SIKLUS SEL MITOSIS & MEIOSIS
MUJOSEMEDI LAB BIOLOGI FK UNS
BINARY FISSION
Sebag besar sel berreproduksi berreproduksi mell bbrp bbrp cara dlm Pembelahan sel Sel Prokaryotic membelah membelah mell btk pembelahan pembelahan sederhana yg dsb pemblhan dsb pemblhan Binary
3 proses langkah Single “naked” strand memisah dan membtk duplikat dirinya sendiri. berlawanan Dua kopi bergerak ke sisi sel yg berlawanan identik Sel terbelah kedlm 2 sel baru yg identik ("daughter ("daughter cells“). cells“). 2
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
3
SIKLUS SEL • Siklus Siklus sel atau siklus siklus pemblhan pemblhan sel : adl seri seri kejadian kejadian yg terjad jadi pd sel sel eu euka kary ryot otik ik yg meny menyeb ebab abka kan n replikasi sel. • Kejadian ini td 2 periode :
a)Interfase : : a)Interfase ◦
saat sel tumbuh, mengakumulasi banyak nutrient
utk
mitosis
dan
menduplikasi
DNAnya. ◦
Td fase G1, fase S & fase G2.
4
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
b) Fase Mitosis (M) : ◦
◦
Saat sel membelah 2 sel anakan. Td 2 proses : mitosis (khrom sel terbagi kedlm 2 sel anakan) & cytokinesis (sitoplasma sel membelah utk membtk sel yg berbeda).
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
GBR : Siklus sel.
5
INTERFASE : •Stlh fase M (“M phase”), sel anakan masuk interfase (siklus baru). •Berbagai tingk interfase (G1,
S, dan G2)
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
scr
morfologis tdk dpt dibedakan •Setiap fase siklus sel memp proses biokimia yg berbeda yg menyiapkan sel utk inisiasi pemblhan sel. 6
a.Fase G1 : 1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
• Adl dr akhir fase M hg permulaan sintesis DNA • G = gap atau growth. • Aktivitas biosintetik yg
slm
fase M, mulai
lagi. Mis: sintesis enz yg diperlukan dlm fase S (utk replikasi DNA). • Lama fase G1 bervariasi, diantara sel yg berbeda walaupun pd spesies yg sama.
7
b.Fase S : ◦
◦
◦
◦
◦
Mulai ketika sintesis DNA diinisiasi.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
Selesai ktk semua khrom tlh direplikasi (tiap khrom memp 2 sister chromatids). Pd fase ini, jml DNA digandakan, meskipun ploidy sel tetap sama. Mengapa? Laju transkripsi RNA & sintesis prot sangat rendah, kecuali produksi histon. Mengapa? Lama fase S relatif konstan diantara sel-sel pd spesies yg sama. Mengapa ?
8
c. Fase G2 : ◦
Sints
prot
microtubulus
terjd, yg
terutama
diperlukan
dlm
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
produksi proses
mitosis. ◦
Hambatan sints prot selama fase G2 mencegah sel menjalani mitosis.
Fase G0 : ▫
Suatu tingkatan dlm siklus sel yg mana pembelahan sel ditahan (sel keluar dari siklus).
9
FASE M : • Relatif singkat td pemblhan nukleus (karyokinesis) dan pemblhan sitoplasma (cytokinesis).
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
• Scr berurutan meliputi profase, prometafase, metafase, anafase dan telofase yg menuju ke cytokinesis.
INTERFASE
10
Fase M (Mitosis) : 1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
11
MITOSIS :
• Adl proses pemisahan khrom dlm nukleus sebuah sel eukaryotik kedlm 2 nuklei sel anakan.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
• Biasanya diikuti cytokinesis dg segera : membagi nuklei, sitoplm, organella, dan membran sel kedlm 2 sel anakan yg mengandung komp selluler yg hampir sama. • Mitosis+cytokinesis = fase mitosis (M) pd siklus sel. • Pemblhan sel induk kedlm 2 sel anakan, scr genetik identik satu sama lain dan dg sel induk mereka.
12
a.Profase : ▫
▫
▫
▫
khromatin dlm nukleus memadat (condense) dan menjd nampak dlm mikroskup chy sbg khrom. Nukleolus tdk nampak. Centriol bergerak ke kutub berlawanan dan serabut memanjang dr centromer (bag khrom). Bbrp serabut melintasi sel utk membtk “mitotic spindle”.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
13
b.Prometafase : ▫
▫
▫
membr inti larut (sbg tanda awal prometafase). Bbrp protein melekat pd centromer yg membtk kinetochore (tempat mikrotubulus melekat). Microtubulus melekat pd khromosom mulai bergerak.
kinetochore
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
dan
14
c. Metafase : ▫
“Spindle fibers” mengelompokkan khrom di tengah nukleus sel (“metaphase plate”).
▫
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
Organisasi ini utk menjamin khrom terpisah, dan nukleus yg baru akan mendpt satu kopi masingmasing khrom.
15
d.Anafase : ▫
▫
pasangan khrom memisah dan bergerak ke kutub sel berlawanan. Gerakan berasal dr kombinasi gerakan kinetochore sepjg microtubulus spindle dan melalui interaksi fisik dr mikrotubulus kutub.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
16
e.Telofase : ▫
▫
▫
▫
khromatid sampai di kutub sel yg berlawanan. membran inti baru terbtk mengelilingi nuklei sel anakan.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
Khrom & serabut gelendong “disperse” & tdk nampak lagi. Cytokinesis atau penyekatan sel dimulai.
17
•Cytokinesis : ◦
berakhir ketika “fiber ring” yg terssn dr prot actin di sekitar pusat dr sel mengkerut (kontraksi) yg
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
menangkap sel kedlm 2 sel anakan, masingmasing dg 1 nukleus.
18
TIGA KATEGORI SEL : a. Sel dg spesialisasi struktural ekstrem : Sel syaraf, sel otot & sel drh merah
kehilangan
memblh stlh diferensiasi tjd
kemamp utk
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
sel tetap spt itu hg
mati. b. Sel yg scr normal tdk membelah : Sel dpt diinduksi utk mulai sintesis DNA, mis : sel hati pemotongan bag hati ; lymphocyte
proliferasi jika bersekutu dg antigen yg sesuai.
dg dpt 19
c. Sel yg scr normal memp aktivitas mitosis tinggi : ◦
Adl subjek pembaharuan yg terus menerus dg pemblhan,
◦
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
Mis : Sel gonial (oogia & spermatogonia) gamet.
◦
Sel induk/stem cells
sel
drh merah & sel drh
putih. ◦
Misal: Sel epithel
tbh sll diperbarui.
melapisi rongga & permkan 20
MEIOSIS : • Adl pemblhan reduksi yg mana juml khrom per sel dikurangi setengah. Pd bntg
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
pembtkan sel gamet.
• Esensial utk reproduksi seksual tjd pd semua eukaryotik. • Slm meiosis, DNA genome dr sebuah “diploid germ cell” direplikasi yg diikuti dg 2 putaran pemblhan 4 sel haploid.
21
• Setiap sel anakan mengandung satu set lengkap khrom, atau setengah dr kandungan genetik sel semula.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
• Slm meiosis khrom dr setiap parent cell menjalani rekombinasi genetik
tiap gamet
tiap zygote
memp blue print genetik yg unik yg dikode dlm DNAnya. • Meiosis & fertilisasi merup “sexuality” pd eukaryotik individu yg beda scr genetik dlm populasi. 22
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
23
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
Profase 1
24
• Meiosis menggunakan bbrp mekanisme yg sama yg digunakan slm mitosis utk mendistribusikan khrom.
Kejadian meiosis yg menunjukkan “chromosomal crossover ”
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
25
• Yg unik dlm meiosis, yakni perpasangan dan rekombinasi genetik ant khrom homolog. • Sel induk manusia adl diploid menjalani meiosis utk gamet haploid : spermatozoa pd
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
atau ova
pd . Gamet ini bertemu dlm tuba Fallopii ♀ zygote diploid embryo. • Prinsipnya adl bhw meiosis sel benih mitosis
sel somatik.
26
PROSES MEIOSIS : • Meiosis adl pemblhan sel gamet. Tahapan meiosis identik dlm pola dan nama dg tingk interfase pd
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
siklus sel mitosis, yai :
a.Fase G1 : sel aktif mensint prot (enz & prot struktural)
utk pertbhan. Setiap sel td 46
khrom (2N, identik dg sel somatik) yg masingmasing berupa sebuah molk DNA tunggal.
27
b.Fase S : DNA direplikasi, khrom-nya diduplikasi dlm btk “2 sister chromatids” (46 khrom, 2N). Sel dianggap diploid
mengandung juml
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
centromer yg sama. Sister chromatids blm konden.
c. Fase G2 : fase G2 tdk ada dlm meiosis. • Selesai interfase
diikuti meiosis I & II. Meiosis I
tjd pemisahan pas khrom homolog kedlm 2 sel anakan sel.
pemblhan
meiosis I mereduksi ploidy 28
• Meiosis II adl pemisahan “individual (sister) chromatids” kedlm sel anakan haploid. Dua sel hasil meiosis I memblh slm meiosis II
4
sel
anakan haploid.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
• Meiosis I dan II dibagi kedlm tahap profase, metafase, anafase, dan telofase, sama dg subfase
dlm siklus sel mitosis. • Meiosis mencakup tahap meiosis I (profase I, metafase I, anafase I, telofase I) dan meiosis II (profase II, metafase II, anafase II, telofase II).
29
• Meiosis menghasilkan diversitas dlm 2 cara : a. Slm pemblhan meiosis I tjd pemisahan pas krom homolog dan pengelompokan krom scr
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
bebas kedlm sel gamet ; b. Pertukaran fisik bag khrom homolog oleh rekombinasi slm profase I
kombinasi
genetik baru dlm khrom. 30
MEIOSIS I : • Pd meiosis I, pas khrom homolog (sdh direplikasi) pd sel diploid (46 khrom = 2N = 23 psg), memisah 2
sel haploid
meiosis I
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
sbg pemblhan
reduksi.
MEIOSIS II: • terjd pemisahan sister chromatid (spt mitosis) 2 sel haploid (23 khrom, N) per sel anakan dr pemblhan I.
31
FASE MEIOSIS : a.Profase I : ◦
Khrom homolog berpasangan (synapse) dan
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
crossing over (rekombinasi) terjd. ◦
Khrom
(replicated)
yg
berpasangan
dsb
bivalent atau tetrad (td 2 khrom dan 4 khromatid), ◦
Pd tahap ini, non-sister chromatid mungkin crossing over . 32
MEIOSIS I : 1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
33
b.Metafase I : ◦
◦
pas krom homolog bergerak ke “metaphase plate”. Basis fisik “independent assortment” krom adl orientasi random dr setiap bivalent sepanjang metaphase plate pd grs equator yg sama.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
c. Anafase I : ◦
◦
krom yg utuh ditarik ke kutub yg berlawanan set haploid.
2
Setiap krom masih mengandung sepsg sister 34 chromatid.
b.Telofase I : ◦
pemblhan meiois berakhir ktk centromer tiba
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
di kutub. ◦
Setiap sel anakan memp ½ juml krom ttp setiap krom td sepsg chromatid.
◦
Membr inti mengelilingi setiap sel haploid. Krom
kromatin. Sel mungk masuk periode
interkinesis/ interfase II.
35
MEIOSIS II : Hasil akhir meiosis II adl 4 sel haploid (23 krom, 1N) dr 2 sel haploid (23 krom, 1N, setiap krom td 2 sister chromatid) yg diproduksi pd meiosis 1.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
a.Profase II : ◦
◦
◦
nukleoli dan “nuclear envelope” tdk nampak. Khromatid memendek dan menebal. Centriole bergerak ke kutub dan menyusun “spindle fibers” utk meiosis II. 36
a. Metafase II : ◦
centromer mengandung 2 kinetochore yg melekat
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
pd spindle fibers dr centrosome (centriole) pd setiap kutub. ◦
“Equatorial metaphase plate berotasi 90 derajad bila dibandingkan dg meiosis I, tgk lurus dg plate sblmnya. 37
MEIOSIS II :
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
38
c. Anafase II : ◦
centromer terbelah microtubulus yg berlekatan dg kinetochore menarik sister chromatid terpisah sister chromatid bergerak ke kutub yg berlawanan.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
d. Telofase II : ◦
◦
◦
krom uncoil memanjang dan spindle tdk nampak. Nuclear envelope terbtk lagi. Pemblhan 4 sel anakan (yg memp satu set 39 haploid krom).
PENTINGNYA MEIOSIS :
a. Meiosis memfasilitasi reproduksi seksual yg stabil. Tanpa meiosis : fertilisasi
zygote yg memp 2 kali
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
juml khrom dr zygote generasi seblmnya. Pd org scr normal diploid, polyploid
abnormalitas
perkemb atau lethal. b. Rekombinasi & “independent assortment” khrom homolog
diversitas genotip dlm populasi
variasi genetik gamet genetik dlm sebuah populasi.
variasi fenotip dan 40
NONDISJUNCTION : • Disjunction : pemisahan normal khrom pd meiosis I atau sister chromatid pd meiosis II.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
• Nondisjunction : ▫
pemisahan tdk normal khrom
gamet
yg
memp terlalu banyak atau terlalu sedikit khrom ttt. ▫
▫
Mis : trisomi atau monosomi. Nondisjunction dpt tjd pd meiosis I atau II atau slm mitosis.
41
• Ini adl penyebab bbrp kondisi medis pd manusia : 1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
▫
Down syndrome – trisomi 21
▫
Patau syndrome – trisomi 13
▫
Klinefelter syndrome –X pd ♂ (XXY, XXXY,dll)
▫
Turner syndrome – kurang 1 khrom X pd ♀ - mis : XO 42
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
43
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
Meiotic nondisjunction pd meiosis I dan II
44
MEIOSIS PD MANUSIA : a. Pada
:
▫ Meiosis tjd pd sel oogonium.
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
▫ Setiap oogonium yg meiosis membelah 2 kali membtk oocyte tunggal dan 3 polar bodies. ▫ Sblm pemblhan tjd, sel ini berhenti pd tingkat diplotene pd meiosis I dan dormant dlm follicle. ▫ Follicle mulai tumbuh dlm proses folliculogenesis, dan masuk siklus menstruasi.
45
▫ Oocyte yg msk siklus menstruasi melanjutkan meiosis I dan bertahan pd meiosis II hg fertilisasi. ▫
Proses meiosis pd
b. Pada ▫
▫
▫
▫
1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
tjd slm oogenesis.
:
Meiosis tjd pd sel-sel spermatogonium yg membelah 2 kali utk menghasilkan sperma. Sel ini membelah terus tanpa henti dlm tubulus seminiferus testis. Sperma diproduksi pd “steady pace”. Proses meiosis
tjd slm spermatogenesis. 46
PERBANDINGAN MITOSIS & MEIOSIS : 1 0 / 2 4 / 2 0 1 3
47
