Setiap sel memulai hidupnya ketika terpisah dari sel induk, dan mengakhiri keberadaannya, memungkinkan sel anak muncul. Alam menyediakan lebih dari satu cara untuk membagi inti mereka, tergantung pada strukturnya.
Metode pembelahan sel
Pembelahan nuklir tergantung pada jenis sel:
- Pembelahan biner (ditemukan pada prokariota).
- Amitosis (pembagian langsung).
- Mitosis (ditemukan pada eukariota).
- Meiosis (dirancang untuk pembelahan sel germinal).
Jenis pembelahan inti ditentukan oleh alam dan sesuai dengan struktur sel dan fungsinya dalam makroorganisme atau dengan sendirinya.
Pembelahan biner
Jenis ini paling umum pada sel prokariotik. Ini terdiri dari penggandaan molekul DNA sirkular. Pembelahan biner inti disebut demikian karena dua sel anak berukuran identik muncul dari sel induk.
Setelah materi genetik (molekul DNA atau RNA) disiapkan dengan cara yang tepat, yaitu, digandakan, dari dinding sel dimulaiseptum melintang terbentuk, yang secara bertahap menyempit dan membagi sitoplasma sel menjadi dua bagian yang kurang lebih identik.
Proses pembelahan kedua disebut budding, atau pembelahan biner tidak merata. Dalam hal ini, tonjolan muncul di situs dinding sel, yang secara bertahap tumbuh. Setelah ukuran "ginjal" dan sel induknya sama, mereka akan berpisah. Dan bagian dari dinding sel disintesis lagi.
Amitosis
Pembagian inti ini mirip dengan yang dijelaskan di atas, dengan perbedaan bahwa tidak ada duplikasi materi genetik. Metode ini pertama kali dijelaskan oleh ahli biologi Remak. Fenomena ini terjadi pada sel yang berubah secara patologis (degenerasi tumor), dan juga merupakan norma fisiologis untuk jaringan hati, tulang rawan dan kornea.
Proses pembelahan inti disebut amitosis, karena sel mempertahankan fungsinya, dan tidak kehilangannya, seperti selama mitosis. Ini menjelaskan sifat patologis yang melekat pada sel dengan metode pembelahan ini. Selain itu, pembelahan inti langsung terjadi tanpa spindel fisi, sehingga kromatin dalam sel anak tidak terdistribusi secara merata. Selanjutnya, sel-sel tersebut tidak dapat menggunakan siklus mitosis. Terkadang, amitosis menghasilkan pembentukan sel berinti banyak.
Mitosis
Ini adalah fisi nuklir tidak langsung. Paling sering ditemukan pada sel eukariotik. Perbedaan utama antara proses ini adalah bahwa sel anak dan sel induk mengandung jumlah kromosom yang sama. Dengan demikianjumlah sel yang diperlukan dipertahankan dalam tubuh, dan proses regenerasi dan pertumbuhan juga dimungkinkan. Flemming adalah orang pertama yang mendeskripsikan mitosis pada sel hewan.
Proses pembelahan inti dalam hal ini dibagi menjadi interfase dan mitosis langsung. Interfase adalah keadaan istirahat sel antara pembelahan. Ini dapat dibagi menjadi beberapa fase:
1. Periode prasintesis - sel tumbuh, protein dan karbohidrat menumpuk di dalamnya, ATP (adenosin trifosfat) disintesis secara aktif.
2. Periode Sintetis - Materi genetik berlipat ganda.
3. Periode pasca-sintetik - elemen seluler berlipat ganda, protein muncul yang membentuk gelendong pembelahan.
Fase mitosis
Pembelahan inti sel eukariotik adalah proses yang membutuhkan pembentukan organel tambahan - sentrosom. Itu terletak di sebelah nukleus, dan fungsi utamanya adalah pembentukan organel baru - gelendong divisi. Struktur ini membantu mendistribusikan kromosom secara merata di antara sel anak.
Ada empat fase mitosis:
1. Profase: Kromatin dalam nukleus mengembun menjadi kromatid, yang berkumpul di dekat sentromer untuk membentuk kromosom berpasangan. Nukleolus hancur dan sentriol bergerak ke kutub sel. Sebuah spindel fisi terbentuk.
2. Metafase: Kromosom berbaris dalam garis melalui pusat sel, membentuk pelat metafase.
3. Anafase: Kromatid bergerak dari pusat sel ke kutub, dan kemudian sentromer terbelah menjadi dua. Sepertigerakan dimungkinkan karena pembelahan gelendong, benang yang berkontraksi dan meregangkan kromosom ke arah yang berbeda.
4. Telofase: Inti anak terbentuk. Kromatid berubah menjadi kromatin lagi, nukleus terbentuk, dan di dalamnya - nukleolus. Semuanya berakhir dengan pembelahan sitoplasma dan pembentukan dinding sel.
Endomitosis
Peningkatan materi genetik yang tidak melibatkan pembelahan inti disebut endomitosis. Ini ditemukan dalam sel tumbuhan dan hewan. Dalam hal ini, tidak ada penghancuran sitoplasma dan cangkang nukleus, tetapi kromatin berubah menjadi kromosom, dan kemudian terdespiralisasi lagi.
Proses ini menghasilkan inti poliploid dengan kandungan DNA yang meningkat. Hal serupa terjadi pada sel pembentuk koloni sumsum tulang merah. Selain itu, ada kasus ketika molekul DNA berlipat ganda, sementara jumlah kromosom tetap sama. Mereka disebut polytene dan dapat ditemukan di sel serangga.
Arti mitosis
Pembelahan inti mitosis adalah cara untuk mempertahankan set kromosom yang konstan. Sel anak memiliki set gen yang sama dengan ibu, dan semua karakteristik yang melekat di dalamnya. Pembelahan mitosis diperlukan untuk:
- pertumbuhan dan perkembangan organisme multiseluler (dari fusi sel germinal);
- memindahkan sel dari lapisan bawah ke atas, serta mengganti sel darah (eritrosit, leukosit, trombosit);
- pemulihan jaringan yang rusak (pada beberapa hewan, kemampuan untuk beregenerasi adalahkondisi yang diperlukan untuk bertahan hidup, seperti bintang laut atau kadal);
- reproduksi aseksual tumbuhan dan beberapa hewan (invertebrata).
Meiosis
Mekanisme pembelahan inti sel benih agak berbeda dari somatik. Hasilnya, diperoleh sel yang memiliki informasi genetik setengah dari pendahulunya. Ini diperlukan untuk mempertahankan jumlah kromosom yang konstan di setiap sel tubuh.
Meiosis berlangsung dalam dua tahap:
- tahap reduksi;
- tahap persamaan.
Jalan yang benar dari proses ini hanya mungkin dalam sel dengan set kromosom yang genap (diploid, tetraploid, hexaproid, dll.). Tentu saja, tetap mungkin untuk menjalani meiosis dalam sel dengan set kromosom yang ganjil, tetapi keturunannya mungkin tidak dapat hidup.
Mekanisme inilah yang menjamin kemandulan dalam perkawinan antarspesies. Karena sel kelamin mengandung set kromosom yang berbeda, hal ini menyulitkan mereka untuk bergabung dan menghasilkan keturunan yang layak atau fertil.
Pembelahan meiosis pertama
Nama fase yang mengulangi mitosis: profase, metafase, anafase, telofase. Tapi ada beberapa perbedaan yang signifikan.
1. Profase: satu set kromosom ganda melakukan serangkaian transformasi, melewati lima tahap (leptoten, zigoten, pakiten, diploten, diakinesis). Semua ini terjadi berkat konjugasi dan pindah silang.
Konjugasi adalah penyatuan kromosom homolog. Di leptoten di antara mereka terbentukbenang tipis, kemudian di zigoten, kromosom terhubung berpasangan dan sebagai hasilnya, struktur empat kromatid diperoleh.
Crossingover adalah proses pertukaran silang bagian kromatid antara saudara perempuan atau kromosom homolog. Ini terjadi pada tahap pachytene. Persilangan (chiasmata) kromosom terbentuk. Seseorang dapat memiliki dari tiga puluh lima hingga enam puluh enam pertukaran semacam itu. Hasil dari proses ini adalah heterogenitas genetik bahan yang dihasilkan, atau variabilitas sel germinal.
Ketika tahap diploten datang, kompleks empat kromatid rusak dan kromosom saudara saling tolak. Diakinesis menyelesaikan transisi dari profase ke metafase.
2. Metafase: Kromosom berbaris di dekat ekuator sel.
3. Anafase: Kromosom, masih terdiri dari dua kromatid, bergerak menjauh menuju kutub sel.
4. Telofase: Gelendong rusak, menghasilkan dua sel haploid dengan jumlah DNA dua kali lipat.
Pembelahan kedua meiosis
Proses ini juga disebut "mitosis meiosis". Pada saat antara dua fase, duplikasi DNA tidak terjadi, dan sel memasuki profase kedua dengan set kromosom yang sama dengan yang ditinggalkannya setelah telofase 1.
1. Profase: kromosom memadat, pusat sel terpisah (sisa-sisanya menyimpang ke arah kutub sel), selubung nukleus dihancurkan dan gelendong pembelahan terbentuk, terletak tegak lurus terhadap gelendong dari pembelahan pertama.
2. Metafase: kromosom terletak di ekuator, terbentukpelat metafase.
3. Anafase: Kromosom membelah menjadi kromatid, yang bergerak terpisah.
4. Telofase: nukleus terbentuk dalam sel anak, kromatid terdespirasi menjadi kromatin.
Pada akhir fase kedua, dari satu sel induk, kami memiliki empat sel anak dengan setengah set kromosom. Jika meiosis terjadi bersamaan dengan gametogenesis (yaitu, pembentukan sel germinal), maka pembelahannya tiba-tiba, tidak merata, dan satu sel terbentuk dengan satu set kromosom haploid dan tiga badan reduksi yang tidak membawa informasi genetik yang diperlukan. Mereka diperlukan agar hanya setengah dari materi genetik sel induk yang diawetkan dalam sel telur dan sperma. Selain itu, bentuk pembelahan inti ini memastikan munculnya kombinasi gen baru, serta pewarisan alel murni.
Dalam protozoa, ada varian meiosis, ketika hanya satu divisi yang terjadi pada fase pertama, dan pada fase kedua terjadi persilangan. Para ilmuwan menyarankan bahwa bentuk ini adalah prekursor evolusioner untuk meiosis normal pada organisme multiseluler. Mungkin ada cara lain dari fisi nuklir yang belum diketahui oleh para ilmuwan.
