Pentingnya dan sarana pembelahan sel
Bagian penting dari siklus hidup organisme apa pun adalah reproduksi dan pertumbuhan. Berkembang biak tidak hanya memungkinkan kita mengambil gambar hewan lucu untuk diposting online, tetapi juga, tentu saja, memastikan kelangsungan hidup spesies tersebut.
Reproduksi dan pertumbuhan dimungkinkan pada hewan dan tumbuhan karena pembelahan sel , proses pembentukan sel baru. Eukariota, yaitu organisme yang memiliki sel berinti, menggunakan dua jenis pembelahan sel selama siklus hidupnya: mitosis , proses di mana sel berinti terbagi menjadi dua sel yang sama (kadang-kadang disebut ‘anak perempuan’), dan meiosis , proses pembelahan sel. pembelahan sel yang menciptakan sel-sel reproduksi yang disebut gamet. Ingat, materi dalam pelajaran ini tidak berlaku untuk prokariota, seperti bakteri, karena metode pembelahan selnya tidak melibatkan nukleus.
Mitosis dan analisis chi-square
Mari kita mulai dengan meninjau mitosis. Pertama, penting untuk mengetahui bahwa mitosis hanyalah salah satu bagian dari proses yang lebih besar yang disebut siklus sel. Sembilan puluh persen waktu sel dihabiskan dalam fase yang disebut interfase. Interfase dibagi menjadi tiga bagian: G1, di mana sel bersiap untuk mereplikasi materi genetiknya; S, di mana DNA ‘disintesis’ atau digandakan; dan G2, di mana sel bersiap untuk membelah. Mitosis, yang terjadi dalam serangkaian langkah yang dijelaskan di bawah, mengikuti interfase.
Dalam profase, selubung nukleus rusak dan materi genetik sel yang digandakan, hadir dalam nukleus dalam struktur difus yang disebut kromatin, memadat menjadi badan yang terlihat yang disebut kromosom. Ini adalah struktur X yang Anda lihat di gambar; setiap setengah dari kromosom yang digandakan disebut kromatid saudara perempuan. Kromosom kemudian berbaris melintasi ‘ekuator’ sel dalam langkah yang disebut metafase, dengan kromatid kembar di setiap sisi ekuator. Dalam anafase, kromatid saudara perempuan membelah dan mulai bergerak menuju kutub sel yang berlawanan. Akhirnya, pada telofase, kromosom mencapai ujung sel yang berlawanan dan selubung inti terbentuk kembali. Sitokinesis, distribusi sitoplasma yang sama menjadi dua sel baru, melengkapi siklus, dan dua sel anak yang identik terbentuk.
Siklus sel berada di bawah kendali protein yang disebut siklin dan kinase yang bergantung pada siklin, atau CDK. Ketika CDK berinteraksi dengan siklin komplementernya, siklus sel berlanjut atau berhenti. Dengan cara ini, siklus sel melewati serangkaian ‘pos pemeriksaan’, masing-masing memastikan bahwa semuanya ada untuk pembelahan sel. Jika, misalnya, bagian dari mesin mitosis tidak terpasang dengan benar, siklus sel akan berhenti sehingga sel yang rusak tidak diproduksi. Mutasi, perubahan dalam DNA yang mengkode protein pengatur ini, dapat mengakibatkan pembelahan sel yang tidak terkendali yang kita sebut kanker .
Eksperimen dapat dilakukan dengan memasukkan senyawa yang disebut lektin ke dalam akar tanaman kedelai. Lektin merangsang pembelahan sel dan karenanya pertumbuhan akar. Berpikir tentang jumlah sel dalam mitosis dan interfase, apa yang akan Anda harapkan ketika membandingkan ujung akar yang diberi lektin dengan yang tidak diberi lektin? Anda mungkin berpikir ‘Sederhana! Lebih banyak sel akan membelah dalam satu dengan lektin. Anda mungkin benar, tetapi sains membutuhkan lebih banyak.
Dalam sains, kami menggunakan statistik sebagai cara yang disepakati untuk menentukan signifikansi, yaitu apakah sesuatu benar-benar terjadi dalam sebuah eksperimen. Dalam hal ini, kita dapat menggunakan uji statistik sederhana yang disebut analisis chi-square ( X ^ 2) . Ada seluruh kursus tentang statistik, jadi kami tidak dapat mencakup semua aspek dari tes ini. Tapi singkatnya, analisis chi-kuadrat membandingkan hasil yang diamati dari percobaan dengan yang diharapkan. Berdasarkan hasil pengujian ini, kita harus dapat menentukan apakah perbedaan itu kecil dan kemungkinan karena kebetulan atau besar dan kemungkinan karena sesuatu selain kebetulan. Secara umum, hipotesis yang digunakan untuk analisis chi-square adalah ‘tidak akan ada perbedaan antara apa yang diamati dan apa yang diharapkan; setiap perbedaan yang ada adalah karena kebetulan.”
Proses penyelesaian chi-square ditunjukkan pada tabel. Angka mewakili 100 sel di ujung akar yang tidak dirawat. Nilai yang diharapkan dihitung berdasarkan fakta bahwa sel menghabiskan 90% dari siklusnya dalam interfase.
tahap siklus sel |
Diamati ( ATAU ) |
diharapkan ( E ) |
( O – E ) |
( O – E )^2 |
( O – E )^2/ E |
antarmuka |
92 |
90 |
dua |
4 |
0,04 |
Mitosis |
8 |
10 |
-dua |
4 |
0,9 |
Nilai chi kuadrat: |
0,94 |
Nilai kami, 0,94, kami bandingkan dengan tabel statistik standar:
Derajat kebebasan |
Tolak hipotesis jika nilai X ^2 lebih besar dari: |
1 |
3.841 |
dua |
5.991 |
3 |
7.815 |
Derajat kebebasan dalam jenis analisis ini ditentukan oleh jumlah kategori dikurangi 1. Di sini, pilihan kami adalah interfase atau mitosis (2 kategori). Derajat kebebasan kami sama dengan 1. Karena 0,94 jauh lebih kecil dari 3,841, kami menerima hipotesis nol kami: secara statistik tidak ada perbedaan antara nilai yang diamati dan yang diharapkan. Dalam contoh ini, hasil tersebut masuk akal; karena tidak ada pengobatan untuk sel-sel ini, kami tidak berharap untuk melihat perbedaan besar antara nilai yang kami amati dan nilai yang diharapkan.
Bandingkan dengan beberapa data dari ujung akar yang diobati dengan lektin:
tahap siklus sel |
Diamati ( ATAU ) |
diharapkan ( E ) |
( O – E ) |
( O – E )^2 |
( O – E )^2/ E |
antarmuka |
60 |
90 |
– 30 |
900 |
10 |
Mitosis |
40 |
10 |
30 |
900 |
90 |
Nilai chi kuadrat: |
100 |
Jelas, 100 jauh lebih besar dari 3.841; dalam hal ini, hipotesis nol harus ditolak. Hasilnya adalah karena sesuatu di luar kebetulan. Ini juga masuk akal karena lektin merangsang pembelahan mitosis.
Mari kita lakukan satu lagi: Mari bandingkan kondisi yang dirawat dan yang tidak dirawat. Dalam hal ini, yang diharapkan adalah nilai kontrol (tidak dirawat).
Perlakuan |
Diamati ( ATAU ) |
diharapkan ( E ) |
( O – E ) |
( O – E )^2 |
( O – E )^2/ E |
antarmuka |
60 |
92 |
– 32 |
1024 |
11.1 |
Mitosis |
40 |
8 |
32 |
1024 |
128 |
Nilai chi kuadrat: |
139.1 |
Sekali lagi, seperti pada contoh di atas, nilai chi-kuadrat jauh lebih besar dari 3,841, yang menunjukkan bahwa hasilnya disebabkan oleh sesuatu selain kebetulan dan hipotesis nol harus ditolak.
meiosis dan crossover
Sebagai proses pembelahan sel, meiosis memiliki hasil: gamet: sperma dan telur pada hewan dan spora pada organisme seperti protista dan lumut. Dengan demikian, untuk mencegah banyak kromosom dalam organisme baru, empat (bukan dua) sel anak yang dihasilkan dari meiosis memiliki setengah jumlah kromosom sebagai sel awal. Juga, tidak seperti mitosis, yang menghasilkan sel anak yang identik, meiosis menghasilkan sel yang berbeda secara genetik. Perbedaan-perbedaan ini dihasilkan dari tiga proses: crossover, segregasi, dan bermacam-macam independen. Kita akan melihatnya dalam konteks pembelahan meiosis.
Pertama, penting untuk mengklarifikasi istilah kromosom homolog . Ini adalah kromosom yang memiliki ukuran dan konten genetik yang serupa. Anda dapat menganggapnya sebagai sepasang kaus kaki yang identik dalam segala hal kecuali warna. Pasangan kromosom homolog terdiri dari satu kromosom dari masing-masing orang tua. Misalnya, pasangan homolog mungkin terdiri dari kromosom 12 dari organisme induk dan kromosom 12 dari organisme ayah.
Proses meiosis dimulai dengan cara yang sama seperti mitosis. Dalam profase I, materi genetik direplikasi dan dipadatkan dari kromatin menjadi bentuk X yang sudah dikenal yang digunakan untuk mewakili dua kromatid kembar identik yang bergabung di pusatnya. Profase I juga termasuk persilangan, proses di mana kromosom homolog berbaris satu sama lain dan secara fisik saling bersentuhan, bertukar materi genetik. Dalam metafase I, kromosom yang digandakan berbaris menghadap pasangannya di ekuator. Kromosom menyelaraskan secara acak, meningkatkan variabilitas genetik melalui apa yang disebut “bermacam-macam independen.”
Kromosom terpisah satu sama lain dalam segregasi anafase I, pemisahan gen identik. Telofase I menemukan kromosom yang digandakan di ujung sel yang berlawanan; sitokinesis menyelesaikan proses ini. Masing-masing dari dua sel yang dibentuk oleh meiosis I mengalami proses yang sangat mirip dengan mitosis dalam serangkaian langkah yang disebut meiosis II. Pada akhir meiosis II, empat sel anak yang berbeda secara genetik terbentuk, masing-masing mengandung setengah jumlah materi genetik dari organisme asli.
Anda bisa melihat secara konkret hasil persilangan pada genus jamur bernama Sordaria . Hasil meiosis pada organisme ini adalah delapan gamet yang disebut ‘spora’. Jika organisme yang memiliki spora hitam disilangkan secara genetik dengan organisme yang memiliki spora tan, diharapkan menghasilkan empat spora hitam dan empat spora tan. Jika pola ini tidak terjadi, hal itu disebabkan adanya pertukaran materi genetik saat persilangan.
Ringkasan Pelajaran
Mari tinjau apa yang telah kita bahas dalam pelajaran ini. Reproduksi dan pertumbuhan dimungkinkan pada hewan dan tumbuhan karena pembelahan sel , proses pembentukan sel baru. Eukariota, organisme yang memiliki sel berinti, menggunakan dua jenis pembelahan sel selama siklus hidupnya: mitosis , proses di mana sel berinti terbagi menjadi dua sel anak yang identik, dan meiosis , proses pembelahan sel yang menciptakan sel reproduksi yang berbeda secara genetik yang disebut gamet. : telur dan sperma pada hewan dan spora pada organisme seperti protista dan jamur.
Mitosis menempati hanya sekitar sepuluh persen dari siklus sel. Selama tahap profase, metafase, anafase, dan telofase, kromosom yang direplikasi didistribusikan secara merata ke dalam dua sel baru. Mutasi pada gen yang membuat protein penting untuk kontrol siklus sel dapat menyebabkan kanker .
Analisis chi-kuadrat adalah metode statistik yang digunakan oleh para ilmuwan untuk menentukan apakah data yang dikumpulkan selama percobaan signifikan. Rumusnya adalah (jumlah dari yang diamati – diharapkan kuadrat / dikalikan dengan yang diharapkan). Dengan membandingkan nilai chi-kuadrat dengan nomor referensi, kita dapat mengetahui apakah ada perbedaan yang signifikan antara data yang diamati dan data yang diharapkan. Jika ada, maka hipotesis nol yang menyatakan bahwa “tidak ada makna” dapat ditolak.
Meiosis menghasilkan sel-sel yang berbeda secara genetik melalui kawin silang, bermacam-macam independen, dan pemisahan. Dalam proses ini, kromosom yang direplikasi sejajar dengan homolognya , atau kromosom yang memiliki ukuran dan kandungan genetik yang serupa. Meiosis terdiri dari dua rangkaian langkah profase, metafase, anafase, dan telofase dan menghasilkan empat sel anak yang berbeda secara genetik yang mengandung setengah jumlah kromosom sel awal.
hasil pembelajaran
Setelah Anda menyelesaikan pelajaran ini, Anda akan dapat:
- Mendefinisikan pembelahan sel dan mengidentifikasi dua jenis pembelahan sel pada eukariota
- Mendeskripsikan proses mitosis dan meiosis.
- Jelaskan apa itu analisis chi-kuadrat dan bagaimana cara melakukannya.
- Ingat bagaimana mutasi dapat menyebabkan kanker