PEMBELAHAN SEL
Delayota Science Club (DSC) Januari 2011
Pembelahan Sel Sel merupakan unit reproduksi memiliki kemampuan untuk membelah diri. Ada tiga macam pembelahan sel: Pembelahan Biner Pembelahan Mitosis Pembelahan Meiosis
Fungsi pembelahan sel antara lain: 100 µm
Reproduction
200 µm
Growth and development
20 µm
Tissue renewal
Pembelahan Biner Terjadi pada bakteri, ganggang, dan organisme bersel satu lainnya. Pada bakteri, pembelahan biner hanya memerlukan waktu ± 20 menit.
Chromosome replication begins. Soon thereafter, one copy of the origin moves rapidly toward the other end of the cell.
Replication continues. One copy of the origin is now at each end of the cell.
Replication finishes. The plasma membrane grows inward, and new cell wall is deposited.
Two daughter cells result.
Cell wall
Origin of replication E. coli cell
Plasma membrane Bacterial chromosome
Two copies of origin
Origin
Origin
Pembelahan Mitosis Merupakan bagian dari siklus hidup sel.
Interfase G1 stage – cell growth, cell doubles its organelles, accumulates materials for DNA synthesis. S stage – DNA synthesis occurs, and DNA replication results in duplicated chromosomes. G2 stage – cell synthesizes proteins needed for cell division.
Mitosis fase Chromatin Nucleus Nucleolus condensing Chromosomes
Prophase. The chromatin is condensing. The nucleolus is beginning to disappear. Although not yet visible in the micrograph, the mitotic spindle is starting to form.
Prometaphase. We now see discrete chromosomes; each consists of two identical sister chromatids. Later in prometaphase, the nuclear envelope will fragment.
Cell plate
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 the cell as their kinetochore microtubules shorten.
10 µm
Telophase. Daughter nuclei are forming. Meanwhile, cytokinesis has started: The cell plate, which will divide the cytoplasm in two, is growing toward the perimeter of the parent cell.
Profase Awal During early prophase, mitosis has begun. Duplicated chromosomes are now visible. Each chromosome is duplicated and composed of sister chromatids held together at a centromere. Centrosomes begin moving apart, the nuclear envelope is fragmenting, and the nucleolus will disappear.
Sister Chromatid Adalah pasangan kromosom yang identik secara genetis, muncul dari hasil duplikasi kromosom Dilakukan untuk menjaga agar banyaknya kromosom (ploidi) hasil pembelahan sel tetap sama.
Profase Akhir During late prophase, the spindle is forming and spindle fibers appear between the separating chromosomes. Centromeres attach to spindle fibers called centromeric (or kinteochore) fibers. The chromosomes have no particular orientation as yet.
Metafase By the time of metaphase, the fully formed spindle consists of poles, asters, and fibers. The metaphase plate is a plane perpendicular to the axis of the spindle and equidistant from the poles. The chromosomes attached to the centromeric spindle fibers line up at the metaphase plate during metaphase. Polar spindle fibers reach beyond the metaphase plate and overlap.
Anafase Anaphase A (anafase awal) : Pasangan kromosom pada keping metafase terpisah dan kromatid bergerak menuju spindle poles pada sisi sel yang berlawanan karena terjadi pemendekan mikrotubul kinetochore. Anaphase B (anafase akhir) : Saat kromosom sudah bermigrasi ke spindle pole, mikrotubul kinetochore mulai menghilang sementara mikrotubul polar terus memanjang untuk pemisahan lebih lanjut spindel pole.
Telofase During telophase, the spindle disappears, and the nuclear envelopes begin to reform around daughter nuclei. Each 2n daughter nucleus contains the same numbers and kinds of chromosomes as the original 2n parental cell. Chromosomes become diffuse chromatin again, and a nucleolus appears in each daughter nucleus. At this point, cytokinesis is also nearly complete.
Sitokinesis A single cell becomes two cells by a furrowing process. A contractile ring composed of actin filaments gradually gets smaller, and the cleavage furrow pinches the cell into two cells. This is the end of mitotic phase.
Evolusi Pembelahan Mitosis Bacterial chromosome Prokaryotes Chromosomes Kinetochore microtubules
Microtubules
Intact nuclear envelope Intact nuclear envelope
Diatoms and yeasts
Dinoflagellates Kinetochore microtubules Centrosome
Most eukaryotes
Fragments of nuclear envelope
Pengendalian Mitosis Mitosis dikendalikan melalui tiga checkpoint: Selama fase G1 sebelum menuju fase S Selama fase G2 sebelum menuju fase M Selama fase M sebelum mitosis selesai
Kerusakan DNA dapat menyebabkan mitosis terhenti di fase G1. Fase G1 merupakan checkpoint terpenting, karena menentukan kelanjutan siklus sel: menuju fase S (melanjutkan mitosis) menuju fase G0 (berhenti melakukan mitosis)
Checkpoint pada akhir fase G1:
G0 G1 checkpoint
G1 If a cell receives a go-ahead signal at the G1 checkpoint, the cell continues on in the cell cycle.
G1 If a cell does not receive a goahead signal at the G1 checkpoint, the cell exits the cell cycle and goes into G0, a nondividing state.
Faktor Pengendalian Mitosis Sinyal untuk melanjutkan mitosis pada G1 checkpoint bisa bersumber dari dalam sel (internal) maupun dari luar sel (eksternal). Contoh sinyal internal adalah kegagalan kinetokor untuk berikatan dengan benang spindel menyebabkan munculnya sinyal untuk menghentikan anafase. Contoh sinyal eksternal antara lain: Faktor pertumbuhan Protein yang menstimulasi pembelahan (ex: platelet-derived growth factor/PDGF) Maturation promotion fase (MPF) merangsang sel memasuki fae mitosis Densitas/kepadatan sel yang terlalu tinggi
Kanker dan Pembelahan Sel Carcinoma (kanker/tumor) disebabkan oleh pembelahan sel yang tidak terkendali.
Lymph vessel
Tumor
Blood vessel
Glandular tissue Cancer cell A tumor grows from a single cancer cell.
Cancer cells invade neighboring tissue.
Cancer cells spread through lymph and blood vessels to other parts of the body.
Metastatic tumor A small percentage of cancer cells may survive and establish a new tumor in another part of the body.
Cells anchor to dish surface and divide (anchorage dependence).
When cells have formed a complete single layer, they stop dividing (density-dependent inhibition).
If some cells are scraped away, the remaining cells divide to fill the gap And then stop (density-dependent inhibition).
25 µm Normal mammalian cells
Cancer cells
Pembelahan Meiosis Pembelahan Meiosis berperan dalam siklus hidup (life cycle) organisme multiseluler.
Tahap Pembelahan Meiosis Pembelahan meiosis terdiri atas dua tahap yang terjadi berurutan (langsung). Tahap I Meiosis: Profase I Metafase I Anafase I Telofase I
Tahap II Meiosis: Profase II Metafase II Anafase II Telofase II
Profase I Terdiri lima tahap: Leptonema kromosom dibentuk Zigonema gandengan (bivalen)- khiasma – pindah silang Pachinema membentuk tetrad Diplonema kromosom pendek Diakinesis terbentuk sentriol
Metafase I Tetrad berkumpul di bidang ekuator (pada pelat metafase)
Anafase I Kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Sentromer belum membelah, sehingga sister kromatid tetap melekat.
Telofase I Kromatid memadat, selubung nukleus terbentuk kembali. Tiap kutub memiliki satu set kromosom. Dilanjutkan oleh sitokinesis dan interkinesis.
Profase II Terbentuk dua sentriol dan benang gelendong. Membran inti menghilang. Kromosom terbentuk kembali.
Metafase II Kromosom berada di bidang ekuator Kromatid berkelompok dua-dua Belum terjadi pembelahan sentromer
Anafase II Kromosom ditarik ke arah kutub-kutub yang berlawanan Sentromer terbelah
Telofase II Kromatid terkumpul pada kutub pembelahan. Kromatin, nukleolus, dan membran inti terbentuk kembali.
Perbandingan Mitosis dan Meiosis Mitosis
Meiosis
Tujuan: memperbanyak sel pada proses Tujuan: mengurangi jumlah kromosom, pertumbuhan, mengganti sel rusak dan agar generasi berikutnya mempunyai reproduksi pada organisme bersel satu sel dengan jumlah kromosom tetap. Tidak terjadi pertukaran genetik antara kromosom-kromosom yang homolog
terjadi pertukaran genetik (pindah silang) antara kromosom-kromosom yang homolog
Terjadi pada sel tubuh, yaitu pada proses pertumbuhan
Terjadi pada proses gametogenesis (pembentukan sel gamet)
Sel yang melakukan pembelahan: a. Sel haploid ( n→n) b. Sel diplodi (2n →2n)
Sel yang melakukan pembelahan: Sel diploid → 4 sel haploid 2n →2n → n, n, n, n
Kandungan genetik sel-sel anakan identik dengan sel induk
Kandungan genetik sel-sel anakan berbeda satu sama lain dan berbeda dengan sel induk
Gametogenesis Meiosis berperan dalam pembentukan sel kelamin (gametogenesis): pembentukan gamet jantan (spermatogenesis) pembentukan gamet betina (oogenesis)
Gametogenesis terjadi baik pada hewan maupun pada tumbuhan.
Gametogenesis pada Manusia
Gametogenesis pada Manusia
