Kuliah Biologi Molekuler Vi Siklus Sel .pptx

SIKLUS SEL & PEMBELAHAN SEL

dr. Prihantono, Sp.B(K)Onk, M.Kes

Fungsi 

Pertumbuhan (Growth)



Perkembangan (Development)



Perbaikan (Repair)



Reproduksi aseksual (Asexual reproduction)



Reproduksi seksual (Sexual reproduction)



Pembaruan Jaringan (Tissue renewal)

Cara Pembelahan Sel Amitosis

Mitosis

Meiosis

Disebut juga pembelahan langsung, karena pd mekanismenya, inti membelah tanpa melibatkan pembentukan kromosom.

Pembelahan pada sel somatik yang menghasilkan sel anakan yang sama dengan sel induk. Pembelahan reduksi yang memisahkan kromosom-kromosom yang homolog. Terjadi pada proses gametogenesis.

PEMBELAHAN AMITOSIS

PEMBELAHAN MITOSIS Pembelahan mitosis  Terjadi pada sel tubuh (somatis)  Bertujuan untuk pertumbuhan dan regenerasi  Menghasilkan dua sel anak yang identik dengan sel induk  Berlangsung dalam satu kali siklus PMAT

Pembelahan meiosis

SIKLUS PERTUMBUHAN SEL INTERPHASE

G1

S (DNA synthesis)

G2

SIKLUS PERTUMBUHAN SEL 1. Siklus pertumbuhan morfologis a. Fase Mitosis : 1 sel induk  2 sel anak terdiri dari : - Profase : ± 1 jam - Metafase : ± kurang dari 1 jam - Anafase : ± kurang dari ½ jam - Telofase : beberapa menit b. Interfase : sel anak muda  dewasa Terjadi sintesa DNA, RNA, Enzim dan protein. Lamanya : beberapa jam  bertahun-tahun.

SIKLUS PERTUMBUHAN SEL 2. Siklus pertumbuhan biokimiawi a. Fase - G1 (Growth phase - 1) : beberapa jam  tahun. Sel anak membentuk RNA, Enzim dan protein lain untuk sintesa DNA dalam fase - S b. Fase - S (Synthesa) : 8 jam Pembentukan rantai DNA baru c. Fase - G2 (Growth phase - 2) : ± 1 - 2 jam. Pembentukan RNA, enzim dan protein lainnya untuk persiapan fase mitosis d. Fase - M (Mitosis) : ± 1 - 2 jam. 1 sel induk  dua sel anak baru ( struktur genetik sama dengan sel induk).

Siklus Sel Mitosis

Interfase

Fase mitosis silih berganti dengan interfase selama Siklus Sel

Interfase • •

•

• •

Pada interfase sel membuat salinan2 kromosom  persiapan pembelahan sel. Merupakan 90% dari siklus sel Terdiri dari 3 Sub-Fase: Fase G1 (tumbuh DNA haploid) 5 – 6 jam Fase S (DNA sintesis double diploid)  10 – 12 jam Fase G2  (tumbuh membentuk RNA, protein,enzim) mempersiapkan untuk pembelahan 4 – 6 jam

Fase Mitosis

-Profase -Prometafase -Metafase -Anafase -Telofase

Profase

Serat2 kromatin menjadi terkumpar lebih rapat, terkondensasi menjadi kromosom diskret, yg dapat diamati dengan mikroskop cahaya G OF INTERPHASE Nukleolus mereduksi/lenyap Centrosomes Setiap kromosom terduplikasi tampak (with centriole pairs) Chromatin sbg dua kromatid saudara identik yang (duplicated) tersambung pd sentromernya Gelendong mitotik mulai terbentuk Sentrosom-sentrosom bergerak saling menjauhi 2

Figure 12.6

Nucleolus

Nuclear Plasma envelope membrane

PROMETAPHASE

PROPHASE

Early mitotic spindle

Aster

Centromere

Chromosome, consisting of two sister chromatids

Fragments of nuclear envelope

Kinetochore Nonkinetochore microtubules

Kinetochore microtubule

Prometafase

Selaput nukleus terfragmentasi Mikrotubulus yang menjulur dari masing-masing sentrosom kini dpt memasuki nukleus Kromosom menjadi semakin G OF INTERPHASE terkondensasi Centrosomes Masing-masing (with kromosom memiliki centriole pairs) Chromatin (duplicated) kinetokor Beberapa tubulus melekat pd kinetokor dan disebut mikrotubulus kinetokor Mikrotubulus yang tidak melekat pd kinetokor disebut mikrotubulus nonkinetokor 2

Figure 12.6

Nucleolus

Nuclear Plasma envelope membrane

PROMETAPHASE

PROPHASE

Early mitotic spindle

Aster Centromere

Chromosome, consisting of two sister chromatids

Fragments of nuclear envelope

Kinetochore Nonkinetochore microtubules

Kinetochore microtubule

Metafase

METAPHASE

Metaphase plate

Figure 12.6

Spindle

Sentrosom kini berada pada kutub-kutub yang berseberangan Kromosom berjejer pada lempeng metafase, yaitu bidang khayal yg ada di pertengahan jarak antara kedua kutub gelendong Sentromer-sentromer kromosom ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS berada di lempeng metafase Untuk setiap kromosom, kinetokor kromatid Cleavage Nucleolus forming yg saudara melekat furrow ke mikrotubulus kinetokor berasal dari kutub yg berlawanan Letak kromosom berada di bidang pembelahan ini menyebabkan pembagian jumlah informasi DNA yang akan diberikan kepada sel anakan yang baru, benar-benar rata dan sama jumlahnya.

Centrosome at Daughter one spindle pole chromosomes

Nuclear envelope forming

Anafase

Anafase dimulai ketika protein kohesin terbelah. Sehingga memungkinkan kedua kromatid saudara dari setiap pasangan memisah secara tiba-tiba. Kedua kromosom anakan yang terbebas mulai bergerak menuju METAPHASE ujungujung sel yang berlawanan saat Metaphase mikrotubulus kinetokor memendek. plate Sel kemudian memanjang saat tubulus non-kinetokor memanjang Pada akhir anafase, kedua ujung sel memiliki koleksi kromosom yang sama lengkap

Figure 12.6

Spindle

Centrosome at one spindle pole

ANAPHASE

TELOPHASE AND CYTOKINESIS

Cleavage furrow

Daughter chromosomes

Nuclear envelope forming

Nucleolus forming

Telofase

Dua nukleus terbentuk dalam sel Selaput nukleus muncul dari fragment2 selaput nukleus sel induk dan bagian2 METAPHASE lain dari sistem endomembran Nukleolus muncul kembali Metaphase plate Kromosom menjadi kurang terkondensasi Mitosis: pembelahan satu nukleus menjadi dua nukleus yang identik secara genetik sekarang sudah selesai

Figure 12.6

Spindle

Centrosome at one spindle pole

ANAPHASE

TELOPHASE AND CYTOKINESIS

Cleavage furrow

Daughter chromosomes

Nuclear envelope forming

Nucleolus forming

Sitokinesis

Pada sel hewan, sitokinesis terjadi melalui proses yg disebut ‘penyibakan’ (cleavage) Tanda awal penyibakan adalah munculnya lekukan penyibakan (cleavage furrow) Di sisi lekukan sitoplasmik terdapat cincin kontraktil dari mikrofilamen aktin yang terasosiasi dengan molekul protein miosin Mikrofilamen aktin akan berasosiasi dengan molekul miosin sehingga cincin kontraktil tersebut berkontraksi

Cleavage furrow

Contractile ring of microfilaments (a) Cleavage of an animal cell (SEM)

100 µm

Daughter cells

Figure 12.UN01

P

G1

S

Cytokinesis Mitosis

G2

MITOTIC (M) PHASE

Prophase Telophase and Cytokinesis Prometaphase

Anaphase Metaphase

Sistem Kontrol Siklus Sel

Analogi

Kontrol Siklus Sel

Mesin Cuci

JamSiklus Sel:

• Siklin dan Kinase Bergantung-Siklin

• Molekul-molekul peregulasi siklus sel terdiri dari dua protein, yaitu: protein kinase dan protein siklin.

• Protein kinase adalah enzim yang mengaktifkan atau menon-aktifkan protein lain dengan cara memfosforilasinya. • Protein kinase memberikan sinyal maju terus pada checkpoint G1 dan G2. • Protein siklin adalah protein yang dapat mengaktifkan protein kinase, sehingga disebut kinase bergantung siklin atau cyclin-dependent kinase (Cdk)

Tanda berhenti dan Jalan: • Sinyal Internal dan Eksternal pada Checkpoint

• Para ilmuwan saat ini sedang berusaha meneliti jalur2 yg menautkan sinyal dari dalam dan luar sel, dengan respons oleh kinase dan bergantung-siklin dan protein2 lain • Contoh sinyal internal terjadi pada checkpoint fase M, misalnya pada anafase • Pemisahan kromatid saudara pada anafase tidak akan terjadi sebelum semua kromosom melekat dengan benar pada gelendong (mikrotubulus) • Baru setelah melekat dengan benar, maka protein peregulasi akan teraktivasi • Sehingga terjadilah serangkaian proses molekular yang memungkinkan kromatid saudara akan memisah pd tahap anafase

Tanda berhenti dan Jalan: • Sinyal Internal dan Eksternal pada Checkpoint

• Contoh faktor eksternal yang mempengaruhi siklus sel adalah density-dependent inhibition (penghambatan bergantung-densitas) dan anchourage dependence (ketergantungan tambatan) • Penghambatan bergantung-densitas dan ketergantungan tambatan berfungsi dalam jaringan tubuh maupun kultur sel, yaitu menghentikan pertumbuhan sel pada densitas dan lokasi yang optimal. • Disfungsi dari aktivitas penghambatan ini dapat menyebabkan sel tumbuh abnormal (kanker)

Hilangnya Kontrol Siklus Sel pada Sel Kanker • Sel kanker mengabaikan sinyal-sinyal normal yang meregulasi siklus sel • Sel kanker membelah secara berlebihan dan bahkan menginvasi jaringan lain

• Jika tidak dihentikan, sel kanker dapat membunuh organisme itu sendiri • Sel kanker tidak akan berhenti membelah meskipun faktor pertumbuhan sudah habis • Hipotesis: sel kanker tidak memerlukan faktor pertumbuhan, atau sel kanker bisa menghasilkan sendiri faktor pertumbuhan tersebut, atau terjadi abnormalitas dalam jalur pensinyalan faktor pertumbuhan, dan bisa jg karena abnormalitas pada sistem kontrol siklus sel tersebut.

MEIOSIS 

Meiosis  terjadi pd sel gamet (ovum & spermatozoa)



Kromosom induk tidak sama dg anak * bentuk * jumlah



Kromosom 

autosom (tubuh/22 ps)

gonosom (gonad/1ps) 

Gonosom  penentu jenis kelamin (X & Y)

MEIOSIS  Meiosis I

Mengurangi jumlah kromosom dari diploid menjadi haploid  Meiosis II Menghasilkan 4 sel anakan  Meiosis : Spermatogenesis dan Oogenesis

Spermatogenesis 

Proses ini terjadi di tubulus seminiferus di testis.



Sel-sel induk sperma(spermatogonium) mengalami mitosis

menjadi spermatosit primer. 

Spermatosit primer mengalami meiosis I menjadi 2 sel spermatosit sekunder (haploid).



Tiap-tiap sel spermatosit sekunder mengalami meiosis II sehingga terbentuk 4 sel spermatid (haploid).



Spermatid tumbuh menjadi sperma.

Spermatogenesis in the Testes Spermatid

29

Spermatogenesis

30

Oogenesis 





  

Proses ini berlangsung di dalam ovarium dan didahului oleh pembelahan mitosis sel induk ovum (oogenium) hasil pembelahannya berupa oosit primer. Oosit primer mengalami meiosis I kemudian menghasilkan dua sel yang tidak sama yaitu sel yang berukuran besar (oosit sekunder) & sel berukuran kecil (badan kutub pertama). Pada meiosis II oosit sekunder juga membelah menjadi 2 sel yang tidak sama besarnya, yaitu sel yang berukuran besar (ootid) & sel yang berukuran kecil (badan kutub kedua). Badan kutub pertama juga mengalami meiosis II menghasilkan dua sel kecil badan kutub kedua. Dengan demikian pada akhir meiosis II terbentuk 4 buah sel,yaitu satu sel ootid dan 3 sel kecil (polosit). Ootid tumbuh menjadi ovum dewasa.

Oogenesis First polar body may divide (haploid)

a X

a

a

X a

Mitosis Oogonium (diploid)

A

X X

Primary oocyte (diploid)

Polar bodies die

X

Meiosis I Meiosis II (if fertilization occurs)

A X

A

X

Secondary oocyte (haploid)

Ovum (egg) A

Mature egg

X

Second polar body (haploid) 32

The human life cycle Key

Haploid gametes (n = 23)

Haploid (n) Diploid (2n)

Ovum (n)

Sperm Cell (n) FERTILIZATION

MEIOSIS

Ovary

Testis

Mitosis and development

Figure 13.5

Multicellular diploid adults (2n = 46)

Diploid zygote (2n = 46)

A comparison of mitosis and meiosis MITOSIS

MEIOSIS Chiasma (site of crossing over)

Parent cell (before chromosome replication)

MEIOSIS I

Prophase I

Prophase

Chromosome replication

Duplicated chromosome (two sister chromatids)

Chromosome replication

Tetrad formed by synapsis of homologous chromosomes

2n = 6

Chromosomes positioned at the metaphase plate

Metaphase

Sister chromatids separate during anaphase

Anaphase Telophase

2n

Tetrads positioned at the metaphase plate

Metaphase I

Homologues separate during anaphase I; sister chromatids remain together

Anaphase I Telophase I Haploid n=3

Daughter cells of meiosis I

2n

MEIOSIS II

Daughter cells of mitosis n

n

n

Daughter cells of meiosis II

Figure 13.9

Sister chromatids separate during anaphase II

n

Mitosis vs Meiosis Mitosis

Meiosis

Kromosom homolog tidak bersinapsis

Kromosom homolog bersinapsis

Tidak terjadi pertukaran genetik antara kromosom-kromosom yang homolog

terjadi pertukaran genetik (pindah silang) antara kromosom-kromosom yang homolog

Dihasilkan 2 sel anakan per siklus

Dihasilkan 4 sel anakan per siklus

Jumlah kromosom sel anakan sama Jumlah kromosom sel anakan dengan jumlah kromosom sel induk setengah jumlah kromosom sel induk Kandungan genetik sel-sel anakan identik dengan sel induk

Kandungan genetik sel-sel anakan berbeda satu sama lain dan berbeda dengan sel induk

TERIMAKASIH