Fragmoplast

Sitokinesis – pengertian dan proses pada sel hewan serta tumbuhan

Sitokinesis adalah proses terakhir dalam pembelahan sel eukariotik, yang membagi sitoplasma, organel, dan membran seluler. Sitokinesis biasanya terjadi pada akhir mitosis, setelah telofase, tetapi keduanya adalah proses independen. Pada kebanyakan hewan, sitokinesis dimulai kadang-kadang pada anafase lanjut atau telofase awal, untuk memastikan kromosom telah sepenuhnya dipisahkan.

Pergerakan sitokinesis yang terlihat dalam sel disebabkan oleh jaringan gelendong yang sama yang bertanggung jawab untuk pemisahan kromosom. Bagian gelendong yang bertanggung jawab untuk memindahkan kromosom rusak pada pembelahan sel yang terlambat, untuk digunakan dalam merestrukturisasi dua sel baru.

Sel dapat membelah secara merata, yang dikenal sebagai sitokinesis simetris, atau salah satu sel dapat mempertahankan sebagian besar sitoplasma. Selama meiosis pria pada manusia, misalnya, semua 4 sel pada akhir meiosis memiliki ukuran yang sama, dan jumlah relatif organel. Proses spermatogenesis ini menghasilkan jutaan sperma kecil, tetapi sebagian besar sama.

Oogenesis manusia, di sisi lain, membelah melalui sitokinesis asimetris. Ini menghasilkan satu sel yang sangat besar, dan 3 badan kutub. Badan kutub yang lebih kecil tidak menjadi telur. Dengan cara ini, lebih sedikit telur yang diproduksi, tetapi mereka adalah sel yang jauh lebih besar. Beberapa sel, pada manusia dan spesies lain, tidak mengalami sitokinesis setelah mitosis, dan membentuk sel multi-nukleasi besar.

Pengertian

Sitokinesis adalah proses membagi sitoplasma sel yang menghasilkan dua sel anak selama proses pembelahan sel. Sitokinesis terjadi pada mitosis dan meiosis dan sering terjadi pada sel hewan.

Dalam kasus beberapa tumbuhan dan jamur, sitokinesis tidak terjadi, karena organisme ini tidak pernah membagi sitoplasma mereka. Siklus reproduksi sel memuncak dengan pembagian sitoplasma melalui proses sitokinesis.

Sitokinesis merupakan suatu bagian dari proses pembelahan sel, yakni sitoplasma dari satu eukariotik sel membelah menjadi dua sel anak. Pembagian sitoplasma diawali selama atau setelah tahap akhir dari pembelahan inti dalam mitosis dan meiosis.

Selama sitokinesis benang gelendong berpisah dan membawa kromatid yang digandakan ke dalam sitoplasma sel anak yang sudah terpisah. Hal ini untuk menegaskan bahwa jumlah dan kelengkapan kromosom tetap terjaga dari satu generasi ke generasi berikutnya. Biasanya sel anak akan akan merupakan salinan fungsional dari sel induk, kecuali dalam kasus tertentu. Sesudah selesai telofase dan sitokinesis setiap anak sel memasuki interfase dari siklus sel.

Dalam sel hewan yang khas, sitokinesis terjadi selama proses mitosis, namun, mungkin ada beberapa jenis sel seperti osteoklas yang dapat melalui proses mitosis tanpa sitokinesis terjadi.

Proses sitokinesis dimulai selama anafase dan berakhir selama telofase, terjadi sepenuhnya pada saat antarmuka berikutnya dimulai.

Perubahan sitokinesis pertama yang terlihat dalam sel-sel hewan menjadi jelas ketika alur pembagi muncul di permukaan sel. Alur ini dengan cepat menjadi lebih jelas dan mengembang di sekitar sel hingga benar-benar pecah di tengah.

Dalam sel-sel hewan dan banyak sel eukariotik, struktur yang menyertai proses sitokinesis dikenal sebagai “cincin kontraktil,” satu set dinamis yang terdiri dari filamen aktin, filamen miosin II, dan banyak protein struktural dan pengatur. Itu dipasang di bawah membran plasma sel dan kontrak untuk membaginya menjadi dua bagian.

Masalah terbesar yang harus dihadapi sel yang menjalani proses sitokinesis adalah memastikan bahwa proses ini terjadi pada waktu dan tempat yang tepat. Karena sitokinesis tidak boleh terjadi lebih awal selama fase mitosis, atau dapat mengganggu partisi kromosom yang benar.

Gelendong mitosis dan pembelahan sel

Gelendong mitosis dalam sel hewan tidak hanya bertanggung jawab untuk memisahkan kromosom yang dihasilkan, mereka juga menentukan lokasi cincin kontraktil dan karenanya bidang pembelahan sel.

Cincin kontraktil memiliki bentuk yang tidak berubah-ubah pada bidang pelat metafase. Ketika berada pada sudut yang benar, ia memanjang di sepanjang sumbu spindel mitosis, memastikan pembelahan terjadi antara dua set kromosom yang terpisah.

Bagian gelendong mitosis yang menentukan bidang pembelahan dapat bervariasi tergantung pada jenis sel. Hubungan antara tubulus spindel mikro dan lokasi cincin kontraktil telah dipelajari secara ekstensif oleh para ilmuwan.

Mereka telah memanipulasi sel telur yang telah dibuahi dari hewan vertebrata laut untuk mengamati kecepatan munculnya lekukan dalam sel tanpa mengganggu proses pertumbuhan.

Ketika sitoplasma jelas, spindel dapat lebih mudah dilihat, serta momen secara real time ketika ia berada di posisi baru dalam keadaan anafase awal.

Pembelahan asimetris

Pada sebagian besar sel, sitokinesis terjadi secara simetris. Pada kebanyakan hewan, misalnya, cincin kontraktil terbentuk di sekitar garis ekuator dari sel induk, sehingga dua sel anak yang dihasilkan memiliki ukuran yang sama dan memiliki sifat yang sama.

Simetri ini dimungkinkan berkat lokasi gelendong mitosis, yang cenderung berfokus pada sitoplasma dengan bantuan tubulus mikro astral dan protein yang menariknya dari satu sisi ke sisi lain.

Dalam proses sitokinesis ada banyak variabel yang harus bekerja secara sinkron agar bisa berhasil. Namun, ketika salah satu dari variabel-variabel ini berubah, sel dapat membelah secara asimetris, menghasilkan dua sel anak dengan ukuran yang berbeda dan dengan konten sitoplasma yang berbeda.

Biasanya, dua sel anak ditakdirkan untuk berkembang secara berbeda. Agar hal ini dimungkinkan, sel induk harus memisahkan beberapa komponen penentu tujuan ke satu sisi sel dan kemudian menemukan bidang pembelahan sehingga sel anak yang ditunjukkan mewarisi komponen-komponen ini pada saat pembelahan.

Untuk memposisikan pembelahan secara asimetris, spindel mitosis harus dipindahkan secara terkontrol di dalam sel yang akan membelah.

Rupanya, gerakan gelendong ini didorong oleh perubahan area regional korteks sel dan oleh protein lokal yang membantu menggantikan salah satu tiang gelendong dengan bantuan tubulus mikro astral.

Cincin kontraktil

Ketika tubulus mikro astral menjadi lebih panjang dan kurang dinamis dalam respons fisiknya, cincin kontraktil mulai terbentuk di bawah membran plasma.

Namun, banyak persiapan untuk sitokinesis terjadi lebih awal dalam proses mitosis, bahkan sebelum sitoplasma mulai membelah.

Selama interfase, filamen aktin dan miosin II bergabung dan membentuk jaringan kortikal, dan bahkan dalam beberapa sel, menghasilkan bundel sitoplasma besar yang disebut serat stres.

Ketika sel memulai proses mitosis, pengaturan ini rusak dan sebagian besar aktin disusun kembali dan filamen miosin II dilepaskan.

Ketika kromatid terpisah selama anafase, myosin II mulai dengan cepat terakumulasi untuk membuat cincin kontraktil. Dalam beberapa sel, bahkan perlu menggunakan protein dari keluarga kinase untuk mengatur komposisi baik gelendong mitosis dan cincin kontraktil.

Ketika cincin kontraktil sepenuhnya dipersenjatai, cincin ini mengandung banyak protein berbeda dari aktin dan miosin II. Matriks yang ditumpangkan dari aktin bipolar dan filamen miosin II menghasilkan kekuatan yang diperlukan untuk membagi sitoplasma menjadi dua bagian, dalam proses yang mirip dengan yang dilakukan oleh sel-sel otot polos.

Namun, bagaimana kontrak cincin kontraktil masih menjadi misteri. Tampaknya, itu tidak beroperasi atas nama mekanisme tali dengan filamen aktin dan miosin II bergerak di atas satu sama lain, seperti otot rangka.

Karena, ketika cincin berkontraksi, ia mempertahankan kekakuan yang sama selama proses. Ini berarti bahwa jumlah filamen berkurang ketika cincin menutup.

Distribusi organel dalam sel anak

Proses mitosis harus memastikan bahwa setiap sel anak menerima jumlah kromosom yang sama. Namun, ketika sel eukariotik membelah, setiap sel anak juga harus mewarisi sejumlah komponen seluler penting, termasuk organel yang terlampir di dalam membran sel.

Organel seluler seperti mitokondria dan kloroplas tidak dapat dihasilkan secara spontan dari komponen masing-masing, mereka hanya dapat timbul dari pertumbuhan dan pembagian organel yang sudah ada sebelumnya.

Demikian pula, sel tidak dapat memproduksi retikulum endoplasma baru kecuali ada bagian di dalamnya dalam membran sel.

Beberapa organel seperti mitokondria dan kloroplas hadir dalam jumlah besar di dalam sel induk, untuk memastikan bahwa dua sel anak berhasil mewarisi mereka.

Retikulum endoplasma selama periode antarmuka seluler ditemukan terus menerus bersama dengan membran sel dan diatur oleh mikro-tubulus sitoskeletal.

Setelah memasuki fase mitosis, reorganisasi tubulus mikro melepaskan retikulum endoplasma, yang terpecah-pecah ketika amplop nukleus juga pecah. Aparat Golgi mungkin juga fragmen, meskipun dalam beberapa sel tampaknya telah menyebar ke seluruh retikulum dan kemudian muncul di telofase.

Mitosis tanpa sitokinesis

Meskipun pembelahan sel biasanya diikuti oleh pembelahan sitoplasma, ada beberapa pengecualian. Beberapa sel melewati berbagai proses pembelahan sel tanpa sitoplasma dipecah.

Sebagai contoh, embrio lalat buah melewati 13 tahap pembelahan inti sel sebelum pembelahan sitoplasma terjadi, menghasilkan sel besar dengan hingga 6.000 inti.

Susunan ini sebagian besar ditujukan untuk mempercepat proses pengembangan awal, karena sel tidak perlu waktu terlalu lama untuk melewati semua tahap pembelahan sel yang melibatkan sitokinesis.

Setelah pembelahan nuklir yang cepat ini terjadi, sel-sel dibuat di sekitar masing-masing nukleus dalam proses sitokinesis tunggal, yang dikenal sebagai selurisasi. Cincin kontraktil terbentuk pada permukaan sel, dan membran plasma memanjang ke dalam dan menyesuaikan diri dengan setiap nukleus

Proses mitosis tanpa sitokinesis juga terjadi pada beberapa jenis sel mamalia, seperti osteoklas, trofoblas, dan beberapa hepatosit dan sel otot jantung. Sel-sel ini, misalnya, tumbuh multinuklear, seperti halnya beberapa jamur atau lalat buah.

Sitokinesis pada Sel Hewan

Sitokinesis pada sel hewan
Sitokinesis pada sel hewan

Secara singkat proses sitokinesis dalam Sel Hewan sebagai berikut:

  • Setelah anafase, filamen mikrotubulus membentuk cincin konsentris di sekitar pusat sel
  • Mikrofilamen mengerut untuk membentuk alur pembelahan, yang semakin dalam dari pinggiran menuju pusat
  • Ketika alur bertemu di tengah, sel menjadi sepenuhnya terjepit dan dua sel terbentuk
  • Karena pemisahan ini terjadi dari luar dan bergerak ke arah pusat, ia digambarkan sebagai sentripetal

Apakah pembelahan sel adalah mitosis atau meiosis, sitokinesis terjadi dengan cara yang sama. Sinyal seluler memberi tahu sel tempat membelah, yang menciptakan bidang pembelahan. Di sekitar bidang ini, alur sitokinetik akan terbentuk, akhirnya mencubit untuk memisahkan kedua sel. Proses akhir sitokinesis dalam sel hewan adalah absisi. Selama absisi, cincin kontraktil aktin-myosin yang menciptakan alur sitokinetik berkontraksi sepanjang jalan, dan membran plasma menjalani fisi untuk akhirnya memisahkan kedua sel.

Para ilmuwan masih belum yakin apa yang menyebabkan spesifikasi bidang pembelahan pada sel yang berbeda. Proses ini adalah proses kompleks yang melibatkan banyak mikrotubulus dan sinyal sel. Setelah posisi ini telah ditentukan, cincin kontraktil aktin-myosin harus ditetapkan. Aktin dan miosin adalah protein motorik yang sama yang menyebabkan kontraksi sel otot. Sel-sel otot dikemas dengan filamen aktin, yang dapat ditarik oleh protein myosin, jika diberi energi ATP. Sistem yang sama digunakan dalam membagi sel-sel hewan. Filamen aktin membentuk cincin di bidang divisi. Protein myosin kemudian mulai menarik filamen aktin bersama-sama, menciptakan cincin yang lebih kecil.

Akhirnya, semua sitoplasma dan organel telah dikeluarkan dari cincin. Satu-satunya hal yang tersisa adalah cincin aktin-myosin dan mikrotubulus dibatasi oleh cincin. Ini disebut struktur midbody dan juga harus dibagi agar sel-selnya terpisah. Ini terjadi selama proses absisi. Protein dipotong dan membran plasma menyatu tertutup. Ekstraseluler yang menahan sel secara bersama-sama larut dan sel-sel dapat dipisahkan. Pada beberapa hewan multi-seluler, sel tetap terkait erat, dan bahkan dapat membentuk dan menjaga koneksi antara sitoplasma mereka yang dikenal sebagai gap junction. Junction kecil ini dapat dibentuk sebagai sisa-sisa retikulum endoplasma yang terperangkap dalam struktur midbody, atau mereka dapat dibentuk kemudian.

Sitokinesis pada Sel Tumbuhan

Sel-sel tumbuhan memiliki dinding, sehingga sitokinesis tidak dapat melanjutkan dengan alur pembelahan. Sebagai gantinya, selama telofase, sebuah pelat sel membentuk melintasi sel di lokasi lempeng metafase lama.

Singkatnya proses Sitokinesis dalam Sel Tumbuhan sebagai berikut:

  • Selama telofase, vesikel tertutup membran yang berasal dari alat Golgi bermigrasi ke pusat sel di mana lempeng metafase dulu dan sekering membentuk pelat sel.
  • Akhirnya, pelat sel yang tumbuh menyatu dengan membran plasma yang ada, menghasilkan dua sel anak, masing-masing dengan membran plasma sendiri.
  • Dinding sel baru terbentuk di antara dua membran pelat sel.

Tumbuhan mengalami proses sitokinesis yang serupa, dengan perbedaannya adalah kekakuan sel mereka. Tumbuhan dikelilingi oleh lapisan sekunder, dinding sel. Struktur ekstraseluler ini bertanggung jawab untuk membantu memberi tanaman bentuknya, dan harus ditetapkan ketika sel membelah.

Untuk melakukan ini, tumbuhan menggunakan struktur spindel mikrotubulus yang dikenal sebagai fragmoplas. Fragmoplas membawa vesikel bahan dinding sel ke pelat sel baru. Bahan-bahan ini, seperti selulosa, berinteraksi membentuk matriks yang kompleks dan kuat. Setelah pelat membelah sel, membran plasma akan menutup, dan dua sel akan dipisahkan.

Fragmoplast
Fragmoplast

Fragmoplas , seperti sentrosom sel hewan, mengatur mikrotubulus dan mengarahkan pertumbuhan dan pengurangannya. Komponen untuk pelat sel baru dibuat dan dikemas oleh retikulum endoplasma dan peralatan Golgi. Mereka kemudian dikirim ke phragmoplast, yang membangun pelat sel dari tengah ke luar. Ini bisa dilihat pada grafik di atas.

Pelat sel akan mulai di tengah, dan setelah selesai, mikrotubulus phragmoplast bergerak ke luar, sampai mereka mencapai membran plasma saat ini. Membran ini akan dipotong, dan dinding sel akan sepenuhnya terhubung antara semua sel di sekitarnya.

Di antara kedua sel, retikulum endoplamik yang terperangkap akan menciptakan plasmodesmata, yang seperti gap junction dan memungkinkan molekul untuk berpindah dari sel ke sel. Ini menjadi teori bahwa tanaman dapat menggunakan plasmodesmata ini sebagai bentuk komunikasi seluler.

Perbedaan Sitokinesis dan Mitosis

  • Mitosis hanya meliputi kariokinesis. Sedangkan Sitokinesis termasuk pembelahan sitoplasma setelah kariokinesis.
  • Mitosis hanya memisahkan materi genetik. Sementara pada sitokinesis organel sel dan sitoplasma terpisah.
  • Proses mitosis kurang lebih sama untuk sel eukariotik. Proses sitokinesis berbeda sesuai dengan jenis sel. yaitu tumbuhan atau hewan.
  • Mitosis menciptakan dua inti. Sedangkan sitokinesis memproduksi dua sel yang tertutup dua inti.
  • Mitosis berlangsung sebelum sitokinesis. Sitokinesis terjadi sesudah Mitosis.
  • Selama Mitosis, dua set yang sama dari kromosom terpisah menjadi dua sel. Selama Sitokinesis, pemisahan organel tidak persis sama.
  • Dalam beberapa kasus, ukuran sel juga berbeda.

Leave a Comment