2/27/2014
Fertilisasi
Cleavageblastula
Fusi pronuclei haploid (Amfimiksi) menjadi nukleus zigot diploid
Cleavage: Stadium pembelahan sel yang cepat tanpa terjadi peningkatan massa sel Blastula : terjadi sesudah cleavage, terbentuk rongga blastocoel Sel disebut blastomer
Terjadi aktivasi telur
Variasi dalam : Jumlah pembelahan sel Pola dan waktu yang tepat dalam pembelahan sel
Gastrula
Organogenesis
Stadium Diferensiasi perkembangan jaringan dari sel terjadi lapisan lembaga pergerakan dan dan penyusunan lokalisasi sel sel menjadi organ menjadi 3 lapisan lembaga
Variasi dalam : Pola dan waktu penyusunan sel yang tepat
Variasi dalam struktur sistem organ
1
2/27/2014
Mengapa mempelajari pola pembelahan “cleavage”? • Pola pembelahan Cleavage penting untuk dapat memahami stadium pembelahan selanjutnya • Modifikasi pola pembelahan dapat mempengaruhi perkembangan embrio selanjutnya • Beberapa jenis sel telur memiliki informasi (protein dan atau mRNA) di dalam sitoplasmanya yang terbagi secara asimetris sebelum dan atau sesudah “cleavage” mulai • Informasi sitoplasmik maternal sangat penting untuk determinasi nasib sel
Cleavage • Fungsi Cleavage: – Memulai proses pembentukan organisma multiselular
• PEMBELAHAN dipengaruhi: – posisi & banyaknya yolk • Jenis (tipe telur) • Arah bidang pembelahan
– siklus protein dalam sitoplasma & – faktor-faktor lain dalam sitoplasma (distribusi faktor-faktor tertentu) – nukleus
2
2/27/2014
Xenopus cleavage
• SITOKINESIS • KARYOKINESIS: – benang-benang kumparan (aparatus mitotik) : protein tubulin A-B ( dinamis : polimerisasi dan depolimerisasi saat mitosis )
3
2/27/2014
A. Inti materi genetik • Enukleasi pada oosit transplantasi nukleus dari sel-sel lain (sel blastula, sel epitel usus dll) dirangsang membelah embrio normal (Briggs& King 1954-1956; gurdo 1968)
eksperimen Spemann (1928) pada Triturus Cloning yang dilakukan saat ini misalnya Dolly, cloning manusia B. Sitoplasma protein-protein tertentu pada plasma sel telur
Birth of a cloned cat
(Shin et al., Nature, 2002)
4
2/27/2014
The first cloned dogs Nature 436, 2005
Unlike other mammals, dogs ovulate at first meiotic prophase, and their oocytes mature for 2 to 3 days in the oviduct’s distal regions.
Birth of a cloned African wild cat using domestic cat oocytes and recipient females.
Domestic cat oocytes + African wild cat fibroblasts
↓ Transferred into domestic cats ↓ Birth of African wild cats
5
2/27/2014
Genetic Experiment showing Orientation of Cleavage Furrow is controlled by egg cytoplasm (=maternal information), not the zygote’s genome. [Browder Fig. 5.29]
6
2/27/2014
• •
Cleavage
Kekhasan mitosis Sintesis mRNA tidak ada atau << (kecuali mamalia)
Two bursts of protein synthesis occur after fertilization in Sea Urchin
•
• • • •
Pembelahan rasio sitoplasma /nukleus – Bulu babi :
• Awal pembelahan: vol. nukleus/vol sitoplasma = 1/550 • Akhir pembelahan (blastula): vol. nukleus/vol sitoplasma = 1/6
bentuk dan volume tetap (kecuali blastula: + blastosoel) Perubahan komposisi kimiawi (sitoplasma) terbatas belum ada perubahan topografi dari sitoplasma yang nyata Tipe pembelahan tipe telur penyebaran yolk
Pembelahan sel pada saat Cleavage : cepat lebih cepat dari pembelahan sel pada stadium pembelahan berikutnya dan sel somatik pada hewan dewasa
7
2/27/2014
PERBEDAAN PEMBELAHAN SEL DEWASA DENGAN SEL EMBRIO M G1
FERTILISASI
S
G2
G1
1 SIKLUS S
G2 M
SIKLUS 1
Pola Pembelahan
M
•Tidak ekual
MEROBLASTIK (parsial)
G2
M
SIKLUS SEL DEWASA
SIKLUS BERIKUTNYA S
G2
M
SIKLUS 2
Posisi Yolk
HOLOBLASTIK • Ekual
S
Isolesital (Oligolesital)
S
G2 M
SIKLUS BERIKUTNYA
Simetri Pembelahan
SIKLUS SEL EMBRIO
Contoh Hewan
Radial
Amphioxus, Echinodermata
Spiral
Moluska, Annelida
Bilateral
Ascidia
Rotasional
Mamalia
Mesolecital
Radial bilateral
Amfibia
Telolesital
Diskoidal
Sentrolesital
Superfisial
Ikan, reptil, aves, monotremata Arthropoda (serangga)
8
2/27/2014
Kandungan yolk bervariasi Isolesital: yolk tersebar merata (Echinodermata, Chordata, Amphioxus) (Molusca)
(Mammalia) Mesolesithal : yolk cukup banyak, tidak tersebar merata (Amphibia) Telolecital : yolk banyak, tidak tersebar merata (Reptilia, burung)
Penyebaran yolk tidak merata: Kutub vegetal memiliki lebih banyak yolk, kutub anima mengandung lebih sedikit yolk
(ikan) Sentrolesital: yolk tidak terlalu banyak atau banyak, berada di pusat (kebanyakan insekta)
Kandungan Yolk mempengaruhi pola cleavage Isolecithal Radial cleavage Spiral cleavage
Holoblastic = complete cleavage melalui semua bagian sel telur Cleavage diawali pada bagian kutub animal
Bilateral cleavage Rotational cleavage Mesolesithal Radial cleavage Telolecithal Discoidal cleavage
Cleavage dapat dihambat oleh yolk, sel-sel di kutub vegetal berukuran lebih besar Meroblastic = Incomplete cleavage
Centrolecithal Superficial cleavage
9
2/27/2014
Blastulasi • • • • •
Proses yang terjadi sesudah cleavage selesai Menghasilkan blastula multisel Sel pembangun blastula disebut: blastomer Terbentuk rongga yang disebut blastosoel Blastula : – Coeloblastula (+diskoblastula) – Stereoblastula (pada pembelahan spiral): moluska (kecuali cephalopoda), anelida, turbelaria
10
2/27/2014
Tipe Blastula
Coeloblastula dibentuk telur isolesital yang mengalami cleavage radial
Stereoblastula dibentuk dari cleavage spiral
Discoblastula terjadi pada cleavage meroblastic
Periblastula dibentuk dari telur centrolecithal
Blastula katak
Aves kuno blastocoel
Human blastula
Aves modern
11
2/27/2014
Mamalia • Berlangsungnya – – – – – –
lambat: 12-24 jam per pembelahan 10 menit hewan lain intrauterus iregular, rotasional pemampatan (compaction) > 8 sel
• awal pemisahan ICM & trofoblas awal diferensiasi • Peran protein permukaan : E-cadherin (glikoprotein morulin) • Membran ikatan antar sel; perubahan sitoskelet ; pada cell junction • Random polar polarisasi
30hr
48hr
3 days
4 days
4.5-5 days
6 days
12
2/27/2014
• Compaction : (dihambat : oleh tunicamycin menghambat glikosilasi protein) – prematur : oleh protein kinase C (mengubah lokasi E-cadherin) – reorganisasi sitoskelet : mikrovilli dari : • Aktin mikrofilamen di permukaan sel yang berdekatan • Mikrovilli berkontraksi pendek sel jadi pipih (bakal trofoblas)
KOMPAKSI PADA MORULA • Menyebar terlokalisasi di tempat tertentu „tight junction“ di trofoblas pada stadium blastula • Di dalam : gap junction
Prevention of compaction by antiserum directed against the cell-surface adhesion glycoprotein E-cadherin. (A) Normal compaction occurring in the absence of antiserum. (B) Proliferation without compaction occurring in the presence of antibodies to E-cadherin. (Photographs courtesy of C. Ziomek.)
13
2/27/2014
Pembentukan blastula/blastosul (umum) mitosis, sintesis tak ada gap Blastula : 16-64 morula Amfibia : 64-128 sel Blastomer 1. Sekresi protein ke blastosul
Na+
Cairan kental (~ syrup) ke luar Absorpsi H2O (osmosis)& tekanan ke dinding Blastula mengembang
Tekanan ke luar (// sumbu memanjang ke luar) 2. Adhesi diferensial & adhesi ke selaput hialin ! untuk ekspansi (critical) berekspansi blastosul >>
Pembentukan blastula Pada mamalia: A. ICM & trofoblas Gen maternal on Gen paternal on b. lokalisasi blastomer – Luar : trofoblas – Dalam : ICM – Tukar terbalik
Hatching : - keluar dari ZP
14
2/27/2014
• Trofoblast : protease (kolagenase, stromelisin, aktivator plasminogen) – Mencerna matriks ke uterus
• Implantasi lanjut sempurna
15
