Top Banner
dr Budiman Hartono
55

Kuliah Pembelahan Sel

Aug 02, 2015

Download

Documents

Welcome message from author
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
Page 1: Kuliah Pembelahan Sel

dr Budiman Hartono

Page 2: Kuliah Pembelahan Sel

selSel dibagi menjadi 2 kelas utama, yaitu eukariot dan prokariot.

Perbedaan utama diantara keduanya terletak pada ada atau tidaknya membran inti yang membatasi inti sel dan sitoplasma. Organisme prokariot tidak memiliki membran inti dan eukariot memiliki membran inti. Semua sel hewan dan tumbuhan adalah eukariot dan bakteri, cyanobacteria dan mycoplasma adalah prokariot (Stafferton J. 2007: 203).

Page 3: Kuliah Pembelahan Sel

Organisme prokariot tidak mengalami pembelahan sel berupa mitosis atupun meiosis, ia hanya mengalami pembelahan  sel berupa amitosis, salah satu contohnya adalah pembelahan biner. Organisme eukariot mengalami pembelahan sel secara mitosis pada sel somatisnya dan meiosis pada sel gametnya (Joseph S.W. & Rollins D.M. 2000:6).

Page 4: Kuliah Pembelahan Sel

Organisme eukariot membutuhkan kemampuan untuk dapat tumbuh, dan proses ini dapat terjadi melalui  pembelahan sel dan pertumbuhan sel. Pertumbuhan terkadang merupakan hasil dari satu atau komponen lain saja, tetapi sering terjadi juga bahwa pertumbuhan sel dan perkembangan sel tergabung dalam satu proses yang dinamakan siklus sel (Koning, R.E. 1994:2).

Page 5: Kuliah Pembelahan Sel

Fungsi utama dari siklus sel adalah menduplikat sejumlah DNA di dalam kromosom dengan tepat, kemudian membelah menjadi dua sel anak yang identik. Proses ini merupakan dua fase utama dari siklus sel. Proses duplikasi DNA terjadi pada fase S (S= sintesis), yang menghabiskan 10-12 jam dan  merupakan separuh waktu siklus sel pada tipe sel mamalia.

Page 6: Kuliah Pembelahan Sel

Setelah fase S, terjadi pemisahan kromosom dan pembelahan sel pada fase M (M=Mitotik), yang membutuhkan waktu lebih sedikit ( kurang dari satu jam pada sel mamalia). Mitosis terjadi pada fase M yang dimulai dengan kromosom yang mengalami berkondensasi (Alberts, B. dkk. 2002:2).

Page 7: Kuliah Pembelahan Sel

Kebanyakan sel membutuhkan waktu lebih lama untuk tumbuh dan menggandakan massa protein dan organel-organelnya daripada untuk mereplikasi DNA dan mengalami pembelahan. fase G adalah fase yang didalamnya terjadi proses-proses diatas. Fase G dibagi menjadi dua, yaitu fase G1 yang terjadi diantara fase M dan fase S dan fase G2 yang terjadi diantara fase S dan mitosis.

Page 8: Kuliah Pembelahan Sel

Jadi, eukariotik mengalami siklus sel yang dibagi menjadi empat fase, yaitu G1, S, G2 dan M. Gabungan dari fase G1, S dan G2 merupakan interfase. Pada sel manusia interfase terjadi sekitar 23 jam dari siklus sel (24 jam), dan satu jamnya adalah mitosis. (Alberts, B. dkk. 2002:3).

Page 9: Kuliah Pembelahan Sel

Pembelahan Sel

Interfase– G1 fase

Terutama fase pertumbuhan sel– S fase

Replikasi DNA

– G2 faseSintesa mikrotubul

Mitosis

– Pembelahan inti

Sitokinesis– Pembelahan sitoplasma

Page 10: Kuliah Pembelahan Sel

Kedua fase G memberikan waktu untuk sel memonitoring lingkungan luar dan dalam, untuk memastikan bahwa kondisi lingkungannya tersebut sesuai dan persiapan telah selesai sebelum sel tersebut memutuskan untuk memasuki fase S dan melakukan mitosis. Fase G1 sangat berperan dalam hal tersebut. Jumlah waktu  yang dihabiskan dalam fase ini bisa sangat lama tergantung dari kondisi luar dan sinyal ekstra selular dari sel lain.

Page 11: Kuliah Pembelahan Sel

Jika kondisi luar sel buruk, maka sel dapat menunda kelangsungan fase G1 dan masuk kedalam fase istirahat yang disebut sebagai fase G0. Fase G0 dapat menghabiskan waktu berhari-hari, berminggu-minggu, bahkan bertahun-tahun sebelum melanjutkan proliferasi. Pada kenyataanya sel menghabiskan waktu terlama di fase G0 sampai sel atau organisme tersebut mati. (Alberts, B. dkk. 2002:3).

Page 12: Kuliah Pembelahan Sel

InterfaseInterfase terdiri dari tiga tahapan yaitu tahap G1, S dan G2. G1 dimana terjadi aktivitas biosintesa yang tinggi.Sel sedang aktif mensintesa ARN (transkripsi) dan protein (transisi) serta membentuk sitoplasma baru, yang nantinya merupakan bahan untuk membina sel anak. Peristiwa ini mendorong inti dan sitoplasma membesar. Lama G1 30-40% dari waktu daur.

Page 13: Kuliah Pembelahan Sel

Tahap S yaitu merupakan tahap replikasi dan transkripsi DNA, Dengan demikian sel anak mengandung bahan genetis yang sama dengan sel induk. Lamanya juga 30-40% dari waktu satu daur

Page 14: Kuliah Pembelahan Sel

Tahap G2 merupakan tahap persiapan diri sel untuk membelah. Nukleus masih nyata dibungkus membran inti mengandung satu atau lebih nucleolus. Dua sentrosom muncul di luar inti, terbentuk selama awal interfase melalui proses replikasi dari sentrosom tunggal. Mikrotubul meluas dari sentrosom dalam susunan radial dinamakan aster). Kromosom telah menduplikasi (selama fase S) tetapi dalam keadaan ini tidak dapat dibedakan sendiri-sendiri, karena masih dalam bentuk serabut kromatin yang terkemas longgar. Pada periode ini semua bahan sitoplasma dan organel menjadi rangkap dua. Lamanya 10-20% dari waktu daur.

Page 15: Kuliah Pembelahan Sel

Siklus sel diatur oleh tiga macam molekul sebagai faktor pengontrol yaitu:1. S-fase activator yang mengaktifkan fase S dan terdapat hanya pada sitoplasma fase S yang bekerja memulai sintesis DNA (menginduksi untuk memulia terjadinya replikasi DNA).2. M-fase promoting factor yang hanya ada pada sitoplasma fase M yang menyebabkan kondensasi kromosom3. M-fase delaying faktor

Page 16: Kuliah Pembelahan Sel

Kromosom : membawa sifat pewarisan Kromosom pertama kali diamati oleh ahli embriologi Jerman

yang bernama Walther Fleming pada tahun 1882

Kromosom ada dalam sel somatik dalam bentuk berpasangan Kromosom homolog atau homolog

Jumlah kromosom bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnyaSetiap spesies organisme mempunyai sejumlah khas kromosomLalat Drosophila melanogaster mempunyai 8

Bawang = 16 Manusia = 46 Udang = 200

Jumlah kromosom tidak mencerminkan kekomplekan suatu organisme.

Page 17: Kuliah Pembelahan Sel

Kromosom Manusia

Manusia mempunyai 46 kromosom

Gambar disamping disebut kariotipe

Ke 23 pasang kromosom homolog dapat dikelompokkan berdasarkan ukurannya

Page 18: Kuliah Pembelahan Sel

Sel-sel diploid mempunyai 2 kopi dari masing-masing kromosomKromosom yang mengalami replikasi terdiri dari 2 kromatid anakan

atau two sister chromatids

– Kedua kromatid diikat pada sentromer

Page 19: Kuliah Pembelahan Sel

The DNA helix is wrapped around positively-charged proteins, called histones200 nucleotides of DNA coil around a core of eight histones, forming a

nucleosome The nucleosomes coil into solenoidsSolenoids are then organized into looped domainsThe looped domains appear to form rosettes on scaffolds

Page 20: Kuliah Pembelahan Sel

Kromatin adalah gabungan rantai DNA, protein histon dan protein non-histon, kromatin dapat ditemukan di nukleus sel eukariot (Alberts, B. dkk. 2002:18).

Kromatid adalah duplikat kromosom yang terbentuk dari replikasi DNA yang tetap bersatu dengan duplikat lain pada sentromer (Alberts, B. dkk. 2002:17)

Sister chromatid adalah dua kromatid identik hasil proses duplikasi (Alberts, B. dkk. 2002:17)

Page 21: Kuliah Pembelahan Sel

Kromosom adalah suatu struktur yang tersusun atas rantai panjang DNA dan tergabung dengan protein.kromosom membawa bagian dari informasi genetik suatu organisme (Alberts, B. dkk. 2002:19)

Kromosom homolog adalah kromosom yang membentuk pasangan dengan struktur, ukuran, bentuk, posisi sentromer dan pola pewarnaan yang sama (Campbell 2002:244)

Page 22: Kuliah Pembelahan Sel

Kinetokor adalah protein yang terletak di sentromer tiap kromosom (Alberts, B. dkk. 2002:51)

Telomer adalah ujung dari kromosom eukariot, telomer berasal dari bahasa yunani yaitu Telos:ujung. Telomer berhubungan dengan rantai karakteristik DNA (Alberts, B. dkk. 2002:88).

Sentorosom terletak ditengah organel dari sel hewan yang menjadi pusat pengatur mikrotubulus dan bertindak sebgai kutub spindel selama proses mitosis (Alberts, B. dkk. 2002:17).

Page 23: Kuliah Pembelahan Sel

MitosisThe phases of mitosis are:

Prophase

Xm

Xf

Xm

Xf

Xm

Xf

Condense

Metaphase

Xm

XfXmXf

Xm

Xf

Line Up

Anaphase

ImIf

ImIfImIfIf

Im

IfImIfIm

Separate

Telophase

Im IfImIfIm

If

If ImIfIm

If Im

Divide

Cytokinesis

– Cleavage furrow formed in late anaphase by contractile ring

– Cytoplasm is pinched into two parts after mitosis ends

Page 24: Kuliah Pembelahan Sel

ProfasePada awal profase, sentrosom dengan sentriolnya

mengalami replikasi dan dihasilkan dua sentrosom. Masing-masing sentrosom hasil pembelahan bermigrasi ke sisi berlawanan dari inti. Pada saat bersamaan, mikrotubul muncul diantara dua sentrosom dan membentuk benang-benang spindle, yang membentuk seperti bola sepak. Pada sel hewan, mikrotubul lainnya menyebar yang kemudian membentuk aster. Pada saat bersamaan, kromosom teramati dengan jelas, yaitu terdiri dua kromatid identik yang terbentuk pada interfase. Dua kromatid identek tersebut bergabung pada sentromernya. Benang-benang spindel terlihat memanjang dari sentromer (Campbell et al. 1999).

Page 25: Kuliah Pembelahan Sel

Early Prophase

Early prophase

Early mitotic spindle

Pair of centrioles

Centromere

Aster

Chromosome, consisting of two sister chromatids

Figure 3.32.2

ProphasePLAYPLAY

Asters are seen as chromatin condenses into chromosomes

Page 26: Kuliah Pembelahan Sel

Late prophase

Fragments of nuclear envelope

Polar microtubules

Kinetochore

Kinetochore microtubule

Spindle pole

Late Prophase

Figure 3.32.2

PrometaphasePLAYPLAY

membran nukleus menghilang, kromosom terlihat dan setiap sentriol di sentrosom bergerak menuju kutub berlawanan dan menjadi aster. Pada profase akhir beberapa mikrotubulus membentuk benang-benang spindel. Sepanjang profase, kromosom mengalami penebalan dan pemendekan,  kromosom mengalami penggandaan  yang terdiri dari kromatid dan sister kromatid. Penggandaan tersebut merupakan hasil replikasi DNA pada interfase lihat gambar  (Koning, R. E. 1994:5; Benson H. J. dkk. 1996:28).

Page 27: Kuliah Pembelahan Sel

Metaphase

Metaphase plate

Spindle

Metaphase

Figure 3.32.4

Setelah mengalami penebalan, kromosom akan tersusun di bidang ekuator dan terikat pada mikrotubulus yang terletak di kedua kutub, saat ini disebut dengan metafase.

MetaphasePLAYPLAY

Page 28: Kuliah Pembelahan Sel

Anaphase

Figure 3.32.5

Daughter chromosomes

Anaphase

AnaphasePLAYPLAY

Masing-masing kromatid memisahkan diri dari sentromer dan masing-masing kromosom membentuk sentromer. Masing-masing kromosom ditarik oleh benang kinetokor ke kutubnya masing-masing (Campbell et al. 1999).

Page 29: Kuliah Pembelahan Sel

Telofasetelofase yang ditandai oleh adanya kromosom yang telah

berada di kutubnya masing-masing, kemudian kromosom tersebut mulai terurai menjadi kromatin. Kariokinesis atau pembelahan inti akan terjadi setelah plasma membran mulai terbentuk. Setelah mengalami kariokinesis, sel tersebut akan mengalami sitokinesis yang ditandai dengan pembentukan cleavage furrow pada hewan dan cell plate pada tumbuhan.

Page 30: Kuliah Pembelahan Sel

Telophase and Cytokinesis

Telophase and cytokinesis

Nucleolus forming

Contractile ring at cleavage furrow

Nuclear envelope forming

New sets of chromosomes extend into chromatin

New nuclear membrane is formed from the rough ER

Nucleoli reappearGenerally cytokinesis

completes cell division

TelophasePLAYPLAY

Page 31: Kuliah Pembelahan Sel

Sitokinesis. Selama fase akhir pembelahan mitosis, muncul lekukan membran sel dan lekukan makin dalam yang akhirnya membagi sel tetua menjadi dua sel anak. Sitokinesis terjadi karena dibantu oleh protein aktin dan myosin (Campbell et al. 1999).

Page 32: Kuliah Pembelahan Sel

Sitokinesis terdiri atas dua macam, yaitu:1. DisjunctiveSitokinesis yang disjunctive, menghasilkan sel-sel anak yang lepas-lepas. Contoh: profiliferasi limfosit dalam reaksi immune, sehingga terbentuk klon. Sel tidak berhubungan / berlekatan satu sama lain2. AstralSitokinesis astral menghasilkan sel-sel anak yang masih berhubungan / berlekatan. Contoh: cleavage pada zygote membentuk blastula. Tiap sel dalam blastula (blastomer) masih berlekatan dan berhubungan. Hubungan antara sel bersebelahan berupa gap junction, yang merupakan tempat keluar masuk / transport berbagai bahan bermolekul kecil, ion, air, dan juga terjadi perimbangan muatan listrik.

Page 33: Kuliah Pembelahan Sel

The Sexual Life Cycle in Humans

Page 34: Kuliah Pembelahan Sel

Spermatogenesis adalah proses gametogenesis pada pria dengan cara pembelahan meiosis dan mitosis. Spermatogenesis pada sperma biasa terjadi di epididimis. Sedangkan tempat menyimpan sperma sementara, terletak di vas deferens.

Spermatogenesis berasal dari kata sperma dan genesis (pembelahan). Pada spermatogenesis terjadi pembelahan secara mitosis dan meiosis. Spermatogenesis merupakan tahap atau fase-fase pendewasaan sperma di epididimis. Setiap satu spermatogonium akan menghasilkan empat sperma matang.

Page 35: Kuliah Pembelahan Sel

Spermatogonium Spermatogonium merupakan tahap pertama

pada spermatogenesis yang dihasilkan oleh testis. Spermatogoium terbentuk dari 46 kromosom dan 2N kromatid.

Spermatosit primer Spermatosit primer merupakan mitosis dari

spermatogonium. Pada tahap ini tidak terjadi pembelahan. Spermatosit primer terbentuk dari 46 kromosom dan 4N kromatid.

Page 36: Kuliah Pembelahan Sel

Spermatosit sekunder Spermatosit sekunder merupakan meiosis dari

spermatosit primer. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara meiosis. Spermatosit sekunder terbentuk dari 23 kromosom dan 2N kromatid.

Spermatid Spermatid merupakan meiosis dari spermatosit

sekunder. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara meiosis yang kedua. Spermatid terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid.

Page 37: Kuliah Pembelahan Sel

Sperma Sperma merupakan diferensiasi atau

pematangan dari spermatid. Pada tahap ini terjadi diferensiasi. Sperma terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid dan merupakan tahap sperma yang telah matang dan siap dikeluarkan.

Page 38: Kuliah Pembelahan Sel

Tipe Sel Kromosom KromatidProses pembelahan

Spermatogonium

46 2N Mitosis

Spermatosit primer

46 4N Meiosis

Spermatosit sekunder

23 2N Meiosis

Spermatid 23 1NDiferensiasi menjadi Sperma

Sperma 23 1N -

Page 39: Kuliah Pembelahan Sel
Page 40: Kuliah Pembelahan Sel

Oogenesis

Page 41: Kuliah Pembelahan Sel
Page 42: Kuliah Pembelahan Sel

MeiosisMeiosis adalah tipe khusus dari pembelahan nukleus yang

melakukan pemisahan tiap kromosom homolog menjadi gamet yang baru. Jika mitosis menghasilkan sel anak yang identik dengan induk, maka meiosis menghasilkan sel anak dengan reduksi jumlah kromosom. Selain itu, meiosis menghasilkan sel anak yang berbeda dengan induknya. (Farabee M.J 2000:1)

Page 43: Kuliah Pembelahan Sel

Terjadi dua jenis pembelahan pada meiosis, yaitu pembelahan reduksi (meiosis 1) dan pembelahan sel (meiosis 2). meiosis 2 melakukan pembelahan sel layaknya mitosis, karena itulah perbedaan antara mitosis dan meiosis lebih terlihat pada meiosis 1, (Cooper G. M 2000:5)

Page 44: Kuliah Pembelahan Sel

Meiosis IInterfase I

Meiosis didahului oleh interfase, dimana setiap kromosom mengalami proses replikasi. Proses ini menyerupai pada replikasi kromososm mitosis. Untuk setiap kromosom, stiap kromatid ( anak) menyerupai sifat genetik yang sama menambat pada sntromer. Ada sepasang sentriol (pada sel hewan) juga mengalami replikasi untuk membentuk dua pasang..

Page 45: Kuliah Pembelahan Sel

Meiosis IProfase 1 memiliki kejadian unik, yaitu sinapsis. Sinapsis

adalah suatu proses penghubungan kromosom yang telah tereplikasi. Hasil dari sinapsis tersebut adalah kromosom tetrad yang terdiri dari dua kromatid dari setiap kromosom. Crossing Over sering terjadi pada saat sinapsis.

Page 46: Kuliah Pembelahan Sel

Selama Crossing over, kromatid akan patah dan menempel pada kromosom homolog yang berbeda. Adanya Crossing Over ditandai dengan struktur khusus berupa chiasma. Pada akhir profase I, kromosom homolog akan mulai terpisah, tetapi ia tetap menempel pada chiasmata. Kejadian-kejadian lain pada profase I(selain sinapsis dan crossing over) sama dengan profase pada mitosis, seperti kromatin yang terkondensasi menjadi kromosom, membran inti yang hilang dan terbentuknya spindle apparatus (Farabee M.J 2000:3).

Page 47: Kuliah Pembelahan Sel

47

Meiosis IProfase I

Leptoten Kromosom mula-mula mulai tampak DNA kromatin berpilin rapat dan padat Tiap benang kromatin terdiri atas rangkap dua DNA yang berasal

dari replikasi waktu periode S

Zigoten Pilinan DNA kian rapat dan padat Kromosom berpasangan pasangan dengan homolognya (sinopsis) Homolog yang berpasangan itu disebut Bivalen pada beberapa tempat terjadi persilangan antara kromatin yang

bergandengan disebut chiasma.

Page 48: Kuliah Pembelahan Sel

48

Pakiten

DNA kian rapat dan padat

Kromosom homolog yang bergandengan rapat dengan kromatid masing masing rangkap dua disebut dalam susunan tetrad

Diploten Kedua homolog saling menjauh Pada setiap chiasma ,kromatid tak seasal bertukaran segmen-

segmen (alih silang) Fase ini berlangsung agak lama (pada oogenesis pembelahan

terhenti pada fase ini pada waktu bayi dan baru dilanjutkan pada masa akil balik.

Page 49: Kuliah Pembelahan Sel

Crossing over

Page 50: Kuliah Pembelahan Sel

Dasar Biologi Sel 1 - KBK 2006 50

Diakinesis Selaput inti & nukleolus hilang (kromosom berada dalam

sitoplasma. sentriol menganda dan setiap pasang menuju

kutub berseberangan Diantaranya terbentuk gelendongyang terdiri dari

mikrofilamen (benang spindel) Kromosom menggantung lewat sentromer pada serat ini dan

tersebar seimbang banyaknya diantara kedua kutub.

Page 51: Kuliah Pembelahan Sel

Metafase ISelaput inti menghilang, serat gelondong terbentuk anatara kedua pasang sentriol, yang terdiri dari: mikrotubuli dan mikrofilia. Kromosom (berpasangan homolog) bergerak ke bidang ekuator.Anafase ISel memanjang dari kutub ke kutub. Kromosom homolog berpisah ke kutub berseberangan dan kromatid belum terbentuk.Telofase ISelaput inti terbentuk kembali. Sepasang sentriol berada dipinggir luar selaput. Cytokinesis terjadi, sehingga sel induk menjadi sel anak. Gametosit I pada akhir meiosis I menjadi gametosit II.

Page 52: Kuliah Pembelahan Sel
Page 53: Kuliah Pembelahan Sel

53

The stages of meiotic cell division: Meiosis II

Page 54: Kuliah Pembelahan Sel

54

A comparison of mitosis and meiosis: summary

Page 55: Kuliah Pembelahan Sel

TERIMA KASIH