PPT Siklus Sel

CELL CYCLE AND ITS

CONTROL: Molecular

Mechanism For

Regulating Mitotic Events

Pembelahan Sel

 Kelangsungan hidup didasarkan pada reproduksi

sel, atau pembelahan sel.

 Pada organisme uniseluler, pembelahan satu sel

untuk menghasilkan keseluruhan organisme itu kembali,

 Organisme multiseluler bergantung pada tujuan

untuk pengembangan dari sel yg telah dibuahi, pertumbuhan dan perbaikan (jaringan).

 Pembelahan sel merupakan bagian tak

terpisahkan dari siklus sel, krn kehidupan sel berasal dr bagian pembelahan itu sendiri.

Hasil Pembelahan Sel

 Kebanyakan hasil pembelahan sel

menghasilkan sel anak dengan informasi genetik (DNA) yang identik.

 Pengecualian terjadi pada meiosis, suatu

jenis khusus pembelahan yang dapat menghasilkan gamet (sperma dan sel telur).

Materi Genetik

 Semua DNA dalam sel merupakan genom sel.

 Sebuah genom dapat terdiri dari satu molekul

DNA (sel prokariotik) atau sejumlah molekul DNA (sel eukariotik).

 Molekul DNA dalam sel disimpan dalam

kromosom.

 Kromosom pada eukariotik terdiri dari

kromatin; DNA kompleks dan protein yang terbentuk selama pembelahan sel

 Setiap organisme eukariotik memiliki sejumlah

20 m

Figure 12.3

Penyebaran Kromosom selama Pembelahan Sel pada Eukariotik

 Tahap persiapan pembelahan sel, DNA direplikasi

dan kromosom memadat.

 Setiap kromosom diduplikasi memiliki dua kromatid

(salinan kromosom asli yg bergabung), yang memisahkan diri selama pembelahan sel.

 Sentromer adalah bagian sempit dari kromosom yg

digandakan, di mana dua kromatid saling melekat.

 Selama pembelahan sel, dua kromatid dari

masing-masing kromosom diduplikasi scr terpisah dan pindah ke dua inti.

0.5 _m

Centromere Sister

chromatids

Figure 12.4

A highly condensed, duplicated human chromosome (SEM).

Figure 12.5

Chromosomes DNA moleculesChromosomal Centromere

Chromosome arm

Chromosome duplication (including DNA replication) and condensation Sister chromatids Separation of sister chromatids into two chromosomes 1 2 3

Fase-Fase Siklus Sel

Siklus sel terdiri dari:

 Mitosis (M) fase (mitosis dan sitokinesis).  Interfase (pertumbuhan sel dan penyalinan

kromosom untuk persiapan pembelahan sel).

 Interfase (sekitar 90% dari siklus sel) dapat dibagi

menjadi subfase:

-Fase G1 (“jeda pertama") -Fase S ("sintesis")

-Fase G2 (“jeda kedua")

 Sel tumbuh selama tiga fase, tetapi kromosom

Mitosis Cytokinesis MITOTIC (M) PHASE G₁ G₂ S Telophase and Cytokinesis Anaphase Metaphase Prometaphase Prophase I T R HASEN E P Figure 12.UN01

Figure 12.6 INTERPHASE G₁ G₂ S (DNA synthesis) MITO_TIC (M) P_HASECy toki nesis Mit osis

Mitosis

 Mitosis secara konvensional dibagi

menjadi lima fase: -Profase

-Prometafase -Metafase

-Anafase -Telofase

 Sitokinesis terjadi bersamaan dengan

Figure 12.7a

G₂ of Interphase Prophase Prometaphase

Centrosomes (with centriole

pairs) (duplicated)Chromatin

Nucleolus Nuclear envelope Plasma membrane Early mitotic spindle Aster Centromere Chromosome, consisting of two sister chromatids

Fragments of nuclear

envelope Nonkinetochoremicrotubules

Kinetochore _Kinetochore microtubule

Figure 12.7b

Metaphase

Metaphase plate

Anaphase Telophase and Cytokinesis

Spindle Centrosome at

one spindle pole Daughterchromosomes

Cleavage

furrow Nucleolusforming

Nuclear envelope forming

Figure 12.7c

G₂ of Interphase Prophase Prometaphase

1

0



Figure 12.7d

1

0



m

Mengenal Spindel Pada Mitosis

 Spindel adalah struktur yang terbuat

dari mikrotubulus yang mengontrol gerakan kromosom selama mitosis.

 Pada sel hewan, perakitan mikrotubulus

dimulai di Sentrosom; pusat pengatur mikrotubula.

 Sentrosom bereplikasi selama interfase,

membentuk dua sentrosome yang

berpindah ke ujung-ujung sel selama profase dan prometaphase.

 Selama prometaphase, beberapa

mikrotubulus melekat ke kinetokor kromosom dan mulai menggerakkan kromosom.

 Kinetokor adalah protein kompleks yg

berkaitan dengan sentromer.

 Pada metafase, semua kromosom

berjajar di piringan metafase; struktur imajiner pada titik tengah antara dua kutub spindel.

Figure 12.8 Sister chromatids Aster Centrosome Metaphase plate (imaginary) Kineto-chores Overlapping nonkinetochore microtubules Kinetochore microtubules Microtubules Chromosomes Centrosome 0.5 m 1 m

 Pada anafase, kromatid kembar berpisah

dan bergerak sepanjang mikrotubulus kinetokor ke ujung sel berseberangan.

 Mikrotubulus diperpendek oleh

depolimerisasi di masing-masing ujung

Figure 12.9 Chromosome movement Microtubule Motor protein Chromosome Kinetochore Tubulin subunits Kinetochore Mark Spindle pole EXPERIMENT RESULTS CONCLUSION

Figure 12.9b Chromosome movement Microtubule Motor protein Chromosome Kinetochore Tubulin subunits CONCLUSION

 Mikrotubulus nonkinetokor dari kutub

yang berlawanan saling tumpang tindih dan mendorong satu sama lain,

memanjangkan sel.

 Pada telofase, inti sel anak yang identik

terbentuk di ujung-ujung sel.

 Sitokinesis dimulai selama anafase atau

Figure 12.10

(a) Cleavage of an animal cell (SEM) (b) Cell plate formation in a plant cell (TEM)

Cleavage furrow

Contractile ring of

microfilaments Daughter cells

Vesicles forming cell plate

Wall of parent cell

Cell plate New cell wall

Daughter cells 100 m

Figure 12.11

Chromatin condensing Nucleus

Nucleolus Chromosomes _{Cell plate} 10 m

Prophase Prometaphase Metaphase Anaphase Telophase

Pembelahan Biner pada Bakteri

 Prokariota (bakteri dan archaea)

berkembang biak dengan pembelahan biner

 Pada pembelahan biner, kromosom

replikasi dan dua kromosom anak aktif bergerak terpisah.

 Membran plasma menjepit ke dalam,

1 Origin of replication E. coli cell Two copies of origin Cell wall Plasma membrane Bacterial chromosome Origin Origin Chromosome replication begins. Replication continues. Replication finishes. Two daughter cells result. 2 3 4 Figure 12.12-4

Evolusi Mitosis

 Karena prokariota berevolusi sebelum

eukariota, mitosis mungkin diduga berevolusi dari pembelahan biner.

 Jenis protista tertentu menunjukkan

pembelahan sel yang tampak seperti

perantara antara pembelahan biner dan mitosis.

Figure 12.13 (a) Bacteria (b) Dinoflagellates (d) Most eukaryotes Intact nuclear envelope Chromosomes Microtubules Intact nuclear envelope Kinetochore microtubule Kinetochore microtubule Fragments of nuclear envelope Bacterial chromosome (c)Diatoms and some yeasts

Siklus Sel Eukariotik Diatur oleh Sistem Kontrol Molekuler

 Frekuensi pembelahan sel bervariasi

pada tiap jenis sel.

 Perbedaan ini terjadi akibat regulasi

pada tingkat molekuler

 Sel-sel kanker dapat lolos pada kontrol

biasa pada siklus sel -- sel kanker tidak diatur dgn sistem kontrol siklus sel biasa, kemungkinan sistem kontrol abnormal.

Bukti Sinyal Sitoplasmik

 Siklus sel tampaknya didorong oleh

sinyal kimia tertentu yg hadir dalam sitoplasma.

 Beberapa bukti untuk hipotesis ini

berasal dari eksperimen di mana sel-sel kultur mamalia pada fase berbeda dari siklus sel yg menyatu untuk membentuk

Figure 12.14 Experiment 1 Experiment 2 S S S G₁ M G₁ M M EXPERIMENT RESULTS

When a cell in the S phase was fused with a cell in G₁, the G₁ nucleus

immediately entered the S phase—DNA was synthesized.

When a cell in the

M phase was fused with a cell in G₁, the G₁

nucleus immediately

began mitosis—a spindle formed and chromatin condensed, even though the chromosome had not been duplicated.

Sistem Kontrol untuk Siklus

Sel

 Peristiwa berurutan dari siklus sel

diarahkan oleh sistem kontrol yang

berbeda, yang mirip dengan sebuah jam.

 Sistem kontrol siklus sel diatur oleh

kontrol internal dan eksternal.

 Jam ini memiliki “checkpoint” pos-pos

pemeriksaan tertentu di mana siklus sel berhenti sampai sinyal lampu hijau

G₁ checkpoint G₁ G₂ G₂ checkpoint M checkpoint M S Control system Figure 12.15

 Pada sel kebanyakan, checkpoint G1

tampaknya menjadi yang paling penting.

 Jika sel menerima sinyal lampu hijau di

checkpoint G1, biasanya akan

menyelesaikan fase S, G2, dan M fase dan terjadi pembelahan.

 Jika sel tidak menerima sinyal lampu

hijau, maka siklus berakhir, lalu beralih ke keadaan tidak membelah yg disebut fase G0

Figure 12.16

G₁ checkpoint

G₁ G₁

G₀

(a) Cell receives a go-ahead

The Cell Cycle Clock: Cyclins and Cyclin-Dependent Kinases

 Dua jenis protein regulator yang terlibat

dalam kontrol siklus sel: cyclin dan cyclin-dependent kinase (Cdks)

 Aktivitas Cdks berfluktuasi selama siklus

sel karena dikontrol oleh siklin,

dinamakan demikian karena konsentrasi mereka bervariasi pada siklus sel.

 MPF (maturation-promoting factor)

adalah cyclin-Cdk kompleks yang

memicu bagian sel melewati checkpoint G2 ke fase M.

Figure 12.17a

(a) Fluctuation of MPF activity and cyclin concentration during the cell cycle

MPF activity Cyclin

concentration

Time

(b) Molecular mechanisms that help regulate the cell cycle Cdk Degraded cyclin Cyclin is degraded MPF G₂ checkpointCdk Cyclin M S G 1 G2 C y c li n a c c u m u la ti o n Figure 12.17b

Stop and Go Signs: Internal and External Signals at the Checkpoints

 Contoh dari sinyal internal adalah

kinetokor tidak melekat pada

mikrotubulus spindel dan mengirim

sinyal molekul yang menunda anafase.

 Beberapa sinyal eksternal adalah faktor

pertumbuhan, protein yang dilepaskan oleh sel tertentu yg merangsang sel-sel lain membelah.

 Sebagai contoh, platelet-derived growth

factor (PDGF); merangsang pemisahan sel fibroblast manusia dalam kultur.

Figure 12.18

A sample of human connective tissue is cut up into small pieces. Enzymes digest the extracellular matrix, resulting in a suspension of free fibroblasts.

Cells are transferred to culture vessels. Scalpels Petri dish PDGF is added to half the vessels. Without PDGF With PDGF 10 m 1 2 3 4

 Sebuah contoh yang jelas dari sinyal eksternal

adalah density-dependent inhibition, di mana kerumunan sel berhenti membelah.

 Kebanyakan sel-sel hewan juga menunjukkan

anchorage dependence, di mana mereka

harus melekat pada suatu substrat untuk membelah.

 Sel-sel kanker tidak menunjukkan adanya

density-dependent inhibition maupun anchorage dependence.

Figure 12.19

Anchorage dependence

Density-dependent inhibition

Density-dependent inhibition

(a) Normal mammalian cells (b) Cancer cells

Hilangnya Kontrol Siklus Sel pada Sel Kanker

 Sel-sel kanker tidak merespon secara normal

mekanisme kontrol tubuh.

 Sel-sel kanker mungkin tidak perlu faktor

pertumbuhan untuk tumbuh dan membelah. -Mereka dapat membuat faktor pertumbuhan mereka sendiri

-Mereka mungkin membawa sinyal faktor pertumbuhan tanpa kehadiran faktor

pertumbuhan

-Mereka mungkin memiliki sistem kontrol siklus sel yang abnormal

 Kemajuan terbaru dalam memahami

siklus sel dan sinyal siklus sel telah menyebabkan kemajuan dalam

Terima Kasih Atas

Perhatiannya 