Reproduksi Sel

Oleh : Dra. Hayati, M.Farm

Peran utama pembelahan sel

1. Reproduksi2. Pertumbuhan3. Perbaikan

- Reproduksi suatu sel merupakan hal yg rumit. Pembelahan sel melibatkan distribusi materi

genetik yg identik / DNA kepada kedua sel anak. Hal yg paling luar biasa adalah ketepatan dalam penyampaian DNA , tanpa pengurangan dari satu generasi ke generasi berikutnya.

Pendahuluan

Berdasarkan keberadaan membran inti, sel dibedakan atas 2 macam yaitu : sel prokariot dan sel eukariot.

Sel prokariot adalah sel yang tidak mempunyai membran inti yang jelas, sehingga material genetisnya berserakan di dalam sitoplasma. Contohnya : sel bakteri dan cyanobakteri.

Sel eukariot adalah sel yang mempunyai membran inti, material genetis terdapat di dalam inti.

3 Peristiwa yg dilakukan sel pada saat reproduksi

1. Replikasi molekul DNA.2. Pemisahan molekul DNA yg telah

menduplikasi.3. Sitokinesis (pemisahan sitoplasma)

Reproduksi sel Prokariotik

Reproduksi sel prokariotik, seperti pada bakteri terjadi dgn suatu proses yg sederhana disebut “Binary fission”.

Material genetik pada bakteri modern, terdapat di dalam DNA berantai tunggal bentuknya sirkular (melingkar).

Pada proses ini molekul DNA tunggal yang melingkar membelah diri ; kedua belahannya menuju ketub-kutub sel, dan plasma membran baru dan dinding tumbuh ke dalam membagi sel menjadi dua.

Pada kondisi optimum, bakteri dapat membelah setiap 4 menit.

Tahap-tahap pembelahan sel pada bakteri

1. Molekul DNA yg bentuknya melingkar menempel pada membran plasma.

2. Replikasi molekul DNA.3. Pemisahan molekul DNA diikuti pengerutan

membran sel.4. Fusi membran sel.5. Sitokinesis.

Reproduksi sel Eukariotik

Diperkirakan sel eukariotik muncul pertama kalinya sekitar 1,4 juta tahun yg lalu.

Sel-sel ini meningkatkan kompleksitasnya, dimana informasi genetik disimpan di dalam unit multiple dari DNA yang disebut kromosom yang terletak di dalam inti sel.

Setiap kromosom mengandung ratusan sampai jutaan gen.

Sel manusia mempunyai 46 kromosom dengan kandungan total sekitar seratus ribu gen.

Siklus Sel Mitotik

Siklus sel adalah interval dari satu pembelahan sel ke pembelahan sel berikutnya.

Setelah satu sel mengalami proses pembelaha lengkap, terdapat selang waktu yang disebut interfase.

Interfase terdiri dari 3 periode yaitu :1). Periode G1.2). Periode S.3). Periode G2.

Setelah interfase selesai, kemudian masuk tahap Mitosis.

1 Siklus sel terdiri dari

1. Interfase, yg terdiri atas 3 periode :a. periode G1b. periode Sc. periode G2

2. Mitosis, yg terdiri atas 4 fase :a. Profaseb. Metafasec. Anafased. Telofase

Fase mitosis bergantian dengan interfase dalam siklus sel.Kemudian sel anak mengulagi siklus ini.

Mitosis

Tahap-Tahap Mitosis

Interfase

Interfase sebenarnya adalah fase persiapan dimana terjadi perumbuhan sitoplasmik, sintesa protein, lemak dan karbohidrat meningkat, duplikasi organela dan menyalin kromosom.

Pada Periode G1 terjadi pertumbuhan sitoplasmik. Periode S ditandai dengan adanya sintesa DNA dan

duplikasi DNA. Duplikasi DNA merupakan akhir periode S .

Periode G2 ditandai dengan sintesa protein tubulin. Tubulin adalah bahan pembentuk mikrotubul.

Mitosis

A. Profase :• Pada inti sel, benang kromatin tergulung dan memadat

menjadi kromosom yg dapat diamati dgn mikroskop.• Nukleolus menghilang.• Setiap kromosom terduplikasi tampak sebagai 2 kromatid yg

identik & bersatu.• Gelendong mitotik mulai terbentuk (gelendong mitotik

terbentuk dari mikrotubul yg memancar dr kedua sentrosom.• Di akhir profase, membran inti terfragmentasi (membran inti

menghilang).• Masing-masing kromatid yang berasal dari satu kromosom

sekarang memiliki struktur khusus yg disebut kinetokor.

B. Metafase :• Sentrosom berada pada kutub yg

berlawanan.• Kromosom berkumpul pada pelat metafase /

bidang equator (yg sebenarnya bidang khayal).

• Untuk setiap kromosom , kinetokor dari kromatid saudara melekat ke mikrotubula yg datang dari kutub yg berlawanan.

C. Anafase :• Pasangan sentromer dari setiap kromosom

berpisah (kromatid saudara terpisah).• Gerakan mikrotubula menarik kinetokor dgn

kecepatan 1μm/menit.• Pada akhir anafase, kedua kutub sel memiliki

koleksi kromosom yg ekuivalen dan lengkap.

D. Telofase :• Mikrotubula non kinetokor lebih

memperpanjang sel lagi.• Nukleolus terbentuk pada kedua kutub sel,

diikuti dgn pembentukan selubung nukleus.• Benang kromosom tergulung menjadi kurang

rapat.• Terjadi sitokinesis.

Perbedaan antara sitokinesis sel hewan dengan sel tumbuhan

Pada sel hewan sitokinesis melibatkan pembentukan alur pembelahan yg menjepeit sel ini menjadi dua (pengerutan membran sel).

Pada sel tumbuhan, sitokinesis ditandai dengan terbentuknya pelat sel yg membagi sitoplasma menjadi dua.

Pengaturan siklus sel

Pada awal thn 1970-an berbagai percobaan untuk mengetahui pengaturan siklus sel.

Sistem pengontrolan siklus sel ini sama dengan alat pengontrolan pada mesin cuci otomatis.

Pada mesin cuci butuh penyetelan eskternal (spt kran yg mengontrol pemsokan pemasok air) dan pengontrolan internal (spt sensor yg mendeteksi ketika tabung cucinya penuh dengan air).

Siklus sel ini diatur pada cekpoin-cekpoin tertentu oleh pengontrolan internal dan eksternal.

Cekpoin dlm siklus sel ada 3 titik yaitu : cekpoin G1, cekpoin G2 dan cekpoin M.

Fluktuasi kelimpahan dan aktifitas dari molekul pengontrolan siklus sel memacu terjadinya kejadian berturut dari siklus sel tersebut.

Molekul pengatur ini berupa protein yg dibagi atas 2 kelompok utama.

2 molekul protein yg mengatur siklus sel

1. Protein Kinase. - yaitu enzim yg mengaktifkan atau menginaktifkan protein lain dgn cara memposporilasinya. - Enzim kinase tertentu memberi sinyal terus pada cekpoin G1 dan G2. - Konsentrasi kinase yg menggerakkan siklus ini adalah konstan dlm sel yg sedang tumbuh. - Sebagian besar kinase dlm bentuk inaktif.

2. Protein siklin. - Suatu protein yg konsentrasinya berfluktuasi secara siklik di dlm sel. - Fungsi siklin mengaktifkan kinase dgn cara melekatkan kinase pada siklin, sehingga disebut kinase teragntung siklin (= cyclin-defendent kinase = Cdk). - Aktifitas Cdk naik dan turun bersama dgn perubahan pd konsentrasi pasangan siklinnya.

Mekanisme pengaturan siklus sel MPF (maturation promoting factor = M-phase promoting

factor)) adalah kompleks Cdk-siklin yg pertama kali ditemukan.

Siklin yg terakumulasi selama G2 terikat molekul Cdk, maka kompleks MPF yg terjadi menginisiasi mitosis, dgn cara memposporilasi berbagai protein.

MPF bekerja secara langsung ataupun tidak langsung, menyebabkan :- membran inti menjadi terfragmentasi.- meinginduksi kinase lain untuk memposporilasi

protein lamina nukleus.

Pada akhir fase M, MPF menginisiasi proses yg merusak siklinnya sendiri oleh enzim proteoliltik.

Enzim proteolitik ini menggerakkan siklus mencapai cekpoin fase M, sehingga anafase berlangsung.

Anafase dimulai ketika protein yg menyatukan kromatid saudara pada metafase diuraikan.

Bagian nonsiklin MPF, Cdk tetap berada dlm sel dalm bentuk inaktif, sampai molekul ini berikatan dgn siklin baru yg disintesis selama interfase pd siklus berikutnya.

Pd cekpoin G1 ada 3 protein Cdk dan beberapa siklin yg terlibat.

Aktifitas yg berfluktuasi dari kompleks Cdk-siklin yg berbeda-beda mungkin mengontrol semua tahapan ini.

Sel kanker adalah sel yg telah lepas dari pengontrolan siklus sel.

Sinyal internal dan eksternal yg ikut membantu mengatur siklus sel

• Sinyal internalnya berupa pesan dari kinetokor.• Anafase dapat ditunda jika ada mikrotubula gelendong

yg belum melekat pada kinetokor (hasil penelitian )• Jadi ada sinyal dari kinetokor tersebut berupa protein

tertentu yg menyebabkan APC (Anaphas Promoting Complex) inaktif.

• Ketika semua kinetokor telah berlekatan dgn mikrotubula gelendong, APC an protein yg menyatukan kromatid menjadi aktif, dan enzim proteolitik memecah siklin saudara.

• Sinyal eksternalnya, adalah faktor-faktor pertumbuhan.

• Faktor pertumbuhan merupakan suatu protein yg dilepaskan oleh sel tubuh tertentu yg merangsang sel lain untuk membelah.

• Contoh : sel fibroblas yg merupakan jaringan ikat mempunyai reseptor PDGF pada membran selnya. Reseptornya berupa tirosin kinase. Jika PDGF nempel pada reseptor tirosisn kinase ini, maka sel fibroblas membelah.

Selamat Belajar