04/12/231 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20121
Fisiologi SelPertumbuhan dan Perkembangan Sel Pembelahan Sel
Biologi Sel
Semester Gasal 2011/2012
Esti Widowati,S.Si.,M.P
04/12/232 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20122
Pertumbuhan Sel
Pertumbuhan dan perkembangan sel tergantung dari pertumbuhan, perbanyakan dan perbaikan sel
Uniseluler : untuk reproduksi Multiseluler : untuk pertumbuhan
sampai dewasa karena mempengaruhi perbanyakan sel penyusun jaringan
04/12/233
Tipe Pembelahan Sel
Mitosis: Growth, development and repair Asexual reproduction (yields identical cells) Occurs in somatic (body) cells
Meiosis: Sexual reproduction (yields different cells) Occurs in specific reproductive cells
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/234 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20124
Pertumbuhan pada uniseluler terjadi setelah mengalami pembelahan sel
Pertumbuhan dan pembelahan sel merupakan suatu siklus sel
Siklus sel terdiri atas interfase dan fase mitotik (mitosis dan cytokinesis)
Siklus sel terjadi pada sel embrionik atau sel yang mengalami regenerasi
Siklus sel dapat terhenti (degenerasi dan kematian)
Regenerasi dapat dengan mudah terjadi pada suatu jaringan atau sebaliknya
04/12/235 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/236 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20126
Interfase Tahap G1/ first gap phase : dimulai dari sel yang baru membelah. 3-4 jam
sampai tahunan. Terjadi sintesis RNA diikuti sintesis protein sehingga sitoplasma semakin banyak dan sel tumbuh. Sintesis RNA dimulai di nukleus dan spesifik sesuai DNA
Tahap S/ Synthetic phase : proses sintesis DNA (replikasi) sehingga
kromosom bersifat diploid. 7-8 jam. Replikasi sentriol. Sintesis RNA masih berjalan walaupun tidak dominan. Pembentukan molekul histon (protein dasar kromosom)
04/12/237 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20127
Tahap G2/ second gap phase :
tahap akhir pertumbuhan yang dilanjutkan dengan pembelahan sel. 2-5 jam. Masih terjadi sintesis RNA dan berhenti saat pembelahan sel dimulai. Telah ada kromosom diploid dan sepasang unit sentriol. Sel siap membelah
04/12/238 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20128
Pembelahan Sel
Pembelahan sel dapat terjadi secara mitosis dan meiosis
Setiap pembelahan terjadi kariokinesis dan sitokinesis
Sitokinesis terjadi lebih sederhana karena kariokinesis melibatkan kromosom
04/12/239 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/20129
Mitosis
1 sel induk menjadi 2 sel anak Jumlah kromosom sel induk sama
dengan jumlah kromosom sel anak Pada sel soma Untuk memperbanyak sel supaya
organisme dapat tumbuh Tahapannya : profase, metafase,
anafase dan telofase
04/12/2310 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2311
G2 OF INTERPHASE PROPHASE PROMETAPHASE
Centrosomes(with centriole pairs) Chromatin
(duplicated)
Early mitoticspindle
AsterCentromere
Fragmentsof nuclearenvelope
Kinetochore
Nucleolus Nuclearenvelope
Plasmamembrane
Chromosome, consistingof two sister chromatids
Kinetochore microtubule Figure 12.6
Nonkinetochoremicrotubules
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2312
Centrosome at one spindle pole
Daughter chromosomes
METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS
Spindle
Metaphaseplate Nucleolus
forming
Cleavagefurrow
Nuclear envelopeforming
Figure 12.6
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2313
• The mitotic spindle– mikrotubul yang mengontrol pergerakan kromosom
selama mitosis
• Spindle muncul dari sentromer– spindle microtubules – asters
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2314
Perakitan spindle microtubules dimulai dari sentrosom - microtubule organizing center
Sentrosom bereplikasi membentuk dua sentrosom yang bermigrasi ke kutub yang berlawanan, dan spindle microtubules tumbuh dari sentrosom
Aster (a radial array of short microtubules) muncul dari tiap sentrosom
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2315
The Spindle
Spindle memiliki struktur seperti web terbuat dari microtubule . Sangat penting pada mitosis karena mengatur kromosom untuk berada pada posisi yang benar
A cell at metaphase a spindle
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2316
Some spindle microtubules Berikatan dengan kinetochores chromosomes
CentrosomeAster
Sisterchromatids
MetaphasePlate
Kinetochores
Overlappingnonkinetochoremicrotubules
Kinetochores microtubules
Centrosome
ChromosomesMicrotubules 0.5 µm
1 µm
Figure 12.7 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2317
Chromosomes attached to spindle Chromosomes attached to spindle during nuclear divisionduring nuclear division
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2318
Kinetochore microtubules : berikatan dengan kinetochores chromosomes dan menggerakkan kromosom ke daerah metafase Nonkinetochores: overlap satu sama lain tetapi tidak berikatan dengan chromosome
Two kinds of microtubules
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2319 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2320
0.5 µm
Chromosomeduplication(including DNA synthesis)
Centromere
Separation of sister chromatids
Sisterchromatids
Centromeres Sister chromatids
A eukaryotic cell has multiplechromosomes, one of which is
represented here. Before duplication, each chromosome
has a single DNA molecule.
Once duplicated, a chromosomeconsists of two sister chromatids
connected at the centromere. Eachchromatid contains a copy of the
DNA molecule.
Mechanical processes separate the sister chromatids into two chromosomes and distribute
them to two daughter cells.
Figure 12.4 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2321 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201221
Profase
1. Didahului interfase
2. Sentriol telah bereplikasi dan di dekat nukleus bergerak ke tepi diikuti mikrotubuli yang membentuk aster
3. Sentriol dengan aster bergerak terus ke tepi. Mikrotubuli membentuk bangunan penghubung dua sentriol yaitu spindel
04/12/2322
1. Benang kromatin terlihat menebal
2. Nukleolus mengecil dan mulai menghilang
3. Membran inti sel menghilang
4. Sentriol mencapai kutub pembelahan sel dengan memiliki aster dan spindel yang menghubungkan kedua unit sentriol
5. Kromosom terlihat jelas dan memiliki sentromer lengkap dengan lengannya
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201222
04/12/2323
Metafase
1. Kromosom menempatkan diri di bidang ekuator antara dua buah kutub pembelahan
2. Terbentuk benang penghubung antara kinetokor dengan kutub pembelahan sel (chromosomal fibers) untuk menarik kromatid kearah kutub pembelahan sel
3. Kromatid mulai terpisah dari pasangannya
4. Kromatid yang mulai terpisah dihubungkan dengan kutub pembelahan sel pada setiap sisi
5. Tahap ini diakhiri dengan tertariknya bagian kinetokor kearah kutub pembelahan sel dan bagian lengan kromatidnya masih melekat satu sama lain
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201223
04/12/2324
Anafase1. Pemisahan lengan-lengan kromatid secara
sempurna dan bergerak menuju kutub pembelahan sel
2. Gerakan diduga disebabkan oleh tarikan benang spindel penghubung kinetokor dengan kutub pembelahan sel
3. Gerakan diketahui disebabkan pemendekan chromosomal fibers yang tersusun dari mikrotubuli yang mengandung tubulin yang berpolimerisasi dan memendek
4. Kromosom berkumpul mengelompokpada tiap kutub dan membran plasma mulai berubah
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201224
04/12/2325
Pada anafase, sister chromatid berpisahDan bergerak sepanjang kinetochore
microtubules menuju arah berlawanan ujung sel
Spindlepole
Kinetochore
Figure 12.8
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2326 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2327
Telofase
1. Membran inti mulai tampak melingkupi kromosom pada tiap kutub
2. Kromosom tampak menipis dan tampak sebagai kromatin
3. Pemisahan sitoplasma dan organel didahului pelekukan membran sel kedalam
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201227
04/12/2328
Terbentuk dua sel yang sama bentuk dan sifatnya dengan jumlah kromosom yang sama
Kromosom diploid Sel baru/anak akan mengalami
pertumbuhan sel yaitu interfase dan siap membelah lagi
Kematian sel dapat digantikan dengan sel baru
Organisme dapat terus tumbuh dengan pembelahan mitosis
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201228
04/12/2329
Cytokinesis Pada sel hewan
Cytokinesis terjadi oleh proses yang disebut cleavage, membentuk sebuah cleavage furrow
Cleavage furrow
Contractile ring of microfilaments Daughter cells
100 µm
(a) Cleavage of an animal cell (SEM)S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2330
Pada sel tumbuhan, selama cytokinesisTerbentuk plat sel (cell plate)
Daughter cells
1 µmVesiclesforming cell plate
Wall of patent cell Cell plate New cell wall
(b) Cell plate formation in a plant cell (SEM)Figure 12.9 B S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2331
1 Prophase. The chromatinis condensing. The nucleolus is beginning to disappear.Although not yet visible in the micrograph, the mitotic spindle is staring to from.
Prometaphase.We now see discretechromosomes; each consists of two identical sister chromatids. Laterin prometaphase, the nuclear envelop will fragment.
Metaphase. The spindle is complete,and the chromosomes,attached to microtubulesat their kinetochores, are all at the metaphase plate.
Anaphase. Thechromatids of each chromosome have separated, and the daughter chromosomesare moving to the ends of cell as their kinetochoremicrotubles shorten.
Telophase. Daughternuclei are forming. Meanwhile, cytokinesishas started: The cellplate, which will divided the cytoplasm in two, is growing toward the perimeter of the parent cell.
2 3 4 5
NucleusNucleolus
ChromosomeChromatinecondensing
Figure 12.10 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2332
Pembelahan sel dapat dihentikan pada tahap metafase untuk karyotyping (melihat bentuk kromosom dan melihat adanya kelainan)
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201232
04/12/2333 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201233
Meiosis 1 sel induk menjadi 4 sel anak Jumlah kromosom sel anak adalah separuh dari
jumlah kromosom sel induk (reduksi) Sel anak memiliki gabungan sifat sel jantan dan sel
betina Pada sel gonosom Kelainan kromosom disebabkan meiosis yang tidak
sempurna Meiosis sebenarnya adalah pembelahan sel
(terjadi replikasi DNA) diikuti pembelahan sel dua kali sehingga jumlah kromosom sel anak separuh jumlah kromosom sel induk
04/12/2334 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2335
Profase I Tahap penentu, paling lama dan paling kompleks Pembentukan pasangan kromosom homolog,
pertukaran bahan genetik dan lain-lain
a. Preleptotene
Benang kromosom masih tampak tipis dan sulit diamati. Hanya kromosom seks yang tampak nyata
b. Leptotene
Benang kromosom menebal. Tampak sebagai dua kromatid yang saling menempel
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201235
04/12/2336
c. Zygotene
Kromosom tampak jelas. Kromosom homolog akan berpasangan secara rapi. Kromomer yang homolog akan berpasangan
d. Pachytene
Pasangan kromosom lebih sempurna, pemendekan kromosom dan lebih jelas, ada sentromer dan terjadi crossing over pada kromosom homolog
e. Diplotene
Pemisahan kromosom homolog yang tidak sempurna karena diantara kedua kromosom terdapat bagian yang menempel (chiasmata) dan terjadi proses crossing over
f. Diakenesis
Kromosom mengalami pemendekan sehingga tampak lebih jelas dan masih tersebar dalam inti. Terjadi terminalisasi chiasmata (chiasmata bergerak menuju ujung kromosom). Nukleolus mulai menghilang 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201236
04/12/2337
Tahap pachytene dan diplotene adalah penentu
Terjadi pertukaran bahan genetik dalam kromosom dan menjadi penentu sifat
Proses dapat berlangsung bulanan sampai tahunan
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201237
04/12/2338
Prometafase I
1. Tahap yang pendek yang mendahului interfase I
2. Membran inti mulai menghilang
3. Kromosom tampak lebih pendek dan menebal sehingga kromosom tampak memiliki 4 lengan (dua kromosom berpasangan)
Metafase I
1. Kromosom tersusun di bidang ekuator dan mulai terjadi pemisahan kromosom
2. Pasangan kromosom tidak terpisah tetapi satu kesatuan
3. Pasangan kromosom akan berada pada satu sisi sedangkan pasangan homolog lainnya di sisi yang lain
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201238
04/12/2339
Anafase I
1. Kromosom mulai bergerak ke kutub pembelahan
2. Pasangan kromosom sebelah kiri akan menuju kutub disebelah kiri begitu juga yang kanan
Telofase I
1. Tahap terakhir meiosis I
2. Kromosom berkumpul di kutub pembelahan
3. Pembentukan membran inti dan pemisahan sitoplasma
4. Kromosom membentuk benang tipis
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201239
04/12/2340
Interfase
1. Tahap antara meiosis I dan II
2. Berlangsung sangat pendek dan tidak terjadi replikasi kromosom
3. Kromosom berasal dari hasil pembelahan meiosis I yang jumlahnya hanya separuh dari kromosom induknya
04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201240
04/12/2341
Profase II
1. Tahap awal meiosis II
2. Dimulai dengan terbentuknya spindel, aster, pergeseran sentriol ke kutub pembelahan dan perubahan lain seperti dalam mitosis
Metafase II
1. Kromosom di bidang ekuator 04/12/23S1-ITP Biologi Sel 2011/201241
04/12/2342
Anafase II
1. Pergeseran kromosom kearah kutub pembelahan
2. Membran sel mulai berubah bentuk menjadi lebih lonjong
Telofase II
1. Kromosom berkumpul pada kutub pembelahan dan diikuti pembentukan membran inti serta pemisahan sitoplasma
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2343 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2344 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2345
Allium cepa
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2346 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2347
Bacteria
Prokaryotes (bacteria and archaea) reproduce by a type of cell division called binary fissionIn binary fission– The bacterial chromosome replicates– The two daughter chromosomes actively move apart
S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
04/12/2348 S1-ITP Biologi Sel 2011/2012
Recommended