Concept of Molecular Genetic

DINAMIKA PERTUMBUHAN
SOME CONCEPTS OF GROWTH DYNAMICS
Growth, Differentiation, Development
Concept of Molecular Genetic
Lindser Concept (Sistem Wachstum & Produkt Wachstum)
Harrison Scheme
Phasic Growth
Episodic Growth
Vegetative growth
Reproductive Growth
Determinate Growth
Indeterminate Growth
Bochert Theory
Hess Hypothesis
Physiological Ballance
Productive Canopy Structure
Growth Rate Analyses
3/13/2012
1
Growth, Differentiation, Development (1)
•
Istilah pertumbuhan atau development mengacu pada adanya perubahan gradual dan
progressive dalam ukuran, struktur dan fungsi yang keseluruhannya bersama-sama
menyebabkan terjadinya transformasi dari zygtote/ primordia/ biji/ bibit/ serpihan
tanaman menjadi tanaman/ organ dewasa.
•
Walaupun bersifat progressive, pertumbuhan bersifat diskontinyu, baik dalam artian laju
atau kecepatannya, maupun dalam artian waktu dan ruang. Sercara gradual muncul
strukur baru, fungsi baru, mungkin pula hilangnya struktur dan fungsi terdahulu, dan
berakhir dengan kemunduran menyeluruh atau terhenti apabila dimensi kedewasaan telah
tercapai.
growth
(perubahan kuantitatif)
differensiasi
(perubahan kualitatif)
•
PERTUMBUHAN
≈
organogenesis
MANIFESTASI DARI FUNGSI GENE
3/13/2012
2
Growth, Differentiation, Development (2)
faktor dalam (genetis)
•
“PERKEMBANGAN”
faktor luar
•
•
“PERKEMBANGAN” =
“tumbuh”
(cell division &
cell enlargement)
“differensiasi”
(perubahan :
- isi
- bentuk
- fungsi)
PERTUMBUHAN (PERKEMBANGAN “keseluruhan”)
>>> = perubahan sejalan dengan waktu dari rangkaian kejadian organogenetik, dan
ontogeni setiap organ berdasarkan suatu pola tetentu dari differensiasi cell dan
jaringan. Tumbuh dalam artian pembelahan dan pembesaran cell merupakan
proses yang dengan sendirinya berjalan bersamaan.
3/13/2012
+
3
Growth, Differentiation, Development (3)
Pertumbuhan = manifestasi dari fungsi gene
Bagaimana tanaman dapat mengatur ontogeni sehinggaTanaman dapat
berkembang dari biji sampai ke biji kembali sesuai dengan sifat speciesnya dalam
koordinasi yang harmonis dengan faktor linkungan
gene = rantai DNA
reduplikasi
dicopy (transkripsi) oleh RNA
Keluar dari inti cell masuk ke Ribosom (m-RNA)
Ditranslasi oleh t-RNA
Enzim (protein) (katalisator proses berikutnya)
Gen A (DNA-A)
RNA-A
Enzim A
Gen B (DNA-B)
RNA-B
Enzim B
Gen S (DNA-S)
3/13/2012
RNA-S
Enzim S
A
B
S
X
Sifat X
4
Growth, Differentiation, Development (4)
Pertumbuhan = manifestasi dari fungsi gene
• DNA menyetir pembentukan enzim dengan perantaraan RNA
dalam urutan tertentu, sehingga proses biokimiawinyapun –
macam dan urutannya – tertentu pula.
• Jadi pertumbuhan (perkembangan dari biji sampai ke biji
kembali) harus dinilai sebagai resultat dari perubahan
kualitatif dan kuantitatif dari protein (enzim). Proses ini hanya
terjadi apabila terdapat sinkronisasi dan koordinasi yang
harmonis baik intra cell, inter organ, maupun dengan
lingkungannnya (Hess, 1975, p-121 – 124)
3/13/2012
5
Growth, Differentiation, Development (5)
∴ segala proses yang
menghasilkan “tumbuh” dan
“differensiasi” merupakan
resultat dari perubahan
kualitatif dan kuantitatif dari
berbagai enzim spesifik.
3/13/2012
6
Growth, Differentiation, Development (6)
?
DIMANA TERJADINYA KONTROL DARI
EXPRESI GENE ?
 kontrol pertama terjadi pada langkah transkripsi :
Kontrol gene berikutnyta, endogen maupun eksogen,
terjadi pada langkah translasi atau langkah
lanjutannya.
 Walaupun transkripsi merupakan langkah awal dari
“Perubahan”, akan tetapi tidak dapat dipengaruhi baik
oleh faktor luar maupun faktor dalam tanpa merubah
sifat khas species itu sendiri: dengan perkataan lain
langkah awal ini inherent dengan cara dan urutan
bagaimana DNA sebagai potongan gene ini tersusun.
Karenanya juga disebut >>> Cryptic Differentiation”
 kontrol ekspressi gene yang mengarah ke organogenesis
hanya terdapat pada langkah-langkah atau rantai akhir
3/13/2012
7
Skema Harrison (1)
 Pertumbuhan tanaman bersifat open-ended, artinya ujung tumbuh
(apices) selalu meristematik dan terus menerus terbuka untuk
perbahan / organogenetik
 setiap ujung tumbuh ternyata membentuk cell atau kelompok cell
dengan kompetensi yang berbeda, akan tetapi dengan sekuensi
yang tetap (jarak antar sekuen disebut plastochrone); artinya tiap
cell atau kelompok cell hanya kompeten untuk suatu
perkembangan tertentu >>> Competence Phenomene
 Hipotesis Y.H. Harrison (1969): Beberapa cell dalam apices mengalami
criptic differentiation: pencapaian kompetensi terjadi karena adanya
kontrol endogen; kontrol endogen tergantung pada general hormonal
millieu; aktivasi terutama bersifat hormonal; organogenetic selain
hormonal juga nutritional >>>> pertumbuhan ditempat/ jaringan lain.
Lingkungan, terutama fotoperiodisitas dan temperatur dapat
berpengaruh langsung terhadap kondisi hormonal (J.D. Eastin, Ed.
1969, p 291-325)
3/13/2012
8
Skema Harrison (2)
Competitive Effect
“Feed-back” Effect
On Translocation and
Growth Elsewhere
Attainment of
Competent
Endogenous
Development
Controls
Activation
Controls related
to Nutrient Uptake
Growth by
Increase of
Cell Number
And Size
Cell Differentiation, Reserve
Accumulation
Dormancy
Controls
Related to
The Hormonal
Milieu
Environmental
Stimuli; Photoperiode,
Temperature
SCHEME FOR THE DIFFERENTIATION OF A VEGETATIVE STORAGE STRUCTURE (HARRISON, 1969)
(Proses ini hanya terjadi apabila terdapat sinkronisasi dan koordinasi yang harmonis baik intra
cell, inter organ, maupun dengan lingkungannnya (Hess, 1975, p-121 – 124)
3/13/2012
9
Sistem Wachstum & Produk Wachstum
(1)
Komponen Penyusun Sel → sistem hidup (SH)
→ produk sistem hidup (PSH)
• Untuk pertumbuhan awal embryo disuplai makanan dari jaringan cadangan
makanan (cotyledon)
→ Sel embryonal = 100% SH)
 Sel embryonal mengandung 30 – 33 % protein
→ 3 x kandungan protein = kandungan tanaman akan SH
 Sampai umur tertentu kandungan SH tetap 100% ; d.p.l. selama SH 100%,
bahan pembangun yang diproduksi habis terpakai untuk mereduplikasi
sistem, tidak bnerlebih.
SH – kelompok bangun struktur pada protoplasma dan organel-organelnya (umumnya
berberat molekul tinggi)
- menghasilkan tanda-tanda kehidupan dan melaksanakan atau motor dari kejadian
hidup
PSH - semua substansi diluar SH (dalam cairan cel atau inklusiinklusi dalam protoplasma dan dalam dinding sel)
- tidak bertanggungjawab langsung / tidak melaksanakan
proses hidup (metabolisme, gerak, menerima rangsangan)
- berupa hasil samping / produk tidak terpakai dari SH, atau
masuk dari luar
3/13/2012
10
Sistem Wachstum & Produk Wachstum
(2)
SH → sistem metabolisme (SM)
→ sistem informasi (SI)
→ sistem penopang (SP)
– kelompok bangun struktur pada protoplasma dan organelorganelnya (umumnya berberat molekul tinggi)
- menghasilkan tanda-tanda kehidupan dan melaksanakan
atau motor dari kejadian hidup)
SM → sistem enzim & kompleks multienzim
yang protein, terletak dalam membran lipida (protein :
lipida = 1 : 1)
→ di dalamnya reaksi kimia aktif berlangsung
SI → terutama asam nukleat
→ di dalamnya sifat dan macam metabolisme disimpan
dan atas panggilan informasi tersebut dilepaskan dan
proses dikendalikan
SP
3/13/2012
→ terutama kerangka karbon
→ substansi minimum (kerangka statis penjamin
berjalannya kedua fungsi tersebut)
11