Spindel mitosis: struktur, pembentukan, fungsi, dan evolusi

mitosis atau akromatik spindle , juga disebut sebagai mesin mitosis, adalah struktur selular terdiri dari mikrotubulus yang bersifat protein yang terbentuk selama pembelahan sel (mitosis dan meiosis).

Istilah akromatik mengacu pada fakta bahwa ia tidak diwarnai dengan pewarna orcein A atau B. Spindel berpartisipasi dalam distribusi materi genetik yang adil antara dua sel anak, yang dihasilkan dari pembelahan sel.

Gambar 1. Ringkasan proses pemisahan kromatid bersaudara dengan spindel akromatik atau mitosis. Sumber: Oleh Silvia3 [GFDL (http://www.gnu.org/copyleft/fdl.html) atau CC BY-SA 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0)], dari Wikimedia milik bersama

Pembelahan sel adalah proses di mana kedua gamet, yang merupakan sel meiosis, dan sel somatik yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perkembangan suatu organisme dihasilkan dari zigot.

Transisi antara dua divisi berturut-turut merupakan siklus sel, durasi yang sangat bervariasi tergantung pada jenis sel dan rangsangan yang terkena.

Selama mitosis sel eukariotik (sel yang memiliki inti sejati dan organel dibatasi oleh membran), beberapa fase terjadi: fase S, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase dan antarmuka.

Awalnya kromosom memadat, membentuk dua filamen identik yang disebut kromatid. Setiap kromatid mengandung salah satu dari dua molekul DNA yang dihasilkan sebelumnya, dihubungkan bersama oleh daerah yang disebut sentromer, yang memainkan peran mendasar dalam proses migrasi menuju kutub sebelum pembelahan sel.

Pembelahan mitosis terjadi sepanjang hidup suatu organisme. Diperkirakan selama hidup manusia, sekitar 10 17 pembelahan sel terjadi di dalam tubuh . Pembelahan meiotik terjadi pada sel penghasil gamet, atau sel kelamin.

Indeks artikel

Struktur dan formasi

Hubungan dengan sitoskeleton

Spindel akromatik dianggap sebagai sistem longitudinal mikrofibril protein atau mikrotubulus seluler. Ini terbentuk pada saat pembelahan sel, antara sentromer kromosom dan sentrosom di kutub sel, dan terkait dengan migrasi kromosom untuk menghasilkan sel anak dengan jumlah informasi genetik yang sama.

Sentrosom adalah wilayah di mana mikrotubulus berasal dari spindel akromatik dan sitoskeleton. Mikrotubulus gelendong ini terdiri dari dimer tubulin yang dipinjam dari sitoskeleton.

Pada permulaan mitosis, jaringan mikrotubulus dari sitoskeleton sel mengalami disartikulat dan gelendong akromatik terbentuk. Setelah pembelahan sel terjadi, spindel mengalami disartikulasi dan jaringan mikrotubulus dari sitoskeleton direorganisasi, mengembalikan sel ke kondisi istirahatnya.

Penting untuk membedakan bahwa ada tiga jenis mikrotubulus dalam aparatus mitosis: dua jenis mikrotubulus gelendong (kinetokor dan mikrotubulus kutub), dan satu jenis mikrotubulus aster (mikrotubulus astral).

Simetri bilateral dari gelendong akromatik disebabkan oleh interaksi yang menyatukan kedua bagiannya. Interaksi ini adalah: baik lateral, antara ujung positif yang tumpang tindih dari mikrotubulus kutub; atau mereka adalah interaksi terminal antara mikrotubulus kinetokor dan kinetokor kromatid bersaudara.

Siklus sel dan spindel akromatik: fase S, profase, prometafase, metafase, anafase, telofase, dan antarmuka.

Replikasi DNA terjadi selama fase S dari siklus sel, kemudian, selama profase, migrasi sentrosom terjadi menuju kutub sel yang berlawanan dan kromosom juga memadat.

prometafase

Pada prometafase, pembentukan mesin mitosis terjadi, berkat perakitan mikrotubulus dan penetrasinya ke bagian dalam nukleus. Kromatid saudara dihubungkan oleh sentromer yang dihasilkan dan ini, pada gilirannya, mengikat mikrotubulus.

Metafase

Selama metafase kromosom sejajar dalam bidang ekuator sel. Gelendong diatur menjadi gelendong mitosis pusat dan sepasang aster.

Setiap aster terdiri dari mikrotubulus yang diatur dalam bentuk bintang yang memanjang dari sentrosom ke korteks sel. Mikrotubulus astral ini tidak berinteraksi dengan kromosom.

Kemudian dikatakan bahwa aster memancar dari sentrosom ke korteks sel dan berpartisipasi baik di lokasi seluruh aparatus mitosis dan dalam menentukan bidang pembelahan sel selama sitokinesis.

Anafase

Kemudian, selama anafase, mikrotubulus dari gelendong akromatik berlabuh di ujung positif kromosom melalui kinetokornya dan di ujung negatif ke sentrosom.

Pemisahan kromatid saudara menjadi kromosom independen terjadi. Setiap kromosom yang melekat pada mikrotubulus kinetokor bergerak menuju kutub sel. Secara bersamaan, pemisahan kutub sel terjadi.

Telofase dan sitokinesis

Akhirnya, selama telofase dan sitokinesis, membran nukleus terbentuk di sekitar nukleus anak dan kromosom kehilangan tampilannya yang kental.

Gelendong mitosis menghilang ketika mikrotubulus mengalami depolimerisasi dan pembelahan sel terjadi memasuki antarmuka.

Mekanisme migrasi kromosom

Mekanisme yang terlibat dalam migrasi kromosom menuju kutub dan pemisahan kutub selanjutnya dari satu sama lain tidak diketahui secara pasti; Diketahui bahwa interaksi antara kinetokor dan mikrotubulus dari gelendong yang melekat padanya terlibat dalam proses ini.

Saat setiap kromosom bermigrasi menuju kutub yang sesuai, depolimerisasi mikrotubulus yang melekat, atau mikrotubulus kinetokorik, terjadi. Dipercaya bahwa depolimerisasi ini dapat menyebabkan gerakan pasif dari kromosom yang melekat pada mikrotubulus gelendong.

Juga diyakini bahwa mungkin ada protein motorik lain yang terkait dengan kinetokor, di mana energi dari hidrolisis ATP akan digunakan.

Energi ini akan berfungsi untuk mendorong migrasi kromosom di sepanjang mikrotubulus ke ujungnya yang disebut “kurang” di mana sentrosom berada.

Bersamaan, depolimerisasi ujung mikrotubulus yang bergabung dengan kinetokor, atau ujung “plus”, dapat terjadi, yang juga akan berkontribusi pada pergerakan kromosom.

Fungsi

Spindel akromatik atau mitosis adalah struktur sel yang memenuhi fungsi penahan kromosom melalui kinetokornya, menyelaraskannya dengan ekuator sel dan akhirnya mengarahkan migrasi kromatid ke kutub berlawanan sel sebelum pembelahan, memungkinkan pemerataan distribusi materi genetik antara dua sel anak yang dihasilkan.

Jika kesalahan terjadi dalam proses ini, kekurangan atau kelebihan kromosom dihasilkan, yang diterjemahkan ke dalam pola perkembangan abnormal (terjadi selama embriogenesis), dan berbagai patologi (terjadi setelah kelahiran individu).

Fungsi lain untuk diperiksa

Ada bukti bahwa mikrotubulus dari gelendong akromatik berpartisipasi dalam menentukan lokasi struktur yang bertanggung jawab untuk pembelahan sitoplasma.

Bukti utama adalah bahwa partisi sel selalu terjadi di garis tengah gelendong, di mana serat kutub tumpang tindih.

Evolusi mekanisme

Secara evolusioner telah dipilih sebagai mekanisme yang sangat berlebihan, di mana setiap langkah dilakukan oleh protein motor mikrotubulus.

Dipercaya bahwa akuisisi evolusioner mikrotubulus disebabkan oleh proses endosimbiosis, di mana sel eukariotik menyerap sel prokariotik yang menunjukkan struktur gelendong akromatik ini dari lingkungan. Semua ini bisa terjadi sebelum permulaan mitosis.

Hipotesis ini menunjukkan bahwa struktur protein mikrotubulus awalnya dapat memenuhi fungsi propulsi. Kemudian, ketika mereka menjadi bagian dari organisme baru, mikrotubulus akan membentuk sitoskeleton dan kemudian, mesin mitosis.

Dalam sejarah evolusi ada variasi dalam skema dasar pembelahan sel eukariotik. Pembelahan sel hanya mewakili beberapa fase siklus sel, yang merupakan proses utama.

Referensi

  1. Bolsaver, SR, Hyams, JS, Shephard, EA, White, HA dan Wiedemann, CG (2003). Biologi sel, kursus singkat. Edisi kedua. hal 535. Wiley-Liss. ISBN: 0471263931, 9780471263937, 9780471461593
  2. Friedmann, T., Dunlap, JC dan Goodwin, SF (2016). Kemajuan dalam Genetika. Edisi pertama. Pers Akademik Elsevier. hlm 258. ISBN: 0128048018, 978-0-12-804801-6
  3. Hartwell, L., Goldberg, ML, Fischer, J. dan Hood, L. (2017). Genetika: Dari Gen ke Genom. Edisi keenam. McGraw-Hill. hlm 848. ISBN: 1259700909, 9781259700903
  4. Mazia, D., & Dan, K. (1952). Isolasi dan Karakterisasi Biokimia Aparatur Mitotik Pembelahan Sel. Prosiding National Academy of Sciences, 38 (9), 826–838. doi: 10.1073 / pnas.38.9.826
  5. Yu, H. (2017). Komunikasi Genetika: Visualisasi dan Representasi. Palgrave Macmillan Inggris. Edisi pertama. pp ISBN: 978-1-137-58778-7, 978-1-137-58779-4