SIKLUS PEMBELAHAN SEL

(1)

SIKLUS

PEMBELAHAN

SEL

(2)

 Keberlanjutan kehidupan didasarkan pada reproduksi dari sel-sel atau

pembelahan sel

Figure 12.1

(3)

 Proses pembelahan sel

 Merupakan bagian terintegrasi

dari siklus sel

(4)

Ada tiga macam pembelahan sel :

1. Amitosis (pembelahan langsung)

Pada proses pembelahan ini tidak tampak adanya kromosom. Inti akan memanjang sepanjang sumbu panjangnya dan diikuti konstriksi di bagian tengah sehingga timbul pola sebagai halter. Akhirnya dua bagian inti tersebut akan terpisah yang diikuti oleh pembelahan sitoplasmanya (sitokinesis).

Beberapa peneliti menyatakan bahwa pembelahan ini terjadi pada keadaan normal, kadang-kadang diikuti oleh sitokinesis yang tidak sempurna.

Dalam pembelahan amitosis, tidak ada mekanisme yang

membuat pembagian kromosom menjadi sama dalam

masing-masing anak selnya.

(5)

Organisme Unicellular melakukan reproduksi melalui pembelahan sel secara langsung.

100 µm

(a) Reproduction. An amoeba, a single-celled eukaryote, is dividing into two cells. Each new cell will be an individual organism (LM).

Figure 12.2 A

(6)

2. Mitosis (pembelahan tidak langsung)

Mitosis pada dasarnya juga terdiri dari dua proses yaitu kariokinesis (pembelahan inti) dan sitokinesis (pembelahan sitoplasma).

Dalam mitosis terlibat berbagai badan yang disebut mitotic apparatus (perangkat mitosis)yang meliputi aster dan kumparan di sekeliling sentirol.

Kumparan tersebut terdiri atas benang-benang

kromosom, continuos fibers dan interzonal fibers.

(7)

3. Meiosis

Disebut juga sebagai:

 Pembelahan reduksi

 Pembelahan maturasi  gametogenesis

Parental (2n) diploid  meiosis gamet haploid (1n)

(8)

 Pembelahan sel Eukaryot terdiri dari Mitosis dan Meiosis:

 Mitosis

 Pembelahan pada sel-sel tubuh

 Terdiri dari Kariokinesis/pembelahan inti dan Sitokinesis/pembelahan sitoplasma

 Menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom yang sama dengan sel induk (diploid)

 Menghasilkan sel anak yang identik secara genetik dengan sel induk

 Meiosis

 Pembelahan pada sel-sel kelamin atau sel gamet.

 Kariokinesis diikuti oleh Sitokinesis yang tidak sama banyak (pada betina) atau tidak sempurna (pada jantan)

 Menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk (haploid)

 Menghasilkan sel anak yang tidak identik secara genetik dengan sel induk

(9)

(10)

MITOSIS

(11)

• Mitosis adalah suatu

proses pembelahan sel

yang menghasilkan sel-

sel baru dengan kopian

DNA yang identik dengan

sel asalnya

(12)

• Organisme multiselular sangat tergantung pada pembelahan sel untuk tujuan :

 Perkembangan dari sel yang telah difertilisasi

 Tumbuh

 Perbaikan

20 µm 200 µm

(b) Growth and development.

This micrograph shows a sand dollar embryo shortly after the fertilized egg divided, forming two cells (LM).

(c) Tissue renewal. These dividing bone marrow cells (arrow) will give rise to new blood cells (LM).

Figure 12.2 B, C

(13)

 Pembelahan sel mitosis

menghasilkan sel-sel anak

yang identik secara genetik

 Sel-sel menduplikasi material genetiknya sebelum membelah, dipastikan bahwa masing-masing sel anak akan menerima copi

material genetik (DNA) yang persis

sama

(14)

 Molekul DNA di dalam sel dikemas menjadi kromosom

50 µm

Figure 12.3

(15)

 Kromosom-kromosom Eukaryot

 Terdiri dari kromatin, suatu

komplek DNA dan protein yang memadat selama pembelahan sel.

 Sel-sel somatik mempunyai dua set kromosom.

 Gamet-gamet mempunyai satu

set kromosom.

(16)

Dalam persiapan pembelahan sel:

 DNA di replikasi dan

kromosom dimampatkan

• Selama pembelahan sel, benang-benang kromatin memadat (menggulung) membentuk kromosom

• Kromosom hanya tampak sebagai struktur batang selama pembelahan sel

• Tiap-tiap kromosom adalah duplikat, terdiri dari dua

kromatid yang digabungkan oleh sentromer.

(17)

(18)

Chromosome Structure

P Arm

Centromere

Q Arm

(19)

• Masing-masing kromosom diduplikasi menjadi dua sister kromatid yang akan memisah selama pembelahan sel

0.5 µm

Chromosome duplication (including DNA synthesis)

Centromere

Separation of sister chromatids

Sister chromatids

Centromeres Sister chromatids

A eukaryotic cell has multiple chromosomes, one of which is represented here. Before duplication, each chromosome has a single DNA molecule.

Once duplicated, a chromosome consists of two sister chromatids connected at the centromere. Each chromatid 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

(20)

Fase-fase pada siklus sel

• Fase mitosis

• Interphase

INTERPHASE

G

₁

S

(DNA synthesis)

G

₂

Figure 12.5

 Fase mitosis

 Terdiri dari

mitosis dan

cytokinesis

(21)

 Mitosis terdiri dari lima fase yang berbeda

1. Prophase

2. Prometaphase

G₂OF 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

Figure 12.6

Nonkinetochore microtubules

(22)

3.Metaphase

4. Anaphase 5. Telophase

Centrosome at one spindle pole

Daughter chromosomes

METAPHASE ANAPHASE TELOPHASE AND CYTOKINESIS

Spindle

Metaphase

plate Nucleolus

forming Cleavage

furrow

Nuclear envelope forming

Figure 12.6

(23)

Siklus Sel

(24)

(25)

(26)

Siklus Sel

Interphase

• G1, S, G2

– Tumbuh dan Replikasi DNA

• G0 = Sel tanpa aktifitas

(27)

KEJADIAN MITOSIS

• BERLANGSUNG PADA SEL JARINGAN YANG MERISTEMATIS ATAU AKTIF MEMBELAH

• CONTOH:

– Pada tumbuhan :

• prokambium, kambium vasikular/interfasikular, meristem apeks/interkalar

– Pada hewan :

• Jaringan limpoid, sumsum tulang, testis, folikel rambut

(28)

MITOSIS TERJADI PADA FASE M

Selama fase M terjadi perubahan-perubahan morfologi sebagai berikut:

1) kromosom memadat;

2) membran inti hancur/fragmentasi;

3) retikulum endoplasma dan golgi kompleks terfragmentasi;

4) pelekatan sel dengan sel lainnya dan matriks ekstraseluler melemah; dan

5) sitoskleton ditransformasi menjadi spindel mitosis

untuk mengarahkan & mensegregasi krromosom.

(29)

• Segregasi kromosom dijalankan oleh spindle mitosis yang dibangun oleh mikrotubul.

• Spindel dibentuk diluar inti, jika membran inti melebur pada saat prometafase maka mikrotubul spindle menangkap kromosom dan meluruskan posisinya.

• Pada saat anafase, kromatid anak membelah dan ditarik ke kutub spindle yang

berlawanan.

• Spindel selalu memanjang sampai telofase dan berhenti setelah kromosom sampai

pada kutub, kemudian spindel melepaskan kromosom dan membran inti dibentuk

kembali pada saat telofase .

(30)

Prophase

• Bagian terlama dalam mitosis

• Sentriol bergerak kedepan

menuju kutub sel yang berlawanan

– Sentriol ditemukan di luar membran inti di area yang disebut sbg

Sentrosom

– Bertanggung jawab dalam mengatur benang spindel

• Membran inti mulai fragmentasi dan menghilang dalam sitoplasma

• Nucleolus berdisintegrasi

• Kromatin mulai memadat

membentuk kromosom

(31)

Prometaphase/Metaphase

• Benang spindle terikat pada kinetochore di tiap kromosom

– Kinetochore = keping2 berlapis dari protein yang terbentuk pada sisi yang berlawanan dari masing2 centromere

– Benang Spindle fibers merupakan mikotubul yang dibuat dari tubulin yang tumbuh di luar wilayah centrosome dan mengarahkan pergerakan dari kromosom

• Kromosom bermigrasi ke bidang equitorial /bidang metaphase di dalam sel

• Masing-masing sentromer disusun pada bidang

metafase dengan lengan-lengan yang terentang ke

luar secara random .

(32)

The Mitotic Spindle/Spindle fiber

–Merupakan perangkat terdiri dari mikrotubul yang mengontrol

pergerakan kromosom seIama

mitosis

(33)

• Spindel muncul dari sentrosom ,

termasuk mikrotubul spindel dan

aster

(34)

• Beberapa spindle microtubules

– Melekat pada kinetochores dari chromosomes dan mengarahkan chromosomes ke bidang metaphase

Centrosome Aster

Sister chromatids

Metaphase Plate

Kinetochores

Overlapping nonkinetochore microtubules

Kinetochores microtubules

Centrosome

Chromosomes

Microtubules 0.5 µm

1 µm

Figure 12.7

(35)

(36)

Ada tiga jenis mikrotubul, antara lain:

1. Mikrotubul kutub, yaitu mikrotubul yang saling bersambungan pada bagian tengah sell dan

berperan untuk mendorong kutub spindel 2. Mikrotubul kinetokor , yaitu mikrotubul yang

melekat ke kinetokor pada sentromer setiap kromosom dan berfungsi untuk menarik

kromosom pada kutub yang berlawanan 3. Mikrotubull bintang, yaitu mikrotubul yang

muncul ke seluruh arah dari sentrosom dan

berfungsi membantu penekanan spindel selama

pemisahan ke arah kutub

(37)

(38)

(39)

Anaphase

• Stadium paling singkat dalam mitosis

• Sister chromatids disjoin/berpisah dan

bermigrasi ke arah yang berlawanan di dalam sel

– Pergerakan ini tergantung pada pelekatan benang

spindel sentromer – Pergerakan ini di atur

secara molekuler dengan

menghasilkan energi melalui hidrolisis ATP.

– Sentromer bergerak jauh ke kutub masing2 dengan lengan2 kromosom

bersamanya

(40)

• Pada anaphase, sister chromatid memisah dan bergerak sepanjang mikrotubul kinetochore

menuju kutub sel yang berlawanan

EXPERIMENT

1 The microtubules of a cell in early anaphase were labeled with a fluorescent dye that glows in the microscope (yellow).

Spindle pole

Kinetochore

Figure 12.8

(41)

 Mikrotubul nonkinetechore dari kutub yang berlawanan saling tangkup dan

mendorong kearah yang berlawanan satu sama lain

 Pada telophase

 Terbentuk inti anak yang identik

secara genetik pada kutub yang

berlawanan

(42)

Telophase

• Karyokinesis

– Pembelahan inti

• DNA idibagi ke dalam sel2 anak

• Cytokinesis

– Sitoplasma sel induk dibagi

– Pada sel2 hewan = pembentukan alur

– Pada sel tanaman = keping sel

• Kromosom merenggang membentuk kromatin

• Membran inti muncul kembali

• Nucleolus dibentuk kembali

• Benang spindel menghilang

(43)

SITOKINESIS

Meskipun pembelahan inti (kariokinesis) dan

sitoplasma (sitokinesis) pada umumnya saling terkait tetapi juga merupakan dua kejadian yang terpisah.

Pada beberapa kasus, kariokinesis tidak diikuti oleh sitokinesis.

Contoh kasus ini ditemukan pada:

- embrio awal Drosophilla

- endosperm tahap awal dari Glycine dan Brassica.

Kasus tersebut menyebabkan sel memiliki banyak inti

(multinukleat).

(44)

Sitokinesis Pada Sel Hewan

• Sitokinesis terjadi melalui proses yang dikenal sebagai pembelahan, membentuk alur pembelahan (cleavage furrow)

• Tanda awal yang tampak pada pembelahan sel hewan adalah pengkerutan membrane plasma.

• Pengkerutan itu terjadi pada bidang metaphase dan tegak lurus dengan sumbu spindle mitosis.

• Pembelahan disertai dengan kontraksi cincin kontraktil, dimana cincin ini terdiri dari filament-filamen aktin yang dibentuk pada saat anafase.

• Cincin kontraktil terikat pada membrane sitoplasma dan dia menghasilkan tekanan kea rah dalam sel sehingga membrane sitoplasma memisahkan dua sitoplasma sebagai hasil

pembelahan.

• Dengan demikian sitokinesis pada sel hewan dimulai dari luar ke

arah dalam sel.

(45)

Penyempitan (furrow) pada bidang pembelahan sel hewan

Cleavage furrow

Contractile ring of

microfilaments Daughter cells 100 µm

(a) Cleavage of an animal cell (SEM)

Figure 12.9 A

(46)

(47)

Sitokinesis Pada Sel Tumbuhan

• Pada sel tumbuhan, selama cytokinesis terbentuk cell plate

• Sel tumbuhan diselubungi oleh dinding sel yang kaku dan mekanisme sitokinesisnya berbeda dengan sel hewan.

• Sitoplasma sel tumbuhan dibagi oleh dinding

sel baru yang dimulai dari arah dalam ke arah

luar sel.

(48)

• Dinding baru yang disebut papan sel mulai dibentuk pada suatu bidang antara dua inti anak.

• Asosiasi papan sel dengan mikrotul tersebut disebut fragmoplas.

• Vesikula-vesikula kecil yang dihasilkan oleh golgi

kompleks bergabung dengan mikrotubul pada setiap sisi fragmoplas, kemudian ditranspor sepanjang fragmoplas sampai dia mencapai bidang ekuator.

• Selajutnya dia menyatu membentuk struktur terikat membran seperti cawan yang disebut papan sel awal.

• Molekul-molekul polisakarida yang diberikan oleh

vesikula disusun dalam papan sel awal untuk membentuk

material matriks dinding sel primer.

(49)

Daughter cells

1 µm

Vesicles forming cell plate

Wall of

patent cell Cell plate New cell wall

(b) Cell plate formation in a plant cell (SEM)

Figure 12.9 B

(50)

(51)

(52)

• Mitosis pada sel tumbuhan

1 Prophase.

The chromatin is 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 discrete chromosomes; each consists of two identical sister chromatids. Later in prometaphase, the nuclear envelop will fragment.

Metaphase. The spindle is complete, and the chromosomes, attached to microtubules at their kinetochores, are all at the metaphase plate.

Anaphase. The chromatids of each chromosome have separated, and the daughter chromosomes are moving to the ends of cell as their

kinetochore

microtubles shorten.

Telophase. Daughter nuclei are forming.

Meanwhile, cytokinesis has started: The cell plate, which will divided the cytoplasm in two, is growing toward the perimeter of the parent cell.

2 3 4 5

Nucleus

Nucleolus

Chromosome Chromatine

condensing

Figure 12.10

(53)

Sitokinesis Pada Sel Prokariot

• Pada sel prokariot, pembelahan DNA sejalan dengan pembelahan sitoplasma.

• Bila DNA direplikasi, dua kopian kromosom melekat ke bagian daerah membran plasma yang telah

terspesialisasi dan berangsur-angsur dipisahkan oleh membran yang tumbuh di antaranya.

• Pembelahan terjadi antara dua tempat pelekatan

kromosom sehingga tiap-tiap sel anak menerima

satu kromosom.

(54)

(55)

Binary Fission (Pembelahan biner)

• Prokaryote (bacteria)

– Dihasilkan melalui tipe pembelahan sel yang disebut

dengan pembelahan biner (binary fission)

(56)

• Pada pembelahan biner

 Kromosom bakteri direplikasi

 Dua kromosom anak bergerak secara aktif

Origin of replication

E. coli cell Bacterial Chromosome

Cell wall Plasma Membrane Two copies

of origin

Origin Origin

Chromosome replication begins.

Soon thereafter, one copy of the origin moves rapidly toward the other end of the cell.

1

Replication continues. One copy of the origin is now at each end of the cell.

2

Replication finishes. The plasma membrane grows inward, and new cell wall is deposited.

3

Two daughter cells result.

Figure 12.11

4