2.c. siklus sel

• Mahasiswa harus mengerti siklus sel
• Mahasiswa harus mengerti peran
sitoskeleton
• Mahasiswa harus mengerti tahap-tahap
pembelahan sel secara meiosis ( meiosis I
dan meiosis II)
• Mahasiswa harus dapat membedakan
pembelahan secara mitosis dan meiosis
Kegiatan yang terjadi dari satu pembelahan sel ke
pembelahan berikutnya.
Proses duplikasi secara akurat untuk menghasilkan
jumlah DNA kromosom yang cukup banyak untuk
menghasilkan dua sel anakan yang identik secara
genetik
Proses ini berlangsung terus-menerus dan berulang
pada setiap generasi sel (siklik)
Mencakup dua fase yaitu interfase dan fase mitosis
atau fase pembelahan.
Fase-fase Dalam Siklus Sel
• Siklus sel terdiri dari
– Interfase
– Fase Mitosis
• Interfase
– G0 phase
– G1 phase
– S phase
– G2 phase
Figure 12.5
• Fase Mitosis
– mitosis
– cytokinesis
INTERPHASE
S
(DNA synthesis)
G1
G2
Berlangsung kurang lebih 90% dari waktu
siklus
Dalam fase ini, sel secara konstan
mensistesis RNA, memproduksi protein,
dan bertambah besar ukurannya.
Terdiri dari fase G (Gap / pertumbuhan sel)
dan fase S ( Sintesis ).
Sel yang baru saja mengalami
pembelahan berada dalam keadaan diam
atau sel tidak melakukan pertumbuhan
maupun perkembangan.
Umum terjadi dan beberapa tidak
melanjutkan pertumbuhan (dorman) dan
mati.
Periode sel aktif mensintesa ARN dan
protein (terjadi aktivitas biosintesa yang
tinggi).
Inti dan sitoplasma membesar.
Lamanya 30-40% dari waktu daur (9-10 jam)
Merupakan masa aktif mensintesa ADN (replikasi).
Terbentuk bahan genetic baru yang persis sama
susunan AND-nya dengan yang lama, dengan
demikian sel anak mengandung bahan genetis
yang sama dengan sel induk.
Terjadi penggandaan kromatin.
Lamanya 30-40% dari waktu satu daur(9-10 jam)
Merupakan masa persiapan sitoplasma untuk membelah
dan menyelesaikan bahan yang disintesa pada periode
G1.
Nucleus masih dibungkus membran inti
Dua sentrosom (pusat organisasi mikrotubul) muncul di
luar inti, terbentuk selama awal interfase melalui proses
replikasi dari sentrosom tunggal (pada sel hewan setiap
sentrosom mempunyai ciri terdiri atas sepasang
sentriol).
Pada periode ini semua bahan sitoplasma dan organel
menjadi rangkap dua.
Lamanya 10-20% dari waktu daur.
Periode ini segera disusul oleh pembelahan (mitosis).
• Tahap terjadinya pembelahan sel
• Mitosis terdiri dari 5 Fase :
– Prophase
– Prometaphase
– Metaphase
– Anaphase
– Telophase
• Pada periode ini terjadi perubahan pada nucleus dan
sitoplasma.
• Serabut-serabut kromatin menjadi lebih menggulung
rapat dan melipat sehingga kian pendek dan tebal
berubah menjadi kromosom, yang besar dan tampak
jelas. Kromosom kemudian berduplikasi menjadi dua
kromatid anak yang sama, dan kemudian bergabung
pada sentromer.
• Spindle mitosis terbentuk di sitoplasma, tersusun dari
mikrotubul dan bergabung dengan protein, tersusun
teratur di antara dua sentrosom.
• Sentrosom bergerak berlawanan satu sama lain dan
nampaknya bergerak sepanjang permukaan inti melalui
pemanjangan berkas mikrotubul diantara dua
sentrosom.
• Membrane inti terpotong-potong.
• Mikrotubul dari spindle pada fase ini dapat
masuk ke dalam inti dan berhubungan dengan
kromosom yang telah menjadi lebih padat.
• Berkas mikrotubul dinamakan serabut spindel,
yang meluas dari setiap kutub kearah ekuator
sel.
• Setiap kromatid dari kromosom kini memiliki
struktur khusus yang dinamakan kinetokor, yang
terletak pada daerah sentromer.
• Mikrotubul yang menambat pada kinetokor
dinamakan mikrotubul-kinetokor. Struktur ini
menyebabkan kromosom bergerak. Mikrotubul
yang lain, mikrotubul-nonkinetokor, tersusun
radier dari kutub menuju ke ekuator sel tanpa
menambat pada kromosom.
• Sentrosom berada pada kedua kutub sel yang
berlawanan.
• Kromosom berada pada bidang metaphase,
bidang yang mempunyai jarak yang sama antara
spindle kedua kutub.
• Spindel sentromer dari semua kromosom lurus
satu sama lain pada bidang metaphase. Untuk
setiap kromosom, kinetokor dari permukaan
kromatid anak berlawanan kutub sel, karena itu
kromatid yang sama dari setiap kromosom
menambat pada mikrotubul-kinetokor yang
tersusun radier dari kutub yang berlawanan dari
sel induk. (Serat gelendong terbentuk sempurna
antara kutub, kromosom menggantung pada
serat gelendong tersebut lewat sentromernya,
dan semua bergerak ke bidang ekuator hingga
kromosom terletak pada satu bidang datar)
• Fase kembalinya kromosom ke kutub
bersebrangan.
• Sentromer dari setiap kromosom mengganda,
sehingga setiap kromatid memiliki sentromer
sendiri-sendiri. Setiap kromatid sekarang
dianggap sebagai calon kromosom.
• Spindle mulai menggerakkan kromatid menuju
kutub sel yang berlawanan. Hal ini dikarenakan
mikrotubul kinetokor menambat pada sentromer.
Mikrotubul kinetokor memendek ketika
kromosom mendekati kutub sel. Pada saat yang
bersamaan kutub dari sel juga bergerak lebih
jauh.
• Akhir dari anafase kedua kutub sel sama
jaraknya dan merupakan kumpulan dari
kromosom.
• Fase akhir, sel induk menjadi dua
sel anak.
• Mikrotubulus nonkinetokor selalu
memanjang dan anak inti mulai
terbentuk pada kedua kutub sel,
dan kromosom berada dalam
keadaan terhimpun.
• Membran inti terbentuk dari
potongan-potongan membrane inti
sel induk dan bagian lain dari
system endomembran.
G2 OF INTERPHASE
Centrosomes
(with centriole pairs)
Nucleolus
Nuclear
envelope
PROMETAPHASE
PROPHASE
Chromatin
(duplicated)
Plasma
membrane
Early mitotic
spindle
Aster
Centromere
Chromosome, consisting
of two sister chromatids
Fragments
of nuclear
envelope
Kinetochore
Nonkinetochore
microtubules
Kinetochore
microtubule
METAPHASE
ANAPHASE
Metaphase
plate
Spindle
Centrosome at
one spindle pole
TELOPHASE AND CYTOKINESIS
Cleavage
furrow
Daughter
chromosomes
Nuclear
envelope
forming
Nucleolus
forming
]
Terjadi setelah pembelahan karyokinesis (pembelahan nukleus)
selesai. Kemudian disusul sitokinesis (pembelahan sitoplasma).
Sitokinesis terdiri atas dua macam, yaitu:
1. Disjunctive
Sitokinesis yang disjunctive, menghasilkan sel-sel anak yang
lepas-lepas. Contoh: limfosit dalam reaksi immune, membentuk
klon. Sel tidak berhubungan / berlekatan satu sama lain.
2. Astral
Sitokinesis astral menghasilkan sel-sel anak yang masih
berhubungan / berlekatan. Contoh: pada pembentukan blastula, tiap
sel dalam blastula (blastomer) masih berlekatan dan berhubungan.
Hubungan antara sel bersebelahan berupa gap junction, yang
merupakan tempat keluar masuk / transport berbagai bahan
bermolekul kecil, ion, air, dan juga terjadi perimbangan muatan
listrik.
Sitoskeleton atau kerangka sel adalah jaring berkas-berkas protein yang
menyusun sitoplasma eukariota. Jaring-jaring ini terdiri dari tiga tipe dasar,
yaitu mikrofilamen, mikrotubulus (jamak: mikrotubuli), dan filamen perantara
(intermediate). Ketiga filamen ini terhubung satu sama lain dan saling
berkoordinasi. Dengan adanya sitoskeleton, sel dapat memiliki bentuk yang
kokoh, berubah bentuk, mampu mengatur posisi organel, berenang, serta
merayap di permukaan.
•Memberikan dukungan mekanis pada sel dan
mempertahankan bentuknya. Ini sangat penting bagi sel hewan
yang tidak memiliki dinding sel.
•Sebagai pembantu untuk mempertahankan posisi bagianbagian sel. Sitoskeleton juga sebagai tempat bergantungnya
organel-organel dan bahkan molekul enzim sitosol.
•Sitoskeleton juga terlibat dalam beberapa jenis
motilitas(gerak) sel. Mencakup perubahan tempat sel maupun
bagian sel tang lebih terbatas.
•Memberi bentuk pada sel.
• Mikrotubula
• Mikrofilamen
• Filamen Intermediet
Mikrotubul
• Struktur dan komposisi :
– Berbentuk pipa
– Terdapatpada hampir semua
sel eukariotik
– Terdidi dari molekul tubulin
subunit Alpha dan Beta
– Memiliki polaritas :
– Protein MAP (microtubule
associated protein),
menghubungkan antar
rangkaian mirotubul
– Dalam sitoplasma terdapat
subunit tubulin bebas dan
mikrotubul.
Peranan Mikrotubul
• Mekanis-fisik
– Memberi bentuk
– Mempertahankan organisasi internal sel
• Pergerakan vesikula dan organel dalam sel
• Pergerakan sel – motilitas : silia flagela
• Pembelahan sel
• Struktur dan komposisi
Mikrofilamen
– Terdiri atas protein aktin >
membentuk filamen aktin
– Berinteraksi dengan
proteinmotor myosin
• Peranan :
– Pergerakan sel
– Perubahan bentuk sel dan
sitokinesis
– Dapat merupakan struktur
yang kaku dan permanen
(ex:mikrovilli), atau struktur
yang kontraktil (otot), atau
struktur yang temporer dalam
sel (mitosis, juluran sel).
Filamen
Intermediet
• Struktur dan komposisi
– Berbentuk serat mirip tali
• Peranan
– Membantu sel dalam
mempertahankan diri dari
tekanan mekanis
– Menetapkan posisi organel
tertentu
Tabel Perbandingan antara ketiga jenis sitoskeleton
SITOSKELETON
Gb. 1
Gb. 4
STRUKTUR SITOSKELETON
Gb. 2
MIKROTUBULA
Gb. 3
MEIOSIS
-Berlangsung pada organ reproduksi di sel
kelamin/gamet (gonad).
-Satu
sel
induk
(diploid-2n)
menghasilkan 4 sel anak (haploid-n).
akan
-Sel induk tidak sama dg sel anak.
-Individu baru yang dihasilkan tetap akan
diploid (2n).
Tujuan:
untuk menghasilkan sel anak yang memiliki
setengah set kromosom sel induknya.
Meiosis
1.Hewan
-jantan (spermatogenesis)
-betina (oogenesis)
2.Tumbuhan
-jantan (mikrosporogenesis)
-betina (makrosporogenesis)
Keragaman siklus hidup
1. Hewan
2. Tumbuhan dan beberapa algae
3. Fungi dan beberapa algae
hewan
tumbuhan
fungi
Tahap-tahap meiosis
Meiosis 1
1. Profase I
a. Leptoten
Kromatin menebal membentuk kromosom.
b. Zygoten
Kromosom yang homolog mulai berpasangan, kedua sentriol bergerak
menuju ke kutub yang berlawanan.
c. Pakiten
Tiap kromosom menebal dan mengganda menjadi dua kromatida dengan
satu sentromer.
d. Diploten
Kromatida membesar dan memendek, bergandengan yang homolog dan
menjadi rapat.
e. Diakenesis
Ditandai dengan adanya pindah silang (crossing over) dari bagian
kromosom yang telah mengalami duplikasi. Hal ini hanya terjadi pada meiosis
saja,, yang dapat mengakibatkan terjadinya rekombinasi gen. nucleolus dan
dinding inti menghilang. Sentriol berpisah menuju kutub yang berawanan,
terbentuk serat gelendong diantara dua kutub.
Leptoten
Zigoten
Pakiten
Diploten
Diakinesis
2. Metafase 1
Pada tahap ini, tetrad menempatkan
dirinya pada bidang ekuator. Membrane inti
sudah tidak tampak lagi dan sentromer
terikat oleh spindel pembelahan.
3. Anafase I
Pada tahap ini, spindel pembelahan
memendek dan menarik belahan tetrad
(diad) ke kutub sel berlawanan sehingga
kromosom homolog dipisahkan. Kromosom
hasil crossing over yang bergerak ke kutub
sel membawa materi genetic yang berbeda.
4. Telofase I
Pada tahap ini, membrane sel
membentuk sekat sehingga terbentuk dua
sel anak yang bersifat haploid, tetapi setiap
kromosom masih mengandung dua kromatid
(siser cromatid) yang terhubung melalui
sentromer.
Meiosis 2
1. Profase II
a. Benang – benang kromatin berubah
kembali menjadi kromosom.
b. Kromosom yang terdiri dari 2 kromatida
tidak mengalami duplikasi lagi.
c. Nucleolus dan dinding inti menghilang.
d. Sentriol berpisah menuju kutub yang
berlawanan.
e. Serat – serat gelendong terbentuk
diantara 2 kutub pembelahan.
2. Metafase II
Kromosom kebidang ekuator
menggantung pada serat gelendong melalui
sentromernya.
3. Anafase II
Kromatida berpisah dari homolognya,
dan bergerak menuju ke kutub yang
berlawanan.
4. Telofase II
a. Kromosom berubah menjadi benang –
benang kromatin kembali.
b. Nucleolus dan dinding inti terbentuk
kembali.
c. Serat – serat gelendong menghilang
dan terbentuk sentrosom kembali.
Meiosis pada hewan dan
manusia
Oogenesis
Meiosis terjadi di dalam ovarium ketika folikel de Graaf mengalami
pemasakan dan selesai sebelum terjadi ovulasi. Inti oosit atau ovum
membelah sehingga kromosom terpisah dan terbentuk dua set yang
masing-masing mengandung 23 kromosom. Satu set tetap lebih besar
dibanding yang lain karena mengandung seluruh sitoplasma, sel ini
disebut oosit sekunder. Sel yang lebih kecil disebut badan polar pertama.
Kadang-kadang badan polar primer ini dapat membelah diri dan secara
normal akan mengalami degenerasi.
Pembelahan meiosis pertama ini menyebabkan adanya kromosom
haploid pada oosit sekunder dan badan polar primer, juga terjadi
pertukaran kromatid dan bahan genetiknya. Setiap kromosom masih
membawa satu kromatid tanpa pertukaran, tetapi satu kromatid yang lain
mengalami pertukaran dengan salah satu kromatid pada kromosom yang
lain (pasangannya). Dengan demikian kedua sel tersebut mengandung
jumlah kromosom yang sama, tetapi dengan bahan genetik yang
polanya berbeda.
Pembelahan meiosis kedua biasanya terjadi
hanya apabila kepala spermatozoa
menembus zona pellucida oosit (ovum).
Oosit sekunder membelah membentuk ovum
masak dan satu badan polar lagi, sehingga
terbentuk dua atau tiga badan polar dan satu
ovum matur, semua mengandung bahan
genetik yang berbeda. Ketiga badan polar
tersebut secara normal mengalami
degenerasi. Ovum yang masak yang telah
mengalami fertilisasi mulai mengalami
perkembangan embrional.
Spermatogenesis
Tahap pembentukan spermatozoa dibagi atas tiga tahap yaitu :
1.Spermatocytogenesis
Merupakan spermatogonia yang mengalami mitosis berkali-kali yang akan
menjadi spermatosit primer.
Spermatogonia
Spermatogonia merupakan struktur primitif dan dapat melakukan reproduksi
(membelah) dengan cara mitosis. Spermatogonia ini mendapatkan nutrisi dari
sel-sel sertoli dan berkembang menjadi spermatosit primer.
Spermatosit Primer
Spermatosit primer mengandung kromosom diploid (2n) pada inti selnya dan
mengalami meiosis. Satu spermatosit akan menghasilkan dua sel anak, yaitu
spermatosit sekunder.
2. Tahapan Meiois
Spermatosit I (primer) menjauh dari lamina basalis, sitoplasma makin banyak
dan segera mengalami meiosis I yang kemudian diikuti dengan meiosis II.
3. Tahapan Spermiogenesis
Merupakan transformasi spermatid menjadi spermatozoa yang meliputi 4 fase.
Hasil akhir berupa empat spermatozoa masak.
Meiosis pada tumbuhan
Mikrosporogenesis
Makrosporogenesis
Inti Proses Pembelahan
Meiosis
-Reduksi jumlah kromososm
-Rekombinasi dengan penukaran segmen2
kromosom (blok-blok DNA) dengan cara
crossing over.
-Penyusunan secara acak terhadap
kromosom homolog.
Perbedaan Mitosis dan Meiosis
Aspe k y a ng dibe da ka n
Tujuan
H a sil Pe m be la ha n
Sifat sel anak
Tempat terjadinya
Mit osis
Meiosis
Unt uk pert umbuhan
2 sel anak
Diploid (2n)
Sel somatis
Sifat mempertahankan diploid
4 sel anak
Haploid ( n)
Sel gonad
Sumber
http://www.sith.itb.ac.id/profile/pdf/iriawati/bahan-kuliah/bahan1/Pendahuluan.pdf
http://www.smaker1tomohon.org/forum/index.php?topic=760.0
staff.ui.ac.id/internal/132206698/material/PROSESOOGENESIS.pp
t
http://iqbalali.com/2008/02/01/spermatogenesis-vsoogenesis/
http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/anglc_4.gi
f
http://genetics.sjtu.edu.cn/genetics/2.02.files/image007.jp
g
www.google.com
http://www.biology.iupui.edu/biocourses/n100/images/meiosis2cropped.jp
g