Apa itu Sitokinesis dan Bagaimana Cara Memproduksinya?

Sitokinesis adalah proses membagi sitoplasma sel yang menghasilkan dua sel anak selama proses pembelahan sel.

Ini terjadi baik pada mitosis maupun pada meiosis dan sering terjadi pada sel hewan. Dalam kasus beberapa tanaman dan jamur, sitokinesis tidak terjadi, karena organisme ini tidak pernah membagi sitoplasma mereka. Siklus reproduksi seluler memuncak pada partisi sitoplasma melalui proses sitokinesis.

Dalam sel hewan yang khas, sitokinesis terjadi selama proses mitosis, namun, mungkin ada beberapa jenis sel seperti osteoklas yang dapat menjalani proses mitosis tanpa sitokinesis terjadi (Biology-Online.org, 2017 ).

Proses sitokinesis dimulai selama anafase dan berakhir selama telofase, berlangsung sepenuhnya pada saat di mana antarmuka berikutnya dimulai.

Perubahan sitokinesis pertama yang terlihat dalam sel-sel hewan menjadi jelas ketika alur pembelahan muncul di permukaan sel. Alur ini dengan cepat menjadi lebih menonjol dan mengembang di sekitar sel sampai bagian tersebut sepenuhnya berada di tengah.

Dalam 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 melewati proses sitokinesis adalah kepastian bahwa proses ini terjadi pada waktu dan tempat yang tepat. Karena, sitokinesis tidak boleh terjadi lebih awal selama fase mitosis atau dapat mengganggu pembelahan kromosom yang benar.

Duri mitosis dan pembelahan sel

Spindle mitosis dalam sel-sel hewan tidak semata-mata 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 bahwa pembelahan terjadi antara dua set kromosom yang terpisah.

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

Ini telah memanipulasi telur yang dibuahi hewan vertebrata laut dengan tujuan mengamati kecepatan alur yang muncul dalam sel tanpa proses pertumbuhan yang terganggu (Guertin, Trautmann, & McCollum, 2002).

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

Divisi asimetris

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

Dalam proses sitokinesis ada banyak variabel yang harus bekerja secara sinkron agar berhasil. Namun, ketika salah satu dari variabel-variabel ini berubah, sel-sel dapat dibagi secara asimetris, menghasilkan dua sel anak dengan ukuran yang berbeda dan dengan konten sitoplasmik yang berbeda (Education, 2014).

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, gelendong mitosis harus dipindahkan secara terkendali di dalam sel yang akan membelah.

Rupanya, pergerakan gelendong ini didorong oleh perubahan zona regional korteks seluler dan oleh protein lokal yang membantu menggantikan salah satu gelendong gelendong dengan bantuan mikrotubulus astral.

Cincin kontraktil

Ketika tubulus mikro astral menjadi lebih lama 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 antarmuka, filamen aktin dan miosin II bergabung dan membentuk jaringan kortikal, dan bahkan dalam beberapa sel, mereka menghasilkan berkas sitoplasma besar yang disebut serat stres.

Sejauh sel memulai proses mitosis, pengaturan ini dilucuti dan sebagian besar aktin disusun ulang dan filamen miosin II dilepaskan.

Sejauh kromatid terpisah selama anafase, myosin II mulai terakumulasi dengan cepat untuk membuat cincin kontraktil. Bahkan dalam beberapa sel, perlu untuk 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 untuk 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 otot polos (Rappaport, 1996).

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

Karena, ketika cincin berkontraksi, cincin ini mempertahankan kekakuan yang sama selama proses. Ini berarti bahwa jumlah filamen berkurang dalam meda di mana cincin ditutup (Alberts, et al., 2002).

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 serangkaian komponen seluler yang penting, termasuk organel yang terlampir 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 membuat 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 kedua sel anak tersebut mewarisinya dengan sukses.

Retikulum endoplasma selama periode antarmuka seluler terus menerus ditemukan bersama dengan membran sel dan diatur oleh tubulus mikro sitoskeletal (Brill, Hime, Scharer-Schuksz, & Fuller, 2000).

Setelah memasuki fase mitosis, reorganisasi tubulus mikro membebaskan retikulum endoplasma, yang terfragmentasi sejauh amplop inti juga rusak. Peralatan Golgi juga mungkin terfragmentasi, meskipun dalam beberapa sel tampaknya didistribusikan melalui retikulum untuk kemudian muncul ke dalam telofase.

Mitosis tanpa sitokinesis

Meskipun pembelahan sel biasanya diikuti oleh pembelahan sitoplasma, ada beberapa pengecualian. Beberapa sel mengalami beberapa proses pembelahan sel tanpa sitoplasma terpecah.

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

Susunan ini sebagian besar bertujuan untuk mempercepat proses perkembangan awal, karena sel tidak perlu terlalu lama untuk melewati semua tahap pembelahan sel yang terlibat dalam sitokinesis.

Setelah pembelahan nuklir cepat ini terjadi, sel-sel dibuat di sekitar masing-masing nukleus dalam satu proses sitokinesis, yang dikenal sebagai celurisasi. 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 secara multinuklear, seperti halnya beberapa jamur atau lalat buah (Zimmerman, 2012).