3 Tahap Interfase

Para ilmuwan pertama kali mengamati proses pembelahan sel pada akhir 1800-an. Bukti mikroskopis yang konsisten dari sel-sel yang mengeluarkan energi dan materi untuk menyalin dan membelah diri membantah teori yang tersebar luas bahwa sel-sel baru muncul dari generasi spontan. Para ilmuwan mulai memahami fenomena siklus sel; ini adalah proses dimana sel-sel "lahir" melalui pembelahan sel, dan kemudian menjalani kehidupannya, menjalani aktivitas selnya sehari-hari, hingga saatnya untuk menjalani pembelahan sel itu sendiri.

Ada banyak alasan mengapa sebuah sel tidak bisa membelah. Beberapa sel dalam tubuh manusia tidak melakukannya; misalnya, sebagian besar sel saraf akhirnya berhenti menjalani pembelahan sel, itulah sebabnya seseorang yang mengalami kerusakan saraf mungkin mengalami defisit motorik atau sensorik permanen.

Biasanya, meskipun, siklus sel adalah proses yang terdiri dari dua fase: interfase dan mitosis. Mitosis adalah bagian dari siklus sel yang melibatkan pembelahan sel, tetapi rata-rata sel menghabiskan 90 persen hidupnya dalam interfase, yang berarti sel hidup dan tumbuh dan tidak membelah. Ada tiga subfase dalam interfase. Ini adalah

TL; DR (Terlalu Panjang; Tidak Membaca)

Tiga tahap interfase adalah G₁, yang merupakan singkatan dari Gap fase 1; fase S, yang merupakan singkatan dari fase Sintesis; dan G₂, yang merupakan singkatan dari Gap fase 2. Interfase adalah yang pertama dari dua fase siklus sel eukariotik. Fase kedua adalah mitosis, atau fase M, yaitu saat pembelahan sel terjadi. Terkadang sel tidak meninggalkan G₁ karena mereka bukan jenis sel yang membelah, atau karena mereka sekarat. Dalam kasus ini, mereka berada dalam tahap yang disebut G₀, yang tidak dianggap sebagai bagian dari siklus sel.

Organisme bersel satu seperti bakteri disebut prokariota, dan ketika mereka terlibat dalam pembelahan sel, tujuan mereka adalah untuk bereproduksi secara aseksual; mereka menciptakan keturunan. Pembelahan sel prokariotik disebut pembelahan biner bukannya mitosis. Prokariota biasanya hanya memiliki satu kromosom yang bahkan tidak dikandung oleh membran inti, dan mereka tidak memiliki organel yang dimiliki sel jenis lain. Selama pembelahan biner, sel prokariotik membuat salinan kromosomnya, dan kemudian menempelkan setiap salinan saudara kromosom ke sisi berlawanan dari membran selnya. Kemudian mulai membentuk celah di membrannya yang terjepit ke dalam dalam proses yang disebut invaginasi, sampai terpisah menjadi dua sel yang identik dan terpisah. Sel-sel yang merupakan bagian dari siklus sel mitosis adalah sel eukariotik. Mereka bukan organisme hidup individu, tetapi sel-sel yang ada sebagai unit kerja sama dari organisme yang lebih besar. Sel-sel di mata Anda atau tulang Anda, atau sel-sel di lidah kucing Anda atau di bilah rumput di halaman depan Anda semuanya sel eukariotik. Mereka mengandung lebih banyak materi genetik daripada prokariota, sehingga proses pembelahan sel juga jauh lebih kompleks.

Siklus sel mendapatkan namanya karena sel terus membelah, memulai kehidupan baru. Setelah sel membelah, itu adalah akhir dari fase mitosis, dan segera memulai interfase lagi. Tentu saja, dalam praktiknya, siklus sel terjadi dengan lancar, tetapi para ilmuwan telah membatasi fase dan subfase dalam proses untuk lebih memahami blok bangunan mikroskopis kehidupan. Sel yang baru membelah, yang sekarang menjadi salah satu dari dua sel yang sebelumnya merupakan sel tunggal, berada di G₁ subfase interfase. G₁ adalah singkatan dari fase “Gap”; akan ada satu lagi berlabel G₂. Anda juga dapat melihat ini ditulis sebagai G1 dan G2. Ketika para ilmuwan menemukan pekerjaan seluler yang sibuk dan mendasar dari mitosis di bawah mikroskop, mereka menafsirkan interfase yang relatif kurang dramatis sebagai fase istirahat, atau jeda antar sel divisi.

Mereka bernama G₁ panggung dengan kata "celah" menggunakan interpretasi ini, tetapi dalam pengertian itu, itu adalah keliru. Pada kenyataannya, G₁ lebih merupakan tahap pertumbuhan daripada tahap istirahat. Selama fase ini, sel melakukan semua hal yang normal untuk jenis selnya. Jika itu adalah sel darah putih, itu akan melakukan tindakan defensif untuk sistem kekebalan tubuh. Jika itu adalah sel daun pada tumbuhan, itu akan melakukan fotosintesis dan pertukaran gas. Kemungkinan besar sel akan tumbuh. Beberapa sel tumbuh lambat selama G₁ sementara yang lain tumbuh sangat cepat. Sel mensintesis molekul, seperti: asam ribonukleat (RNA) dan berbagai protein. Pada titik tertentu di akhir G₁ tahap, sel harus "memutuskan" apakah atau tidak untuk pindah ke tahap interfase berikutnya.

Sebuah molekul yang disebut cyclin-dependent kinase (CDK) mengatur siklus sel. Regulasi ini diperlukan untuk mencegah hilangnya kendali pertumbuhan sel. Pembelahan sel yang tidak terkendali pada hewan adalah cara lain untuk menggambarkan tumor ganas, atau kanker. CDK memberikan sinyal di pos pemeriksaan selama titik tertentu dari siklus sel agar sel dapat melanjutkan, atau berhenti. Faktor lingkungan tertentu berkontribusi pada apakah CDK memberikan sinyal ini. Ini termasuk ketersediaan nutrisi dan faktor pertumbuhan, dan kepadatan sel di jaringan sekitarnya. Kepadatan sel adalah metode pengaturan diri yang sangat penting yang digunakan oleh sel untuk mempertahankan tingkat pertumbuhan jaringan yang sehat. CDK mengatur siklus sel selama tiga tahap interfase, serta selama mitosis (yang juga disebut fase M).

Jika sel mencapai pos pemeriksaan regulasi dan tidak menerima sinyal untuk melanjutkan siklus sel (misalnya, jika berada di ujung G₁ dalam interfase dan sedang menunggu untuk memasuki fase S dalam interfase), ada dua kemungkinan yang dapat dilakukan sel. Salah satunya adalah bahwa itu bisa berhenti sementara masalah terpecahkan. Jika, misalnya, beberapa komponen yang diperlukan rusak atau hilang, perbaikan atau penambahan dapat dilakukan, dan kemudian dapat mendekati pos pemeriksaan lagi. Pilihan lain untuk sel adalah memasuki fase berbeda yang disebut G₀, yang berada di luar siklus sel. Penunjukan ini untuk sel-sel yang akan terus berfungsi sebagaimana mestinya, tetapi tidak akan berpindah ke fase S atau mitosis, dan dengan demikian, tidak akan terlibat dalam pembelahan sel. Sebagian besar sel saraf manusia dewasa dianggap berada di G₀ fase, karena mereka biasanya tidak melanjutkan ke fase S atau mitosis. Sel di G₀ fase dianggap diam, artinya mereka berada dalam keadaan tidak membelah, atau tua, artinya mereka sekarat.

Selama G₁ tahap interfase, ada dua pos pemeriksaan regulasi yang harus dilalui sel sebelum melanjutkan. Seseorang menilai apakah DNA sel rusak, dan jika rusak, DNA harus diperbaiki sebelum dapat dilanjutkan. Bahkan ketika sel dinyatakan siap untuk melanjutkan ke fase S interfase, ada pos pemeriksaan lain yang harus dibuat yakin bahwa kondisi lingkungan – artinya keadaan lingkungan yang mengelilingi sel – adalah baik. Kondisi tersebut meliputi kepadatan sel jaringan di sekitarnya. Ketika sel memiliki kondisi yang diperlukan untuk melanjutkan dari G₁ ke fase S, protein siklin mengikat CDK, memperlihatkan bagian aktif dari molekul, yang memberi sinyal ke sel bahwa sudah waktunya untuk memulai fase S. Jika sel tidak memenuhi syarat untuk berpindah dari G₁ ke fase S, cyclin tidak akan mengaktifkan CDK, yang akan mencegah perkembangannya. Dalam beberapa kasus, seperti DNA yang rusak, protein penghambat CDK akan mengikat molekul CDK-cyclin untuk mencegah perkembangan sampai masalah teratasi.

Begitu sel masuk fase S, itu harus terus berlanjut hingga akhir siklus sel tanpa berbalik atau mundur ke G₀. Namun, ada lebih banyak pos pemeriksaan selama proses untuk memastikan bahwa langkah-langkah tersebut diselesaikan dengan benar sebelum sel berpindah ke fase berikutnya dari siklus sel. "S" dalam fase S berarti sintesis karena sel mensintesis, atau membuat, salinan DNA-nya yang benar-benar baru. Dalam sel manusia, itu berarti sel membuat satu set 46 kromosom baru selama fase S. Tahap ini diatur dengan hati-hati untuk mencegah kesalahan lolos ke tahap berikutnya; kesalahan itu adalah mutasi. Mutasi cukup sering terjadi, tetapi regulasi siklus sel mencegah lebih banyak mutasi terjadi. Selama replikasi DNA, setiap kromosom menjadi sangat melingkar di sekitar untaian protein yang disebut histon, mengurangi panjangnya dari 2 nanometer menjadi 5 mikron. Dua kromosom kembaran baru disebut kromatid. Histon mengikat dua kromatid yang cocok bersama-sama dengan erat di tengah-tengah panjangnya. Titik di mana mereka bergabung disebut sentromer. (Lihat Sumberdaya untuk representasi visual tentang ini.)

Untuk menambah gerakan rumit yang terjadi selama replikasi DNA, banyak sel eukariotik adalah diploid, yang berarti bahwa kromosom mereka biasanya tersusun berpasangan. Kebanyakan sel manusia adalah diploid, kecuali sel reproduksi; ini termasuk oosit (telur) dan spermatosit (sperma), yang haploid dan memiliki 23 kromosom. Sel somatik manusia, yang merupakan semua sel lain dalam tubuh, memiliki 46 kromosom, tersusun dalam 23 pasang. Kromosom yang berpasangan disebut pasangan homolog. Selama fase S interfase, ketika setiap kromosom individu dari pasangan homolog asli direplikasi, menghasilkan dua kromatid saudara perempuan dari setiap kromosom asli bergabung, membentuk sosok yang terlihat seperti dua X yang direkatkan bersama. Selama mitosis, inti akan membelah menjadi dua inti baru, menarik salah satu dari setiap kromatid dari setiap pasangan homolog menjauh dari saudara perempuannya.

Jika sel melewati pos pemeriksaan fase S, yang terutama berkaitan dengan memastikan bahwa DNA tidak rusak, itu direplikasi dengan benar dan direplikasi hanya sekali, maka faktor regulasi memungkinkan sel untuk melanjutkan ke tahap berikutnya interfase. Ini adalah G₂, yang merupakan singkatan dari Gap phase 2, seperti G₁. Ini juga keliru, karena sel tidak menunggu, tetapi sangat sibuk selama tahap ini. Sel terus melakukan pekerjaan normalnya. Ingat contoh-contoh dari G₁ sel daun yang melakukan fotosintesis atau sel darah putih yang mempertahankan tubuh melawan patogen. Ia juga bersiap untuk meninggalkan interfase dan memasuki mitosis (fase M), yang merupakan tahap kedua dan terakhir dari siklus sel, sebelum membelah dan memulai dari awal lagi.

Pos pemeriksaan lain selama G₂ memastikan bahwa DNA direplikasi dengan benar, dan CDK memungkinkannya untuk bergerak maju hanya jika lolos. Selama G₂, sel mereplikasi sentromer yang mengikat kromatid, membentuk sesuatu yang disebut mikrotubulus. Ini akan menjadi bagian dari gelendong, yang merupakan jaringan serat yang akan memandu kromatid saudara menjauh dari satu sama lain dan ke tempat yang tepat di inti yang baru membelah. Selama fase ini, mitokondria dan kloroplas juga membelah, ketika mereka ada di dalam sel. Ketika sel telah melampaui pos pemeriksaannya, ia siap untuk mitosis dan telah menyelesaikan tiga tahap interfase. Selama mitosis, nukleus akan membelah menjadi dua nukleus, dan pada saat yang hampir bersamaan, terjadi proses yang disebut sitokinesis akan membagi sitoplasma, yang berarti sisa sel, menjadi dua sel. Pada akhir proses ini, akan ada dua sel baru, siap untuk memulai G₁ tahap interfase lagi.