BIOLOGI SEL MOLEKULER

= Peningkatan komponen-komponen cellular

2 macam pertumbuhan:

1. pembelahan inti tanpa diikuti pembelahan sel - hasil: peningkatan ukuran sel

- pada mikroorganisme coenocytic (fungi atau algae)-

aseptate

2. pembelahan inti diikuti pembelahan sel - hasil: peningkatan jumlah sel

- pembesaran ukuran sel diikuti pembelahan

membentuk dua progeny yang kurang lebih

berukuran sama

dalam sistem in vitro “BATCH CULTURE”

1. system tertutup

2. satu batch media, tanpa penambahan

media baru selama inkubasi

3. penurunan konsentrasi nutrient, peningkatan

konsentrasi produk samping

Lihat Gambar kurva pertumbuhan sel.

• Suatu plot Ln[Cells] versus waktu akan menghasilkan hub yg

berbanding lurus, menggambarkan fase eksponensial (Figure 3).

• Analisis thd fase eksponensial menyatakan bahwa tdk hanya

konsentrasi sel yg meningkat tapi jg kecepatan pertumbuhan

1. Lag phase Fase saat pertama kali organisme ditumbuhkan pada media

kultur yang baru

Ciri: tidak ada peningkatan masa sel

Bagaimana fase lag bisa terjadi?

- sel sudah tua, kekurangan ATP, essential cofactors, ribosom

- media pertumbuhan berbeda dengan media sebelumnya

- sel rusak, membutuhkan waktu untuk perbaikan kembali

lama lag phase bervariasi tergantung pada:

- kondisi organisme

- media

2. Exponential Phase

= log phase

organisme tumbuh dan membelah pada

kecepatan maksimum tergantung pada

genetik, sifat medium dan kondisi

pertumbuhan

kecepatan tumbuh konstan

3. Stationary phase

Pertumbuhan berhenti dan kurva horizontal

Why??

- ketersediaan nutrient, O2

- keseimbangan jumlah sel yang membelah dan sel

mati

- type organisme

- akumulasi toxic waste products: e.g. asam laktat

- sel berhenti membelah, proses metabolismenya

masih aktif

maximum density: - bacteria 1 x 109 cells/ml

protozoa dan alga 1 x 106 cells/ml

4. Death phase

Faktor penyebab: kehabisan nutrient dan

akumulasi toxic waste products

Biasanya logarithmic walau jumlah total sel

tetap.

Bagaimana populasi sel dapat meningkat secara

eksponensial?

Populasi sel pd tiap waktu generasi dpt digambarkan sbb:

Pada tiap generasi, konsentrasi sel berlipat

menjadi dua. Jika diplotkan antara jumlah

sel dan waktu, didapatkan kurva

eksponensial

Suatu sel bereproduksi dengan penggandaan

komponennya dan terbagi menjadi dua

Syarat umum :

Menghasilkan pasangan anak sel yang

identik secara genetik

Lihat gmb siklus pembelahan sel

prokariot

“Selama pembelahan sel, informasi genetik diteruskan dan masih terdapat pada anak sel apabila salah satu untai DNA berfungsi sebagai cetakan (template) untuk pasangannya”

Replikasi Semikonservatif

dua untai dari suatu molekul DNA terpisah seluruhnya

menghasilkan 2 molekul DNA yang terdiri dari satu untai

baru dan satu untai lama

Proses pembelahan tergantung pada centrosome:

Centrosome = pusat sel organel sel yang terletak

di pusat sel, terutama terdiri dari pusat pengaturan mikrotubule (MOC) dan berfungsi sebagai sumbu spindle selama proses mitosis

- centrosome membelah untuk menghasilkan dua anak sel

menghasilkan dua kutub spindle mitosis

Proses pembentukan anak sel identik dgn cara replikasi dan pembelahan kromosom

• mikrotubul

berfungsi dlm

mitosis untuk

menarik kromosom

ke tiap anak sel

DNA bereplikasi

bersama dengan

organela dan

komponen sel yang

lain dan sel bersiap

untuk membelah

http://www.bioweb.uncc.edu/1110Lab/notes/notes1/lab6.htm

Sel hewan Sel tanaman

Photographs from: http://www.bioweb.uncc.edu/biol1110/Stages.htm


The DNA recoils, dan

kromosom

berkondensasi,

membran inti sel

menghilang dan

spindel mitosis mulai

terbentuk.


Sel hewan Sel tumbuhan

Kromosom

bergerak ke

tengah sel

dengan

bantuan

spindel fiber

yang melekat

pada

sentromer http://www.bioweb.uncc.edu/1110Lab/notes/notes1/lab6.htm

sel hewan

sel tumbuhan


Kromosom

terpisah

ditengah

dan

kromatid

ditarik oleh

spindel fiber

menuju

kutub yang

berlawanan http://www.bioweb.uncc.edu/1110Lab/notes/notes1/lab6.htm

Sel hewan

sel tumbuhan


kromosom,

sitoplasma,

organela dan

membran terbagi

menjadi 2. Diagam

ini menunjukkan

akhir telophase


sel hewan

sel tumbuhan


Pemisahan anak

sel menjadi dua

sel yang terpisah

(cytokinesis)

Awal cytokinesis pada tanaman:

Awal cytokinesis pada hewan:


CYTOKINESIS

Sitoplasma terbagi (“cleavage”)

Bagian tengah saling menyatu membentuk “cleavage furrow”

mid body masih ada, bagian ini menyempit dan putus membentuk dua anak sel

Cytokinesis pada sel tanaman tinggi

- cytoplasma dari sel tanaman terpartisi

dengan terbentuknya dinding sel yang baru

di dalam sel (cell plate)

KEY CONCEPT

Traits (characteristics) are inherited as

discrete (separate) units

Think about this…

› What are some traits you have that make

you look like your mom or dad? If you don’t

know what your mom or dad looks like, what

are some qualities that make you look unique

from the rest of your family? Or do you look more like one parent than another?

› Why do you think this is???

Traits are distinguishing

characteristics that are

inherited (like hair color or

blood type)

Genetics is the study of

biological inheritance patterns

and variation

Heredity: The passing of traits

from parents to offspring

Key Vocabulary Terms

In the 1800s, Gregor Mendel (an Austrian monk) made the first studies in predicting how traits would transfer from one generation to another

Many in Mendel’s day thought traits were blended …. A red flower and a white flower would make a pink flower

Background Information

A. Mendel studied pea plants for 3 main reasons:

1. All the traits came in 2 easy to recognize forms

2. Both male and female gametes (sex cells) are produced on the same plant

3. The reproductive parts are tightly enclosed in petals preventing pollen from other plants entering

The uniting of male and

female gametes (sex cells)

› Plants “pollinate”

1.A hybrid plant would

have one of each form

of a trait

Have you ever heard of the term hybrid

before????

Def: the offspring of two animals or plants

of different breeds, varieties, species, or

genera, esp. as produced through

human manipulation for specific genetic

characteristics

Can you think of any examples of

hybrids?

Livestock examples-

› Black Angus x Hereford= Black Baldy

Mendel controlled the

fertilization of his pea plants

by removing the male parts,

or stamens.

He then fertilized the female

part, or pistil, with pollen from

a different pea plant.

1. Mendel’s 1st Experiments

were called Monohybrid

crosses (the plants were

different by just one trait)

Example: all pea plants had

purple flowers and green seeds,

but some are tall and some

short

1. He crossed a pea plant that was

pure purple flowers (it had only

purple genes) with a plant that was

pure for white (only white genes)

2. The offspring were all purple, no

white pea flowers grew

3. The white trait seemed to

disappear

1. Mendel crossed two of the

offspring from the 1st

generation

2. His results were 3 of every 4

plants were purple and 1 in 4

was white

3. The white trait reappeared

1. P1 = parent in the 1st generation

2. The offspring of P1 were called the

F1 generation

› “F” stands for filial

› Filial stands for son or daughter

3. The offspring of the cross between 2

F1 plants were called the F2

generation

What disappeared in

the 1st generation?

The trait for white

What reappeared in

the 2nd generation?

The trait for white

The trait that is observed in the offspring is the dominant trait (uppercase)

The trait that disappears in the offspring is the recessive trait (lowercase)

• Mendel observed patterns in the first

and second generations of his crosses

1. Mendel concluded that each organism

has 2 factors that control each of its traits

2. The factors controlling traits are

called genes

3. One comes from each parent

4. They are found on the

chromosomes

5. Genes exist in alternative forms

Each organism has two alleles for each trait Alleles - different forms of the same gene

Genes - located on chromosomes, they control how an organism develops

1. During fertilization, the 2

different genes randomly pair

to produce 4 different

combinations of alleles

2. They separate independently

The two alleles for a trait must separate when gametes are formed

A parent randomly passes only one allele for each trait to each offspring

x

Parents

Offspring

Tt Tt

T T Tt Tt tt

Law of Segregation

The genes for different traits are inherited independently of each other.

Phenotype - the way an organism looks red hair or brown hair

genotype - the gene combination of an organism AA or Aa or aa

Heterozygous - if the two alleles for a trait are different (Aa)

Homozygous - if the two alleles for a trait are the same (AA or aa)

Dihybrid Cross - crossing parents who differ in two traits (AAEE with aaee)

Monohybrid Cross - crossing parents who differ in only one trait (AA with aa)

Siklus sexual:

Meiosis Fertilisasi

= pembelahan inti sel yang = dua inti sel bergabung

menghasilkan separo jumlah menjadi satu inti sel

kromosom induk sel 2 haploid 1 diploid

1 diploid (2n) 2 haploid (1n)

Ciri meiosis: 1. pengurangan jumlah kromosom separo dari

jumlah induknya

2. pembentukan gamet yang secara genetik

berbeda dari meiocyte

Meiosis: Gametes (sex sel): sperma, telur

Zygote (sel pertama dari suatu

generasi yang baru),

jml kromosom 2x gamet

• Ploidy adalah istilah yg digunakan untuk menggambarkan jumlah set kromosom

•Manusia (kecuali gamet), sebagian besar hewan dan tumbuham adalah diploid (2n).

• Sel atau organisme haploid hanya punya satu set kromosom (n). Organisme dgn lebih

dari 2 set kromosom disebut polyploid.

•Kromosom yg membawa gen yg sama disebut “homologous chromosomes”.

Organisme umumnya menerima satu set “homologous chromosomes” dari induknya.

• Meiosis memisahkan satu kopi dari tiap “homologous chromosome” membentuk

gamet.

• Mitosis menjaga tingkat ploidi sel (contoh: satu sel diploid 2n menghasilkan 2 sel

diploid 2n, satu sel haploid n menghasilkan dua sel haploid n )

•Meiosis menyebabkan pengurangan jumlah kromosom dan dengan rekombinasi gamet

(fertilisasi) tingkat ploidi induk terjaga.

• Sebagian besar sel manusia dihasilkan melalui mitosis (somatic/vegetatif sel line). Sel

gamet disebut “germ line cells”. Meiosis terbatas pd gonad.

• Siklus kehidupan menggambarkan suatu perkembangan dan

reproduksi suatu organisme

• Perhatikan tingkat ploidi siklus. Pada hewan siklus kehidupannya

banyak berada pd 2n.

• Terdapat 2 fase siklus kehidupan tanaman.

1. Fase sporofit = diploid

2. Fase gametofit = haploid

• Pada tanaman berbunga, daun dan batang adalah sporofit; putik

bunga dan benang sari adalah gametofit

• Perbedaan dengan siklus kehidupan hewan adalah adanya fase

gametofit haploid pd tanaman; setelah meiosis dan sebelum

pembentukan gamet

1. Meiosis I (Reduction)

menurunkan tingkat ploidi sel dari 2n - n

2. Meiosis II (Division).

membelah kromosom menjadi 2 seperti pd mitosis

• Meiosis menghasilkan 4 sel haploid

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookmeiosis.html

MEIOSIS I 1. Prophase I - kromatin mengalami kondensasi, nekleolus dan membran

inti menghilang, benang spindle terbentuk

- terjadi pemasangan antar “homologous chromosomes”.

- Synapsis = proses penggabungan “homologous

chromosomes”, menghasilkan “tetrad”, yg terdiri dr dua

kromatid

- memungkinkan terjadinya “crossing-over” yg

memungkinkan pemecahan kromatid dan menyatu pd

homologous chromosome yg berbeda.

- “crossing-over” menghasilkan kromosom dengan gen dan

alelle yg baru.

2. Metaphase I Kromosom pada spindle equator dimana masing-masing

centrometer dari kromosom yang homolog menghadap kutub

yang berlainan

3. Anaphase I Dimulai dengan memisahnya kromosom homolog, bergerak ke

kutub

Pembentukan haploid belum terjadi (jumlah DNA masih 2X)

4. Telophase I Kromosom terorganisasi dengan baik, nucleoli dan membran

sel terbentuk, anak inti sel terbentuk

Cytokinesis terjadi/tidak, pada banyak kasus tertunda sampai

terbentuk empat anak sel terbentuk (hasil produk meiosis II)

Meiosis II Prophase II, Metaphase

II, Anaphase II, Quartet,

mirip mitosis

produk: haploid

kromosom dengan 1X

DNA

Meiosis hanya terjadi pada sejumlah kecil sel sedang mitosis pd hampir semua sel

Meiosis menyebabkan pengurangan ploid, mitosis

menjaga tingkat ploidi

Mitosis meiosis

Adalah proses pembentukan gamet (2n-n)

Spermatogenesis: proses pembentukan sperma

menghasilkan 200.000.000 sperma tiap hari

Oogenesis : proses pembentukan sel telur

hanya menghasilkan sati sel telur tiap siklus menstruasi

BIOLOGI SEL MOLEKULER

Documents

Transcript of BIOLOGI SEL MOLEKULER