4 fase mitosis. Tahapan (fase) mitosis

Perkembangan dan pertumbuhan organisme hidup tidak mungkin terjadi tanpa proses pembelahan sel. Di alam, ada beberapa jenis dan cara pembagian. Dalam artikel ini kita akan membahas secara singkat dan jelas tentang mitosis dan meiosis, menjelaskan pentingnya proses-proses ini, dan memperkenalkan perbedaan dan persamaannya.

Mitosis

Proses pembelahan tidak langsung, atau mitosis, paling sering ditemukan di alam. Merupakan dasar pembelahan seluruh sel non reproduksi yang ada yaitu otot, saraf, epitel dan lain-lain.

Mitosis terdiri dari empat fase: profase, metafase, anafase dan telofase. Peran utama proses ini adalah pemerataan kode genetik dari sel induk ke dua sel anak. Pada saat yang sama, sel-sel generasi baru mirip satu lawan satu dengan sel ibu.

Beras. 1. Skema mitosis

Waktu antar proses pembagian disebut interfase . Seringkali, interfase lebih lama daripada mitosis. Periode ini ditandai dengan:

• sintesis molekul protein dan ATP dalam sel;
• duplikasi kromosom dan pembentukan dua kromatid saudara;
• peningkatan jumlah organel di sitoplasma.

Meiosis

Pembelahan sel germinal disebut meiosis, yang disertai dengan pengurangan separuh jumlah kromosom. Kekhasan proses ini adalah berlangsung dalam dua tahap yang saling mengikuti secara terus menerus.

4 artikel teratasyang membaca bersama ini

Interfase antara dua tahap pembelahan meiosis sangat singkat sehingga hampir tidak terlihat.

Beras. 2. Skema Meiosis

Signifikansi biologis meiosis adalah pembentukan gamet murni yang mengandung haploid, dengan kata lain satu set kromosom. Diploidi dipulihkan setelah pembuahan, yaitu peleburan sel ibu dan ayah. Sebagai hasil peleburan dua gamet, zigot dengan set kromosom lengkap terbentuk.

Penurunan jumlah kromosom selama meiosis sangat penting, karena jika tidak, jumlah kromosom akan bertambah pada setiap pembelahan. Berkat pembelahan reduksi, jumlah kromosom dipertahankan secara konstan.

Karakteristik komparatif

Perbedaan antara mitosis dan meiosis terletak pada durasi fase dan proses yang terjadi di dalamnya. Di bawah ini kami menawarkan kepada Anda tabel “Mitosis dan Meiosis”, yang menunjukkan perbedaan utama antara kedua metode pembelahan tersebut. Fase meiosis sama dengan fase mitosis. Anda dapat mempelajari lebih lanjut tentang persamaan dan perbedaan antara kedua proses tersebut dalam deskripsi perbandingan.

Beras. 3. Diagram perbandingan mitosis dan meiosis

Apa yang telah kita pelajari?

Di alam, pembelahan sel berbeda-beda tergantung tujuannya. Misalnya, sel non-reproduksi membelah secara mitosis, dan sel germinal - melalui meiosis. Proses-proses ini memiliki pola pembagian yang serupa pada beberapa tahapan. Perbedaan utamanya adalah adanya jumlah kromosom pada sel generasi baru yang terbentuk. Jadi, selama mitosis, generasi baru memiliki satu set diploid, dan selama meiosis, satu set kromosom haploid. Waktu fase fisi juga berbeda. Kedua metode pembelahan ini memainkan peran besar dalam kehidupan organisme. Tanpa mitosis, tidak ada satu pun pembaruan sel-sel tua, reproduksi jaringan dan organ yang terjadi. Meiosis membantu mempertahankan jumlah kromosom yang konstan pada organisme yang baru terbentuk selama reproduksi.

Uji topiknya

Evaluasi laporan

Penilaian rata-rata: 4.3. Total peringkat yang diterima: 4199.

Mitosis, fase-fasenya, signifikansi biologis

Komponen terpenting dari siklus sel adalah siklus mitosis (proliferatif). Ini adalah fenomena kompleks yang saling terkait dan terkoordinasi selama pembelahan sel, serta sebelum dan sesudahnya. Siklus mitosis adalah serangkaian proses yang terjadi dalam suatu sel dari satu pembelahan ke pembelahan berikutnya dan diakhiri dengan pembentukan dua sel generasi berikutnya. Selain itu, konsep siklus hidup juga mencakup periode sel menjalankan fungsinya dan periode istirahat. Pada saat ini, nasib sel selanjutnya tidak pasti: sel mungkin mulai membelah (memasuki mitosis) atau mulai bersiap untuk melakukan fungsi tertentu.

Tahapan utama mitosis.

1. Reduplikasi (self-duplication) informasi genetik sel induk dan pemerataannya antar sel anak. Hal ini disertai dengan perubahan struktur dan morfologi kromosom, di mana lebih dari 90% informasi sel eukariotik terkonsentrasi.

2. Siklus mitosis terdiri dari empat periode berturut-turut: G1 prasintetik (atau pascamitotik), S sintetik, G2 pascasintetik (atau premitotik) dan mitosis itu sendiri. Mereka merupakan interfase autokatalitik (periode persiapan).

Fase siklus sel:

1) prasintetis (G1). Terjadi segera setelah pembelahan sel. Sintesis DNA belum terjadi. Sel secara aktif bertambah besar, menyimpan zat yang diperlukan untuk pembelahan: protein (histon, protein struktural, enzim), RNA, molekul ATP. Terjadi pembelahan mitokondria dan kloroplas (yaitu struktur yang mampu bereproduksi sendiri). Fitur organisasi sel interfase dipulihkan setelah pembelahan sebelumnya;

2) sintetis (S). Materi genetik diduplikasi melalui replikasi DNA. Ini terjadi secara semi-konservatif, ketika heliks ganda molekul DNA menyimpang menjadi dua rantai dan rantai komplementer disintesis pada masing-masing rantai.

Hasilnya adalah dua heliks ganda DNA yang identik, masing-masing terdiri dari satu untai DNA baru dan satu untai DNA lama. Jumlah materi keturunan menjadi dua kali lipat. Selain itu, sintesis RNA dan protein terus berlanjut. Selain itu, sebagian kecil DNA mitokondria mengalami replikasi (sebagian besar direplikasi pada periode G2);

3) pascasintetis (G2). DNA tidak lagi disintesis, tetapi cacat yang terjadi selama sintesisnya pada periode S diperbaiki (perbaikan). Energi dan nutrisi juga terakumulasi, dan sintesis RNA dan protein (terutama nuklir) terus berlanjut.

S dan G2 berhubungan langsung dengan mitosis, sehingga terkadang dipisahkan menjadi periode terpisah - praprofase.

Setelah itu terjadi mitosis yang sebenarnya, yang terdiri dari empat fase. Proses pembagiannya meliputi beberapa tahapan yang berurutan dan merupakan suatu siklus. Durasinya bervariasi dan berkisar antara 10 hingga 50 jam pada sebagian besar sel. Pada sel tubuh manusia, durasi mitosis sendiri adalah 1-1,5 jam, periode interfase G2 adalah 2-3 jam, periode interfase S adalah 6-10 jam. jam .

Tahapan mitosis.

Proses mitosis biasanya dibagi menjadi empat fase utama: profase, metafase, anafase, dan telofase (Gbr. 1-3). Karena kontinu, perubahan fase dilakukan dengan lancar - fase yang satu tanpa disadari berpindah ke fase lainnya.

Pada profase, volume nukleus meningkat, dan karena spiralisasi kromatin, kromosom terbentuk. Pada akhir profase, terlihat jelas bahwa setiap kromosom terdiri dari dua kromatid. Nukleolus dan membran inti secara bertahap larut, dan kromosom muncul secara acak di sitoplasma sel. Sentriol menyimpang menuju kutub sel. Spindel fisi akromatin terbentuk, sebagian benangnya berpindah dari kutub ke kutub, dan sebagian lagi menempel pada sentromer kromosom. Kandungan materi genetik di dalam sel tetap tidak berubah (2n2хр).

Ciri-ciri fase mitosis

Peristiwa utama profase meliputi kondensasi kromosom di dalam nukleus dan pembentukan gelendong pembelahan di sitoplasma sel. Disintegrasi nukleolus pada profase merupakan ciri khas, tetapi tidak wajib, untuk semua sel.

Secara konvensional, permulaan profase dianggap sebagai momen munculnya kromosom yang terlihat secara mikroskopis akibat kondensasi kromatin intranuklear. Pemadatan kromosom terjadi karena heliks DNA bertingkat. Perubahan ini disertai dengan peningkatan aktivitas fosforilase yang memodifikasi histon yang terlibat langsung dalam komposisi DNA. Akibatnya, aktivitas transkripsi kromatin menurun tajam, gen nukleolus menjadi tidak aktif, dan sebagian besar protein nukleolus terdisosiasi. Kromatid saudara yang terkondensasi pada profase awal tetap berpasangan sepanjang panjangnya dengan bantuan protein kohesin, tetapi pada awal prometafase, hubungan antara kromatid hanya dipertahankan di wilayah sentromer. Pada profase akhir, kinetokor matang terbentuk pada setiap sentromer kromatid saudara, yang diperlukan kromosom untuk menempel pada mikrotubulus gelendong pada prometafase.

Seiring dengan proses kondensasi kromosom intranuklear, gelendong mitosis mulai terbentuk di sitoplasma - salah satu struktur utama alat pembelahan sel, yang bertanggung jawab atas distribusi kromosom antar sel anak. Badan polar, mikrotubulus, dan kinetokor kromosom berperan dalam pembentukan gelendong pembelahan di semua sel eukariotik.

Permulaan pembentukan gelendong mitosis pada profase dikaitkan dengan perubahan dramatis pada sifat dinamis mikrotubulus. Waktu paruh mikrotubulus rata-rata berkurang sekitar 20 kali lipat dari 5 menit menjadi 15 detik. Namun, laju pertumbuhannya meningkat sekitar 2 kali lipat dibandingkan dengan mikrotubulus interfase yang sama. Ujung plus polimerisasi “tidak stabil secara dinamis” dan berubah secara tiba-tiba dari pertumbuhan seragam menjadi pemendekan cepat, di mana seluruh mikrotubulus sering kali mengalami depolimerisasi. Patut dicatat bahwa agar gelendong mitosis berfungsi dengan baik, diperlukan keseimbangan tertentu antara proses perakitan dan depolimerisasi mikrotubulus, karena mikrotubulus gelendong yang distabilkan atau didepolimerisasi tidak mampu menggerakkan kromosom.

Seiring dengan perubahan yang diamati pada sifat dinamis mikrotubulus yang membentuk filamen gelendong, kutub pembelahan terbentuk pada profase. Sentrosom yang direplikasi dalam fase S menyimpang ke arah yang berlawanan karena interaksi mikrotubulus kutub yang tumbuh ke arah satu sama lain. Dengan ujung minusnya, mikrotubulus direndam dalam zat amorf sentrosom, dan proses polimerisasi terjadi dari ujung plus yang menghadap bidang ekuator sel. Dalam hal ini, kemungkinan mekanisme pemisahan kutub dijelaskan sebagai berikut: protein mirip dynein mengarahkan ujung polimerisasi plus mikrotubulus polar ke arah paralel, dan protein mirip kinesin, pada gilirannya, mendorongnya ke arah kutub pembelahan.

Sejalan dengan kondensasi kromosom dan pembentukan gelendong mitosis, selama profase, terjadi fragmentasi retikulum endoplasma, yang terpecah menjadi vakuola kecil, yang kemudian menyimpang ke pinggiran sel. Pada saat yang sama, ribosom kehilangan koneksi dengan membran RE. Cisterna aparatus Golgi juga mengubah lokalisasi perinuklearnya, terpecah menjadi diktiosom individu yang didistribusikan dalam sitoplasma tanpa urutan tertentu.

Prometafase

Prometafase

Berakhirnya profase dan dimulainya prometafase biasanya ditandai dengan hancurnya membran inti. Sejumlah protein lamina terfosforilasi, akibatnya selubung inti terfragmentasi menjadi vakuola kecil dan kompleks pori menghilang. Setelah hancurnya membran inti, kromosom-kromosom terletak di daerah inti tanpa ada urutan tertentu. Namun, tak lama kemudian mereka semua mulai bergerak.

Pada prometafase, pergerakan kromosom yang intens namun acak diamati. Awalnya, kromosom individu dengan cepat melayang ke kutub terdekat dari gelendong mitosis dengan kecepatan mencapai 25 m/menit. Di dekat kutub pembelahan, kemungkinan interaksi mikrotubulus gelendong yang baru disintesis plus ujung dengan kinetokor kromosom meningkat. Sebagai hasil dari interaksi ini, mikrotubulus kinetokor distabilkan dari depolimerisasi spontan, dan pertumbuhannya sebagian memastikan penghilangan kromosom yang terhubung dengannya dalam arah dari kutub ke bidang ekuator gelendong. Di sisi lain, kromosom diambil alih oleh untaian mikrotubulus yang berasal dari kutub berlawanan dari gelendong mitosis. Dengan berinteraksi dengan kinetokor, mereka juga berpartisipasi dalam pergerakan kromosom. Akibatnya, kromatid saudara berasosiasi dengan kutub berlawanan dari gelendong. Gaya yang dikembangkan oleh mikrotubulus dari kutub yang berbeda tidak hanya menstabilkan interaksi mikrotubulus ini dengan kinetokor, tetapi juga pada akhirnya membawa setiap kromosom ke dalam bidang pelat metafase.

Pada sel mamalia, prometafase biasanya terjadi dalam waktu 10-20 menit. Pada neuroblas belalang, tahap ini hanya memerlukan waktu 4 menit, dan pada endosperm Haemanthus dan fibroblas kadal air, tahap ini memerlukan waktu sekitar 30 menit.

Metafase

Metafase

Pada akhir prometafase, kromosom terletak pada bidang ekuator gelendong pada jarak yang kira-kira sama dari kedua kutub pembelahan, membentuk pelat metafase. Morfologi pelat metafase pada sel hewan, pada umumnya, dibedakan berdasarkan susunan kromosom yang teratur: daerah sentromer menghadap ke tengah gelendong, dan lengan menghadap ke pinggiran sel. Pada sel tumbuhan, kromosom sering kali terletak pada bidang ekuator gelendong tanpa urutan yang jelas.

Metafase menempati sebagian besar periode mitosis, dan ditandai dengan keadaan yang relatif stabil. Selama ini kromosom tertahan pada bidang ekuator gelendong karena gaya tegangan mikrotubulus kinetokor yang seimbang, melakukan gerakan osilasi dengan amplitudo kecil pada bidang pelat metafase.

Dalam metafase, serta selama fase mitosis lainnya, pembaruan aktif mikrotubulus gelendong berlanjut melalui perakitan intensif dan depolimerisasi molekul tubulin. Meskipun ada beberapa stabilisasi kumpulan mikrotubulus kinetokor, terdapat perakitan kembali mikrotubulus interpolar secara konstan, yang jumlahnya mencapai maksimum pada metafase.

Pada akhir metafase, pemisahan yang jelas dari kromatid saudara diamati, hubungan antara yang hanya dipertahankan di daerah sentromer. Lengan kromatid sejajar satu sama lain, dan celah yang memisahkannya menjadi terlihat jelas.

Anafase adalah tahap mitosis terpendek, yang dimulai dengan pemisahan tiba-tiba dan selanjutnya pemisahan kromatid saudara menuju kutub sel yang berlawanan. Kromatid menyimpang dengan kecepatan seragam mencapai 0,5-2 µm/menit, dan sering kali berbentuk V. Pergerakan mereka didorong oleh kekuatan yang signifikan, diperkirakan mencapai 10 dyne per kromosom, yaitu 10.000 kali gaya yang dibutuhkan untuk menggerakkan kromosom melalui sitoplasma dengan kecepatan yang diamati.

Biasanya, segregasi kromosom pada anafase terdiri dari dua proses yang relatif independen yang disebut anafase A dan anafase B.

Anafase A ditandai dengan pemisahan kromatid saudara ke kutub pembelahan sel yang berlawanan. Gaya yang sama yang sebelumnya menahan kromosom pada bidang pelat metafase juga bertanggung jawab atas pergerakannya. Proses pemisahan kromatid disertai dengan pengurangan panjang mikrotubulus kinetokor depolimerisasi. Selain itu, peluruhannya diamati terutama di wilayah kinetokor, dari ujung plus. Mungkin, depolimerisasi mikrotubulus di kinetokor atau di daerah kutub pembelahan merupakan kondisi yang diperlukan untuk pergerakan kromatid saudara, karena pergerakannya berhenti dengan penambahan taksol atau air berat, yang memiliki efek menstabilkan mikrotubulus. Mekanisme yang mendasari segregasi kromosom pada anafase A masih belum diketahui.

Selama anafase B, kutub pembelahan sel sendiri menyimpang, dan, tidak seperti anafase A, proses ini terjadi karena perakitan mikrotubulus polar dari ujung positif. Filamen antiparalel yang terpolimerisasi pada spindel, ketika berinteraksi, sebagian menciptakan gaya yang mendorong kutub-kutubnya terpisah. Besarnya pergerakan relatif kutub dalam kasus ini, serta tingkat tumpang tindih mikrotubulus polar di zona ekuator sel, sangat bervariasi antar individu dari spesies yang berbeda. Selain gaya dorong, kutub pembelahan dipengaruhi oleh gaya tarik dari mikrotubulus astral, yang tercipta sebagai hasil interaksi dengan protein mirip dynein pada membran plasma sel.

Urutan, durasi, dan kontribusi relatif dari masing-masing dua proses yang membentuk anafase bisa sangat berbeda. Jadi, dalam sel mamalia, anafase B dimulai segera setelah dimulainya divergensi kromatid ke kutub yang berlawanan dan berlanjut hingga gelendong mitosis memanjang 1,5-2 kali dibandingkan dengan metafase. Di beberapa sel lain, anafase B dimulai hanya setelah kromatid mencapai kutub pembelahan. Pada beberapa protozoa, selama anafase B, spindel memanjang 15 kali lipat dibandingkan metafase. Anafase B tidak ada dalam sel tumbuhan.

Telofase

Telofase

Telofase dianggap sebagai tahap akhir mitosis; permulaannya dianggap saat kromatid saudara yang terpisah berhenti di kutub pembelahan sel yang berlawanan. Pada telofase awal, terjadi dekondensasi kromosom dan, akibatnya, peningkatan volumenya. Di dekat kromosom individu yang dikelompokkan, fusi vesikel membran dimulai, yang memulai rekonstruksi selubung inti. Bahan untuk membangun membran inti anak yang baru terbentuk adalah fragmen membran inti sel induk yang awalnya hancur, serta elemen retikulum endoplasma. Dalam hal ini, vesikel individu berikatan dengan permukaan kromosom dan menyatu. Membran inti luar dan dalam dipulihkan secara bertahap, lamina inti dan pori-pori inti dipulihkan. Selama proses restorasi membran inti, vesikel membran diskrit mungkin terhubung ke permukaan kromosom tanpa mengenali urutan nukleotida tertentu, karena percobaan telah menunjukkan bahwa restorasi membran inti terjadi di sekitar molekul DNA yang dipinjam dari organisme apa pun, bahkan virus bakteri. Di dalam inti sel yang baru terbentuk, kromatin menjadi tersebar, sintesis RNA berlanjut, dan nukleolus menjadi terlihat.

Sejalan dengan proses pembentukan inti sel anak pada telofase, pembongkaran mikrotubulus gelendong dimulai dan diakhiri. Depolimerisasi berlangsung dalam arah dari kutub pembelahan ke bidang ekuator sel, dari ujung minus ke ujung plus. Dalam hal ini, mikrotubulus bertahan paling lama di bagian tengah gelendong, yang membentuk sisa badan Fleming.

Akhir telofase sebagian besar bertepatan dengan pembelahan tubuh sel induk - sitokinesis. Dalam hal ini, dua atau lebih sel anak terbentuk. Proses yang mengarah pada pemisahan sitoplasma dimulai pada pertengahan anafase dan dapat berlanjut setelah selesainya telofase. Mitosis tidak selalu disertai dengan pembelahan sitoplasma, oleh karena itu sitokinesis tidak tergolong fase tersendiri dari pembelahan mitosis dan biasanya dianggap sebagai bagian dari telofase.

Ada dua tipe utama sitokinesis: pembelahan dengan penyempitan sel melintang dan pembelahan dengan pembentukan pelat sel. Bidang pembelahan sel ditentukan oleh posisi gelendong mitosis dan berjalan tegak lurus terhadap sumbu panjang gelendong.

Ketika sel membelah dengan penyempitan melintang, tempat pembelahan sitoplasma terlebih dahulu ditentukan selama anafase, ketika cincin kontraktil filamen aktin dan miosin muncul pada bidang pelat metafase di bawah membran sel. Selanjutnya, karena aktivitas cincin kontraktil, alur pembelahan terbentuk, yang secara bertahap semakin dalam hingga sel terbelah sepenuhnya. Pada akhir sitokinesis, cincin kontraktil hancur total, dan membran plasma berkontraksi di sekitar sisa tubuh Fleming, yang terdiri dari akumulasi sisa-sisa dua kelompok mikrotubulus polar, yang dikemas rapat dengan bahan matriks padat.

Pembelahan melalui pembentukan lempeng sel dimulai dengan pergerakan vesikel kecil yang terikat membran menuju bidang ekuator sel. Di sini mereka bergabung, membentuk struktur berbentuk cakram yang dikelilingi oleh membran - pelat sel awal. Vesikel kecil terutama berasal dari aparatus Golgi dan bergerak menuju bidang ekuator sepanjang mikrotubulus kutub sisa spindel, membentuk struktur silinder yang disebut phragmoplast. Saat pelat sel mengembang, mikrotubulus dari phragmoplast awal secara bersamaan berpindah ke pinggiran sel, di mana, karena vesikel membran baru, pertumbuhan pelat sel berlanjut hingga fusi terakhirnya dengan membran sel induk. Setelah pemisahan akhir sel anak, mikrofibril selulosa disimpan di pelat sel, menyelesaikan pembentukan dinding sel yang kaku.

Mitosis (atau karyokinesis, pembelahan tidak langsung) adalah metode utama pembelahan sel somatik hewan dan tumbuhan, di mana distribusi materi genetik antara sel anak terjadi sedemikian rupa sehingga mereka menerima satu set kromosom (dan gen) yang identik dari sel tersebut. sel induk. Hal ini mempertahankan kumpulan kromosom diploid yang konstan dalam sel, karakteristik setiap spesies hewan dan tumbuhan. Pembelahan mitosis inti sel hewan pertama kali dijelaskan pada tahun 1871 oleh A.O. Kovalevsky, dan inti sel tumbuhan - pada tahun 1874 oleh I.D. Chistyakov.

Proses kompleks ketika dua sel baru terbentuk dari satu induk disebut siklus mitosis. Siklus ini, pada gilirannya, terdiri dari mitosis itu sendiri dan interfase - periode antara dua pembelahan sel. Durasi mitosis adalah 30-60 menit (pada sel hewan) dan 2-3 jam (pada sel tumbuhan); durasi interfase pada berbagai jenis sel dapat berkisar dari beberapa jam hingga beberapa tahun. Selama interfase, banyak proses terjadi yang diperlukan untuk pembelahan sel normal. Yang paling penting di antaranya adalah penggandaan DNA dan sintesis protein histon khusus, yang mengarah pada penggandaan kromosom dan perubahan rasio massa nukleus dan sitoplasma, sintesis ATP untuk memastikan proses energi. pembelahan, dan sintesis protein yang diperlukan untuk pembangunan gelendong akromatin. Proses-proses ini selesai tepat sebelum dimulainya mitosis.

Mitosis terdiri dari 4 fase – profase , metafase , anafase Dan telofase .

Awal mula profase dapat dianggap sebagai peningkatan volume inti dan spiralisasi kromosom, yang terlihat di bawah mikroskop cahaya. Setiap kromosom terdiri dari dua bagian identik (kromatid saudara), yang terhubung satu sama lain di sentromer. Dalam profase, polarisasi sel terjadi - sentriol pusat sel menyimpang ke ujung sel yang berlawanan dan pembentukan gelendong pembelahan (spindel achromatin) dimulai. Pada sel angiospermae tidak terdapat pusat sel, namun meskipun demikian, pembentukan gelendong pembelahan juga dimulai pada kutub sel yang berlawanan. Pada akhir profase, nukleolus menghilang, membran inti larut, dan kromosom berada di sitoplasma sel.

DI DALAM metafase Pembentukan gelendong fisi selesai, benang-benangnya berpindah dari kutub ke kutub, dan beberapa di antaranya bergabung dengan sentromer kromosom. Terjadi spiralisasi maksimum kromosom, yang terletak di bidang ekuator sel, membentuk pelat metafase. Pada saat ini terlihat jelas bahwa setiap kromosom terdiri dari 2 kromatid, sehingga kajian dan penghitungan kromosom dilakukan tepat pada fase pembelahan ini.

DI DALAM anafase masing-masing kromosom di daerah sentromer dipecah menjadi kromatid, membentuk dua kromosom anak, yang karena kontraksi benang gelendong, mulai berpindah ke kutub sel. Akibatnya, satu set kromosom beruntai tunggal diploid terkonsentrasi di setiap kutub sel.

DI DALAM telofase terjadi proses yang berlawanan dengan yang terjadi pada profase: kromosom despiral, terbentuk nukleolus, dan terbentuknya membran inti. Akibatnya, dua inti terbentuk dengan set kromosom yang sama dengan inti sel induk. Setelah inti terlepas, dimulailah proses pembelahan sitoplasma yang terjadi akibat penyempitan (pada sel hewan) atau terbentuknya lempeng di tengah bidang ekuator (pada sel tumbuhan).

Signifikansi biologis dari mitosis karena terdapat distribusi materi genetik yang tepat di antara sel-sel anak, hal ini menjamin kekonstanan kariotipe sel (kumpulan kromosom) dan kesinambungan genetik antar generasi sel. Pertumbuhan, perkembangan, pemulihan jaringan dan organ tumbuhan dan hewan terjadi karena pembelahan sel secara mitosis.

Disertai dengan berkurangnya separuh jumlah kromosom. Ini terdiri dari dua pembelahan berurutan yang memiliki fase yang sama dengan mitosis. Namun, seperti yang ditunjukkan pada tabel “Perbandingan mitosis dan meiosis”, durasi fase individu dan proses yang terjadi di dalamnya berbeda secara signifikan dari proses yang terjadi selama mitosis.

Perbedaan-perbedaan tersebut terutama sebagai berikut.

Dalam meiosis profase I lebih tahan lama. Apa yang terjadi di dalamnya konjugasi(hubungan kromosom homolog) dan pertukaran informasi genetik. Pada anafase I sentromer, menyatukan kromatid, jangan berbagi, dan salah satu homologmeiosis mitosis dan kromosom telur menuju ke kutub. Interfase sebelum divisi kedua sangat singkat, di dalamnya DNA tidak disintesis. sel ( halit), terbentuk sebagai hasil pembelahan meiosis, mengandung satu set kromosom haploid (tunggal). Diploidi dipulihkan melalui peleburan dua sel - ibu dan ayah. Telur yang telah dibuahi disebut zigot.

Mitosis dan fase-fasenya

Mitosis, atau pembagian tidak langsung, paling banyak tersebar di alam. Mitosis mendasari pembelahan semua sel non-reproduksi (epitel, otot, saraf, tulang, dll). Mitosis terdiri dari empat fase berturut-turut (lihat tabel di bawah). Berkat mitosis distribusi seragam informasi genetik sel induk di antara sel anak dipastikan. Masa hidup sel antara dua mitosis disebut interfase. Ini sepuluh kali lebih lama dari mitosis. Sejumlah proses yang sangat penting terjadi di dalamnya sebelum pembelahan sel: ATP dan molekul protein disintesis, setiap kromosom berlipat ganda, membentuk dua kromatid saudara, disatukan oleh suatu hal yang sama sentromer, jumlah organel utama sitoplasma bertambah.

Dalam profase spiral dan sebagai hasilnya kromosom menebal, terdiri dari dua kromatid saudara yang disatukan oleh sentromer. Pada akhir profase membran inti dan nukleolus menghilang dan kromosom tersebar ke seluruh sel, sentriol berpindah ke kutub dan terbentuk poros. Dalam metafase, terjadi spiralisasi kromosom lebih lanjut. Selama fase ini mereka terlihat paling jelas. Sentromernya terletak di sepanjang garis khatulistiwa. Benang spindel melekat padanya.

Dalam anafase Sentromer membelah, kromatid saudara terpisah satu sama lain dan, karena kontraksi filamen gelendong, berpindah ke kutub sel yang berlawanan.

Dalam telofase Sitoplasma membelah, kromosom terlepas, dan nukleolus serta membran inti terbentuk kembali. Dalam sel hewan sitoplasmanya terikat, di tanaman- septum terbentuk di tengah sel induk. Jadi dari satu sel asal (ibu) terbentuk dua sel anak baru.

Tabel - Perbandingan mitosis dan meiosis

Tabel perbandingan antara mitosis dan meiosis.

Sel berkembang biak dengan pembelahan. Ada dua metode pembelahan: mitosis dan meiosis.

Mitosis(dari bahasa Yunani mitos - benang), atau pembelahan sel tidak langsung, adalah proses yang berkesinambungan, sebagai akibatnya pertama-tama terjadi penggandaan, dan kemudian pemerataan materi keturunan yang terkandung dalam kromosom di antara dua sel yang dihasilkan. Inilah signifikansi biologisnya. Pembelahan nuklir memerlukan pembelahan seluruh sel. Proses ini disebut sitokinesis (dari bahasa Yunani cytos - sel).

Keadaan sel antara dua mitosis disebut interfase, atau interkinesis, dan semua perubahan yang terjadi di dalamnya selama persiapan mitosis dan selama pembelahan disebut mitosis, atau siklus sel.

Sel yang berbeda memiliki siklus mitosis yang berbeda. Seringkali sel berada dalam keadaan interkinesis; mitosis berlangsung dalam waktu yang relatif singkat. Dalam siklus mitosis umum, mitosis sendiri memakan waktu 1/25-1/20, dan di sebagian besar sel, mitosis berlangsung antara 0,5 hingga 2 jam.

Ketebalan kromosom sangat kecil sehingga ketika memeriksa inti interfase dengan mikroskop cahaya, butiran kromatin hanya dapat dibedakan pada simpul puntirnya. Mikroskop elektron memungkinkan untuk mendeteksi kromosom dalam inti yang tidak membelah, meskipun saat ini kromosom tersebut sangat panjang dan terdiri dari dua untai kromatid, yang diameter masing-masing hanya 0,01 mikron. Akibatnya, kromosom di dalam inti tidak hilang, melainkan berbentuk benang panjang dan tipis yang nyaris tak terlihat.

Selama mitosis, nukleus melewati empat fase berturut-turut: profase, metafase, anafase, dan telofase.

Profase(dari bahasa Yunani tentang - sebelum, fase - manifestasi). Ini adalah fase pertama pembelahan nuklir, di mana elemen struktural muncul di dalam nukleus yang terlihat seperti benang ganda tipis, yang menyebabkan nama jenis pembelahan ini - mitosis. Akibat spiralisasi kromonema, kromosom pada profase menjadi lebih padat, memendek dan terlihat jelas. Pada akhir profase, terlihat jelas bahwa setiap kromosom terdiri dari dua kromatid yang saling bersentuhan erat. Selanjutnya, kedua kromatid dihubungkan oleh area yang sama - sentromer dan mulai bergerak secara bertahap menuju ekuator sel.

Pada pertengahan atau akhir profase, selubung inti dan nukleolus menghilang, sentriol berlipat ganda dan bergerak menuju kutub. Spindel fisi mulai terbentuk dari bahan sitoplasma dan nukleus. Terdiri dari dua jenis benang: pendukung dan penarik (kromosom). Benang pendukung membentuk dasar gelendong; benang tersebut membentang dari satu kutub sel ke kutub lainnya. Benang traksi menghubungkan sentromer kromatid ke kutub sel dan selanjutnya memastikan pergerakan kromosom ke arahnya. Alat mitosis sel sangat sensitif terhadap berbagai pengaruh luar. Ketika terkena radiasi, bahan kimia, dan suhu tinggi, gelendong sel dapat rusak, menyebabkan segala macam ketidakteraturan dalam pembelahan sel.

Metafase(dari bahasa Yunani meta - setelah, fase - manifestasi). Dalam metafase, kromosom menjadi sangat padat dan memperoleh karakteristik bentuk tertentu dari spesies tertentu. Kromatid anak pada setiap pasangan dipisahkan oleh celah memanjang yang terlihat jelas. Kebanyakan kromosom menjadi berlengan ganda. Pada titik belok - sentromer - mereka melekat pada benang spindel. Semua kromosom terletak di bidang ekuator sel, ujung bebasnya diarahkan ke pusat sel. Pada saat ini, kromosom paling baik diamati dan dihitung. Spindel sel juga terlihat sangat jelas.

Anafase(dari bahasa Yunani ana - naik, fase - manifestasi). Dalam anafase, setelah pembelahan sentromer, kromatid, yang kini menjadi kromosom terpisah, mulai berpisah ke kutub yang berlawanan. Dalam hal ini, kromosom berbentuk berbagai kait, dengan ujungnya menghadap ke tengah sel. Karena dua kromatid yang benar-benar identik muncul dari setiap kromosom, jumlah kromosom pada kedua sel anak yang dihasilkan akan sama dengan jumlah diploid sel induk aslinya.

Proses pembelahan sentromer dan pergerakan ke kutub yang berbeda dari semua kromosom berpasangan yang baru terbentuk ditandai dengan sinkronisasi yang luar biasa.

Pada akhir anafase, benang kromonemal mulai terlepas, dan kromosom yang berpindah ke kutub tidak lagi terlihat jelas.

Telofase(dari bahasa Yunani telos - akhir, fase - manifestasi). Pada telofase, despiralisasi benang kromosom berlanjut, dan kromosom secara bertahap menjadi lebih tipis dan panjang, mendekati keadaan saat mereka berada dalam profase. Selubung inti terbentuk di sekitar setiap kelompok kromosom dan nukleolus terbentuk. Pada saat yang sama, pembelahan sitoplasma selesai dan septum sel muncul. Kedua sel anak baru memasuki interfase.

Keseluruhan proses mitosis, sebagaimana telah disebutkan, memakan waktu tidak lebih dari 2 jam. Durasinya tergantung pada jenis dan usia sel, serta kondisi eksternal di mana sel tersebut berada (suhu, cahaya, kelembaban udara, dll. .). Suhu tinggi, radiasi, berbagai obat-obatan dan racun tanaman (colchicine, acenaphthene, dll.) berdampak buruk pada proses normal pembelahan sel.

Pembelahan sel mitosis dibedakan oleh tingkat akurasi dan kesempurnaan yang tinggi. Mekanisme mitosis diciptakan dan ditingkatkan selama jutaan tahun perkembangan evolusi organisme. Dalam mitosis, salah satu sifat terpenting sel sebagai sistem biologis hidup yang mengatur dirinya sendiri dan bereproduksi sendiri terwujud.

Jika Anda menemukan kesalahan, silakan sorot sepotong teks dan klik Ctrl+Masuk.