Pendahuluan Sph Ii

KONTRAK PERKULIAHAN SPH II  Tujuan Umum: Mahasiswa mampu menjelaskan proses perkembangan hewan sejak terbentuknya gamet, pembuahan, pembelahan segmentasi (cleavage), diferensiasi awal dan lanjut hingga terbentuknya individu  Kredit (3 SKS) selama 1 semester  2 SKS kuliah : 2 x 50 menit ( 16 x tatap muka)  1 SKS praktikum : 2-3 jam/minggu

SATUAN ACARA PERKULIAHAN (SAP) Minggu ke

Pokok Bahasan

1-2

• Kontrak perkuliahan dilanjutkan Pendahuluan

3-4 5

• Organ reproduksi dan gametogenesis • Pembuahan

6

• Pembelahan segmentasi dan morulasi

9

• Gastrulasi • Pemolaan dan pembentukan aksis embrio

10

• Diferensiasi Ektoderma

11

• Diferensiasi Mesoderma • Diferensiasi Entoderma

7-8

12 14

• Regenerasi dan metamorfosis • Penuaan

15

• Presentasi

13

KONTRAK PERKULIAHAN Komponen penilaian o Ujian sisipan 20% (bahan ujian: materi hingga sebelum ujian) o Tugas terstruktur 20% o Praktikum 20% o Ujian Utama 40% (bahan ujian: materi selama satu semester)

Tingkat nilai – – – – –

80 – 100 70 – 79 60 – 69 50 – 59 <49

A B C D E

PENDAHULUAN • APA YANG DIPELAJARI DALAM SPH II?  EMBRIOLOGI  BIOLOGI PERKEMBANGAN

Perkembangan merupakan proses yang terprogram dan berkelanjutan Perkembangan tidak terbatas pada masa embrional Perkembangan juga berlangsung pada masa dewasa: penggantian sel-sel yang rusak, regenerasi

PENDAHULUAN  YANG DIPELAJARI DALAM BIOLOGI PERKEMBANGAN Diferensiasi Morfogenesis Pertumbuhan Reproduksi Evolusi Integrasi lingkungan

ILMU-ILMU YANG TERKAIT DENGAN BIOLOGI PERKEMBANGAN

• • • • • • •

Biologi sel Struktur dan Perkembangan Hewan I Fisiologi Genetika Biologi molekuler Immunobiologi Endokrinologi

PENDEKATAN DALAM MEMPELAJARI BIOLOGI PERKEMBANGAN

 Anatomis  Eksperimental  Genetik

PENDEKATAN ANATOMIS Embriologi perbandingan Embriologi evolusioner Teratologi Model matematis

PENDEKATAN ANATOMIS • Aristoteles (4 abad SM) – Hewan ada yang bersifat: ovipar, vivipar atau ovovivipar – Pola pembelahan pada embrio: holoblastik dan meroblastik – Mengetahui fungsi plasenta dan tali pusat

• William Harvey (1651) – Ex ovo omnia ( semua berasal dari telur)

• Marcello Malpighi (1672) – Mengamati proses perkembangan embrio ayam di bawah mikroskop

TEORI PERKEMBANGAN • TEORI EPIGENESIS – Aristoteles, William Harvey – Organ pada individu dewasa terbentuk memalui suatu proses -- dari bentuk sangat sederhana menuju bentuk yang lebih kompleks – Setiap tingkat perkembangan harus diselesaikan sebelum tahap berikutnya dimulai – Perkembangan pada tahap yang lebih awal memberikan landasan bagi perkembangan berikutnya – Terbukti kebenarannya setelah abad 19

• TEORI PREFORMASI – Marcello Malpighi (1672) – Memandang perkembangan sebagai pertumbuhan tidak ada struktur baru – Seluruh organ pada individu dewasa sudah ada dalam bentuk miniatur di dalam sperma atau telur – Miniatur manusia terdapat dalam kepala sperma ---HOMUNCULUS – Pada saat ini preformasi bukan dalam bentuk miniatur tetapi dalam bentuk INFORMASI GENETIK

PERKEMBANGAN EMBRIOLOGI SETELAH TEORI PREFORMASI

• Kemajuan di bidang metode pewarnaan dan pengembangan mikroskop  • Christian Pander (1817) – Menemukan ektoderma, mesoderma dan endoderma  tiga lapisan lembaga primer – Masing-masing lapisan lembaga primer secara independen tidak dapat membentuk organ – Orga terbentuk sebagai hasil interaksi hari ke tiga lapisan lembaga primer

• Heinrich Rathke – Mendiskripsi lengkung pharyngel pada vertebrata – Pembentukan kepala pada vertenrata – Menjelaskan asal usul sistem reproduksi, ekskretori dan respirasi

Karl Ernst von Baer

• Empat prinsip Karl Ernst von Baer (1828) ? 2.Struktur umum yang dimiliki oleh sebagian besar hewan muncul lebih awal dalam masa perkembangan dibandingkan dengan struktur yang lebih khusus pada sekelompok hewan 2.Karakter yang kurang umum berkembang dari karakter yang lebih umum kemudian mengalami spesialisasi

Karl Erns von Baer 3. Embrio pada spesies tertentu tidak mengalami tahapan dewasa dari hewan yang lebih rendah tetapi berkembang lebih jauh darinya 4. Oleh karena itu perkembangn awal embrio tingkat tinggi tidak pernah menyerupai hewan tingkat rendah hanya serupa dengan tahapan awal perkembangan embrionya

PRINSIP- PRINSIP DASAR PERKEMBANGAN •

Organisme berkembang dari sel tunggal yang telah dibuahi oleh spermatozoon

•

Awal perkembangan dimulai dengan pembelahan sel  embrio multi sel

•

Embrio pada awalnya sebagai kelompok sel yang sama dan sederhana; perlahanlahan ukuran dan posisinya mulai berbeda

PRINSIP- PRINSIP DASAR PERKEMBANGAN •

Saling pengaruh antar aktivitas sel, lingkungan tempat embrio berkembang dan sel-sel di dekatnya, menyediakan informasi pada sel untuk menentukan peran mereka dalam embrio

•

Sepanjang waktu perkembangan, setiap sel sendiri-sendiri atau setiap kelompok sel memperoleh fungsi barunya lewat serangkaian perubahan yang terjadi ketika jaringan dan organ mulai terbentuk

PRINSIP- PRINSIP DASAR PERKEMBANGAN •

Dalam rangkaian perkembangan selalu ada tahapan menentukan, yang pada setiap akhir tahapan embrio selalu menjadi lebih komplek dari keadaan sebelumnya; penambahan kompleksitas epigenesis

•

Dalam epigenesis, tahapan perkembangan sebelumnya harus diselesaikan sebelum tahapan betikutnya dimulai; struktur yang terbentuk pada suatu tingkat perkembangan sebagai landasan untuk tingkat perkembangan berikutnya

PRINSIP- PRINSIP DASAR PERKEMBANGAN 1. Telur terbuahi mengandung informasi genetik dan mengandung struktur yang sesuai arah perkembangan organisme dan kelomplekan bentuk dalam perkembangan diperoleh perlahanlahan tahap demi tahap 2. Perkembangan dipandu secara parsial oleh pola perkembangan di dalam genom setiap sel. Lingkungan sel, kontrol di antara sel dan pesuruh kimia membantu menkoordinasi dan mengarahkan perjalanan perkembangan.

PERKEMBANGAN EMBRIO  EMBRIO : PERKEMBANGAN ORGANISME YANG BERLANGSUNG SEJAK TERJADINYA FERTILISASI HINGGA KELAHIRAN/ PENETASAN • SEL TELUR (OOSIT) >< SPERMATOZOON ZIGOT CLEAVAGE DIFERENSIASI MORFOGENESIS LAHIR/MENETAS

PENDEKATAN EKSPERIENTAL • Dilandasi oleh teori sel • diferensiasi terjadi karena adanya : – Faktor penentu (determinant) yang terdistribusi secara secara tidak sama pada saat terjadi cleavage (tahap 2 sel, satu dirusak – setengah embrio, katak) Weismann,W. Roux (1880s)

– Regulator (pemisahan blastomere pada tahap 2 sel – menghasilkan 2 gastula besar dan kecil, sea urchin) Hans Driesch

– Organisator (bibir dorsal blastoporus pada gastrula katak mampu menginduksi pembentukan kepala pada embrio yang lain) Hans Spemann dan Hilde Mangold

PENDEKATAN GENETIK • Zigot mengandung informasi genetik dari kedua induknya • Perkembangan awal diatur oleh RNA yang diwariskan oleh induknya (berada di dalam oosit) • Zigot melakukan serangkaian pembelahan  blastomer • Blastomer bersifat totipoten (mampu berkembang menjadi semua tipe sel) atau pluripoten (mampu berkembang menjadi berbagai tipe sel)

PENDEKATAN GENETIK DIFERENSIASI

• Masing-masing sel penyusun tubuh memiliki seperangkat paket gen (genome) yang sama • Bagaimana instruksi genetik yang sama dapat menghasilkan berbagai type sel? • Bagaimana berbagai tipe sel tersebut terbentuk? – Tidak semua gen diaktivkan pada saat bersamaan – Gen tertentu dapat memacu atau menghambat aktivitas gen yang lain – Gen tertentu hanya diekspresikan pada tempat tertentu

MORFOGENESIS • Sel-sel yang sudah terdiferensiasi tidak terdistribusi secara random • Sekelompok sel dapat bermigrasi kmd bersama jaringan lain (berinteraksi) menyusun organ tertentu • Sel  jaringan  organ • Masing-masing organ tertata menurut pola yang telah ditentukan – Contoh: mata selalu berada di kepala

Morfogenesis (lanjutan)

• Bagaimana aktivitas masing-masing sel dalam jaringan diatur sehingga terbentuk organ dengan ukuran dan pada posisi yang tepat? – Gen-gen dalam genome diekspresikan tidak pada waktu dan tempat yang sama (differential gene expression) – Tidak semua gene diekspresikan secara terus menerus

BAGAIMANA GEN MENGATUR PERKEMBANGAN? • Inti sel Genome  Gen  DNA • DNA memiliki kode yang diperlukan untuk perkembangan normal • Pada Gen aktiv: DNA  RNA  Protein • DNA memberi instruksi, Protein melaksanakan instruksi • Proses DNA-RNA-Protein  ekspresi gen • Ekspresi berbagai gen selama perkembangan secara kolektif akan membentuk fenotip