SEL

Kompetensi Dasar 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

SIKLUS SEL PENGERTIAN 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 INTERPHASE G1 S (DNA synthesis) G2 Cytokinesis Mitosis MITOTIC (M) PHASE Figure 12.5 Interfase G0 phase G1 phase S phase G2 phase Fase Mitosis mitosis cytokinesis

INTERFASE 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 ).

G FASE 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.

G FASE 1 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)

S FASE 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)

G FASE 2 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).

FASE PEMBELAHAN ( M PHASE ) mitosis Tahap terjadinya pembelahan sel Mitosis terdiri dari 5 Fase : Prophase Prometaphase Metaphase Anaphase Telophase

PROPHASE 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.

PROMETAPHASE 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.

METAPHASE 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)

ANAPHASE 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.

TELOPHASE 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.

Centrosomes (with centriole pairs) Chromatin (duplicated) G2 OF INTERPHASE PROPHASE PROMETAPHASE Centrosomes (with centriole pairs) Chromatin (duplicated) Early mitotic spindle Aster Centromere Fragments of nuclear envelope Kinetochore Nucleolus Nuclear envelope Plasma membrane Chromosome, consisting of two sister chromatids Kinetochore microtubule Nonkinetochore microtubules

Nuclear envelope forming METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS Metaphase plate Cleavage furrow Nucleolus forming Nuclear envelope forming Centrosome at one spindle pole Daughter chromosomes Spindle

] SITOKINESIS 1. Disjunctive 2. Astral 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 Pengertian 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.

FUNGSI UMUM Memberikan dukungan mekanis pada sel dan mempertahankan bentuknya. Ini sangat penting bagi sel hewan yang tidak memiliki dinding sel. Sebagai pembantu untuk mempertahankan posisi bagian-bagian 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.

JENIS-JENIS SITOSKELETON 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

Mikrofilamen Struktur dan komposisi Peranan : 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 Peranan 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) akan menghasilkan 4 sel anak (haploid-n). -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.

-jantan (spermatogenesis)‏ -betina (oogenesis)‏ 2.Tumbuhan 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.

a. Kromosom berubah menjadi benang – benang kromatin kembali. 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

Sumber http://www.sith.itb.ac.id/profile/pdf/iriawati/bahan-kuliah/bahan-1/Pendahuluan.pdf http://www.smaker1-tomohon.org/forum/index.php?topic=760.0 staff.ui.ac.id/internal/132206698/material/PROSESOOGENESIS.ppt http://iqbalali.com/2008/02/01/spermatogenesis-vs-oogenesis/ http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/anglc_4.gif http://genetics.sjtu.edu.cn/genetics/2.02.files/image007.jpg www.google.com http://www.biology.iupui.edu/biocourses/n100/images/meiosis2cropped.jpg