Siklus Sel

Manusia dewasa diperkirakan terdiri dari 100 trilyun sel, dan kita memulai kehidupan dari satu sel tunggal. Untuk tumbuh, berkembang dan memperbaiki jaringan yang rusak, kita mengandalkan pembelahan sel. Pada sel eukariotik (sel yang memiliki nukleus terbungkus membran), proses ini dicapai dengan langkah-langkah teratur yang disebut mitosis. Setiap hari, tubuh kita harus memproduksi jutaan sel kulit untuk mengganti sel yang rusak karena aktivitas harian. Setiap sel harus mempunyai pasangan yang lengkap dari unsur genetik.

Sebelum terjadi pembelahan, dimana sel akan membelah menjadi dua sel identik, DNA perlu direplikasi sehingga setiap anak sel mendapatkan salinan yang sama. Setelah replikasi DNA, kromosom memadat dalam nukleus. DNA memadat dengan membungkus inti protein histon membentuk nukleusom. Struktur berbentuk tasbih ini disebut kromatin. Sejalan dengan persiapan pembelahan, kromatin terus menggulung, memendek dan memadatkan kromosom. Replika kromosom ini disebut kromatid kembar. Replikasi DNA dan pembentukan kromatid kembar adalah sebagian dari siklus sel. 

Untuk menyiapkan pembelahan, sel mengalami interfase, yang dibagi menjadi 3 fase berbeda. Selama G₁ atau fase celah 1, semua organel (organ sel) dan komponen sitoplasmik, termasuk sentriol pada sel hewan, direplikasi. Selama fase S, atau fase sintesis, DNA direplikasi. Akhirnya pada fase G₂ atau fase celah 2, semua enzim yang dibutuhkan dalam proses pembelahan sel diproduksi. Sebagian besar sel eukariotik menghabiskan banyak waktu pada interfase, dan waktu yang sangat singkat pada proses pembelahan atau mitosis. 

Sekarang sel siap untuk melalui mitosis, yang terdiri dari atas profase dan metafase, anafase, dan telofase. Selama profase kromosom memadat dan menjadi terlihat menjadi kromatid kembar yang bergandengan pada sentromer. Sitoskeleton terurai bersamaan dengan pembentukan poros. Pada sel hewan, sentriol memainkan peranan penting dalam distribusi kromosom sewaktu pembelahan sel. Sentriol lalu pindah ke kutub yang berseberangan membangun jembatan pipa mikro yang disebut pemintal mikrosom, dan pembungkus nukleus pecah. Menuju akhir profase, kromosom yang terikat pada sentromer (yang disebut kinetochore) dari tiap kutub bergerak ke arah ekuator sel. 

Selama metafase, semua kromosom terjajar di ekuator sel disebut piring metafase. Anafase dimulai dengan degradasi protein yang memegang kromatid kembar, membebaskan kromosom individu. Kromosom bebas lalu ditarik oleh kinetochore mereka ke kutub yang berseberangan. Pada telofase, celah terbentuk di tengah sel. Lekukan terbentuk dari sabuk pembatas dari filamen aktin mengelilingi bagian dalam lingkaran sel. Klaster kromosom pada kutub berseberangan mulai memuai sejalan dengan bungkus nuklir mengelilingi mereka. Pemintal kromosom terurai sewaktu pipa mikro terbecah menjadi monomer pipa yang bisa digunakan untuk membentuk sitoskeleton dari anak sel. Pada sel hewan, sitokinesis menyelesaikan pembelahan sel dengan meneruskan alur celah untuk memisahkan secara anak sel sempurna. Karena sel tumbuhan tidak bisa dibatasi oleh serat aktin, ada gelembung yang membentuk parluasan partisi membran yang disebut piring sel. Seperti sel hewan, sel tumbuhan menggunakan sitokinesis untuk menyelesaikan pembagian isi sitoplasma antara dua anak sel kembar. 

Selama siklus sel, ada beberapa titik periksa yang dilalui untuk memastikan bahwa proses berjalan dengan akurat. Bila tidak, maka siklus sel akan berhenti pada titik periksa dan memperbaiki, atau mungkin mencegah sel untuk membelah. Titik periksa pertama adalah G₁s, yang dipertimbangkan sebagai titik utama yang mana siklus sel berlanjut atau berhenti. Sinyal luar dan faktor pertumbuhan dapat mempengaruhi siklus sel dan mempengaruhi kemajuan sebelum atau pada titik periksa. Titik periksa G₂m memungkinkan sel yang sudah melewati 3 fase dari interfase untuk memulai mitosis. Titik periksa terakhir adalah titik periksa pemintalan, yang memastikan semua krosom terikat pada pemintal untuk persiapan anafase. Faktor pertumbuhan, ukuran sel dan keadaan nutrisi sel adalah faktor yang mempengaruhi pengaturan siklus sel, memastikan bahwa hanya sel tertentu yang membelah pada waktu yang tepat.

Setelah semua titik periksa dilewati, mitosis dapat berlangsung. Dari interfase ke sitokinesis dalam proses pembelahan sel dapat memakan waktu antara 10 - 12 jam pada hewan atau tumbuhan umumnya. Tergantung dari keadaan dan kegunaan sel, pembelahan dapat terjadi pada kekerapan yang berbeda. Pada manusia sel kulit kita mempunyai tingkat pergantian yang tinggi karena keausan, dan menjalani mitosis sangat sering, sementara sel lain seperti neuron atau otot jarang membelah. Keakuratan mitosis dan konsistensi titik periksa selama interfase memastikan semua sel pada organisme eukariotik dapat membuat salinan identik dari diri mereka. Proses ini memungkinkan pertumbuhan dan perbaikan untuk memperpanjang umur fisik dan kehidupan.