PERTUMBUHAN DAN

REGENERASI SEL SERTA FAKTOR-

FAKTOR YANG

MEMPENGARUHINYA Oleh: Kelompok 2

Adinda Kemala Eka (1406605742)

Desti Octavianthy (14065335860)

Dicky Irawan (1406563922)

Matthew Hardhi (1406567984)

Mauhibah Yumna (1406577650)

Siti Ambar Khalis (1406533434)

1. MEKANISME PEMBELAHAN

SEL PADA SEL PROKARIOTIK

BESERTA POLA

PERTUMBUHANNYA

Pembelahan Sel pada Prokariotik

Pembelahan pada sel prokariotik dikenal dengan pembelahan biner yang artinya

pembelahan ini berlangsung secara sederhana dan spontan. Proses pembelahan ini

juga dikenal dengan proses pembelahan amitosis. Amitosis artinya pembelahan

yang tidak melibatkan kromosom. Pembelahan biner adalah reproduksi aseksual

oleh pemisahan tubuh menjadi dua badan baru. Dalam proses pembelahan biner,

organisme menduplikasi materi genetik, atau asam deoksiribonukleat (DNA), dan

kemudian membagi menjadi dua bagian (sitokinesis), dengan masing-masing

organisme baru menerima satu salinan DNA. Pembelahan biner dapat ditemukan

pada sel bakteri, proses pertumbuhan sel, duplikasi materi genetik, pembagian

kromosom, dan pembelahan sitoplasma.

Selama pembelahan biner, molekul DNA tunggal bereplikasi

dan sel asli dibagi menjadi dua sel yang identik. Prosesnya

yaitu sebagai berikut :

Pembelahan biner dimulai dengan molekul tunggal DNA

mereplikasi dan kedua salinan melekat pada membran sel.

Selanjutnya, membran sel mulai tumbuh antara dua molekul

DNA. Setelah bakteri hampir menggandakan ukuran aslinya,

munculnya sekat diikuti oleh pertumbuhan dinding sel yang

melintang.

Sebuah dinding sel kemudian terbentuk antara dua molekul

DNA membagi sel asli menjadi dua sel anak yang identik.

(cont)

Pembelahan biner adalah metode utama reproduksi organisme

prokariotik. Pada protista, pembelahan biner sering dibedakan menjadi

jenis, seperti melintang atau longitudinal, tergantung pada sumbu

pemisahan sel. secara umum pembelahan melintang di beberapa

organisme, seperti cacing pita dan polip scyphostome, disebut Strobilasi.

Umumnya, hasil ini dalam bentuk rantai, disebut Strobilus, produk-

pembelahan proglottid dari cacing pita dan ephyrae dari ubur-ubur

Scyphozoan; setiap proglottid atau Ephyra dewasa pada gilirannya

dan memisahkan dari akhir Strobilus tersebut.

Pembelahan Biner

Pembelahan Biner

pada Sel Prokariotik

Pola Pertumbuhan Sel Prokariotik

Pembelahan biner berlangsung dengan interval yang teratur dengan

penambahan atau kelipatan secara eksponensial. Pada setiap pertumbuhan

bakteri dalam suatu medium terdapat fase-fase atau tahapan

pertumbuhan, tahapan tersebut antara lain fase lag, fase eksponensial, fase

stasioner dan fase kematian.

Lag Phase

Fase lag adalah kondisi dimana bakteri baru saja

di inokulasikan atau dibiakan dalam medium. Pada

fase ini bakteri belum melakukan pembelahan,

tetapi terjadi peningkatan massa volume, sintesis

enzim, protein, RNA dan peningkatan aktifitas

metabolik. Pada fase tersebut bakteri lebih banyak

melakukan adaptasi dengan lingkungan.

Log Phase

Fase eksponensial adalah fase dimana bakteri

melakukan pembelahan secara biner dengan jumlah

kelipatan (eksponensial). Pada fase ini, terjadi

lonjakan peningkatan jumlah biomassa sel, sehingga

bisa diketahui seberapa besar terjadi pertumbuhan

secara optimal dan tingkatan produktifitas

biomassa sel.

Stationary Phase

Stationary phase adalah fase dimana bakteri sudah

tidak melakukan pembelahan lagi.

Ada 3 penyebab utama yang menyebabkan fase

tersebut, yaitu :

- Ketidaktersediaan nutrient,

- Penumpukan metabolit penghambat dan produk

akhir,

- Kekurangan ruang gerak.

Death Phase

Fase kematian adalah fase

dimana akan terjadi

pengurangan jumlah sel bakteri

yang hidup.

Pembelahan bakteri dapat

ditentukan dalam hitungan

waktu.

Pembelahan (waktu) bakteri

tergantung pada :

1. jenis dan strain bakteri

2. faktor lingkungan,

a. nutrient

b. pH

c. temperature

d. kelembaban

Ada beberapa contoh bakteri

yang membelah dengan satuan

waktu, misalnya :

a. E. coli 17 menit.

b. Staphylococcus aureus 27-30

menit

c. Treponema pallidum 1980

menit.

Dengan demikian pertumbuhan

bakteri berdasarkan waktu bisa

diperkirankan.

Contoh Pola Pertumbuhan Bakteri

Konsep pertumbuhan bakteri

Istilah pertumbuhan pada bakteri dan mikroorganisme lain

biasanya mengacu pada perubahan di dalam hasil panen sel

(pertambahan total massa sel) dan bukan perubahan individu

organisme. Jadi bila kita mulai dengan satu bakteri tunggal,

maka populasi bertambah secara geometric:

1 2 4 8 16 32 ….

Selang waktu yang dibutuhkan bagi sel untuk membelah

diri atau untu populasi menjadi dua kali lipat dikenal sebagai

waktu generasi. Akan tetapi, tidak semua spesies bakteri

mempunyai waktu generasi yang sama.

Daur pertumbuhan normal (kurva pertumbuhan)

Andaikanlah satu bakteri tunggal diinokulasikan pada suatu

medium dan memperbanyak diri dengan laju yang konstan.

Kita dapat memetakan data tersebut dengan dua cara

(logaritma jumlah bakteri terhadap waktu, dan jumlah bakteri

terhadap waktu). Namun, ini tidak mewakili pola pertumbuhan

yang normal, yaitu fase pertumbuhan eksponensial atau

logaritma (biasanya disebut fase log). Disini, populasi

bertambah secara teratur, menjadi dua kali lipat pada interval

waktu tertentu (waktu generasi) selama inkubasi. Pertumbuhan

ini disebut juga pertumbuhan seimbang.

Pengukuran kuantitatif pertumbuhan

Kita telah melihat bahwa istilah pertumbuhan sebagaimana digunakan

pada bakteri mengacu pada perubahan dalam populasi total dan

bukannya perubahan dalam suatu individu organisme saja.

Beberapa ciri pertumbuhan bakteri pada setiap fase pertumbuhan

2. MEKANISME PEMBELAHAN

SEL PADA SEL EUKARIOTIK

BESERTA POLA

PERTUMBUHANNYA

Pembelahan Sel pada Eukariot

Proses pembelahan sel pada eukariot dikenal dengan mitosis. Pembelahan sel pada eukariot lebih kompleks dibandingkan pembelahan sel pada prokariot. Pada sel eukariot molekul DNA terkumpul dalam struktur yang disebut kromosom.

Kromosom tersusun atas rangkaian protein dan DNA yang terpilin dan membentuk badan kromosom. Namun, rangkaian tersebut lebih sering tercerai berai di dalam nukleus selama siklus hidup sel.

Rangkaian protein dan DNA ini disebut juga benang kromatin. Ketika memasuki mitosis benang kromatin tersebut terkondensasi dan mengumpul membentuk struktur kromosom.

Siklus hidup sel eukariot dapat dibagi menjadi dua

fase:

1. Interfase (fase sebelum pembelahan sel).

2. Mitosis (fase pembelahan sel).

Interfase

Pada fase ini sel sedang mempersiapkan semua kebutuhan untuk melakukan pembelahan mitosis. Pada fase ini sel terus tumbuh, bertambah ukuran, membentuk struktur dan molekul baru.

Secara umum, interfase dapat dibedakan lagi menjadi beberapa tahap, yaitu tahap G1, S, dan G2.

(cont)

Tahap G1 (Gap 1)

Tahap pembentukan macam-macam protein dan transkripsi RNA. Hal tersebut menyebabkan pertumbuhan sel terus membesar.

Tahap S

Pada tahap S terjadi sintesis DNA, berupa replikasi DNA dan sintesis protein histon. Jumlah DNA dalam inti sel bertambah dua kali lipat dan protein histon serta protein kromosom lain yang disintesis di sitoplasma bergabung dengan DNA setelah melewati membran inti sel. Gabungan DNA serta protein tersebut membentuk kromatin.

(cont)

Tahap G2 (Gap 2)

Pada akhir tahap S, sel memasuki tahap G2 (gap

2). Pada tahap ini terjadi metabolisme normal dan

pertambahan pertumbuhan akibat pembentukan

protein yang terus terjadi. Ketika sel memasuki

tahap M (mitosis), benang-benang kromatin

terkondensasi, dan berkumpul membentuk

kromosom.

Mitosis

Fase mitosis merupakan fase paling pendek dari

siklus sel. Pada proses ini terjadi pembagian

informasi genetis kepada setiap sel hasil

pembelahan. Informasi genetis yang dibagikan

terlebih dahulu telah melalui proses replikasi pada

interfase sehingga DNA sel hasil pembelahan mirip

dengan DNA induk.

(cont)

Para ahli biologi telah membagi proses mitosis menjadi

beberapa tahap berdasarkan ciri utama yang dapat diamati,

sebagai berikut:

1. Profase, persiapan untuk pembelahan sel. Kromosom

terkondensasi dan membran inti sel melebur.

2. Metafase, kromosom berada di bidang ekuator.

3. Anafase, kromosom terbagi dan bergerak ke arah kutub

yang berlawanan

4. Telofase, akhir dari mitosis. Membran inti terbentuk dan

kedua sel

terpisah.

1. Profase

Memasuki profase, benang-benang kromatin tersebut

terkondensasi membentuk kromosom.

Tahap profase ditandai juga oleh penggandaan

jumlah sentriol. Setelah terbentuk kromatid, sentriol-

sentriol bergerak ke kutub yang berlawanan.

Dari sekitar sentriol tersebut muncul benang-benang

halus yang disebut benang spindel (mitotic spindle).

Benang-benang spindel ini menyelimuti inti sel dan

akan memegang kromosom tepat pada struktur

protein komplek yang disebut kinetokor.

Gambar Proses Profase

2. Metafase

Ketika sentromer setiap kromosom sejajar bidang

ekuator, menandakan mitosis memasuki tahap

metafase.

Pada metafase, semua kromosom sel bergerak ke

arah bidang ekuator atau bidang pembelahan.

Pergerakan ini dibantu oleh benang spindel.

Kromosom dengan dua kromatid identik dapat

diamati secar jelas pada tahap ini.

ATahap metafase

3. Anafase

Anafase dimulai ketika sentromer yang

menggabungkan kedua kromatid terpisah.

Kromatid tunggal ini sekarang disebut kromosom

simpleks, bergerak menuju kutub-kutub pada arah

yang berlawanan.

Anafase berakhir ketika setiap sel kromosom

sampai pada kutub-kutubnya.

Tahap anaphase

4. Telofase

Telofase dimulai saat benang-benang spindel

menghilang dan membran inti mulai terbentuk di

sekeliling daerah kromosom. Membran inti akhirnya

membungkus kromosom-kromosom tersebut.

Lilitan kromosom mulai terurai menjadi kromatin.

Setelah tahap telofase, biasanya diikuti oleh tahap

sitokinesis, pemisahan sitoplasma.

Telofase

Sitokinesis

Sitokinesis dilakukan untuk memisahkan sitoplasma

dan membran sel agar terbentuk dua sel anak utuh.

Pada sel hewan dengan membran sel yang lentur,

sitokinesis terjadi karena adanya pelekukan yang

membagi sel menjadi dua. Pelekukan tersebut

terjadi di bidang pembelahan dan disebabkan oleh

kontraksi cincin filamen.

(cont)

Pada sel tumbuhan yang memiliki dinding sel kaku, tidak

terjadi pelekukan membran sel.

Oleh karena itu, setelah materi sel terbagi dua, pada bidang

pembelahan terbentuk lempeng sel.

Lempeng sel ini merupakan vesikula-vesikula dari badan Golgi

yang bersatu dan memanjang pada bidang pembelahan.

Dinding sel baru terbentuk pada lempeng sel tersebut. Dinding

sel terus terbentuk hingga bersatu dengan membran dan

dinding sel lama.

Pola Pertumbuhan Sel Eukariot

Pada Sel Hewan

Pada sel hewan, perkembangan dan pertumbuhan

dibedakan menjadi 2 fase:

1. Fase Embrionik

2. Fase Pasca Embrionik

Fase Embrionik

1. Pembelahan Zigot

Zigot akan mengalami pembelahan secara mitosis, yaitu dari

satu sel menjadi dua sel, dua sel menjdi empat sel, dan

seterusnya. Pembelahan tersebut berlangsung cepat dan

akan menghasilkan sel-sel anak yang terkumpul menjadi satu

kesatuan yang menyerupai buah anggur yang disebut

morula.

Selanjutnya, morula akan menjadi blastula yang memiliki

suatu rongga yang disebut blastosol. Proses pembentukan

morula menjadi blastula disebut blastulasi.

2. Gastrulasi

Pada bentuk gastrula ini, embrio telah terbentuk menjadi tiga

lapisan embrionik, yaitu lapisan dalam (endoderm), tengah

(mesoderm), dan lapisan luar (eksoderm). Dalam

perkembangan selanjutnya, laisan embrionik ini akan

mengalami pertumbuhan dan perkembangan menghasilkan

berbagai organ tubuh.

3. Organogenesis

Organogenesis merupakan proses pembentukan alat-alat

tubuh atau organ seperti otak, jantung, paru-paru, ginjal, dan

sebagainya. Organ-organ tersebut merupakan perkembangan

lebih lanjut dari ketiga lapisan embrionik yang terbentuk saat

gastrulasi.

Ektoderm mengalami diferensiasi menjadi kulit, rambut,

system saraf, dan alat-alat indera.

Mesoderm mengalami diferensiasi menjadi otot, rangka,

alat reproduksi, alat peredaran darah, dan alat ekskresi

seperti ginjal.

Endoderm mengalami diferensiasi menjadi alat

pencernaan, kelenjar yang berhubungan dengan

pencernaan, dan alat-alat pernapasan seperti paru-paru.

Fase Pasca Embrionik

Pada pertumbuhan dan perkembangan pasca embrionik,

pertumbuhan dan perkembangan yang terjadi terutama

penyempurnaan alat-alat reproduksi (alat-alat kelamin).

Pada pertumbuhan dan perkembangan pasca embrionik

biasanya hanya terjadi peningkatan ukuran bagian-bagian

tubuh saja.

Pada golongan hewan tertentu, sebelum tumbuh menjadi

hewan dewasa, membentuk beberapa tahap larva terlebih

dahulu. Pada golongan hewan tersebut. Pertumbuhan dan

perkembangan pasca embrionik merupakan tahap

pembentukan larva sebelum tumbuh dan berkembang

menjadi hwan dewasa. Tahap ini disebut tahap

metamorfosis.

Pada Sel Tumbuhan

Pertumbuhan dan perkembangan tanaman dibagi

menjadi 3 fase, yaitu:

1. Fase Embrionis (Eksponensial).

2. Fase Muda atau Vegetatif (Linier).

3. Fase Penuaan (Senescence).

1. Fase Embrionik (Eksponensial)

Fase embrionik dimulai dari pembentukan zygot

sampai terjadinya embrio yang terjadi di dalam

bakal biji (ovule). Fase zygot diikuti dengan

pembelahan sel sesudah itu terjadi pengembangan

sel. Fase embrionis tidak terlihat nyata dalam

pertumbuhan tanaman karena berlangsungnya di

dalam biji.

2. Fase muda atau fase vegetatif (Linier)

Fase muda dimulai sejak biji mulai berkecambah,

tumbuh menjadi bibit dan dicirikan oleh pembentukan

daun-daun yang pertama dan berlangsungterus

sampai masa berbunga atau berbuah yang pertama.

Proses perkecambahan meliputi imbibisi, perombakan

cadangan makanan di dalam endosperm menjadi

energi untuk pertumbuhan. Munculnya radikula dan

plamula dari kulit benih.

3. Fase penuaan (senescence)

Fase ini dipengaruhi oleh beberapa faktor luar yang

dapat menghambat atau mempercepat proses

penuaan, antara lain:

1) Kenaikan suhu, kurangnya intensitas cahaya dan

kekurangan air dapat mempercepat proses

penuaan daun.

2) Kurang terrsediannya unsur hara dalam tanah.

Bentuk penuaan (senescence) tumbuhan mengikuti

beberapa pola, antara lain:

1) Overall senescence, yaitu pola penuaan yang

meliputi keseluruhan tubuh tanaman. Tanaman akan

mati setelah menyelesaikan satu siklus

kehidupannya.

2) Top senescence yaitu pola penuaan pada tanaman

yang terjadi pada tanaman bagian atas tanah

sedangkan bagian yang berada dalam tanah tetap

hidup.

(cont)

3) Deciduous senescence, yaitu pola penuaan yang

terjadi hanya pada bagian daun sementara organ

lainnya tetap hidup

4) Progessive senescence, yaitu pola penuaan meliputi

daun-daun yang terdapat dibagian bawah

tanaman. Tanaman hanya menggugurkan daun-

daunnya yang terdapat di bagian bawah saja

(daun-daun yang tua), sedangkan daun-daun yang

lebih atas dan organ tanaman lainnya tetap hidup.

(cont)

3. MEKANISME

REGENERASI VIRUS DAN

POLA PERTUMBUHANNYA

REPRODUKSI DAN PERTUMBUHAN

VIRUS

(cont)

Virus adalah agen penginfeksi kecil

yang berkembang-biak dan hidup

hanya apabila di dalam sel mahluk

hidup lainnya atau organisme lain. Virus

dapat menginfeksi semua jenis

kehidupan, dari binatang, tumbuh-

tumbuhan, hingga bakteri, dan

archaebacteria.

Karena virus aseluler dan tidak

menggunakan ATP, mereka harus

memanfaatkan jalur sintesis protein dan

jalur metabolisme yang terdapat pada

sel inang untuk bereproduksi, hal ini

menyebabkan virus disebut dengan

parasit obligat intraseluler.

Siklus Hidup Virus

1. Adsorpsi

Adsorpsi adalah tahap pertama yang

terjadi saat virus hendak menginfeksi sel

dimana terjadinya pengikatan spesifik

antara protein kapsid pada virus dengan

reseptor pada permukaan sel inang. Hal ini

yang secara spesifik menentukan range sel

inang yang mungkin ditempati virus.

Contohnya pada virus HIV yang secara

spesifik menginfeksi leukosit. Hal ini karena

protein gp120 pada permukaan virus

berinteraksi secara khusus dengan molekul

CD4, sebuah reseptor kemokin(chemokine)

yang terdapat pada permukaan sel CD4+ T.

Adsorpsi selanjutnya dapat menginduksi

perubahan pada protein kapsid untuk

melebur dengan membran sel.

2. Penetrasi

Penetrasi terjadi

setelah adsorpsi /

pengikatan.

Partikel virus/virion

akan masuk ke dalam

sel antara endositosis

atau fusi membran,

yang akan dijelaskan

pada bagian

selanjutnya.

3. Replikasi

Replikasi virus meliputi sintesis mRNA virus, sintesis protein virus, dan replikasi genom virus yang dibutuhkan agar virus dapat mengendalikan ekspresi gen pada sel. Replikasi genom virus berikutnya adalah kemudian untuk memproduksi penyusun structural dari partikel virion.

4. Peralihan/Assembly

Pada tahap ini,

komponen-

komponen penyusun

DNA dan materi

genetik sudah

disintesis oleh sel

inang. Komponen-

komponen ini pun

kemudian akan

dirakit untuk

menjadi virion yang

“matang”.

5. Pelepasan

Ada dua cara virus dapat

dilepas dari sel inang, yang

pertama ialah dengan lysis

yaitu memecahkan membran

sel pada sel inang (bila ada,

dan dinding sel) yang

mengakibatkan kematian sel.

Virus yang dilepas dengan

cara ini secara spesifik ialah

virus bacteriophage.

(cont)

Cara kedua ialah secara

lisogenik, dimana genom virus akan

dimasukkan ke dalam kromosm sel

inang secara rekombinan. Ketika sel

inang membelah diri, maka genom

dari virus juga akan direplikasi.

Genom virus dalam sel inang

biasanya tetap dorman/inaktif,

namun suatu saat dapat aktif kembali

menjadi virus, lalu keluar dari sel

inang secara lisis. Virus HIV dilepas

secara “bertunas”, dimana dalam

proses lisis virus akan mendapatkan

selaput pelindungnya yang terbuat

dari membran sel inang yang telah

dimodifikasi.

Tahap Pertama : Viral Entry

Fusi Membran

Pada virus dengan lapisan pembungkus terdapat reseptor-reseptor protein, adsorpsi dapat dilakukan dengan menempel pada membran sel inang, lalu bergabung dengan membran sel inang.

Setelah bergabung dengan membran sel, maka virus akan melepaskan isi materi genetiknya kedalam sel inang. Contohnya seperti pada virus HIV dan herpes simplex.

Endositosis

Virus yang tidak memiliki lapisan

pembungkus masuk melalui mekanisme

endositosis. Virus-virus ini “menipu” sel

inang dengan membuat sel berpikir

bahwa virus yang berada di luar

membran sel tidak lain adalah nutrisi

penting atau makanan. Sel inang yang

biasa menerima nutrisi melalui

endositosis pun akan menelan virus

tersebut.

Setelah di dalam sel inang, maka

virus akan melepaskan sendiri dari

vesikel yang digunakan sel untuk

membawanya masuk. Contoh virus

yang menggunakan metode ini yaitu

virus polio dan Hepatitis C.

Injeksi Bahan Genetik

Teknik ini digunakan oleh virus Bacteriophage. Bakteriophage akan

menempel pada permukaan membran sel melalui reseptor sel, lalu

menginjeksi genom daripada virus tersebut ke dalam sel dan menyisakan virus tersebut di luar sel.

(cont)

Setelah berhasil masuk ke

dalam sel, virus akan

memproduksi protein melalui

mekanisme sintesis protein yang

tedapat pada sel inang dan

mengambil alih fungsi seluruh

sel. Mekanisme control yang

digunakan virus diantara lain

adalah penekanan sistem

pertahanan sel, penekanan

signal-signal sel, penghentian

proses transkripsi dan translasi

pada sel inang, dan lain-lain.

Hal inilah yang dapat

menyebabkan kematian dari sel

yang terinfeksi virus.

Viral Mutation

Antigenic Drift

Dalam sel, genome dari virus

mengalami mutasi melalui berbagai

mekanisme, salah satunya disebut antigenic

drift dimana basa-basa dalam DNA atau

RNA bermutasi menjadi basa lain.

Biasanya, mutasi titik(point mutation) dalam

sel tidak terlihat ataupun mengubah

ekspresi gen, namun kadang kala dapat

menjadi titik evolusioner bagi virus tersebut

saat mutasi basa tersebut terjadi secara

besar-besaran dan memberikan keuntungan

bagi virus berupa misalkan, resistensi

terhadap obat antiviral.

Antigenic drift dapat disebabkan oleh 2

mekanisme.

Rekombinasi

Rekombinasi adalah proses dimana sebuah untaian DNA putus dan digabungkan kembali dalam ujung-ujung molekul DNA yang berbeda. Rekombinasi sangat umum terjadi pada baik virus DNA maupun RNA.

Reassortment

Reassortment adalah proses

pencampuran material genetik

dari suatu spesies menjadi

kombinasi baru dalam individu-

individu berbeda. Proses-proses

yang berkontribusi dalam

mekanisme ini antara lain ialah

pindah-silang kromosom dan

penyampuran kromosom.

Mekanisme ini terutama dipakai

diantara 2 virus yang serupa

dan menginfeksi sel yang sama

dimana mereka bertukar materi

genetik

(cont)

Virus influenza adalah salah

satu contoh virus yang sangat

memanfaatkan proses ini,

dimana genom virus influenza

terdiri dari 8 segmen RNA.

Segmen-segmen RNA ini

berfungsi sebagai kromosom

miniature dan setiap kali virus

dirakit ulang di dalam sel,

maka setiap partikel individu

virus mendapatkan duplikat

dar setiap segmen.

(cont)

Penyusunan ulang dapat berujung

pandemik, seperti yang terjadi pada tahun 1857,

1968, dan 2009 dimana terjadi pandemik virus

influenza yang terjadi karena terjadinya

penyusunan ulang antara virus burung dan

manusia. Pada tahun 2009, pandemik H1N1

virus memiliki susunan gen unik dimana

terdapat campuran antara materi genetik virus

influenza avian, manusia, dan babi.

Hal ini terjadi karena saat sebuah sel inang

terinfeksi oleh 2 virus sama yang berbeda strain,

maka kemungkinan saat proses perakitan ulang

maka partikel virus yang baru memiliki sifat dari

2 strain yang berbeda tersebut. Strain baru yang

terbentuk akan memiliki kemampuan dari 2

strain induknya.

Viral Replication

Virus DNA

Replikasi genom dalam

virus DNA pada

umumnya terjadi

dalam nukleus sel

inang dan sangat

bergantung pada

mekanisme sintesis

DNA dan RNA serta

mekanisme pemroses

RNA dari sel inang.

Contoh virus DNA ialah

virus herpes.

Virus RNA

Pada virus RNA, replikasi materi

genetik biasa terjadi di sitoplasma.

Virus RNA dibagi menjadi

beberapa grup. Polaritas

mereka(apakah RNA virus dapat

dipakai langsung untuk membuat

protein pada ribosom) menentukan

mekanisme replikasi virus tersebut

dan kriteria penting lainnya

adalah apakah materi genetik

yang tersedia dalam untai ganda

atau tunggal. Semua virus RNA

memiliki enzim bernama RNA

replikase unuk menghasilkan

kopian-kopian RNA virus.

Virus Transkripsi Balik

Virus-virus ini biasa cenderung berupa

virus jenis retrovirus. Retrovirus ini

memiliki enzim bernama transcriptase

balik untuk mensintesis rantai

komplementer DNA agar informasi

genetik virus disimpan dalam bentuk

DNA dan bukan RNA. Mekanisme ini

merupakan salah satu tahap dalam

siklus hidup mereka dimanavirus

kemudian akan mengintegrasikan DNA

yang dihasilkan dari transkripsi balik

ini ke dalam genom sel inang. DNA

virus kemudian dapat direplikasi

menggunakan mekanisme dari sel

inang sumber. Contoh retrovirus

misalkan HIV/AIDS.

Viral Release

Budding

Pada mekanisme ini virus akan

keluar dari membran sel

sembari mengambil sebagian

dari membran sel untuk

dijadikan selaput pelindung

dari sel. Mekanisme ini sangat

efektif bagi virus-virus yang

butuh selaput pelindung

karena mereka tidak perlu

membuatnya sendiri. Contoh

dari virus dengan mekanisme

keluar seperti ini ialah HIV,

cacar air, dan SARS.

Apoptosis

Sel hewan diprogram untuk

menghancurkan dirinya sendiri ketika

mereka terkena serangan virus atau

rusak. Saat apoptosis, sel akan

menghasilkan badan apoptosis dari sel

mati untuk ditelan oleh makrofag. Dengan

memaksa sel untuk berapoptosis, virus-

virus dalam sel inang dapat ditelan oleh

makrofag karena berada dalam badan

apoptosis. Cara ini digunakan oleh virus

untuk menginfeksi makrofag itu sendiri

atau untuk berpindah ke jaringan tubuh

yang lain. Contoh virus dengan

mekanisme ini biasa adalah virus-virus

tanpa selaput pelindung(viral envelope)

dan HIV.

Eksositosis

Dalam mekanisme ini, sel inang tidak mati ketika virus keluar. Hal ini dikarenakan virus memanfaatkan sistem transport sel inang untuk menutup partikel virus dalam vesikel untuk dieksositosis melalui membran sel. Contoh virus dengan mekanisme ini ialah virus varicella-zoster.

Lysis

Mekanisme terakhir

yang paling umum

adalah dengan cara

lisis, dimana sel inang

akan mati saat virus

keluar karena

membran sel dirusak

oleh virus.

Bakteriophage

memanfaatkan cara

ini untuk keluar dari

dalam sel.

4. FAKTOR-FAKTOR YANG

MEMPENGARUHI

PERTUMBUHAN SEL

Pertumbuhan Sel

Pertumbuhan dapat didefinisikan sebagai

peningkatan komponen - komponen seluler. Terdapat

dua macam pertumbuhan sel, yaitu pertumbuhan

yang berakibat peningkatan ukuran sel tetapi tidak

jumlah sel. Dan yang kedua adalah pertumbuhan

yang diikuti dengan peningkatan jumlah sel. Dalam

hal yang pertama, inti sel membelah tetapi tidak

diikuti oleh pembelahan sel.

(cont)

Pertumbuhan mikroorganisme dipengaruhi oleh

berbagai faktor, salah satunya yaitu faktor yang

berasal dari lingkungannya. Adapun kondisi

lingkungan yang mempengaruhi pertumbuhan sel

yaitu :

1. Suhu

2. Derajat Keasaman (pH)

3. Oksigen

1. Suhu

Suhu merupakan salah satu faktor lingkungan yang

berpengaruh terhadap pertumbuhan sel. Semua makhluk

hidup membutuhkan suhu yang sesuai untuk menunjang

pertumbuhan dan perkembangannya. Adapun berdasarkan

suhu pertumbuhannya, mikroorganisme dibedakan atas 3

kelompok, yaitu :

Psikrofil, yaitu mikroorganisme yang dapat tumbuh pada

rentang suhu antara 0 oC – 20 oC dengan suhu optimumnya

sekitar 15 oC

Mesofil, yaitu mikroorganisme yang dapat tumbuh pada

rentang suhu antara 20 oC – 45 oC.

Termofil, yaitu mikroorganisme yang dapat tumbuh pada

suhu 35 oC atau lebih.

2. Derajat Keasaman (pH)

Pertumbuhan dan kelangsungan hidup mikroorganisme dipengaruhi oleh pH habitat. Derajat keasaman dinyatakan dalam skala pH dengan rentang nilai 0 – 14. Derajat keasaman air murni yaitu 7 (netral). Nilai pH yang semakin menurun mendekati nol, maka keasamannya semakin meningkat, sedangkan nilai pH yang meningkat hingga mencapai 14 maka nilai kebasaan (alkalinitas) semakin meningkat. Selama proses pertumbuhan nilai pH dapat berubah. Adapun rentang pH bagi pertumbuhan bakteri antara 4 – 9 dengan pH optimum 6,5 – 7,5. Sedangkan jamur lebih menyukai pH asam, dengan rentang pH pertumbuhannya yaitu 1 – 9 dan pH optimumnya 4 – 6.

3. Oksigen

Gas atmosfer yang mempengaruhi pertumbuhan sel

yaitu gas oksigen dan karbondioksida, tetapi yang

terpenting adalah gas oksigen. Oksigen tidak mutlak

dibutuhkan oleh mikroorganisme karena pada

beberapa mikroorganisme, oksigen itu sendiri dapat

menjadi racun bagi pertumbuhannya.

(cont)

Berdasarkan kebutuhan atas oksigen, mikroorganisme dapat dibagi

atas 4 kelompok, yaitu :

Mikroorganisme aerob, yaitu mikroorganisme yang memerlukan

oksigen.

Mikroorganisme anaerob, yaitu mikroorganisme yang tidak

memerlukan oksigen karena oksigen tersebut dapat membentuk

hidrogen peroksida (H2O2) yang dapat menjadi racun dan

menyebabkan kematian.

Mikroorganisme fakultatif anaerob, yaitu mikroorganisme yang tetap

tumbuh dalam lingkungan fakultatif anaerob.

Mikroorganisme aerofilik, yaitu mikroorganisme yang membutuhkan

oksigen dalam jumlah yang terbatas karena jumlah oksigen yang

berlebih dapat menghambat kinerjanya dan menyebabkan kematian.

Faktor Dalam yang Memengaruhi Pertumbuhan

dan Perkembangan pada Tumbuhan

a. Faktor gen

Faktor penurunan sifat pada keturunan terkandung di dalam gen. Informasi genetik pada gen mengendalikan terbentuknya sifat penampakan secara fisik (fenotip) melalui interaksinya dengan faktor lingkungan.

b. Zat pengatur tumbuh (hormon)

Zat pengatur tumbuh (hormon) pada tanaman merupakan faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan berupa senyawa organik yang dalam jumlah sedikit dapat mendukung, menghambat, dan mengubah proses fisiologis tumbuhan. Pada konsentrasi tertentu hormon dapat memacu pertumbuhan, tetapi pada konsentrasi yang tinggi dapat menekan pertum- buhan.

Macam-macam Hormon Tumbuhan

1. Auksin

2. Giberelin

3. Sitokinin

4. Etilen

5. Inhibitor

1. Auksin

Auksin mula-mula ditemukan oleh Darwin,

dengan percobaan pengaruh penyinaran

terhadap koleoktil. Auksin adalah hormone

yang berperan merangsang pembelahan

sel dan pengembangan sel. Hormon

auksin/IAA memiliki sifat menjauhi cahaya.

Hormon ini diproduksi pada ujung tunas

akar dan batang. Pengaruh hormon auksin

dalam konsentrasi yang berbeda pada

bagian tubuh tanaman mengakibatkan

terjadinya pertumbuhan yang tidak

seimbang. Bagian yang mengandung

auksin lebih banyak memiliki kecepatan

tumbuh yang lebih besar.

(cont)

Adapun bagian yang kekurangan akan mengalami pertumbuhan lebih lambat.

Jika ini terjadi pada pucuk batang, terjadi pembengkokan arah pertumbuhan.

Pengaruh auksin terhadap perkembangan sel memperlihatkan bahwa auksin

dapat menaikkan tekanan osmotik, meningkatkan permeabilitas sel terhadap air,

menyebabkan pengurangan tekanan pada dinding-dinding sel, meningkatkan

sintesis protein, meningkatkan plas-tisitas, mengembangnya dinding sel.

Dilihat dari segi fisiologi, hormon auksin berpengaruh pada:

Pengembangan sel

Fototropisme

Geotropisme

Pertumbuhan akar

Partenokarpi

Pembentukan batang.

2. Giberelin

Giberelin merupakan jenis hormon sebagai faktor

yang mempengaruhi pertumbuhan dan

perkembangan yang mula-mula ditemukan oleh

Kuroshawa dari Jepang. Hormon ini berpengaruh

terhadap sifat genetik, pembungaan, penyinaran,

dan mobilisasi karbohidrat selama perkecambahan.

Hormon ini berperan dalam mendukung

perpanjangan sel, aktivitas kambium mendukung

pembentukan RNA baru, dan sintesis protein.

3. Sitokinin

Sitokinin ditemukan oleh Kinetin. Sitokinin berfungsi

untuk:

Merangsang pembelahan sel

Merangsang pembentukan tunas

Menghambat efek dominasi apikal oleh auksin

pada batang

Mempercepat pertumbuhan memanjang.

4. Etilen

Dalam keadaan normal, etilen akan berbentuk gas

dan berperan apabila terjadi perubahan secara

fisiologis pada suatu tanaman. Hormon ini berperan

pada proses pematangan buah. Hubungan etilen

dengan auksin yaitu etilen memengaruhi pembentukan

protein yang diperlukan dalam aktivitas

pertumbuhan.

5. Inhibitor

Inhibitor adalah faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan yang dapat menghambat pertumbuhan pada tanaman inhibitor. Sering dijumpai pada proses perkecambahan, pertumbuhan pucuk, atau dalam dormansi. Beberapa jenis inhibitor yaitu asam absisat dan plant growth retardant. Asam absisat terdapat pada daun, batang, akar, umbi, tunas, buah, dan endosperm. Zat ini mempunyai fungsi berlawanan dengan auksin, giberelin, dan sitokinin. Plant growth retardant adalah inhibitor yang berlawanan dengan kegiatan giberelin pada perpanjangan batang.

Faktor Luar yang Memengaruhi Pertumbuhan

dan Perkembangan pada Tumbuhan

a. Nutrisi

Nutrisi terdiri atas unsur-unsur atau senyawa-senyawa kimia sebagai sumber energi dan sumber materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan. Nutrisi umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion dan kation, sebagian lagi diambil dari udara.

Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Fe, Mg). Adapun unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit disebut unsure mikro (B, Mn, Mo, Zn, Cu, Cl). Jika salah satu kebutuhan unsur-unsur tersebut tidak terpenuhi, akan mengakibatkan kekurangan unsur yang disebut defisiensi. Defisiensi mengakibatkan pertumbuhan menjadi terhambat.

(cont)

b. Air

Air berperan di dalam melarutkan unsur hara dalam proses penyerapan. Air dibutuhkan tumbuhan sebagai pelarut bagi kebanyakan reaksi dalam tubuh tumbuhan dan sebagai medium reaksi enzimatis. Sebagai pelarut, air juga memengaruhi kadar enzim dan substrat sehingga secara tidak langsung memengaruhi laju metabolisme. Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materi-materi dari protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati.

(cont)

c. Cahaya

Cahaya mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis. Cahaya secara langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan setiap tanaman. Pengaruh cahaya secara langsung dapat diamati dengan membandingkan tanaman yang tumbuh dalam keadaan gelap dan terang. Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh. Sebaliknya, dalam keadaan terang tumbuhan lebih pendek, batang kukuh, daun berkembang sempurna dan berwarna hijau.

(cont)

Dalam fotosintesis,

cahaya berpengaruh

langsung terhadap

ketersediaan makanan.

Tumbuhan yang tidak

terkena cahaya tidak

dapat membentuk

klorofil, sehingga daun

menjadi pucat.

(cont)

d. Suhu

Suhu sebagai faktor yang mempengaruhi

pertumbuhan dan perkembangan, berpengaruh

terhadap fisiologi tumbuhan, antara lain

memengaruhi kerja enzim. Suhu yang terlalu tinggi

atau terlalu rendah akan menghambat proses

pertumbuhan. Suhu yang paling baik untuk

pertumbuhan disebut suhu optimum (100–38

derajat Celcius).

(cont)

e. Kelembapan

Tanah dan udara yang lembap berpengaruh terhadap pertum-buhan. Pada keadaan lembap, banyak air yang diserap oleh tumbuhan dan sedikit penguapan yang terjadi sehingga meng-akibatkan pertumbuhan menjadi cepat. Akibat pemanjangan sel-sel yang cepat, tumbuhan bertambah besar.

Pada kondisi ini, faktor kehilangan air sangat kecil karena transpirasi yang kurang. Adapun untuk mengatasi kelebihan air, tumbuhan beradaptasi dengan memiliki permukaan helaian daun yang lebar.

5. REKAYASA MAKANAN SEL

UNTUK MENDAPATKAN

KARAKTER SEL YANG

DIHARAPKAN

Rekayasa makanan sel untuk

mendapatkan sel yang diharapkan

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil

penyusun kehidupan. Setiap organisme hidup

terbuat dari sel, yang memiliki fungsi khusus.

Beberapa reaksi kimia terjadi di dalam setiap sel,

dan reaksi ini sangat penting untuk kelangsungan

hidup organisme. Oleh karena itu, banyak peneliti

yang melakukan penelitian untuk mendapatkan sel

yang di harapkan salah satunya dengan menjaga

kualitas kelangsungan hidup sel tersebut.

(cont)

Kelangsungan hidup sel tersebut dapat

diatur salah satunya dengan memberi-

kan asupan makanan yang tepat untuk

sel tersebut. Asupan sel tersebut ber-

gantung terhadap kondisi substratnya.

Substrat adalah molekul organik yang

telah berada dalam kondisi siap/segera

bereaksi, karena telah mengandung

enzim.

Enzim adalah protein khusus yang

ditemukan dalam sel-sel dari organisme

hidup. Enzim memainkan peran

penting dalam melakukan atau

mengendalikan sejumlah reaksi kimia

yang terjadi dalam tubuh organisme.

(cont)

Keberlangsungan hidup sel ini bergantung pada enzim

yang meng-katalisnya. Seiring dengan perkembangan

ilmu pengetahuan dan teknologi, para ahli telah

menemukan bagaimana sebuah sel dapat berkerja

secara optimal dengan bantuan enzim yang

ditambahkan di sel tersebut. Metode tersebut dapat

berupa rekaya genetika.

Ada beberapa prinsip dasar dalam rekayasa genetika.

Pada bab ini kita akan mempelajari2 prinsip dasar,

yaitu DNA rekombinan dan fusi protoplasma

(cont)

DNA (Deoxyribonucleic acid) bertanggung jawab

menentukan sifat makhluk hidup. DNA mempunyai

susunan yang khas untuk tiap organisme. Untaian

DNA ini dapat diubah susunannya, sehingga

diperoleh untaian baru yang mengekspresikan sifat-

sifat yang diinginkan. Perubahan susunan DNA ini

diperoleh melalui teknik DNA rekombinan.

(cont)

Teknologi DNA rekombinan banyak melibatkan bakteri

atau virus sebagai vektor (perantara). Proses DNA rekombinan

melalui 3 tahapan.

1. Mengisolasi DNA,

2. Memotong dan menyambung DNA (transplantasi gen/DNA),

3. Memasukkan DNA ke dalam sel hidup. Isolasi DNA dilakukan

untuk memilih dan memisahkan DNA maupun gen yang

dikehendaki. Isolasi ini dilakukan dengan mengekstrak

kromosom dari organisme donor. DNA dalam kromosom yang

dipilih harus dipotong terlebih dahulu. Pemotongan gen dalam

satu untaian DNA menggunakan enzim endonuklease restriksi

yang berperan sebagai gunting biologi.

DNA rekombinan

DNA baru yang telah membawa

segmen DNA cangkokan selanjutnya

memasuki tahap akhir, yaitu

dimasukkan ke dalam vektor sel

bakteri maupun virus. Pemasukan ini

melalui pemanasan dalam larutan

NaCl atau melalui

elektroporasi. Selanjutnya, bakteri ini

(misal: Escherichia coli)

melakukan replikasi dengan cara

membelah diri. Melalui proses ini,

diperoleh plasmid-plasmid hasil

transplantasi gen (DNA rekombinan)

dalam jumlah banyak

Fusi Protoplasma

Fusi protoplasma adalah

penggabungan dua sel

dari jaringan yang sama atau

dua sel dari organisme yang

berbeda dalam suatu medan

listrik.

Hal ini akan mengakibatkan

kedua sel akan tertarik satu

sama lain dan akhirnya

mengalami fusi (melebur).

Prinsip ini dapat dilakukan

pada sel tumbuhan maupun sel

hewan.

(cont)

Fusi protoplasma pada tumbuhan dilakukan

melalui serangkaian tahap. Tahap-tahap

tersebut diawali dengan menyiapkan

protoplasma. Protoplasma biasanya diambil

dari sel-sel yang masih muda karena

mempunyai dinding sel tipis

serta protoplasma yang banyak dan utuh.

(cont)

Fusi protoplasma pada sel hewan dan manusia sangat berguna terutama untuk menghasilkan hibridoma. Hibridoma merupakan hasil fusi yang terjadi antara sel pembentuk antibodi dan sel mieloma. Sel pembentuk antibodi ini adalah sel limfosit B, sedangkan sel mieloma sendiri merupakan sel kanker. Sel hibridoma yang dihasilkan dapat membelah secara tidak terbatas seperti sel kanker, tetapi juga menghasilkan antibodi seperti selsel limfosit B. Hibridoma yang dihasilkan diseleksi karena setiap sel menghasilkan antibodi yang sifatnya khas. Satu antibodi yang dihasilkan spesifik untuk satu antigen. Setiap hibrid ini kemudian diperbanyak (dikloning). Oleh karena antibodi ini berasal dari satu klon maka antibodi ini disebut antibodi monoklonal.

Media Pertumbuhan Sel

Media Pertumbuhan

Media pertumbuhan sel adalah substansi cair atau

gel yang dibuat untuk mendukung pertumbuhan sel,

seperti sel bakteri dan sel hewan/tumbuhan

Kategori Media Pertumbuhan Sel

1. Media Nutrien

2. Media Minimal

3. Media Selektif

4. Media Diferensial

5. Media Transpor

Media Nutrien

Media pertumbuhan yang mengandung semua zat

yang dibutuhkan untuk pertumbuhan dan tidak

bersifat selektif. Media nutrient terbagi menjadi:

Media tentu

Diketahui seluruh komposisi kimiawi-nya dan tidak

ada sel lain

Media tak tentu

Tidak diketahui komposisi kimiawi-nya

Media Minimal

Media yang mengandung sedikit mungkin zat untuk

pertubuhan sel yang diinginkan.

Tujuan: Untuk menghambat pertumbuhan exkombinan

dan konjugan.

Media Selektif

Media yang biasa dipakai untuk mengkultur 1 jenis

sel

Prinsip dasar:

Resistivitas sel terhadap suatu zat

Respon sel terhadap keberadaan zat tertentu

Media Diferensial

Media yang digunakan untuk membedakan sel yang

satu dan yang lain dalam media pertumbuhan

Media Transpor

Media yang digunakan untuk menyimpan dan

memindahkan kultur sel yang sudah kita inginkan

sifatnya, agar tidak mengalami perubahan baik sifat

maupun jumlah

Rekayasa Media Pertumbuhan

Rekayasa atau modifikasi dari media pertumbuhan

sel dilakukan dengan mengetahui sifat sifat dari sel

yang kita inginkan. Selain itu, apabila kita ingin sel

menghasilkan suatu sifat tertentu, kita juga dapat

menambah bahan kimia yang dibutuhkan ke dalam

media tersebut (contoh: Asam Amino tertentu).

Referensi

Barman, S., Ali, A., Hui, E., Adhikary, L. and Nayak, D. (2001). Transport of viral proteins to

the apical membranes and interaction of matrix protein with glycoproteins in the assembly of

influenza viruses. Virus Research, [online] 77(1), pp.61-69. Available at:

http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed/11451488 [Accessed 27 Oct. 2015].

Campadelli-Fiume, G., Amasio, M., Avitabile, E., Cerretani, A., Forghieri, C., Gianni, T. and

Menotti, L. (2007). The multipartite system that mediates entry of herpes simplex virus into

the cell. Rev. Med. Virol., 17(5), pp.313-326.

Sebestyén, M., Budker, V., Budker, T., Subbotin, V., Zhang, G., Monahan, S., Lewis, D.,

Wong, S., Hagstrom, J. and Wolff, J. (2006). Mechanism of plasmid delivery by

hydrodynamic tail vein injection. I. Hepatocyte uptake of various molecules. The Journal of

Gene Medicine, 8(7), pp.852-873.

Stewart, S., Poon, B., Song, J. and Chen, I. (2000). Human Immunodeficiency Virus Type 1

Vpr Induces Apoptosis through Caspase Activation. Journal of Virology, [online] 74(7),

pp.3105-3111. Available at: http://jvi.asm.org/content/74/7/3105.full [Accessed 26 Oct.

2015].

Hamdiyati, Yanti. 2011. Pertumbuhan dan Pengendalian Mikroorganisme. Universitas

Pendidikan Indonesia

Doran, Pauline M. 1995. Bioprocess Engineering Principles. USA: Elsevier Science &

Technology Books.