SIKLUS PEMBELAHAN SEL

Transkripsi

1 SIKLUS PEMBELAHAN SEL

2 Keberlanjutan kehidupan didasarkan pada reproduksi dari sel-sel atau pembelahan sel Figure 12.1

3 Proses pembelahan sel Merupakan bagian terintegrasi dari siklus sel

4 Ada tiga macam pembelahan sel : 1. Amitosis (pembelahan langsung) Pada proses pembelahan ini tidak tampak adanya kromosom. Inti akan memanjang sepanjang sumbu panjangnya dan diikuti konstriksi di bagian tengah sehingga timbul pola sebagai halter. Akhirnya dua bagian inti tersebut akan terpisah yang diikuti oleh pembelahan sitoplasmanya (sitokinesis). Beberapa peneliti menyatakan bahwa pembelahan ini terjadi pada keadaan normal, kadang-kadang diikuti oleh sitokinesis yang tidak sempurna. Dalam pembelahan amitosis, tidak ada mekanisme yang membuat pembagian kromosom menjadi sama dalam masing-masing anak selnya.

5 Organisme Unicellular melakukan reproduksi melalui pembelahan sel secara langsung. 100 µm Figure 12.2 A (a) Reproduction. An amoeba, a single-celled eukaryote, is dividing into two cells. Each new cell will be an individual organism (LM).

6 2. Mitosis (pembelahan tidak langsung) Mitosis pada dasarnya juga terdiri dari dua proses yaitu kariokinesis (pembelahan inti) dan sitokinesis (pembelahan sitoplasma). Dalam mitosis terlibat berbagai badan yang disebut mitotic apparatus (perangkat mitosis)yang meliputi aster dan kumparan di sekeliling sentirol. Kumparan tersebut terdiri atas benang-benang kromosom, continuos fibers dan interzonal fibers.

7 3. Meiosis Disebut juga sebagai: Pembelahan reduksi Pembelahan maturasi gametogenesis Parental (2n) diploid meiosis gamet haploid (1n)

8 Pembelahan sel Eukaryot terdiri dari Mitosis dan Meiosis: Mitosis Pembelahan pada sel-sel tubuh Terdiri dari Kariokinesis/pembelahan inti dan Sitokinesis/pembelahan sitoplasma Menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom yang sama dengan sel induk (diploid) Menghasilkan sel anak yang identik secara genetik dengan sel induk Meiosis Pembelahan pada sel-sel kelamin atau sel gamet. Kariokinesis diikuti oleh Sitokinesis yang tidak sama banyak (pada betina) atau tidak sempurna (pada jantan) Menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk (haploid) Menghasilkan sel anak yang tidak identik secara genetik dengan sel induk

9

10 MITOSIS

11 Mitosis adalah suatu proses pembelahan sel yang menghasilkan selsel baru dengan kopian DNA yang identik dengan sel asalnya

12 Organisme multiselular sangat tergantung pada pembelahan sel untuk tujuan : Perkembangan dari sel yang telah difertilisasi Tumbuh Perbaikan 200 µm 20 µm Figure 12.2 B, C (b) Growth and development. This micrograph shows a sand dollar embryo shortly after the fertilized egg divided, forming two cells (LM). (c) Tissue renewal. These dividing bone marrow cells (arrow) will give rise to new blood cells (LM).

13 Pembelahan sel mitosis menghasilkan sel-sel anak yang identik secara genetik Sel-sel menduplikasi material genetiknya sebelum membelah, dipastikan bahwa masing-masing sel anak akan menerima copi material genetik (DNA) yang persis sama

14 Molekul DNA di dalam sel dikemas menjadi kromosom Figure µm

15 Kromosom-kromosom Eukaryot Terdiri dari kromatin, suatu komplek DNA dan protein yang memadat selama pembelahan sel. Sel-sel somatik mempunyai dua set kromosom. Gamet-gamet mempunyai satu set kromosom.

16 Dalam persiapan pembelahan sel: DNA di replikasi dan kromosom dimampatkan Selama pembelahan sel, benang-benang kromatin memadat (menggulung) membentuk kromosom Kromosom hanya tampak sebagai struktur batang selama pembelahan sel Tiap-tiap kromosom adalah duplikat, terdiri dari dua kromatid yang digabungkan oleh sentromer.

17

18 Chromosome Structure P Arm Centromere Q Arm

19 Masing-masing kromosom diduplikasi menjadi dua sister kromatid yang akan memisah selama pembelahan sel A eukaryotic cell has multiple chromosomes, one of which is represented here. Before duplication, each chromosome has a single DNA molecule. Once duplicated, a chromosome consists of two sister chromatids connected at the centromere. Each chromatid contains a copy of the DNA molecule. Chromosome duplication (including DNA synthesis) Centromere 0.5 µm Mechanical processes separate the sister chromatids into two chromosomes and distribute them to two daughter cells. Separation of sister chromatids Sister chromatids Figure 12.4 Centromeres Sister chromatids

20 Fase-fase pada siklus sel Fase mitosis Interphase INTERPHASE Fase mitosis G 1 S (DNA synthesis) Terdiri dari mitosis dan cytokinesis G 2 Figure 12.5

21 Mitosis terdiri dari lima fase yang berbeda 1. Prophase 2. Prometaphase G 2 OF INTERPHASE PROPHASE PROMETAPHASE Centrosomes (with centriole pairs) Chromatin (duplicated) Early mitotic spindle Aster Centromere Fragments of nuclear envelope Kinetochore Nonkinetochore microtubules Figure 12.6 Nucleolus Nuclear envelope Plasma membrane Chromosome, consisting of two sister chromatids Kinetochore microtubule

22 3.Metaphase 4. Anaphase 5. Telophase METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS Metaphase plate Cleavage furrow Nucleolus forming Figure 12.6 Spindle Centrosome at one spindle pole Daughter chromosomes Nuclear envelope forming

23 Siklus Sel

24

25

26 Siklus Sel Interphase G1, S, G2 Tumbuh dan Replikasi DNA G0 = Sel tanpa aktifitas

27 KEJADIAN MITOSIS BERLANGSUNG PADA SEL JARINGAN YANG MERISTEMATIS ATAU AKTIF MEMBELAH CONTOH: Pada tumbuhan : prokambium, kambium vasikular/interfasikular, meristem apeks/interkalar Pada hewan : Jaringan limpoid, sumsum tulang, testis, folikel rambut

28 MITOSIS TERJADI PADA FASE M Selama fase M terjadi perubahan-perubahan morfologi sebagai berikut: 1) kromosom memadat; 2) membran inti hancur/fragmentasi; 3) retikulum endoplasma dan golgi kompleks terfragmentasi; 4) pelekatan sel dengan sel lainnya dan matriks ekstraseluler melemah; dan 5) sitoskleton ditransformasi menjadi spindel mitosis untuk mengarahkan & mensegregasi krromosom.

29 Segregasi kromosom dijalankan oleh spindle mitosis yang dibangun oleh mikrotubul. Spindel dibentuk diluar inti, jika membran inti melebur pada saat prometafase maka mikrotubul spindle menangkap kromosom dan meluruskan posisinya. Pada saat anafase, kromatid anak membelah dan ditarik ke kutub spindle yang berlawanan. Spindel selalu memanjang sampai telofase dan berhenti setelah kromosom sampai pada kutub, kemudian spindel melepaskan kromosom dan membran inti dibentuk kembali pada saat telofase.

30 Prophase Bagian terlama dalam mitosis Sentriol bergerak kedepan menuju kutub sel yang berlawanan Sentriol ditemukan di luar membran inti di area yang disebut sbg Sentrosom Bertanggung jawab dalam mengatur benang spindel Membran inti mulai fragmentasi dan menghilang dalam sitoplasma Nucleolus berdisintegrasi Kromatin mulai memadat membentuk kromosom

31 Prometaphase/Metaphase Benang spindle terikat pada kinetochore di tiap kromosom Kinetochore = keping2 berlapis dari protein yang terbentuk pada sisi yang berlawanan dari masing2 centromere Benang Spindle fibers merupakan mikotubul yang dibuat dari tubulin yang tumbuh di luar wilayah centrosome dan mengarahkan pergerakan dari kromosom Kromosom bermigrasi ke bidang equitorial /bidang metaphase di dalam sel Masing-masing sentromer disusun pada bidang metafase dengan lengan-lengan yang terentang ke luar secara random.

32 The Mitotic Spindle/Spindle fiber Merupakan perangkat terdiri dari mikrotubul yang mengontrol pergerakan kromosom seiama mitosis

33 Spindel muncul dari sentrosom, termasuk mikrotubul spindel dan aster

34 Beberapa spindle microtubules Melekat pada kinetochores dari chromosomes dan mengarahkan chromosomes ke bidang metaphase Aster Centrosome Sister chromatids Metaphase Plate Kinetochores Overlapping nonkinetochore microtubules Kinetochores microtubules Microtubules 0.5 µm Chromosomes Figure 12.7 Centrosome 1 µm

35

36 Ada tiga jenis mikrotubul, antara lain: 1. Mikrotubul kutub, yaitu mikrotubul yang saling bersambungan pada bagian tengah sell dan berperan untuk mendorong kutub spindel 2. Mikrotubul kinetokor, yaitu mikrotubul yang melekat ke kinetokor pada sentromer setiap kromosom dan berfungsi untuk menarik kromosom pada kutub yang berlawanan 3. Mikrotubull bintang, yaitu mikrotubul yang muncul ke seluruh arah dari sentrosom dan berfungsi membantu penekanan spindel selama pemisahan ke arah kutub

37

38

39 Anaphase Stadium paling singkat dalam mitosis Sister chromatids disjoin/berpisah dan bermigrasi ke arah yang berlawanan di dalam sel Pergerakan ini tergantung pada pelekatan benang spindel sentromer Pergerakan ini di atur secara molekuler dengan menghasilkan energi melalui hidrolisis ATP. Sentromer bergerak jauh ke kutub masing2 dengan lengan2 kromosom bersamanya

40 Pada anaphase, sister chromatid memisah dan bergerak sepanjang mikrotubul kinetochore menuju kutub sel yang berlawanan EXPERIMENT 1 The microtubules of a cell in early anaphase were labeled with a fluorescent dye that glows in the microscope (yellow). Kinetochore Spindle pole Figure 12.8

41 Mikrotubul nonkinetechore dari kutub yang berlawanan saling tangkup dan mendorong kearah yang berlawanan satu sama lain Pada telophase Terbentuk inti anak yang identik secara genetik pada kutub yang berlawanan

42 Telophase Karyokinesis Pembelahan inti DNA idibagi ke dalam sel2 anak Cytokinesis Sitoplasma sel induk dibagi Pada sel2 hewan = pembentukan alur Pada sel tanaman = keping sel Kromosom merenggang membentuk kromatin Membran inti muncul kembali Nucleolus dibentuk kembali Benang spindel menghilang

43 SITOKINESIS Meskipun pembelahan inti (kariokinesis) dan sitoplasma (sitokinesis) pada umumnya saling terkait tetapi juga merupakan dua kejadian yang terpisah. Pada beberapa kasus, kariokinesis tidak diikuti oleh sitokinesis. Contoh kasus ini ditemukan pada: - embrio awal Drosophilla - endosperm tahap awal dari Glycine dan Brassica. Kasus tersebut menyebabkan sel memiliki banyak inti (multinukleat).

44 Sitokinesis Pada Sel Hewan Sitokinesis terjadi melalui proses yang dikenal sebagai pembelahan, membentuk alur pembelahan (cleavage furrow) Tanda awal yang tampak pada pembelahan sel hewan adalah pengkerutan membrane plasma. Pengkerutan itu terjadi pada bidang metaphase dan tegak lurus dengan sumbu spindle mitosis. Pembelahan disertai dengan kontraksi cincin kontraktil, dimana cincin ini terdiri dari filament-filamen aktin yang dibentuk pada saat anafase. Cincin kontraktil terikat pada membrane sitoplasma dan dia menghasilkan tekanan kea rah dalam sel sehingga membrane sitoplasma memisahkan dua sitoplasma sebagai hasil pembelahan. Dengan demikian sitokinesis pada sel hewan dimulai dari luar ke arah dalam sel.

45 Penyempitan (furrow) pada bidang pembelahan sel hewan Cleavage furrow 100 µm Contractile ring of microfilaments Daughter cells Figure 12.9 A (a) Cleavage of an animal cell (SEM)

46

47 Sitokinesis Pada Sel Tumbuhan Pada sel tumbuhan, selama cytokinesis terbentuk cell plate Sel tumbuhan diselubungi oleh dinding sel yang kaku dan mekanisme sitokinesisnya berbeda dengan sel hewan. Sitoplasma sel tumbuhan dibagi oleh dinding sel baru yang dimulai dari arah dalam ke arah luar sel.

48 Dinding baru yang disebut papan sel mulai dibentuk pada suatu bidang antara dua inti anak. Asosiasi papan sel dengan mikrotul tersebut disebut fragmoplas. Vesikula-vesikula kecil yang dihasilkan oleh golgi kompleks bergabung dengan mikrotubul pada setiap sisi fragmoplas, kemudian ditranspor sepanjang fragmoplas sampai dia mencapai bidang ekuator. Selajutnya dia menyatu membentuk struktur terikat membran seperti cawan yang disebut papan sel awal. Molekul-molekul polisakarida yang diberikan oleh vesikula disusun dalam papan sel awal untuk membentuk material matriks dinding sel primer.

49 Vesicles forming cell plate Wall of patent cell 1 µm Cell plate New cell wall Figure 12.9 B Daughter cells (b) Cell plate formation in a plant cell (SEM)

50

51

52 Mitosis pada sel tumbuhan Nucleus Nucleolus Chromatine condensing Chromosome 1 Prophase. The chromatin is condensing. The nucleolus is beginning to disappear. Although not yet visible in the micrograph, the mitotic spindle is staring to from. Figure Prometaphase. Metaphase. The 2 3 We now see discrete spindle is complete, 4 Anaphase. The 5 chromatids of each chromosomes; each and the chromosomes, chromosome have consists of two attached to microtubules separated, and the identical sister at their kinetochores, daughter chromosomes chromatids. Later are all at the metaphase are moving to the ends in prometaphase, the plate. of cell as their nuclear envelop will kinetochore fragment. microtubles shorten. Telophase. Daughter nuclei are forming. Meanwhile, cytokinesis has started: The cell plate, which will divided the cytoplasm in two, is growing toward the perimeter of the parent cell.

53 Sitokinesis Pada Sel Prokariot Pada sel prokariot, pembelahan DNA sejalan dengan pembelahan sitoplasma. Bila DNA direplikasi, dua kopian kromosom melekat ke bagian daerah membran plasma yang telah terspesialisasi dan berangsur-angsur dipisahkan oleh membran yang tumbuh di antaranya. Pembelahan terjadi antara dua tempat pelekatan kromosom sehingga tiap-tiap sel anak menerima satu kromosom.

54

55 Binary Fission (Pembelahan biner) Prokaryote (bacteria) Dihasilkan melalui tipe pembelahan sel yang disebut dengan pembelahan biner (binary fission)

56 Pada pembelahan biner Kromosom bakteri direplikasi Dua kromosom anak bergerak secara aktif 1 Chromosome replication begins. Soon thereafter, one copy of the origin moves rapidly toward the other end of the cell. Origin of replication E. coli cell Two copies of origin Cell wall Plasma Membrane Bacterial Chromosome 2 Replication continues. One copy of the origin is now at each end of the cell. Origin Origin 3 Replication finishes. The plasma membrane grows inward, and new cell wall is deposited. Figure Two daughter cells result.