SIKLUS SEL

MITOSIS & MEIOSISMUJOSEMEDI

LAB BIOLOGI FK UNS

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

2

• Siklus sel atau siklus pemblhan sel : adl seri

kejadian yg terjadi pd sel eukaryotik yg

menyebabkan replikasi sel.

• Kejadian ini td 2 periode :

a)Interfase :

◦ saat sel tumbuh, mengakumulasi banyak

nutrient utk mitosis dan menduplikasi

DNAnya.

◦ Td fase G1, fase S & fase G2.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

3

b)Fase Mitosis (M) :

◦ Saat sel membelah 2 sel anakan.

◦ Td 2 proses : mitosis (khrom sel terbagi kedlm 2 sel anakan) & cytokinesis (sitoplasma sel membelah utk membtk sel yg berbeda).

GBR : Siklus sel.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

4

INTERFASE :

• Stlh fase M (“M phase”), sel anakan masuk

interfase (siklus baru).

• Berbagai tingk interfase (G1, S, dan G2) scr

morfologis tdk dpt dibedakan

• Setiap fase siklus sel memp proses biokimia yg

berbeda yg menyiapkan sel utk inisiasi pemblhan

sel.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

5

a.Fase G1 :

• Adl dr akhir fase M hingga permulaan sintesis DNA

• G = gap atau growth.

• Aktivitas biosintetik yg slm fase M, mulai

lagi. Mis: sintesis enz yg diperlukan dlm fase S (utk replikasi DNA).

• Lama fase G1 bervariasi, diantara sel yg berbeda walaupun pd spesies yg sama.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

6

b.Fase S :

◦ Mulai ketika sintesis DNA diinisiasi.

◦ Selesai ktk semua khrom tlh direplikasi (tiap

khrom memp 2 sister chromatids).

◦ Pd fase ini, jml DNA digandakan, meskipun

ploidy sel tetap sama.

◦ Laju transkripsi RNA & sintesis prot sangat

rendah, kecuali produksi histon.

◦ Lama fase S relatif konstan diantara sel-sel pd

spesies yg sama.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

7

c. Fase G2 :

◦ sints prot terjd, terutama produksi

microtubulus yg diperlukan dlm proses mitosis.

◦ Hambatan sints prot selama fase G2 mencegah

sel menjalani mitosis.

Fase G0 :

▫ Suatu tingkatan dlm siklus sel yg mana

pembelahan sel ditahan (keluar dari siklus sel).

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

8

FASE M :

• Relatif singkat td pemblhan nukleus (karyokinesis) dan pemblhan sitoplasma (cytokinesis).

• Scr berurutan meliputi profase, prometafase, metafase, anafase dan telofase yg menuju ke cytokinesis.

INTERFASE

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

9

Fase M (Mitosis) :

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

10

MITOSIS :

• Proses pemisahan khrom dlm nukleus sebuah sel

eukaryotik kedlm 2 nuklei sel anakan.

• Biasanya diikuti cytokinesis dg segera : membagi

nuklei, sitoplm, organella, dan membr sel kedlm 2

sel anakan yg mengandung komp selluler yg hampir

sama.

• Mitosis+cytokinesis = fase mitosis (M) pd siklus sel.

• Pemblhan sel induk kedlm 2 sel anakan, scr genetik

identik satu sama lain dan dg sel induk mereka.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

11

a.Profase :

▫ khromatin dlm nukleus memadat (condense) dan menjd nampak dlm mikroskup chy sbg khrom.

▫ Nukleolus tdk nampak.

▫ Centriol bergerak ke kutub berlawanan dan serabut memanjang dr centromer (bag khrom).

▫ Bbrp serabut melintasi sel utk membtk “mitotic spindle”.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

12

b.Prometafase :

▫ membr inti larut (sbg tanda awal prometafase).

▫ Bbrp protein melekat pd centromer yg membtk kinetochore (temp mikrotubulus melekat).

▫ Microtubulus melekat pd kinetochore dan khromosom mulai bergerak.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

13

c. Metafase :

▫ “Spindle fibers” mengelompokkan khrom di tengah

nukleus sel (“metaphase plate”).

▫ Organisasi ini utk menjamin khrom terpisah, dan

nukleus yg baru akan mendpt satu kopi masing-

masing khrom.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

14

d.Anafase :

▫ pasangan khrom memisah dan bergerak ke kutub sel berlawanan.

▫ Gerakan berasal dr kombinasi gerakan kinetochore sepjg microtubulus spindle dan melalui interaksi fisik dr mikrotubulus kutub.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

15

e.Telofase :

▫ khromatid sampai di kutub sel yg berlawanan.

▫ membr baru terbtk mengelilingi nuklei sel anakan.

▫ Khrom dan serabut gelendong “disperse” dan tdk nampak lagi.

▫ Cytokinesis atau penyekatan sel dimulai.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

16

• Cytokinesis :

◦ berakhir ketika “fiber ring” yg terssn dr prot

actin di sekitar pusat dr sel mengkerut

(kontraksi) yg menangkap sel kedlm 2 sel

anakan, masing-masing dg 1 nukleus.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

17Mitosis

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

18Mitosis

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

19

TIGA KATEGORI SEL :

a.Sel dg spesialisasi struktural ekstrem : Sel syaraf,

sel otot & sel drh merah kehilangan kemamp

utk memblh stlh diferensiasi tjd sel tetap spt itu

hg mati.

b.Sel yg scr normal tdk membelah : Sel dpt diinduksi

utk mulai sintesis DNA, mis : sel hati dg

pemotongan bag hati ; lymphocyte dpt

proliferasi jika bersekutu dg antigen yg sesuai.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

20

c. Sel yg scr normal memp aktivitas mitosis tinggi :

◦ Subjek pembaharuan yg terus menerus dg

pemblhan,

◦ Mis : Sel gonial (oogia & spermatogonia)

gamet .

◦ Sel induk/stem cells sel drh merah & sel drh

putih.

◦ Sel epithel melapisi rongga & permkan tbh

sll diperbarui.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

21

MEIOSIS :

• Adl pemblhan reduksi yg mana juml khrom per sel

dikurangi setengah. Pd bntg pembtkan gamet.

• Esensial utk reproduksi seksual tjd pd semua

eukaryotik.

• Slm meiosis, DNA genome dr sebuah “diploid germ

cell” direplikasi yg diikuti dg 2 putaran pemblhan

4 sel haploid.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

22

• Setiap sel anakan mengandung satu set lengkap

khrom, atau setengah dr kandungan genetik sel

semula.

• Slm meiosis khrom dr setiap orangtua menjalani

rekombinasi genetik tiap gamet tiap zygote

memp blue print genetik yg unik yg dikode dlm

DNAnya.

• Meiosis & fertilisasi merup “sexuality” pd eukaryotik

individu yg beda scr genetik dlm populasi.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

23

• Meiosis menggunakan bbrp mekanisme yg sama yg

digunakan slm mitosis utk mendistribusikan khrom.

Kejadian meiosis yg menunjukkan “chromosomal crossover”

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

24

• Yg unik dlm meiosis, yakni perpasangan dan

rekombinasi genetik ant khrom homolog.

• Sel induk manusia adl diploid menjalani meiosis

utk gamet haploid : spermatozoa pd atau ova

pd .

• Prinsipnya adl bhw

meiosis sel benih

mitosis sel somatik.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

25

PROSES MEIOSIS :

• Meiosis adl “one-way process” tdk spt mitosis.

Tahap persiapan meiosis identik dlm pola dan nama

dg tingk interfase pd siklus sel mitosis, yai :

a.Fase G1 : sel aktif mensint prot (enz & prot

struktural) utk pertbhan. Setiap sel td 46

khrom (2N, identik dg sel somatik) yg masing-

masing berupa sebuah molk DNA tunggal.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

26

b.Fase S : material genetik direplikasi, khrom-nya

diduplikasi dlm btk “2 sister chromatids” (46

khrom, 2N). Sel dianggap diploid sebab

mengandung juml centromer yg sama. Sister

chromatids blm konden.

c. Fase G2 : fase G2 tdk ada dlm meiosis.

• Interfase dg sgr diikuti meiosis I dan II. Meiosis I

td pemisahan pas khrom homolog (terbtk dr 2

sister chromatids) kedlm 2 sel anakan pemblhan

meiosis I mereduksi ploidy sel oleh faktor 2.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

27

• Meiosis II td pemisahan masing-masing “individual

chromatids” kedlm sel anakan haploid. Dua sel

hasil meiosis I memblh slm meiosis II 4 sel

anakan haploid.

• Meiosis I dan II dibagi kedlm tahap profase,

metafase, anafase, dan telofase, sama dg subfase

dlm siklus sel mitosis.

• Meiosis mencakup tahap meiosis I (profase I,

metafase I, anafase I, telofase I) dan meiosis II

(profase II, metafase II, anafase II, telofase II).

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

28

• Meiosis menghasilkan diversitas dlm 2 cara :

a.Pengelompokan scr bebas dan pemisahan pas

khrom homolog slm pemblhan meiosis I

mengikuti seleksi bebas tiap khrom yg memisah

kedlm gamet ;

b.Pertukaran fisik bag khrom homolog oleh

rekombinasi slm profase I kombinasi genetik

baru dlm khrom.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

29

MEIOSIS :

• Pd meiosis I, pas khrom homolog (sdh direplikasi) pd sel diploid memisah 2 sel haploid meiosis I sbg pemblhan reduksi.

• Pd meiosis II, pemblhan equatorial (spt mitosis)

terjd yg mana sister chromatid akhirnya terpisah

2 sel haploid (23 khrom, N) per sel anakan dr

pemblhan I.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

30

FASE MEIOSIS :

a.Profase I :

◦ Khrom homolog berpasangan (synapse) dan

crossing over (rekombinasi) terjd.

◦ Khrom yg berpasangan dan direplikasi dsb

bivalent atau tetrad (td 2 khrom dan 4

khromatid), dg salah satu khrom yg berasal dr

tiap orangtua.

◦ Pd tahap ini, non-sister chromatid mungkin

crossing over.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

31

MEIOSIS I :

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

32

b.Metafase I :

◦ pas khrom homolog bergerak ke “metaphase plate”.

◦ Basis fisik “independent assortment” khrom adl

orientasi random dr setiap bivalent sepanjang

metaphase plate pd grs equator yg sama.

b.Anafase I :

◦ khrom yg utuh ditarik ke kutub yg berlawanan 2

set haploid.

◦ Setiap khrom masih mengandung sepsg sister

chromatid.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

33

b.Telofase I :

◦ pemblhan meiois berakhir ktk centromer tiba di

kutub.

◦ Setiap sel anakan memp ½ juml khrom ttp

setiap khrom td sepsg chromatid.

◦ Membr inti mengelilingi setiap sel haploid. Khrom

khromatin. Sel mungk masuk periode

interkinesis/interfase II.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

34

MEIOSIS II :

Hasil akhir meiosis II adl 4 sel haploid (23 khrom,

1N) dr 2 sel haploid (23 khrom, 1N* setiap khrom

td 2 sister chromatid) yg diproduksi pd meiosis 1.

a.Profase II :

◦ nukleoli dan “nuclear envelope” tdk nampak.

◦ Khromatid memendek dan menebal.

◦ Centriole bergerak ke kutub dan menyusun

“spindle fibers” utk meiosis II.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

35

a.Metafase II :

◦ centromer mengandung 2 kinetochore yg

melekat pd spindle fibers dr centrosome

(centriole) pd setiap kutub.

◦ “Equatorial metaphase plate berotasi 90

derajad bila dibandingkan dg meiosis I, tgk

lurus dg plate sblmnya.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

36

MEIOSIS II :

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

37

c. Anafase II :

◦ centromer terbelah microtubulus yg berlekatan

dg kinetochore menarik sister chromatid terpisah

sister chromosome bergerak ke kutub yg

berlawanan.

d.Telofase II :

◦ khrom “uncoil” memanjang dan spindle tdk

nampak.

◦ Nuclear envelope terbtk lagi.

◦ Pemblhan 4 sel anakan (yg memp satu set haploid

khrom).

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

38Meiosis I

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

39Meiosis II

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

40Crossing over

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

41

PENTINGNYA MEIOSIS :

a.Meiosis memfasilitasi reproduksi seksual yg stabil.

Tanpa meiosis, fertilisasi zygote yg memp 2 kali

juml khrom dr zygote generasi seblmnya. Pd org scr

normal diploid, polyploid abnormalitas perkemb

atau lethal.

b.Rekombinasi khrom homolog & “independent

assortment” diversitas genotip yg lbh besar dlm

populasi variasi genetik gamet variasi fenotip

dan genetik dlm sebuah populasi.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

42

NONDISJUNCTION :

• Disjunction : pemisahan normal khrom pd meiosis I atau sister chromatid pd meiosis II.

• Nondisjunction :

▫ pemisahan tdk normal khrom gamet yg

memp terlalu banyak atau terlalu sedikit khrom ttt.

▫ Mis : trisomi atau monosomi.

▫ Nondisjunction dpt tjd pd meiosis I atau II atau slm mitosis.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

43

• Nondisjunction adl penyebab bbrp kondisi medis pd manusia :

▫ Down syndrome – trisomi 21

▫ Patau syndrome – trisomi 13

▫ Klinefelter syndrome –X pd ♂ (XXY, XXXY,dll)

▫ Turner syndrome – kurang 1 khrom X pd ♀ -

mis : XO

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

44

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

45Meiotic nondisjunction pd meiosis I dan II

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

46

MEIOSIS PD MANUSIA :

a.Pada :

▫ Meiosis tjd pd sel oogonium.

▫ Setiap oogonium yg meiosis akan membelah 2 kali utk membtk oocyte tunggal dan 3 polar bodies.

▫ Sblm pemblhan tjd, sel ini berhenti pd tingkat diplotene pd meiosis I dan dormant dlm follicle.

▫ Follicle mulai tumbuh dlm proses folliculogenesis, dan masuk siklus menstruasi.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

47

▫ Oocyte yg msk siklus menstruasi melanjutkan meiosis I dan bertahan pd meiosis II hg fertilisasi.

▫ Proses meiosis pd tjd slm oogenesis.

b.Pada :

▫ Meiosis tjd pd sel-sel spermatogonium yg membelah 2 kali utk menghasilkan sperma.

▫ Sel ini membelah terus tanpa henti dlm tubulus seminiferus testis.

▫ Sperma diproduksi pd “steady pace”.

▫ Proses meiosis tjd slm spermatogenesis.

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

48

PERBANDINGAN MITOSIS & MEIOSIS :

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

49Apoptosis

3/1

/2010

BIO

LO

GI M

OLEKU

LER

50