PERTUMBUHAN SEL

ORGANELLA DAN INCLUSIO

• Organella yang aktif dalam metabolisme sel :- Ribosom, Mitokondria, Retikulum endoplasma- Apparatus Golgi, Lisosom dan Vakuola• Organella yang tidak aktif dalam metabolisme sel :- Sentriol : pembelahan sel- Mikrotubulli : pembelahan sel, rangka sel, gerak sel

(silia/flagella), alat transportasi partikel dan makromolekul pada sel syaraf

- Fibril : myofibril (sel otot) : kontraksi otot, neurofibril (sel syaraf) : menghantar rangsang, tonofibril (sel epithel) : mempertahankan tonus sel dalam rangka memelihara tegangan permukaan sel.

- Mikrobodi (peroksisom) : diduga menyimpan hydrogen peroksida yang akan diubah menjadi air melalui kerja enzim yang ada didalamnya

INCLUSIO

- Disebut pula paraplasma : Hasil aktivitas sel atau aktivitas metabolisme sel, tetapi tidak ikut dalam proses metabolisme

- timbunan makanan, butir-butir sekresi dan pigmen (dalam sitoplasma)

- Karbohidrat : sel hati dan otot dalam bentuk glikogen.- Lipid disimpan dalam sel lemak sebagai butir-butir lipid.- Butir-butir sekresi : vesikel sekretoris - Pigmen endogen : hemoglobin (eritrosit), myoglobulin

(sel otot), melanin (sel epithel kulit), lipofusin (sel otot jantung, sel hati, sel syarat terutama pada usia lanjut), bilirubin dan derivatnya yang merupakan hasil pemecahan hemaglobulin

- Pigmen eksogen (berasal dari luar sel) : debu silikat (silicosis), macam-macam logam yang masuk melalui kulit atau selaput lendir, karotenoid dalam sel tanaman masuk bersama makanan dan debu arang dalam sel paru-paru.

• Tumbuh : penambahan biomassa yang tak terbalikkan• Konsekuensi dari penambahan biomassa dapat berupa : Penambahan ukuran : volume, berat, panjang, lebar dan diameter Penambahan jumlah sel.• Berkembang adalah perubahan yang mengarah ke pendewasaan.• Konsekuensi berkembang dapat berupa : kompleksitas, differensiasi,

perubahan aktivitas fisiologi, perubahan susunan biokimia, perubahan struktur dalam.

• Penambahan biomassa dalam proses tumbuh bertambah secara ritmis sesuai dengan deret ukur, yang ditunjukkan sbb. :

Mn 2Mn 4 MnPertumbuhan bahan hidup (biomassa) = = =

Mc 2 Mc 4 Mcdst.Mn : massa nucleus, Mc : massa sitoplasma

• Massa dalam keadaan keseimbangan disebut Indeks Nukleoplasma (NP)

Vn

• NP =

Vc - Vn

DAUR SEL

1. Cyclin, ada 3 kelompok :• G1cyclin (siklin D)• S-phase cyclin (siklin E dan A)• M-phase cyclin (siklin B dan A)2. Cyclin-dependent kinase (Cdks) :• G1 Cdks (Cdk4)• S-phase Cdks (Cdk2)• M-phase Cdks (Cdk1)3. Anaphase-promoting Complex (APC disebut juga

cyclosome sehingga kompleksnya seringkali disingkat APC/C)

• APC/C :• memicu terjadinya penghancuran cohesin sehingga

kromatid anakan dapat memisah.• Mendegradasi siklin mitotik B (M-phase cyclin)

TAHAP-TAHAP PENGENDALIAN DAUR SEL• Peningkatan level siklin G1 : sel mempersiapkan kromosom

untuk replikasi • Peningkatan level S-phase promoting factor (SPF terdiri atas

siklin A yang berikatan dengan Cdk2) : persiapan sel memasuki fase S dan men-duplikasi DNA-nya (serta sentriol-nya)

• Pada saat terjadi replikasi DNA, siklin G1 dan S-phase CDKs (cyclin E) dihancurkan, sedangkan level mitotic cyclin mulai meningkat (dalam G2)

• M-phase promoting factor (kompleks mitotic cylin dengan M-phase CDK) memulai :

– Perakitan benang mitosis– Pemecahan selaput inti– Kondensasi kromosom– Penghentian proses transkripsi Peristiwa ini mengantar sel pada tahap metafase dari mitosis

Pada saat ini, M-phase promoting factor mengaktivasi anaphase promoting complex (APC) yang menyebabkan :–Kromatid anakan pada bidang metafase memisah dan bergerak ke kutub (=anafase), yang menyempurnakan mitosis–Penghancuran M-phase cyclin (siklin B). Proses penghancuran terjadi dengan konjugasi M-phase cylin dengan protein ubiquitin, yang merupakan substrat sasaran bagi enzim proteasome.–Pergiliran sintesis G1 cyclin dengan pergiliran berikutnya dalam daur sel–Men-degradasi geminin, suatu protein yang menjaga DNA yang baru saja disintesis dalam fase S dari replikasi ulang sebelum berlangsung mitosis.

•APC inilah satu-satunya mekanisme yang menjamin bahwa setiap bagian genom hanya akan di-copy sekali saja selama fase S.

•Beberapa sel secara sengaja mempersingkat daur sel yang menyebabkan terjadinya pengulangan fase S tanpa menyelesaikan mitosis dan/atau sitokinesis. Peristiwa ini disebut endoreplikasi.

SISTIM PEMERIKSAAN TERHADAP KUALITAS PENGENDALIAN DAUR SEL (CHECKPOINTS)

• Pemeriksaan (checkpoint) sempurna tidaknya fase S. • Pemeriksaan (checkpoint) kerusakan DNA, yaitu : - Sebelum sel memasuki fase S (checkpoint G1) - Selama fase S dan - Setelah replikasi DNA (checkpoint G2)• Pemeriksaan (checkpoint) benang sphindel meliputi : - Deteksi setiap kegagalan benang-benang sphindle

untuk melekat pada kinetochore dan menahan sel tetap dalam metafase (checkpoint M)

- Deteksi ketidaktepatan berjajarnya benang-benang sphindel dan memblokir terjadinya sitokinesis.

- Memicu apoptosis jika kerusakan tidak dapat diperbaiki.

Seluruh sistim pemeriksaan tersebut memerlukan pelayanan dari kompleks protein

• p53 : memblokir daur sel jika terjadi kerusakan pada DNA

• ATM (="ataxia telangiectasia mutated") : kerusakan DNA dan menghentikan daur sel

• MAD (Mitotic Arrest Deficient) : mengkode suatu protein yang mengikat setiap kinetokhore sehingga benang-benang sphindle dapat melekat padanya. Jika ada kegagalan perlekatan, maka MAD tetap bekerja dan memblokir proses menuju anafase.

• p27 adalah protein yang berikatan dengan cyclin dan cdK dengan tujuan memblokir daur sel masuk ke fase S. Penurunan level p27 mengurangi kemungkinan terjadi kanker payudara.

G0• Seringkali sel tidak memasuki daur sel, baik bersifat

tetap atau kadangkala. Sel dapat saja menuju tahap G0 yang seringkali disebut “quiescent” Dalam G0, sel sibuk melakukan fungsinya, misalnya fungsi sekresi, menghantarkan impuls-impuls syaraf, menyerang patogen. Seringkali sel-sel G0 akan berakhir dengan ter-differensiasi dan tidak pernah lagi memasuki daur sel, namun sebagai gantinya akan menjalankan fungsi-fungsi organisme tadi, hingga sel mati.

• Namun, pada sel limfosit dalam darah manusia, sel G0 dapat memasuki kembali daur sel. Meskipun demikian, stimulasi utamanya dikarenakan adanya antigen yang sesuai, sehingga limfosit yang ter-stimulasi dapat memasuki kembali daur sel (pada G1) dan melanjutkan babak baru secara bergiliran dari fase S menuju mitosis.

Mitosis

Profase• Dua sentrosom sel, masing-masing dengan pasangan

sentriol-nya, bergerak menuju kutub sel yang berlawanan

• Terbentuk benang sphindle, yang tersusun oleh mikrotubul-mikrotubul dan disintesis dari monomer-monomer tubulin dalam sitoplasma.

• Kromosom memendek dan nampak lebih padat.

Prometafase• Selaput inti menghilang• Suatu struktur protein yang disebut kinetokhore

muncul pada sentromer dari setiap kromatid• Dengan hilangnya selaput inti, maka benang-

benang sphindle melekat pada kinetokhore• Kegagalan kinetokhore untuk mengikat benang

sphindle akan menghentikan proses fase ini. Metafase• Bentang tegang sebanding dengan panjang

sehingga jika salah satu dyad menuju salah satu kutub, akan menaikkan tegangan bentang kutub yang lain. Oleh sebab itu, pada fase ini, kromosom terdapat pada bidang ekuator atau bidang metafase dan kromosom nampak lebih padat.

Anafase• Kinetokhore tiba-tiba memisah dan bergerak menuju

kutub masing-masing sehingga memisahkan kromatid anakan.

• Pemisahan kromatid anakan bergantung pada pemecahan cohesin (protein yang mengikat 2 kromatid anakan).

Beberapa proses yang terjadi : • Pemecahan cohesin oleh protease yang disebut

separase atau separin.• Separin hingga akhir metafase inaktif oleh karena

adanya protein lain yang disebut securin• Anafase dimulai jika anaphase promoting complex

(APC) menghancurkan kerja securin yang mengakhiri penghambatan securin dan mengijinkan separin memecah cohesin.

• Telofase : selaput inti terbentuk kembali• SITOKINESIS : pembelahan sitoplasma

MEIOSISPrinsip Meiosis I :• Kromosom telah di-duplikasi, yang berlangsung pada

fase S• Terbentuk dyad homolog, yaitu setiap dyad berisi 2

kromatid anakan yang dihubungkan oleh shared kinetochore dan protein cohesin

• Berlangsungnya sinapsis (disebut juga perpasangan). • Terbentuk tetrad• Dua dyad homolog dihubungkan oleh : satu atau banyak

chiasmata yang terbentuk di antara dua kromatid bukan anakan pada tempat berlangsungnya crossing over

• Perakitan synaptonemal complex

1. Leptotene• Semua kromosom mengalami kondensasi• Dyad homolog (pasangan kromatid anakan) menemukan pasangannya dan

menyatu dengan bantuan axial element (mengandung cohesin)• Pada setiap DNA kromatid, maka unting ganda pecah.2. Zygotene• Terbentuk kompleks synaptonemal• Unting DNA dari kromatid bukan-anakan mengalami rekombinasi. 3. Pachytene• Sinapsis berlangsung sempurna• Nampak nodula-nodula rekombinasi • Rekombinasi DNA berlangsung hingga akhir pachytene4. Diplotene• Rekombinasi DNA berlangsung sempurna• Kompleks synaptonemal pecah• Penarikan kromatid• Terbentuk chiasmata yang semula terdapat pada nodula rekombinasi,

namun kemudian bermigrasi ke bagian ujung kromatid.5. Diakinesis• Kromosom mengalami kondensasi lagi untuk persiapan metafase I

Anafase I• Ikatan cohesin pecah• Sebagian chiasmata masuk• Pemisahan dyad homolog dan bermigrasi ke kutub

masing-masing

MEIOSIS II• Perilaku kromosom pada meiosis II sama

dengan mitosis, yaitu :• Sentromer pada setiap kromatid dyad

melekat pada kinetochore masing-masing• Benang sphindle menempel pada salah

satu kutub, sedangkan benang sphindle yang lain menempel pada kutub yang berlawanan (metafase II)

• Pada anafase II, kromatid memisah dan bergerak menuju kutub masing-masing.