjal atau hati pada tubuh orang dewasa mulai membelah hanya sebagai respons terhadap kerusakan pada organ terkait. Sel epitel usus membelah sepanjang hidup seseorang. Bahkan pada sel yang berkembang biak dengan cepat, persiapan pembelahan memakan waktu sekitar 24 jam.Siklus sel dibagi menjadi beberapa tahap: Mitosis - fase M, pembelahan inti sel. Fase G1 adalah periode sebelum sintesis DNA. Fase S adalah periode sintesis (replikasi DNA). Fase G2 adalah periode antara sintesis DNA dan mitosis. Interfase adalah periode yang meliputi fase G1, S dan G2. Sitokinesis adalah pembelahan sitoplasma. Titik pembatas, titik R - waktu dalam siklus sel ketika kemajuan sel menuju pembelahan menjadi tidak dapat diubah. Fase G0 adalah keadaan sel yang telah mencapai monolayer atau kekurangan faktor pertumbuhan pada awal fase G1.

Pembelahan sel (mitosis atau meiosis) didahului oleh duplikasi kromosom, yang terjadi pada periode S dari siklus sel (Gbr. 1). Periode ditunjukkan dengan huruf pertama dari kata sintesis - sintesis DNA. Dari akhir periode S hingga akhir metafase, nukleus mengandung DNA empat kali lebih banyak daripada nukleus sperma atau sel telur, dan setiap kromosom terdiri dari dua kromatid saudara yang identik. Selama mitosis, kromosom memadat dan pada akhir profase atau awal metafase, kromosom menjadi terlihat di bawah mikroskop optik. Untuk analisis sitogenetik, preparat kromosom metafase biasanya digunakan.

Pada awal anafase, sentromer kromosom homolog terpisah, dan kromatid berpindah ke kutub berlawanan dari gelendong mitosis. Setelah set lengkap kromatid berpindah ke kutub (selanjutnya disebut kromosom), selubung inti terbentuk di sekitar masing-masing kromatid, membentuk inti dua sel anak (penghancuran selubung inti sel induk terjadi pada akhirnya. dari profase). Sel anak memasuki periode G1, dan hanya sebagai persiapan untuk pembelahan berikutnya mereka memasuki periode S dan terjadi replikasi DNA di dalamnya.

Sel dengan fungsi khusus lama mereka yang tidak melakukan mitosis atau kehilangan kemampuan membelah sama sekali berada dalam keadaan yang disebut periode G0. Sebagian besar sel dalam tubuh bersifat diploid - yaitu, mereka memiliki dua set kromosom haploid (kumpulan haploid adalah jumlah kromosom dalam gamet; pada manusia adalah 23 kromosom, dan set kromosom diploid adalah 46). Di dalam gonad, prekursor sel germinal terlebih dahulu menjalani serangkaian pembelahan mitosis dan kemudian memasuki meiosis, suatu proses pembentukan gamet yang terdiri dari dua pembelahan berturut-turut. Dalam meiosis, kromosom homolog berpasangan (kromosom pertama ayah dengan kromosom pertama ibu, dll.), setelah itu, selama apa yang disebut pindah silang, terjadi rekombinasi, yaitu pertukaran bagian antara kromosom ayah dan ibu. Akibatnya komposisi genetik setiap kromosom berubah secara kualitatif.

Pada pembelahan pertama meiosis, kromosom homolog terpisah (dan bukan kromatid saudara, seperti pada mitosis), menghasilkan pembentukan sel dengan satu set kromosom haploid, yang masing-masing berisi 22 autosom ganda dan satu kromosom seks ganda. Tidak ada periode S antara pembelahan meiosis pertama dan kedua (Gbr. 2, kanan), dan kromatid saudara terpisah menjadi sel anak pada pembelahan kedua. Akibatnya, sel-sel dengan set kromosom haploid terbentuk, di mana terdapat setengah jumlah DNA pada sel somatik diploid pada periode G1, dan 4 kali lebih sedikit dibandingkan sel somatik pada akhir periode S.

Pada saat pembuahan, jumlah kromosom dan kandungan DNA pada zigot menjadi sama dengan sel somatik pada masa G1. Periode S pada zigot membuka jalan menuju pembelahan teratur, karakteristik dari sel somatik.

Siklus sel

Siklus sel adalah periode keberadaan sel dari saat pembentukannya melalui pembelahan sel induk sampai pembelahan atau kematian sel itu sendiri.Isi [tunjukkan]

Durasi siklus sel eukariota

Panjang siklus sel bervariasi antar sel. Sel-sel organisme dewasa yang bereproduksi dengan cepat, seperti sel hematopoietik atau basal epidermis dan usus halus, dapat memasuki siklus sel setiap 12-36 jam Siklus sel pendek (sekitar 30 menit) diamati selama fragmentasi cepat telur echinodermata, amfibi, dan hewan lainnya. Di bawah kondisi eksperimental, banyak garis kultur sel memiliki siklus sel yang pendek (sekitar 20 jam). Untuk sel yang paling aktif membelah, periode antara mitosis kira-kira 10-24 jam.

Fase siklus sel eukariotik

Siklus sel eukariotik terdiri dari dua periode:

Suatu periode pertumbuhan sel yang disebut “interfase,” di mana DNA dan protein disintesis dan terjadi persiapan untuk pembelahan sel.

Masa pembelahan sel disebut “fase M” (dari kata mitosis – mitosis).

Interfase terdiri dari beberapa periode:

Fase G1 (dari bahasa Inggris gap - gap), atau fase pertumbuhan awal, di mana terjadi sintesis mRNA, protein, dan komponen seluler lainnya;

Fase S (dari bahasa Inggris sintesis - sintetik), di mana terjadi replikasi DNA inti sel, penggandaan sentriol juga terjadi (jika ada, tentu saja).

Fase G2, di mana persiapan mitosis terjadi.

Pada sel yang berdiferensiasi dan tidak lagi membelah, mungkin tidak ada fase G1 dalam siklus sel. Sel-sel tersebut berada dalam fase istirahat G0.

Masa pembelahan sel (fase M) meliputi dua tahap:

mitosis (pembelahan inti sel);

sitokinesis (pembelahan sitoplasma).

Pada gilirannya, mitosis dibagi menjadi lima tahap; in vivo, enam tahap ini membentuk rangkaian dinamis.

Deskripsi pembelahan sel didasarkan pada data mikroskop cahaya yang dikombinasikan dengan fotografi mikrosin dan hasil mikroskop cahaya dan elektron sel yang difiksasi dan diwarnai.

Regulasi siklus sel

Urutan perubahan periode siklus sel yang teratur terjadi melalui interaksi protein seperti kinase dan siklin yang bergantung pada siklin. Sel pada fase G0 dapat memasuki siklus sel bila terkena faktor pertumbuhan. Berbagai faktor faktor pertumbuhan, seperti faktor pertumbuhan trombosit, epidermal, dan saraf, dengan berikatan dengan reseptornya, memicu kaskade sinyal intraseluler, yang pada akhirnya mengarah pada transkripsi gen cyclin dan kinase yang bergantung pada cyclin. Kinase yang bergantung pada siklin menjadi aktif hanya ketika berinteraksi dengan siklin yang sesuai. Kandungan berbagai siklin dalam sel berubah sepanjang siklus sel. Cyclin adalah komponen pengatur kompleks kinase yang bergantung pada cyclin-cyclin. Kinase adalah komponen katalitik kompleks ini. Kinase tidak aktif tanpa siklin. Pada tahapan yang berbeda Selama siklus sel, siklin yang berbeda disintesis. Dengan demikian, kandungan siklin B dalam oosit katak mencapai maksimum pada saat mitosis, ketika seluruh kaskade reaksi fosforilasi yang dikatalisis oleh kompleks kinase yang bergantung pada siklin B/siklin diluncurkan. Pada akhir mitosis, siklin dengan cepat dihancurkan oleh proteinase.

Pos pemeriksaan siklus sel

Untuk menentukan selesainya setiap fase siklus sel diperlukan adanya checkpoint. Jika sel “melewati” pos pemeriksaan, maka sel tersebut terus “bergerak” melalui siklus sel. Jika keadaan tertentu, seperti kerusakan DNA, mencegah sel melewati suatu pos pemeriksaan, yang dapat diumpamakan dengan semacam pos pemeriksaan, maka sel akan berhenti dan fase lain dari siklus sel tidak terjadi, setidaknya sampai hambatan tersebut dihilangkan. , mencegah sel melewati pos pemeriksaan. Setidaknya ada empat pos pemeriksaan dalam siklus sel: pos pemeriksaan di G1, yang memeriksa DNA utuh sebelum memasuki fase S, pos pemeriksaan di fase S, yang memeriksa kebenaran replikasi DNA, pos pemeriksaan di G2, yang memeriksa lesi yang terlewat ketika melewati titik verifikasi sebelumnya, atau diperoleh pada tahap siklus sel berikutnya. Pada fase G2, kelengkapan replikasi DNA terdeteksi dan sel-sel yang replikasi DNAnya kurang tidak memasuki mitosis. Di pos pemeriksaan perakitan spindel, diperiksa apakah semua kinetokor terpasang ke mikrotubulus.

Gangguan siklus sel dan pembentukan tumor

Peningkatan sintesis protein p53 menyebabkan induksi sintesis protein p21, penghambat siklus sel.

Gangguan regulasi siklus sel normal merupakan penyebab sebagian besar tumor padat. Dalam siklus sel, sebagaimana telah disebutkan, melewati pos pemeriksaan hanya mungkin jika tahapan sebelumnya diselesaikan secara normal dan tidak ada gangguan. Sel tumor ditandai dengan perubahan komponen pos pemeriksaan siklus sel. Ketika pos pemeriksaan siklus sel dinonaktifkan, disfungsi beberapa penekan tumor dan proto-onkogen diamati, khususnya p53, pRb, Myc dan Ras. Protein p53 adalah salah satu faktor transkripsi yang memulai sintesis protein p21, yang merupakan penghambat kompleks CDK-siklin, yang menyebabkan terhentinya siklus sel pada periode G1 dan G2. Dengan demikian, sel yang DNA-nya rusak tidak memasuki fase S. Dengan mutasi yang menyebabkan hilangnya gen protein p53, atau jika terjadi perubahan, tidak terjadi penyumbatan siklus sel, sel memasuki mitosis, yang menyebabkan munculnya sel mutan, yang sebagian besar tidak dapat hidup, yang lain menimbulkan menjadi sel-sel ganas.

Siklin adalah keluarga protein yang merupakan aktivator protein kinase yang bergantung pada siklin (CDK), enzim kunci yang terlibat dalam regulasi siklus sel eukariotik. Siklin mendapatkan namanya karena konsentrasi intraselulernya berubah secara berkala saat sel melewati siklus sel, mencapai maksimum pada tahap siklus tertentu.

Subunit katalitik dari protein kinase yang bergantung pada siklin diaktifkan sebagian melalui interaksi dengan molekul siklin, yang membentuk subunit pengatur enzim. Pembentukan heterodimer ini menjadi mungkin setelah siklin mencapai konsentrasi kritis. Menanggapi penurunan konsentrasi siklin, enzim dinonaktifkan. Untuk aktivasi lengkap protein kinase yang bergantung pada siklin, fosforilasi spesifik dan defosforilasi residu asam amino tertentu dalam rantai polipeptida kompleks ini harus terjadi. Salah satu enzim yang melakukan reaksi tersebut adalah CAK kinase (CAK - CDK activating kinase).

Kinase yang bergantung pada siklin

Kinase yang bergantung pada siklin (CDK) adalah sekelompok protein yang diatur oleh molekul mirip siklin dan siklin. Kebanyakan CDK terlibat dalam transisi fase siklus sel; mereka juga mengatur transkripsi dan pemrosesan mRNA. CDK adalah serin/treonin kinase yang memfosforilasi residu protein yang sesuai. Beberapa CDK diketahui, masing-masing diaktifkan oleh satu atau lebih siklin dan molekul serupa lainnya setelah mencapai konsentrasi kritisnya, dan sebagian besar CDK bersifat homolog, berbeda terutama dalam konfigurasi situs pengikatan siklin. Menanggapi penurunan konsentrasi intraseluler dari siklin tertentu, CDK yang sesuai dinonaktifkan secara reversibel. Jika CDK diaktifkan oleh sekelompok siklin, masing-masing siklin, seolah-olah mentransfer protein kinase satu sama lain, mempertahankan CDK dalam keadaan aktif untuk waktu yang lama. Gelombang aktivasi CDK seperti itu terjadi selama fase G1 dan S dari siklus sel.

Daftar CDK dan regulatornya

CDK1; siklin A, siklin B

CDK2; siklin A, siklin E

CDK4; siklin D1, siklin D2, siklin D3

CDK5; CDK5R1, CDK5R2

CDK6; siklin D1, siklin D2, siklin D3

CDK7; siklin H

CDK8; siklin C

CDK9; siklin T1, siklin T2a, siklin T2b, siklin K

CDK11 (CDC2L2); siklin L

Amitosis (atau pembagian langsung sel) terjadi pada sel somatik eukariota lebih jarang dibandingkan mitosis. Ini pertama kali dijelaskan oleh ahli biologi Jerman R. Remak pada tahun 1841, istilah ini dikemukakan oleh seorang ahli histologi. V. Flemming kemudian - pada tahun 1882. Dalam kebanyakan kasus, amitosis diamati pada sel dengan aktivitas mitosis yang berkurang: ini adalah sel yang menua atau berubah secara patologis, sering kali menyebabkan kematian (sel membran embrio mamalia, sel tumor, dll.). Dengan amitosis, keadaan interfase nukleus dipertahankan secara morfologis, nukleolus dan selubung nukleus terlihat jelas. Tidak ada replikasi DNA. Spiralisasi kromatin tidak terjadi, kromosom tidak terdeteksi. Sel mempertahankan aktivitas fungsional khasnya, yang hampir hilang seluruhnya selama mitosis. Selama amitosis, hanya nukleus yang membelah, tanpa pembentukan gelendong pembelahan, sehingga materi herediter tersebar secara acak. Kurangnya sitokinesis menyebabkan pembentukan sel binukleat, yang selanjutnya tidak dapat memasuki siklus mitosis normal. Dengan amitosis berulang, sel berinti banyak dapat terbentuk.

Konsep ini masih muncul di beberapa buku teks hingga tahun 1980-an. Saat ini diyakini bahwa semua fenomena yang dikaitkan dengan amitosis adalah akibat dari interpretasi yang salah terhadap sediaan mikroskopis yang kurang dipersiapkan dengan baik, atau interpretasi fenomena yang menyertai penghancuran sel atau peristiwa lain seperti pembelahan sel. proses patologis. Pada saat yang sama, beberapa varian pembelahan inti pada eukariota tidak dapat disebut mitosis atau meiosis. Ini misalnya pembelahan makronuklei banyak ciliata, di mana pemisahan fragmen pendek kromosom terjadi tanpa pembentukan gelendong.

Siklus sel adalah periode keberadaan sel dari saat pembentukannya dengan pembelahan sel induk hingga pembelahan atau kematiannya.

Durasi siklus sel

Panjang siklus sel bervariasi antar sel. Sel organisme dewasa yang bereproduksi dengan cepat, seperti sel hematopoietik atau basal epidermis dan usus kecil, dapat memasuki siklus sel setiap 12-36 jam.Siklus sel pendek (sekitar 30 menit) diamati selama fragmentasi cepat telur echinodermata, amfibi dan hewan lainnya. Di bawah kondisi eksperimental, banyak garis kultur sel memiliki siklus sel yang pendek (sekitar 20 jam). Untuk sel yang paling aktif membelah, periode antara mitosis kira-kira 10-24 jam.

Fase siklus sel

Siklus sel eukariotik terdiri dari dua periode:

Suatu periode pertumbuhan sel yang disebut “interfase,” di mana DNA dan protein disintesis dan terjadi persiapan untuk pembelahan sel.

Masa pembelahan sel disebut “fase M” (dari kata mitosis – mitosis).

Interfase terdiri dari beberapa periode:

G 1-fase (dari bahasa Inggris. celah- interval), atau fase pertumbuhan awal, di mana terjadi sintesis mRNA, protein, dan komponen seluler lainnya;

Fase S (dari bahasa Inggris. perpaduan- sintesis), di mana replikasi DNA inti sel terjadi, penggandaan sentriol juga terjadi (jika ada, tentu saja).

Fase G 2, di mana persiapan untuk mitosis terjadi.

Pada sel yang berdiferensiasi dan tidak lagi membelah, mungkin tidak ada fase G1 dalam siklus sel. Sel-sel tersebut berada dalam fase istirahat G0.

Masa pembelahan sel (fase M) meliputi dua tahap:

karyokinesis (pembelahan inti sel);

sitokinesis (pembelahan sitoplasma).

Pada gilirannya, mitosis dibagi menjadi lima tahap.

Deskripsi pembelahan sel didasarkan pada data mikroskop cahaya yang dikombinasikan dengan fotografi mikrosin dan hasil mikroskop cahaya dan elektron sel yang difiksasi dan diwarnai.

Regulasi siklus sel

Urutan perubahan periode siklus sel yang teratur terjadi melalui interaksi protein seperti kinase dan siklin yang bergantung pada siklin. Sel pada fase G0 dapat memasuki siklus sel bila terkena faktor pertumbuhan. Berbagai faktor pertumbuhan, seperti faktor pertumbuhan turunan trombosit, epidermal, dan saraf, dengan berikatan dengan reseptornya, memicu kaskade pensinyalan intraseluler, yang pada akhirnya mengarah pada transkripsi gen cyclin dan kinase yang bergantung pada cyclin. Kinase yang bergantung pada siklin menjadi aktif hanya ketika berinteraksi dengan siklin yang sesuai. Kandungan berbagai siklin dalam sel berubah sepanjang siklus sel. Cyclin adalah komponen pengatur kompleks kinase yang bergantung pada cyclin-cyclin. Kinase adalah komponen katalitik kompleks ini. Kinase tidak aktif tanpa siklin. Siklin yang berbeda disintesis pada berbagai tahap siklus sel. Dengan demikian, kandungan siklin B dalam oosit katak mencapai maksimum pada saat mitosis, ketika seluruh kaskade reaksi fosforilasi yang dikatalisis oleh kompleks kinase yang bergantung pada siklin B/siklin diluncurkan. Pada akhir mitosis, siklin dengan cepat dihancurkan oleh proteinase.

Pembelahan sel- serangkaian proses yang menyebabkan dua atau lebih sel anak terbentuk dari satu sel induk. Pembelahan sel adalah dasar biologis kehidupan. Kapan organisme bersel tunggal Organisme baru terbentuk melalui pembelahan sel. Pada organisme multiseluler, 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 mempunyai inti yang terbentuk, sehingga pembelahan selnya menjadi dua sel anak yang lebih kecil, yang disebut pembagian biner, lebih mudah dan cepat. Pada eukariota, ada beberapa jenis pembelahan sel:

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

pembelahan meiosis - pembelahan di mana satu sel induk menghasilkan empat sel anak dengan setengah set kromosom (haploid) (dalam organisme dengan reproduksi seksual)

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

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

Pembelahan sel adalah bagian dari siklus sel. Siklus sel- ini adalah periode keberadaan sel dari satu pembelahan ke pembelahan lainnya. Durasi periode ini bervariasi tergantung pada organisme yang berbeda(misalnya, untuk bakteri - 20-30 menit, untuk leukosit manusia - 4-5 hari) dan bergantung pada usia, suhu, jumlah DNA, jenis sel, dll. Pada organisme uniseluler, siklus sel bertepatan dengan kehidupan individu, dan pada organisme multiseluler, pada sel-sel tubuh yang terus membelah, bertepatan dengan siklus mitosis. Proses molekuler yang terjadi selama siklus sel bersifat berurutan. Melakukan siklus sel di arah sebaliknya mustahil. Ciri penting dari semua eukariota adalah bahwa fase transisi siklus sel bergantung 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 fase harus diselesaikan dengan benar. proses biokimia, karakteristik fase sebelumnya. Gangguan pada siklus sel dapat menyebabkan kelainan kromosom. Misalnya, sebagian kromosom mungkin hilang, tidak terdistribusi secara memadai di antara dua sel anak, dan sejenisnya. Kelainan kromosom seperti itu merupakan ciri khasnya sel kanker. Ada dua kelas utama molekul pengatur yang mengarahkan siklus sel. Ini adalah siklin dan enzim kinase yang bergantung pada siklin. L. Hartwell, R. Hunt dan P. Perawat diterima Penghargaan Nobel di bidang Kedokteran dan Fisiologi pada tahun 2001 dengan ditemukannya molekul sentral dalam regulasi siklus sel.

Periode utama siklus sel adalah interfase, mitosis dan sitokinesis.

Siklus sel= Interfase + Mitosis + Sitokinesis

Interfase (lat. Antar - antara, fase - penampilan) - periode antara pembelahan sel atau dari pembelahan sel sampai kematiannya.

Durasi interfase biasanya mencapai 90% dari seluruh siklus sel. Ciri utama sel interfase adalah keadaan despiralisasi kromatin. Pada sel yang kehilangan kemampuan untuk membelah (seperti neuron), interfase adalah periode dari mitosis terakhir hingga kematian sel.

Interfase memastikan pertumbuhan sel, penggandaan molekul DNA, sintesis senyawa organik, reproduksi mitokondria, di mana energi terakumulasi dalam ATP, yang diperlukan untuk memastikan pembelahan sel.

Interfase meliputi periode prasintetik, sintetik, dan pascasintetis. Periode prasintetis(Fase G1) - ditandai dengan pertumbuhan sel. Selama periode ini, yang paling lama, sel tumbuh, berdiferensiasi, dan menjalankan fungsinya. Pada sel yang berdiferensiasi dan tidak lagi membelah, tidak ada fase G1 dalam siklus sel. Sel-sel tersebut berada dalam masa istirahat (fase G0). Periode sintetik(Fase S) merupakan periode dimana peristiwa utamanya adalah penggandaan DNA. Setiap kromosom pada periode ini menjadi bikromatid. Periode pascasintetis(Fase G2) - periode persiapan segera untuk mitosis.

Peristiwa besar selama interfase

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

Kntokinesis(atau sitotomi) - pembelahan sitoplasma sel eukariotik, yang terjadi setelah pembelahan inti terjadi di dalam sel (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 mengandung sitoplasma dan organel dan segera mati. Dalam kasus di mana pembelahan inti tidak disertai dengan sitokinesis, sel berinti banyak akan terbentuk (misalnya, serat otot transversal). Sitokinesis terjadi segera setelah telofase. Pada sel hewan, selama telofase, membran plasma mulai terlipat ke dalam di ekuator (di bawah pengaruh mikrofilamen) dan membagi sel menjadi dua. DI DALAM sel tumbuhan sebuah benda terbentuk di ekuator dengan mikrofilamen - phragmoblast. Mitokondria, EPS, badan Golgi, dan ribosom berpindah ke sana. Vesikel dari badan Golgi bergabung membentuk pelat sel, yang berkembang biak dan menyatu dengan dinding sel sel induk.

BIOLOGI +Apoptosis adalah fenomena kematian sel terprogram. Berbeda dengan jenis kematian sel lainnya - nekrosis- Selama apoptosis, tidak terjadi kerusakan pada membran sitoplasma dan, oleh karena itu, isi sel tidak memasuki lingkungan ekstraseluler. Sebuah ciri khas adalah fragmentasi DNA oleh enzim endonuklease tertentu menjadi fragmen. Proses apoptosis diperlukan untuk pengaturan fisiologis jumlah sel dalam tubuh, untuk penghancuran sel-sel tua, untuk gugurnya daun musim gugur, untuk efek sitotoksik limfosit pembunuh, untuk embriogenesis tubuh, dll. Pelanggaran terhadap apoptosis sel normal menyebabkan proliferasi sel yang tidak terkendali dan munculnya tumor.