pendahuluan

BOR Syndrom
Gastro-esophageal reflux disease,
Microtia, Aural Atresia, Hemifacial
Microsomia, Macrocephaly, Hypotonia and
Tracheotomy
Brain damaged
PENDAHULUAN
BI- 2201 PERKEMBANGAN HEWAN
3(1) SKS
TEORI : SELASA, 11.00-13.00
PRAKTIKUM : RABU, 14.00-17.00
(MULAI : 21 Januari 2012)
Dr Anggraini Barlian
Dr Marselina I. Tan
BIOLOGI PERKEMBANGAN
DEVELOPMENTAL BIOLOGY
• Definisi:
• Bidang ilmu yang mempelajari bagaimana suatu sel tunggal
(telur yang difertilisasi) berkembang menjadi suatu organisma
yang utuh
perkembangan
fertilisasi
Gametogenesis
Sel telur dan sperma
BIOLOGI PERKEMBANGAN
DEVELOPMENTAL BIOLOGY
• Perkembangan embrio : stadium 1 sel  cleavage 
blastula gastrula  pembentukan lapisan
lembaga neurulasi organogenesis
Developmental stages
of Xenopus laevis
• REPRODUKSI MANUSIA MERUPAKAN PROSES
YANG TIDAK EFISIEN :
• ~ 50% konseptus tidak diimplantasikan
• ~30% mati dan abortus sesudah implantasi.
• 3-4% dari semua bayi yang dilahirkan memiliki
cacat bawaan yang dapat dilihat secara
makroskopis (120,000 bayi/tahun di USA)
• 1% dari semua bayi yang dilahirkan dengan
kelainan jantung
• 20% kematian neonatal disebabkan oleh cacat
bawaan
• cacat bawaan merupakan 50% penyebab masalah
pediatri di USA
Kelainan perkembangan pada saat lahir disebabkan oleh
kelainan proses selluar pada perkembangan
Drosophila
melanogaster
Arbacia punculata
Strongylocentrotus lividus
Gallus
domesticus
MODEL SYSTEMS
Untuk analis perkembangan
Mus musculis
Xenopus laevis
&tropicalis
Danio rerio
Caenorhabditis elegans
mati
senescense
sperma
Sel telur/
ova
Proses
perkembangan
langsung
Proses
perkembangan
tidak langsung:
METAMORFOSIS
PERKEMBANGAN HEWAN
Kontribusi dalam studi Perkembangan hewan:
• Embriologi komparatif
• Embriologi evolusioner
• Teratologi
• Mathematical modeling
• Stem cell
• Regenerative medicine
EMBRIOLOGI KOMPARATIF
• preformasi vs
In 1694, Nicolas
Hartsoeker reported his
discovery of animacules
in human sperm.
Does complexity arise
from preset
determinants? Other
possibilities?
• Epigenesis
EMBRIOLOGI KOMPARATIF
•
Bagaimana konsep lapisan lembaga mendukung epigenesis?
•
Bagaimana konsep induksi cocok dalam hal ini?
EMBRIOLOGI KOMPARATIF
•
Prinsip apakah yang Karl Ernst von Baer artikan dalam perkembangan
vertebrata?
•
Penampilan-penampilan
yang umum, muncul
lebih awal dalam
perkembangan daripada
penampilan yang spesifik:
Hukum Biogenetik
4 PRINSIP UTAMA VON BAER
 Pada tahap perkembangan hewan sampai gastrulasi, embrio memiliki struktur yang
sama
 Lengkung insang pernah dimiliki oleh semua embrio vertebrata
 Struktur yang tidak umum berkembang dari struktur umum :
 Awalnya terdapat Kulit  tipe kulit yang sama  berkembang sesuai tempat
hidup
 Embrio pada spesies berbeda memiliki asal struktur berbeda  berbeda menjadi
struktur spesifik
 Lengkung visceral  celah insang pada ikan
 Lengkung visceral  struktur berbeda pada mamalia : saluran eustachius
 Struktur dewasa spesies tertentu kelas lebih tinggi ≠ kelas lebih rendah
EMBRIOLOGI EVOLUSI
• Mengapa perbedaan antara
struktur analogi dan
homologi sangat penting?
TERATOLOGI
•
Bagaimana malformasi berbeda dari gangguan?
Anomali perkembangan : piebaldism
Mutasi pada gen Kit  steril, anemia,
underpigmentasi pada kulit dan rambut
Pengaruh talidomid : fokomelia
MATHEMATICAL MODELING
•
Apa perbedaan pertumbuhan isometrik dengan alometrik
Figure 1.18
Such growth, in which the shape is preserved
Allometry in humans. The embryo's head is exceedingly large in proportion to
because all components grow at the same rate, is
the rest of the body. After the embryonic period, the head grows more slowly
called isometric growth
than the torso, hands, and legs. Human allometry has been represented in
Male specimens of the fiddler crab, Uca pugnax.
Western art only since the Renaissance. Before that, children resembled little
Allometric growth occurs only in one of the
adults. (After Moore 1983.)
male's claws. In females (not shown), both
claws retain isometric growth
Allometry growth:
- growth is not a uniform phenomenon.
- some periods in an organism's life during growth is more rapid than in others. Physical
growth during the first 10 years of person's existence is much more dramatic than in the
10 years following one's graduation from college. Moreover, not all parts of the body
grow at the same rate.
Equiangular spiral growth patterns. (A) A ram's horn and the shell of a chambered nautilus both
show equiangular spiral growth. The nautilus shell (below) is cut in cross section. (B) René
Descartes’ analysis of an equiangular spiral, showing that if the curve cuts each radius vector at a
constant angle (symbolized θ), then the curve grows continuously without ever changing its shape.
(B after Thompson 1942.)
REGENERATIVE MEDICINE
Regenerative medicine is the "process of replacing or regenerating human cells, tissues or
organs to restore or establish normal function". This field holds the promise of regenerating
damaged tissues and organs in the body by replacing damaged tissue and/or by stimulating
the body's own repair mechanisms to heal previously irreparable tissues or organs.
Human Fingertip regeneration
3 years old – amputated
finger
22 months old boy:
treatment: graft full
thickness skin over the
amputation surface to
seal off the wound
Healed the amputated
finger naturally  11
weeks
STEM CELL THERAPY
Stem cells :
• unspecialized cells capable of
renewing themselves through
cell division, sometimes after
long periods of inactivity.
• under certain physiologic or
experimental conditions, they
can be induced to become
tissue- or organ-specific cells
with special functions.
Two kinds of stem cells:
• Embryonic stem cells
• Adult stem cells
New generation of stem cell:
• Induced pluripotent stem cells
(iPS)
STEM CELL THERAPY
2-year-old girl gets windpipe made from
stem cells
Boy, 2, is the first to have cerebral palsy
'successfully treated' using stem cells,
taking him from a vegetative state to
walking and talking
cardiac arrest in November 2008  umbilical cord blood
 40 months later  eat independently, walk with
assistance, and form four-word sentences.
http://www.dailymail.co.uk/health/article-2330338/Boy-cerebral-palsysuccessfully-treated-using-stem-cells-taking-vegetative-state-walkingtalking.html#ixzz2qxRgWXoj
KONSEP-KONSEP DALAM
BIOLOGI PERKEMBANGAN MODERN
•
Morfogenesis : proses perubahan bentuk sel, adesi, pergerakan, proliferasi
atau kematian sel sehingga menghasilkan struktur 3 dimensi
KONSEP-KONSEP DALAM
BIOLOGI PERKEMBANGAN MODERN
•
Differensiasi: proses dimana 1 atau lebih sel mengalami perubahan pola
ekspresi gen tertentu sehingga dihasilkan suatu tipe sel atau jaringan yang
berbeda
cleavage gastrulasi
Alokasi
jaringan
self
renewal differensiasi
totipoten
pluripoten
committed
multipoten
1. Spesialisasi dan diferensiasi sel (saraf, musculoskeletal, vascular)
2. Keseimbangan antara proliferasi dan diferensiasi
FIGURE 17-5
KONSEP-KONSEP DALAM
BIOLOGI PERKEMBANGAN MODERN
 Fate/Nasib merupakan kualitas daerah spesifik suatu embrio
yang akan mengembangkan struktur yang sama atau serupa
 Daerah-daerah yang
berbeda dari embrio
 peta nasib
 Proses dimana suatu
sel mencapai stadium
sesuai nasibnya 
program
perkembangan
PETA NASIB SEL
• Apa mekanisme genetik yang menentukan spesifikasi
dan determinasi nasib sel selama perkembangan ? 
belum begitu jelas
• Model-model menunjukkan bahwa faktor transkripsi
tertentu dapat menentukan nasib sel
• Waardenburg syndrome (PAX3) Figure 17-6.
FIG 17-6B
HOX GENES
•
Hox genes ditemukan pada D. melanogaster
•
Merupakan protein Homeodomain yang berikatan dengan DNA
MUTASI HOX
•
mutasi pada HOX13 menyebabkan
synpolydactyly
•
Figure 17-8
KONSEP-KONSEP DALAM
BIOLOGI PERKEMBANGAN MODERN
• Suatu bagian embrio disebut pluripoten jika bagian ini
dapat berkembang menjadi berbagai struktur
• Selama perkembangan embrio, sesuai dengan peta
nasibnya daerah-daerah embrio tersebut akan
mengalami spesifikasi yang diikuti dengan determinasi
KONSEP DALAM BIOLOGI PERKEMBANGAN MODERN
• Induksi embrionik merupakan proses yang menentukan nasib dari daerah
embrionik yang menerima sinyal dari bagian yang lain
•
Perkembangan regulatif merupakan perkembangan yang
ditentukan oleh interaksi antara struktur embrionik yang lain
•
Perkembangan mosaik merupakan proses perkembangan berbagai
yang tidak bergantung pada daerah yang lainnya.
•
Perkembangan embrio dimulai dengan perkembangan regulatif 
perkembangan mosaik