Kandungan
- TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
- Bahagian Sel dalam Prokariota dan Eukariota
- Fasa Kesalahan Pertama
- The Checkpoints of Interphase
- Sintesis Genome
- Persediaan untuk Bahagian Sel
Para saintis terlebih dahulu memerhatikan proses pembahagian sel pada akhir 1800-an. Bukti mikroskopik sel yang konsisten yang membelanjakan tenaga dan bahan untuk menyalin dan membahagikan diri membuktikan teori luas bahawa sel-sel baru muncul dari generasi spontan. Para saintis mula memahami fenomena kitaran sel; ini adalah proses di mana sel-sel "dilahirkan" melalui pembahagian sel, dan kemudian menjalani kehidupan mereka, pergi ke aktiviti sel harian mereka, sehingga masa mereka menjalani pembahagian sel sendiri.
Banyak sebab mengapa sel mungkin tidak melalui satu bahagian. Sesetengah sel dalam tubuh manusia tidak semestinya; Sebagai contoh, kebanyakan sel saraf akhirnya berhenti menjalani pembelahan sel, oleh itu seseorang yang mengalami kerosakan saraf mungkin mengalami motor kekal atau defisit deria.
Lazimnya, kitaran sel adalah proses yang terdiri daripada dua fasa: interfase dan mitosis. Mitosis adalah bahagian kitaran sel yang melibatkan pembahagian sel, tetapi sel purata membelanjakan 90 peratus daripada hayatnya dalam interfase, yang bermaksud bahawa sel hidup dan berkembang dan tidak membahagikan. Terdapat tiga subfases dalam interphase. Ini adalah G1 fasa, fasa S, dan G2 fasa.
TL; DR (Terlalu Panjang, Tidak Baca)
Tiga tahap interphase adalah G1, yang bermaksud Gap fasa 1; Fasa f, yang bermaksud fasa Sintesis; dan G2, yang bermaksud fasa Gap 2. Interphase adalah yang pertama dari dua fasa kitaran sel eukariotik. Fasa kedua adalah mitosis, atau fasa M, iaitu apabila pembahagian sel berlaku. Kadang-kadang sel tidak meninggalkan G1 kerana mereka bukanlah jenis sel yang membahagikan, atau kerana mereka mati. Dalam kes ini, mereka berada dalam panggung yang dipanggil G0, yang tidak dianggap sebahagian daripada kitaran sel.
Bahagian Sel dalam Prokariota dan Eukariota
Organisma bersel tunggal seperti bakteria dipanggil prokariot, dan ketika mereka terlibat dalam pembahagian sel, tujuannya adalah untuk menghasilkan semula aseksual; mereka mewujudkan keturunan. Bahagian sel prokariotik dipanggil pelarut binari bukan mitosis. Prokariot biasanya hanya mempunyai satu kromosom yang tidak terkandung oleh membran nuklear, dan mereka tidak mempunyai organ yang mempunyai sel-sel lain. Semasa pembelahan binari, sel prokariotik membuat satu salinan kromosomnya, dan kemudian menyalin setiap kromosom kromosom ke sisi membanting sel membrannya. Ia kemudiannya membentuk celah pada membrannya yang memasuki ke dalam proses yang disebut invasinasi, sehingga ia memisahkan dua sel yang sama. Sel-sel yang merupakan sebahagian daripada kitaran sel mitotik adalah sel-sel eukariotik. Mereka bukan organisma hidup individu, tetapi sel-sel yang wujud sebagai unit bekerjasama dengan organisma yang lebih besar. Sel-sel di mata anda atau tulang anda, atau sel-sel di lidah kucing atau di rumput rumput di halaman depan anda adalah semua sel eukariotik. Mereka mengandungi lebih banyak bahan genetik daripada prokaryote, jadi proses pembahagian sel juga lebih kompleks.
Fasa Kesalahan Pertama
Kitaran sel mendapat namanya kerana sel-sel sentiasa membahagikan, memulakan kehidupan baru. Sebaik sahaja sel membahagikan, itu adalah akhir fasa mitosis, dan ia akan mula lagi interphase lagi. Sudah tentu, dalam amalan, kitaran sel berlaku dengan lancar, tetapi para saintis telah menstrukturkan fasa-fasa dan sub-bahagian dalam proses untuk memahami lebih jelas blok bangunan kehidupan mikroskopik. Sel yang baru dibahagikan, yang kini merupakan satu daripada dua sel yang sebelum ini satu sel tunggal, berada di G1 subfase interphase. G1 adalah singkatan fasa "Gap"; akan ada satu lagi dilabel G2. Anda juga boleh melihat tulisan ini sebagai G1 dan G2. Apabila saintis menemui kerja selular mitosis yang sibuk dan sibuk di bawah mikroskop, mereka menafsirkan interphase yang agak kurang dramatik untuk menjadi fasa berehat atau berhenti di antara bahagian-bahagian sel.
Mereka menamakan G1 panggung dengan perkataan "jurang" dengan menggunakan tafsiran ini, tetapi dalam erti kata itu, ia adalah salah faham. Pada kenyataannya, G1 adalah lebih banyak peringkat pertumbuhan daripada tahap rehat. Semasa fasa ini, sel itu melakukan semua perkara yang normal untuk jenis selnya. Jika ia adalah sel darah putih, ia akan melakukan tindakan pertahanan untuk sistem imun. Jika ia adalah sel daun dalam tumbuhan, ia akan melakukan fotosintesis dan pertukaran gas. Sel ini mungkin akan berkembang. Sesetengah sel tumbuh perlahan semasa G1 manakala yang lain berkembang dengan pesat. Sel mensintesis molekul, seperti asid ribonukleat (RNA) dan pelbagai protein. Pada titik tertentu lewat dalam G1 pentas, sel harus "memutuskan" sama ada atau tidak untuk bergerak ke peringkat seterusnya interphase.
The Checkpoints of Interphase
Molekul yang dipanggil kinase yang bergantung kepada cyclin (CDK) mengawal kitaran sel. Peraturan ini diperlukan untuk mencegah hilangnya kawalan pertumbuhan sel. Pembahagian sel di luar kawalan haiwan adalah cara lain untuk menerangkan tumor ganas, atau kanser. CDK memberikan isyarat di pusat pemeriksaan semasa titik-titik tertentu kitaran sel bagi sel untuk meneruskan, atau menjeda. Faktor persekitaran tertentu menyumbang kepada sama ada CDK menyediakan isyarat ini. Ini termasuk ketersediaan nutrien dan faktor pertumbuhan, dan ketumpatan sel dalam tisu sekitarnya. Ketumpatan sel adalah kaedah pengawalan diri yang sangat penting yang digunakan oleh sel untuk mengekalkan kadar pertumbuhan tisu yang sihat. CDK mengawal kitaran sel semasa tiga peringkat interphase, serta semasa mitosis (yang juga dikenali sebagai fasa M).
Sekiranya sel mencapai titik pemeriksaan peraturan dan tidak menerima isyarat untuk meneruskan dengan kitaran sel (contohnya, jika pada akhir G1 dalam interphase dan sedang menunggu untuk memasukkan fasa S dalam interphase), terdapat dua perkara yang mungkin dilakukan oleh sel. Satu ialah ia boleh berhenti seketika sementara masalahnya diselesaikan. Jika, sebagai contoh, beberapa komponen yang diperlukan rosak atau hilang, pembaikan atau suplemen boleh dibuat, dan kemudian ia boleh menghampiri pemeriksaan semula. Pilihan lain untuk sel adalah memasuki fasa yang berbeza yang dipanggil G0, yang berada di luar kitaran sel. Penunjukan ini adalah untuk sel-sel yang akan terus berfungsi dengan cara yang sepatutnya, tetapi tidak akan bergerak ke tahap S atau mitosis, dan oleh itu, tidak akan terlibat dalam pembahagian sel. Sel-sel saraf manusia dewasa yang paling dewasa dianggap berada di dalam G0 fasa, kerana mereka biasanya tidak meneruskan fasa S atau mitosis. Sel dalam G0 fasa dianggap sebagai diam, yang bermaksud bahawa mereka berada dalam keadaan tidak membelah, atau senescent, yang bermaksud bahawa mereka mati.
Semasa G1 tahap interphase, terdapat dua pusat pemeriksaan peraturan sel mesti dilalui sebelum meneruskan. Satu menilai sama ada DNA sel telah rosak, dan jika ia, DNA mesti diperbaiki sebelum ia dapat diteruskan. Walaupun sel itu sebaliknya bersedia untuk meneruskan ke fasa interphase S, terdapat satu lagi pemeriksaan untuk memastikan bahawa keadaan persekitaran - yang bermaksud keadaan persekitaran dengan segera mengelilingi sel - adalah baik. Keadaan ini termasuk ketumpatan sel tisu sekeliling. Apabila sel mempunyai syarat yang diperlukan untuk meneruskan dari G1 ke fasa S, protein siklik mengikat ke CDK, mendedahkan bahagian aktif molekul, yang memberi isyarat kepada sel bahawa ia adalah masa untuk memulakan fasa S. Jika sel tidak memenuhi syarat untuk bergerak dari G1 untuk fasa S, siklik tidak akan mengaktifkan CDK, yang akan menghalang perkembangannya. Dalam sesetengah kes, seperti DNA yang rosak, protein pencegah CDK akan mengikat kepada molekul CDK-cyclin untuk mengelakkan perkembangan sehingga masalah diperbaiki.
Sintesis Genome
Sebaik sahaja sel memasuki fasa S, ia mesti berterusan sepanjang perjalanan ke hujung kitaran sel tanpa memulihkan atau menarik balik kepada G0. Terdapat lebih banyak pusat pemeriksaan sepanjang proses ini, untuk memastikan langkah-langkah itu selesai dengan sempurna sebelum sel bergerak ke fasa seterusnya siklus sel. "S" dalam fasa S bermaksud synthesis kerana sel mensintesis, atau mencipta, satu salinan baru DNAnya. Dalam sel manusia, ini bermakna sel menjadikan satu set keseluruhan 46 kromosom semasa fasa S. Tahap ini diatur dengan hati-hati untuk mencegah kesilapan dari melewati ke tahap berikutnya; Kesalahan tersebut adalah mutasi. Mutasi berlaku cukup banyak, tetapi peraturan-peraturan kitaran sel menghalang mereka daripada berlaku. Semasa replikasi DNA, setiap kromosom menjadi sangat bergulung di sekitar helai protein yang dipanggil histon, mengurangkan panjangnya dari 2 nanometer hingga 5 mikron. Dua kromosom kakak pendua baru dipanggil kromatid. Histones mengikat dua kromatid padanan bersama-sama dengan ketat di sepanjang panjangnya. Titik di mana mereka bergabung dipanggil centromere. (Lihat Sumber untuk perwakilan visual ini.)
Untuk menambah pergerakan yang rumit yang berlaku semasa replikasi DNA, banyak sel eukariotik diploid, yang bermaksud bahawa kromosom mereka biasanya diatur secara berpasangan. Kebanyakan sel manusia diploid, kecuali sel-sel pembiakan; ini termasuk oosit (telur) dan spermatosit (sperma), yang merupakan haploid dan mempunyai 23 kromosom. Sel-sel somatik manusia, yang sel-sel lain dalam badan, mempunyai 46 kromosom, disusun dalam 23 pasang. Kromosom yang dipasangkan dipanggil pasangan homolog. Semasa fasa interphase S, apabila setiap kromosom individu dari pasangan homolog yang asal direplikasi, dua kromatid kakak yang dihasilkan dari setiap kromosom asal disambungkan, membentuk satu angka yang kelihatan seperti dua X yang terpaku bersama. Semasa mitosis, nukleus akan berpecah kepada dua nukleus baru, menarik satu daripada setiap kromatid dari setiap pasangan homologous dari kakaknya.
Persediaan untuk Bahagian Sel
Sekiranya sel melepasi titik pemeriksaan fasa S, yang terutama berkaitan dengan memastikan DNA tidak rosak, ia direplikasi dengan betul dan ia direplikasi hanya sekali, maka faktor-faktor pengawalseliaan membolehkan sel meneruskan ke tahap interphase seterusnya. Ini adalah G2, yang bermaksud Gap fasa 2, seperti G1. Ia juga merupakan salah faham, kerana sel tidak menunggu, tetapi sangat sibuk pada peringkat ini. Sel itu terus melakukan kerja biasa. Ingatlah contoh-contoh itu dari G1 daripada sel daun yang melakukan fotosintesis atau sel darah putih yang mempertahankan tubuh terhadap patogen. Ia juga bersedia untuk meninggalkan interphase dan memasuki mitosis (M fasa), yang merupakan peringkat kedua dan terakhir kitaran sel, sebelum ia membahagikan dan bermula sekali lagi.
Satu lagi pemeriksaan semasa G2 memastikan bahawa DNA telah direplikasi dengan betul, dan CDK membolehkannya bergerak ke hadapan hanya jika ia berlalu. Semasa G2, sel mereplikasi centromere yang mengikat kromatid, membentuk sesuatu yang dipanggil microtubule. Ini akan menjadi sebahagian daripada gelendong, yang merupakan rangkaian serat yang akan membimbing kromatid kakak dari satu sama lain dan ke tempatnya yang sesuai di nuklei yang baru terbahagi. Semasa fasa ini, mitokondria dan kloroplas juga membahagikan, apabila mereka berada di dalam sel. Apabila sel telah melepasi pos pemeriksaannya, ia sudah siap untuk mitosis dan telah menyelesaikan tiga peringkat interphase. Semasa mitosis, nukleus akan dibahagikan kepada dua nukleus, dan hampir pada masa yang sama, satu proses yang dipanggil cytokinesis akan membahagikan sitoplasma, yang bermaksud seluruh sel, menjadi dua sel. Pada akhir proses ini, akan ada dua sel baru, bersedia untuk memulakan G1 tahap interphase lagi.