2024 Biologi Sel dan Reproduksi Sel PDF

8/28/2024 BIOLOGI SEL DAN REPRODUKSI SEL 1 Size 2 1 ...

8/28/2024 BIOLOGI SEL DAN REPRODUKSI SEL 1 Size 2 1  8/28/2024 Light Microscopy (LM) Electron Microscopy (EM) Brightfield Confocal Longitudinal section Cross section (unstained specimen) of cilium of cilium Cilia 50 m Brightfield (stained specimen) 2 m 50 m 2 m Transmission electron Scanning electron microscopy (TEM) Deconvolution microscopy (SEM) Phase-contrast 10 m Differential-interference- contrast (Nomarski) Super-resolution Fluorescence 3 1 m 10 m Struktur sel prokariotik Dicirikan dengan : 1) Tidak punya nukleus 2) Tidak punya membran inti/karioteka, DNA terkonsentrasi pada suatu daerah yang disebut NUCLEOID 3) Tidak punya organel bermembran 4) Sitoplasma dilapisi membran sel, beberapa punya dinding sel, dan beberapa mampu membentuk kapsid 5) Fungsi mitokondria digantikan MESOSOM, pigmen fotosintetik (bakterioklorofil) terdapat pada sitoplasma) Sel prokariotik : Kingdom Monera 4 2  8/28/2024 Struktur sel eukariotik Ciri utama : Punya NUKLEUS → DNA inti diselubungi oleh membran inti sel (karioteka) Sel Eukaryotik : 1) Kingdom Protista 2) Kingdom Fungi 3) Kingdom Plantae 4) Kingdom Animalia 5 Struktur sel eukariotik Animal Cells Fungal Cells 1 m Parent cell Cell wall 10 m Buds Vacuole Cell Nucleus Nucleus 5 m Nucleolus Mitochondrion Human cells from lining Yeast cells budding A single yeast cell of uterus (colorized TEM) (colorized SEM) (colorized TEM) 6 3  8/28/2024 Nuclear Rough envelope endoplasmic NUCLEUS reticulum Smooth Nucleolus endoplasmic reticulum Chromatin Ribosomes Central vacuole Golgi apparatus Microfilaments Intermediate CYTOSKELETON filaments Microtubules Mitochondrion Peroxisome Plasma membrane Chloroplast Cell wall Plasmodesmata Wall of adjacent cell 7 Plant Cells Protistan Cells Flagella Cell 1 m Cell wall Nucleus 5 m 8 m Chloroplast Nucleolus Mitochondrion Vacuole Nucleus Nucleolus Chloroplast Chlamydomonas Cells from duckweed (colorized SEM) Cell wall (colorized TEM) Chlamydomonas (colorized TEM) 8 4  8/28/2024 Bagian sel MEMBRAN SEL Pada sel tumbuhan → terletak di sebelah dalam dinding sel, pada sel hewan terletak paling luar dan membungkus sitoplasma Tersusun atas ➔ lipid, protein, karbohidrat Bersifat ➔ semipermeabel/selektif permeabel ➔ meloloskan zat tertentu, menyebabkan terjadinya pertukaran dari dalam ke luar sel dan sebaliknya Menurut teori Mozaik : membran sel terdiri atas dua lapis fosfolipid dan terdapat protein pada permukaan dalam maupun permukaan luar membran sel 9 Teori mozaik cair Protein membran : 1) Protein ekstrinsik atau protein periferal ➔ bersifat hidrofilik 2) Protein intrinsik atau protein integral ➔ bersifat hidrofobik Fungsi protein membran : 1) Transporter ➔ Na-K ATPase, transporter glukosa, dll 2) Enzim ➔ adenilat siklase, guanilat siklase, dll 3) Reseptor hormon ➔ ankirin, spektrin 10 5  8/28/2024 WATER Hydrophilic head Hydrophobic tail WATER Daerah HIDROFOBIK ➔ daerah yang tidak berbatasan dg sitoplasma (berada di bagian dalam Daerah HIDROFILIK ➔ daerah yang berbatasan langsung dg sitoplasma (terletak di bagian luar) 11 Protein membran yang bersifat integral / terdapat pada bagian tengah membran tersusun atas variasi asam amino yg bersifat hidrofobik dan hidrofilik Phospholipid bilayer Hydrophobic regions Hydrophilic of protein regions of protein 12 6  8/28/2024 Teknik FREEZE-FRACTURE (lapis beku) bertujuan untuk membuktikan bahwa persebaran protein membran tidak sama antara permukaan luar dan permukaan dalam Extracellular layer Proteins Knife Plasma membrane Cytoplasmic layer RESULTS Inside of extracellular layer Inside of cytoplasmic layer 13 Fibers of extra- cellular matrix (ECM) Glyco- Carbohydrate protein Glycolipid EXTRACELLULAR SIDE OF MEMBRANE Cholesterol Microfilaments Peripheral of cytoskeleton proteins Integral protein CYTOPLASMIC SIDE OF MEMBRANE 14 7  8/28/2024 Fosfolipid membran mengalami pergerakan baik secara lateral maupun perpindahan flip-flop/ menyeberang membran Lateral movement occurs Flip-flopping across the membrane 107 times per second. is rare ( once per month). 15 Fluid Viscous Unsaturated hydrocarbon Saturated hydrocarbon tails tails (a) Unsaturated versus saturated hydrocarbon tails (b) Cholesterol within the animal cell membrane Cholesterol 16 8  8/28/2024 Signaling molecule FUNGSI PROTEIN Receptor MEMBRAN Enzymes ATP Signal transduction (a) Transport (b) Enzymatic activity (c) Signal transduction Glyco- protein (d) Cell-cell recognition (e) Intercellular joining (f) Attachment to the cytoskeleton and extracellular matrix (ECM) 17 HIV Receptor Receptor (CD4) (CD4) but no CCR5 Co-receptor Plasma (CCR5) membrane HIV can infect a cell that HIV cannot infect a cell lacking has CCR5 on its surface, CCR5 on its surface, as in as in most people. resistant individuals. Pengubahan protein reseptor pada membran sel dapat digunakan sebagai treatment agar terhindar dari infeksi penyakit 18 9  8/28/2024 Transport melalui membran 1) DIFUSI ➔ perpindahan molekul dari konsentrasi tinggi (hipertonis) ke konsentrasi rendah (hipotonis) 2) OSMOSIS ➔ perpindahan zat pelarut dari larutan konsentrasi rendah (hipotonis) ke konsentrasi tinggi (hipertonis) melalui membran 3) ENDOSITOSIS DAN EKSOSITOSIS ➔ sel dapat memasukkan (endositosis) dan mengeluarkan (eksositosis) dengan cara membentuk kantung 4) TRANSPORT AKTIF ➔ perpindahan molekul atau ion dari konsentrasi rendah ke konsentrasi tinggi (melawan gradien konsentrasi) melalui protein membran dengan bantuan energi (ATP) 19 Transmembrane Secretory glycoproteins protein Golgi apparatus Vesicle ER ER lumen Glycolipid Plasma membrane: Cytoplasmic face Transmembrane Extracellular face glycoprotein Secreted protein Membrane glycolipid 20 10  8/28/2024 Molecules of dye Membrane (cross section) WATER Net diffusion Net diffusion Equilibrium (a) Diffusion of one solute Net diffusion Net diffusion Equilibrium Net diffusion Net diffusion Equilibrium (b) Diffusion of two solutes 21 Lower Higher Same concentration concentration concentration of solute of solute (sugar) of solute Sugar molecule H2O Selectively permeable membrane Osmosis 22 11  8/28/2024 Hypotonic Isotonic Hypertonic solution solution solution (a) Animal cell H2 O H2 O H2 O H2 O Lysed Normal Shriveled H2O Cell wall H2O H2 O H2 O (b) Plant cell Turgid (normal) Flaccid Plasmolyzed Osmosis 23 Vakuola kontraktil pada Paramecium caudatum berfungi sebagai osmoregulator / menjaga konsentrasi air dalam sel 50 m Contractile vacuole 24 12  8/28/2024 Figure 7.19 Passive transport Active transport Diffusion Facilitated diffusion ATP 25 ATP H+ − + H+ Proton pump H+ H+ − + H+ H+ − H+ + H+ Sucrose-H+ Diffusion of H+ cotransporter Sucrose − + Sucrose 26 13  8/28/2024 Phagocytosis Pinocytosis Receptor-Mediated Endocytosis EXTRACELLULAR FLUID Solutes Pseudopodium Receptor Plasma Ligand membrane Coat proteins Coated “Food” or pit other particle Coated vesicle Vesicle Food vacuole CYTOPLASM 27 Phagocytosis EXTRACELLULAR FLUID Solutes Pseudopodium Pseudopodium of amoeba Bacterium Food vacuole 1 m An amoeba engulfing a bacterium “Food” via phagocytosis (TEM). or other particle Food vacuole CYTOPLASM 28 14  8/28/2024 Pinocytosis Plasma membrane 0.5 m Pinocytosis vesicles forming in a cell lining a small blood vessel (TEM). Vesicle 29 Receptor-Mediated Endocytosis Plasma Receptor membrane Coat Ligand proteins Coat proteins Coated 0.25 m pit Coated vesicle Top: A coated pit. Bottom: A coated vesicle forming during receptor-mediated endocytosis (TEMs). 30 15  8/28/2024 Inti sel (nukleus) NUKLEUS atau INTI SEL adalah bagian terbesar (kecuali pada sel tumbuhan) Dalam nukleus terdapat : 1) NUKLEOLUS : tempat sintesis molekul RNA untuk perakitan ribosom (kadang terdapat lebih dari 1 nukleolus) 2) NUKLEOPLASMA : cairan kental yg kaya protein 3) benang-benang kromatin yang mengandung materi genetik (DNA) Nukleus punya membran ganda yang berpori-pori (bisa dilewati RNA) Sel tidak bernukleus ➔ floem, eritrosit mamalia (kecuali pada onta & llama) 31 1 m Nucleus Nucleolus Chromatin Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane Nuclear pore Rough ER Pore complex Surface of nuclear envelope Ribosome Close-up of nuclear Chromatin envelope 0.25 m 1 m Pore complexes (TEM) Nuclear lamina (TEM) 32 16  8/28/2024 Nucleus Nucleolus Chromatin Nuclear envelope: Inner membrane Outer membrane Nuclear pore Rough ER Pore complex Ribosome Close-up of nuclear Chromatin envelope 33 Ribosom Tersusun atas RNAr dan protein → terdiri atas protein unit kecil dan unit besar Terdapat sebagai : 1) Ribosom bebas (pada sitoplasma) 2) Terikat pada Retikulum Endoplasma kasar Berfungsi ➔ Sintesis Protein Saat sintesis protein, 5-6 ribosom akan membentuk untaian yang disebut POLISOM 34 17  8/28/2024 Ribosom 0.25 m Free ribosomes in cytosol Endoplasmic reticulum (ER) Ribosomes bound to ER Large subunit Small subunit TEM showing ER and ribosomes Diagram of a ribosome 35 Sistem endomembran Berperan langsung dalam ➔ sistem transport di dalam sel Tersusun atas : Membran inti/membran nukleus Retikulum Endoplasma Apparatus Golgi Lysosome Vacuola Membran plasma Transport dari satu endomembran ke sistem endomembran lain melalui pembentukan VESIKULA (kantung) 36 18  8/28/2024 Retikulum endoplasma Retikulum endoplasma berhubungan dengan membran nukleus Terdapat dalam 2 bentuk : 1) RE kasar → ditempeli ribosom ➔ berfungsi dalam sintesis protein 2) RE halus → tidak ditempeli ribosom ➔ berfungsi dalam sintesis lipid/lemak, misal hormon steroid (estrogen, progesteron, testosteron), metabolisme karbohidrat, detoksifikasi obat dan racun, menyimpan ion kalsium 37 Smooth ER Nuclear envelope Rough ER ER lumen Cisternae Transitional ER Ribosomes Transport vesicle 200 nm Smooth ER Rough ER 38 19  8/28/2024 200 nm Smooth ER Rough ER 39 Apparatus golgi Beberupa tumpukan membran dengan 2 sisi, yaitu sisi cis dan sisi trans Berfungsi untuk : Modifikasi produk dari RE Pabrik beberapa makromolekul Menyortir dan pengemasan materi ke dalam vesikula transport pada sel tumbuhan terdapat beberapa Apparatus Golgi yang disebut DIKTIOSOM 40 20  8/28/2024 Apparatus golgi cis face (“receiving” side of 0.1 m Golgi apparatus) Cisternae trans face (“shipping” side of TEM of Golgi apparatus Golgi apparatus) 41 Apparatus golgi 0.1 m TEM of Golgi apparatus 42 21  8/28/2024 Lisosom lisosom ➔ dihasilkan oleh apparatus Golgi ➔ berisi enzim hidrolitik yang dapat mencerna/memecah makromolekul Enzim dlm lisosom dapat menghidrolisis protein, lemak, polisakarida, dan asam nukleat Enzim dlm lisosom bekerja pada lingkungan asam Lissosom berfungsi pada proses phagocytosis Lisosom dapat bergabung dengan vakuola makanan (Fagosom) membentuk fagolisosom dan berfungsi untuk mencerna makanan) AUTOFAGI ➔ lisosom berfungsi untuk recycle organel sel yang sudah tua 43 1 m Nucleus Lisosom Lysosome Digestive enzymes Lysosome Plasma membrane Digestion Food vacuole (a) Phagocytosis 44 22  8/28/2024 Vesicle containing two damaged 1 m organelles Mitochondrion fragment Peroxisome fragment Lysosome Peroxisome Mitochondrion Digestion Vesicle (b) Autophagy 45 Vakuola Pada sel Fungi dan sel Tumbuhan terbentuk dari RE dan Badan Golgi Terdapat 3 tipe vakuola : 1) Vakuola makanan ➔ dibentuk dari proses fagositosis 2) Vakuola kontraktil ➔ditemukan pada Protista yg hidup di air tawar, berfungsi untuk memompa air keluar sel 3) Vakuola sentral ➔terdapat pada sel tanaman dewasa berfungsi untuk penyimpanan materi organik dan air 46 23  8/28/2024 Vakuola Central vacuole Cytosol Central Nucleus vacuole Cell wall Chloroplast 5 m 47 Mitokondria dan kloroplas Organel yang berperan langsunng dalam pengubahan energi dari satu bentuk ke bentuk yang lain, kloroplas hanya dimiliki organisme fotosintetik/autotrof (alga dan plantae) Baik mitokondria maupun kloroplas : 1) Mempunyai membran ganda 2) Mempunyai DNA berbentuk sirkuler (mtDNA/mitokondria DNA dan chlDNA/kloroplas DNA) 3) Mempunyai kebebasan melangsungkan metabolisme dalam organel PEROKSISOM ➔ organel yang berperan dalam sistem oksidatif Teori munculnya mitokondria & kloroplas ➔ TEORI ENDOSIMBION 48 24  8/28/2024 Endoplasmic Nucleus reticulum Engulfing of oxygen- Nuclear using nonphotosynthetic envelope prokaryote, which becomes a mitochondrion Ancestor of Mitochondrion eukaryotic cells (host cell) Engulfing of photosynthetic prokaryote At least one cell Chloroplast Nonphotosynthetic eukaryote Mitochondrion Photosynthetic eukaryote 49 Mitokondria 10 m Intermembrane space Outer Mitochondria membrane DNA Inner Free Mitochondrial membrane ribosomes DNA in the Cristae mitochondrial Nuclear DNA matrix Matrix 0.1 m (a) Diagram and TEM of mitochondrion (b) Network of mitochondria in a protist cell (LM) 50 25  8/28/2024 Kloroplas Ribosomes 50 m Stroma Inner and outer membranes Granum Chloroplasts (red) DNA Thylakoid Intermembrane space 1 m (a) Diagram and TEM of chloroplast (b) Chloroplasts in an algal cell 51 1 m Chloroplast Peroxisome Mitochondrion PEROKSISOM ➔ mengandung enzim peroksidase yang mengubah Hidrogen peroksida (H2O2) menjadi air 52 26  8/28/2024 Sitoskeleton The cytoskeleton ➔ jaringan sistem serabut dalam sitoplasma ➔ berfungsi sebagai pembentuk sel, berperan dalam transport dan membantu melekatkan berbagai organel agar tetap pada tempatnya Terdapat 3 tipe : 1) MIKROTUBULUS 2) MIKROFILAMENT 3) FILAMEN INTERMEDIET 53 Vesicle ATP Receptor for motor protein Motor protein Microtubule (ATP powered) of cytoskeleton (a) Microtubule Vesicles 0.25 m (b) 54 27  8/28/2024 10 m Column of tubulin dimers 25 nm   Tubulin dimer 55 0.25 m Longitudinal section of one centriole Microtubules Cross section of the other centriole 56 28  8/28/2024 Direction of swimming (a) Motion of flagella 5 m Direction of organism’s movement Power stroke Recovery stroke (b) Motion of cilia 15 m 57 10 m Actin subunit 7 nm 58 29  8/28/2024 Microvillus Plasma membrane Microfilaments (actin filaments) Intermediate filaments 0.25 m 59 Muscle cell 0.5 m Actin filament Myosin filament Myosin head (a) Myosin motors in muscle cell contraction 60 30  8/28/2024 5 m Keratin proteins Fibrous subunit (keratins coiled together) 8−12 nm 61 Junction cells Pada sel tumbuhan ➔ PLASMODESMATA Pada sel hewan ➔ tight junction, desmosom, gap junction 62 31  8/28/2024 Junction cells Cell walls Interior of cell Interior of cell 0.5 m Plasmodesmata Plasma membranes 63 Tight junctions prevent fluid from moving across a layer of cells Tight junction Intermediate filaments Desmosome Gap junction Ions or small Plasma membranes molecules of adjacent cells Space between cells Extracellular matrix 64 32  8/28/2024 Reproduksi Sel 65 Reproduksi sel = pembelahan sel Kemampuan yang membedakan dengan non-living matter Berfungsi untuk : Reproduksi (menghasilkan keturunan), Pertumbuhan dan Memperbaiki bagian/jaringan yang mengalami kerusakan Terdapat dalam 3 bentuk ➔ 1. Langsung → AMITOSIS (pembelahan biner) → Monera (prokariotik) 2. Tidak langsung : (Melalui fase) MITOSIS (2n → 2n) Amoeba sp, sel tubuh MEIOSIS (pembelahan reduksi 2n → n) pembentukan sel gamet/gametogenesis hewan dan manusia, pembentukan spora tumbuhan paku & lumut serta pembentukan mikrospora (serbk sari) dan megaspora tumbuhan berbiji. 66 33  8/28/2024 Amitosis Pembelahan langsung (tanpa tahapan) = Pembelahan biner Terjadi pada organisme PROKARYOTIK/tidak punya selaput inti atau karioteka → bakteri dan alga hijau-biru (Cyanophyta) URUTAN : Materi genetik melekat pd membran sel di satu titik (titik ORI=origin of replication) → terjadi duplikassi DNA → invaginasi membran sel → membran sel membentuk sekat → sel terbagi 2 67 Figure 12.12-4 Origin of Cell wall replication Plasma membrane E. coli cell Bacterial chromosome 1 Chromosome Two copies replication of origin begins. 2 Replication Origin Origin continues. 3 Replication finishes. 4 Two daughter cells result. 68 34  8/28/2024 Mitosis Pada organisme EUKARYOTIK, pembelahan sel secara mitosis berfungsi untuk : 1) Reproduksi → pada Eukaryotik 1 sel ( PROTISTA) 2) Pertumbuhan dan perkembangan dari zigot 3) Perbaikan jaringan yg rusak Pada organisme Eukaryotik multiseluler, mitosis terjadi pada sel tubuh (somatis) Meliputi 2 tahap utama : 1) INTERFASE 2) FASE MITOTIK/PEMBELAHAN dan SITOKINESIS 69 Figure 12.2 100 m (a) Reproduction 200 m (b) Growth and development 20 m (c) Tissue renewal 70 35  8/28/2024 Pembelahan sel melibatkan untai DNA yang akan mengalami kondensasi dan memadat membentuk : KROMOSOM KROMOSOM terdiri atas dua sister kromatid yang merupakan copy dan membawa sifat yang sama Bagian tengah dari kromosom disebut SENTROMER dan berfungsi untuk melekat pada gelendong pembelahan (benang Spindel) Masing-masing sister kromatid akan berpisah saat pembelahan menuju kutub yang berbeda 71 Chromosomal Chromosomes DNA molecules 1 Centromere Chromosome arm Chromosome duplication (including DNA replication) and condensation 2 Sister chromatids Separation of sister chromatids into two chromosomes 3 72 36  8/28/2024 INTERPHASE G1 S (DNA synthesis) G2 Cytokinesis 73 P G1 S Cytokinesis Mitosis G2 MITOTIC (M) PHASE Prophase Telophase and Cytokinesis Prometaphase Anaphase Metaphase 74 37  8/28/2024 Interfase Memakan 90% waktu sel Terbagi atas 3 tahapan : 1) fase G1 ➔ subfase pertama/pertumbuhan primer, sel tumbuh, organel sel berduplikasi/mengganda, metabolisme berjalan normal 2) fase S ➔ terjadi sintesis DNA/replikasi DNA, sementara itu pembentukan organel terus berlangsung 3) fase G2 ➔ subfase terakhir/pertumbuhan sekunder, sel tumbuh, pembentukan organel terus berlangsung dan menyiapkan energi untuk tahap mitosis, sintesis protein sebagai bahan pembentuk mikrotubulus meningkat. DNA masih berupa benang-benang kromatin (benang tipis yang sangat panjang) 75 20 m 76 38  8/28/2024 Mitosis Merupakan proses pembelahan yang menghasilkan sel anakan dengan jumlah dan macam kromosom yang sama dengan induknya Terbagi atas 5 tahapan : 1) PROFASE 2) METAFASE 3) ANAFASE 4) TELOFASE Dan diakhiri dengan pembelahan sel (SITOKINESIS) 77 Profase Benang – benang kromatin memendek dan menebal membentuk KROMOSOM (mengikat warna) Membran inti dan nukleolus mulai menghilang Sentrosom membelah menjadi 2 sentriol dan bergerak memisah menuju arah yang berlawanan Dari sentriol dibentuk gelendong pembelahan/MIKROTUBULUS/SPINDEL Tiap bagian kromatin berduplikasi menjadi 2 kromatid 78 39  8/28/2024 Metafase Sepasang kromatid melekat pada benang spindel pada sentromer (kinetokhor) Kromosom mengatur diri dan berjajar di bidang ekuator Pada saat metafase,kromosom mudah dilihat dan mudah dihitung → karena sangat menyerap pewarna inti dan posisinya teratur 79 Centrosome Aster Metaphase Sister plate chromatids (imaginary) Microtubules Chromosomes Kineto- chores Centrosome 1 m Overlapping nonkinetochore microtubules Kinetochore microtubules 0.5 m 80 40  8/28/2024 Kinetochores Microtubules Kinetochore Chromosomes microtubules Centrosome 1 m 0.5 m 81 Anafase Benang spindel akan memendek Kedua kromatid berpisah dan bergerak meninggalkan bidang ekuator menuju arah berlawanan Spindel mengarahkan gerakan kromatid ke kutub 82 41  8/28/2024 Telofase Kromatid telah sampai pada kutub pembelahan Kromatid mulai memanjang dan menipis membentuk benang kromatin Letak kromatid tidak teratur Mulai terbentuk membran nukleus di sekitar kromatin 83 Sitokinesis Tahap pembelahan sitoplasma Terbentuk sekat sel → sitoplasma terbagi 2 → sehingga sel induk menghasilkan 2 sel anakan Pembentukan sekat pada sel hewan → dimulai dari bagian tepi ke tengah Pembentukan sekat pada sel tumbuhan → dimulai dari bagian tengah ke tepi 84 42  8/28/2024 (a) Cleavage of an animal cell (SEM) (b) Cell plate formation in a plant cell (TEM) 100 m Cleavage furrow Vesicles Wall of parent cell forming 1 m cell plate Cell plate New cell wall Contractile ring of Daughter cells microfilaments Daughter cells 85 (a) Cleavage of an animal cell (SEM) 100 m Cleavage furrow Contractile ring of Daughter cells microfilaments 86 43  8/28/2024 (b) Cell plate formation in a plant cell (TEM) Vesicles Wall of parent cell forming 1 m cell plate Cell plate New cell wall Daughter cells 87 G2 of Interphase Prophase Prometaphase Centrosomes Fragments (with centriole Chromatin Early mitotic Aster of nuclear Nonkinetochore pairs) (duplicated) spindle envelope microtubules Centromere Plasma Nucleolus membrane Kinetochore Kinetochore Chromosome, consisting Nuclear of two sister chromatids microtubule envelope 88 44  8/28/2024 Metaphase Anaphase Telophase and Cytokinesis Metaphase Cleavage Nucleolus plate furrow forming Nuclear Spindle Centrosome at Daughter envelope one spindle pole chromosomes forming 89 Chromatin Nucleus condensing Nucleolus 10 m 1 Prophase 90 45  8/28/2024 Chromosomes 10 m 2 Prometaphase 91 10 m 3 Metaphase 92 46  8/28/2024 10 m 4 Anaphase 93 10 m Cell plate 5 Telophase 94 47  8/28/2024 Mitosis Proses mitosis (pembelahan sel 2n → 2n) terjadi pada daerah pertumbuhan tanaman, antara lain terjadi pada meristem pucuk, meristem ujung akar, dan jaringan kambium, serta meristem lateral (membentuk cabang batang) Meristem adalah daerah pada tanaman yang sel – selnya masih aktif mengalami pembelahan dan pertumbuhan. 95 Terminal bud Axillary buds Arrows = direction of growth Root tips 96 48  8/28/2024 Mitosis pada ujung akar bawang 97 Leaves Apical meristem Axillary bud meristems 1 2 98 49  8/28/2024 Meiosis Perkembangan individu dimulai saat terjadi fertilisasi ➔ peleburan gamet ovum (n) dan spermatozoa (n) → zigot (2n) Gamet dihasilkan dari proses GAMETOGENESIS Gametogenesis terjadi secara MEIOSIS ➔ pembelahan reduksi dimana terjadi pengurangan jumlah kromosom dari diploid (2n) menjadi haploid (n) Meiosis terdiri atas 2 pembelahan sel yg berurutan yaitu → meiosis I dan meiosis II tanpa diselingi interfase ➔ menghasilkan 4 sel anakan 99 Key Haploid gametes (n = 23) Haploid (n) Egg (n) Diploid (2n) Sperm (n) MEIOSIS FERTILIZATION Ovary Testis Diploid zygote (2n = 46) Mitosis and development Multicellular diploid adults (2n = 46) 100 50  8/28/2024 Tahapan Meiosis MEIOSIS 1 MEIOSIS 2 1) PROFASE 1 1) PROFASE 1 2) METAFASE 1 2) METAFASE 1 3) ANAFASE 1 3) ANAFASE 1 4) TELOFASE 1 4) TELOFASE 1 5) SITOKINESIS 1 5) SITOKINESIS 1 MEIOSIS 1 → pembelahan reduksi → pemisahan kromosom homolog → menghasilkan 2 sel anakan haploid (n) dengan kromosom telah bereplikasi MEIOSIS 2 → pembelahan yg tahapannya mirip mitosis → pemisahan sister chromatid 101 Interphase Pair of homologous chromosomes in diploid parent cell Duplicated pair Chromosomes of homologous duplicate chromosomes Sister Diploid cell with chromatids duplicated chromosomes Meiosis I 1 Homologous chromosomes separate Haploid cells with duplicated chromosomes Meiosis II 2 Sister chromatids separate Haploid cells with unduplicated chromosomes 102 51  8/28/2024 Profase 1 Terdapat 5 subfase: 1) Leptoten ➔ benang2 kromatin memendek dan menebal serta mudah menyerap warna ➔ pembentukan kromosom 2) Zigoten ➔ sentrosom membelah menjadi 2 sentriol dan masing2 menuju kutub berlawanan, kromosom homolog berpasangan membentuk sinapsis 3) Pakiten ➔ tiap kromosom berduplikasi menjadi 2 kromatid, sehingga setiap sinapsis terdiri atas 4 sister kromatid (tetrad) 4) Diploten ➔ terjadi crossing over dan pembentukan kiasma 5) Diakinesis ➔ terbentuk benang spindel, karioteka dan nukleolus mulai menghilang 103 Tahapan Uraian PROFASE I Leptoten Benang – benang kromatin memendek dan menebal (pembentukan kromosom) Zigoten Sentrosom membelah menjadi 2 sentriol. Tiap sentriol bergerak menuju arah berlawanan. Kromosom homolog saling berpasangan → SINAPSIS Pakiten Tiap kromosom membelah diri (duplikasi) menjadi 2 kromatid, 1 sinapsis mempunyai 4 kromatid (TETRAD) Diploten Terbentuk KIASMA dan terjadi PINDAH SILANG / Crossing over Diakinesis 2 sentriol telah sampai pada kutub pembelahan, telah terbentuk benang spindel, karioteka & nukleolus menghilang, Kromosom homolog berikatan dan menuju plate Metafase I 104 52  8/28/2024 Metaphase I Anaphase I Telophase I and Prophase I Cytokinesis Centrosome (with centriole pair) Sister chromatids remain attached Sister Chiasmata Centromere chromatids (with kinetochore) Spindle Metaphase plate Cleavage furrow Homologous Homologous Fragments chromosomes chromosomes of nuclear separate envelope Microtubule Each pair of homologous Two haploid attached to chromosomes separates. cells form; each kinetochore chromosome Chromosomes line up still consists Duplicated homologous of two sister chromosomes (red and blue) by homologous pairs. chromatids. pair and exchange segments; 2n = 6 in this example. 105 Telophase II and Prophase II Metaphase II Anaphase II Cytokinesis During another round of cell division, the sister chromatids finally separate; four haploid daughter cells result, containing unduplicated chromosomes. Sister chromatids Haploid daughter separate cells forming 106 53  8/28/2024 Pembeda Mitosis Meiosis Replikasi DNA Terjadi pada interfase Interfase sebelum sebelum mitosis dimulai meiosis I dimulai Jumlah pembelahan satu dua Sinapsis kromosom Tidak terjadi Terjadi saat Profase I homolog Jumlah sel anakan 2 4 Ploidi sel anakan 2n atau n (tergantung n ploidi sel induk) Fungsi Untuk organisme Menghasilkan gamet, multiseluler : mengurangi jumlah Pertumbuhan, perbaikan kromosom menjadi jaringan rusak, dan setengahnya dan untuk beberapa spesies menghasilkan variasi sebagai reproduksi genetik diantara gamet- aseksual gamet yang dihasilkan 107 MITOSIS MEIOSIS Parent cell MEIOSIS I Chiasma Prophase Prophase I Chromosome Chromosome Duplicated duplication duplication Homologous chromosome 2n = 6 chromosome pair Metaphase Metaphase I Anaphase Anaphase I Telophase Daughter Telophase I cells of Haploid meiosis I n=3 2n 2n MEIOSIS II Daughter cells n n n n of mitosis Daughter cells of meiosis II 108 54  8/28/2024 Crossing over / pindah silang Terjadi pada profase 1 subfase diploten Meningkatkan kemungkinan variasi sel anakan Menghasilkan gamet tipe parental (sama dengan induk) dan gamet tipe rekombinan ( berbeda dengan induk) 109 Prophase I Nonsister chromatids of meiosis held together during synapsis Pair of homologs Chiasma Centromere TEM Anaphase I Anaphase II Daughter cells Recombinant chromosomes 110 55  8/28/2024 Gametogenesis Oogenesis Spermatogenesis Terjadi di ovarium melalui Terjadi di testis melalui Meiosis Meiosis Menghasilkan 1 sel fungsional Menghasilkan 4 sel spermatozoa (ovum) dan 3 badan kutub fungsional Ploidi / jumlah set kromosom Ploidi / jumlah set kromosom anakan (ploidi) : HAPLOID (n) anakan (ploidi) : HAPLOID (n) 111 Kelenjar reproduksi Pada ♀ → ovarium, pada ♂ → testis Masing2 berfungsi untuk menghasilkan gamet melalui meiosis (pembelahan reduksi) → GAMETOGENESIS Ovarium akan menghasilkan sel telur melalui proses OOGENESIS Sedangkan testis akan menghasilkan spermatozoa melalui SPERMATOGENESIS 112 56  8/28/2024 Primary Ovary oocyte within follicle Growing Primordial germ cell In embryo follicle Mitotic divisions 2n Oogonium Mitotic divisions Primary oocyte Mature follicle 2n (present at birth), arrested in prophase of meiosis I Ruptured Completion of meiosis I follicle First and onset of meiosis II polar n body n Secondary oocyte, arrested at metaphase of Ovulated Polosit meiosis II secondary oocyte Ovulation, sperm entry Polosit Polosit Completion of meiosis II Second Corpus luteum polar n body Fertilized egg n Degenerating corpus luteum 113 Epididymis Seminiferous tubule Testis Primordial germ cell in embryo Cross section of seminiferous tubule Mitotic divisions Spermatogonial 2n stem cell Mitotic divisions Sertoli cell nucleus Spermatogonium 2n Mitotic divisions Primary spermatocyte 2n Meiosis I Secondary spermatocyte n n Meiosis II Lumen of seminiferous tubule Spermatids Early Neck (two stages) spermatid n n n n Tail Midpiece Differentiation Head Plasma Spermiogenesis (Sertoli cells membrane provide nutrients) Sperm cell n n n n Acrosome Nucleus Mitochondria 114 57  8/28/2024 (a) Development of a male gametophyte (in pollen grain) Microsporangium (pollen sac) Microsporocyte MEIOSIS Microspores (4) Each of 4 microspores MITOSIS Male Generative cell gametophyte (will form 2 sperm) (in pollen grain) Nucleus of tube cell 20 m Key to labels 75 m Ragweed pollen grain Haploid (n) (LM) (colorized SEM) Diploid (2n) 115 (b) Development of a female gametophyte (embryo sac) Megasporangium Ovule Megasporocyte MEIOSIS Integuments Micropyle Surviving megaspore MITOSIS Female gametophyte Ovule Antipodal cells (3) (embryo sac) Polar nuclei (2) Egg (1) Integuments Synergids (2) Key to labels Embryo sac Haploid (n) Diploid (2n) (LM) 116 100 m 58  8/28/2024 Microsporangium Anther Mature flower on Microsporocytes (2n) sporophyte plant (2n) MEIOSIS Microspore (n) Generative cell Ovule (2n) Male Tube cell gametophyte (in pollen Germinating Ovary grain) (n) Pollen seed MEIOSIS grains Megasporangium (2n) Stigma Pollen Sperm Embryo (2n) tube Endosperm (3n) Seed Surviving megaspore Seed coat (2n) (n) Antipodal cells Female Style Central cell gametophyte Synergids Pollen (embryo sac) tube Nucleus of Egg (n) developing Sperm endosperm Egg nucleus (n) (n) (3n) Zygote (2n) FERTILIZATION Key Haploid (n) Diploid (2n) Discharged sperm nuclei (n) 117 118 59  8/28/2024 Pada Angiospermae terjadi pembuahan ganda (double fertilization) : Inti sperma 1 (n) + Inti ovum (n) → Zygot (2n) Inti sperma 2 (n) + Inti kandung lembaga sekunder (2n) → Endosperm (3n) Endosperm kaya akan karbohidrat, protein dan lemak ➔ berfungsi sebagai cadangan makanan embrio. 119 120 60  8/28/2024 Siklus hidup lumut n n n n n n n 2n 2n 2n n 121 2. Haploid protonemata produce The life cycle of a moss. “Buds” that divide by mitosis & Grow into gametophyte 3. Sperm must swim through 1. Spores develop into a film of moisture to reach Threadlike protonemata the egg Sperm “Bud” Antheridia Key Male gametophyte Haploid (n) Protonemata (n) Diploid (2n) (n) “Bud” 7. Meiosis occurs & haploid spores develop in the capsule-when mature, lid pops off Egg and spores releases Spores Gametophore Spore Archegonia dispersal Female gametophyte Peristome (n) Rhizoid 5. Sporophyte grows long stalk (seta) that emerges from archegonium Sporangium FERTILIZATION Seta Zygote (within archegonium) MEIOSIS Capsule (2n) Mature sporophytes (sporangium) Foot Embryo Archegonium Young 4. The zygote develops sporophyte 1 m Into a sporophyte embryo (2n) Capsule with Female peristome (LM) 6. Attached by its foot, the sporophyte remains gametophytes Nutritionally dependent on the gametophyte 122 61  8/28/2024 The life cycle of a fern. 1. Sporangia releases spores. 2. Gametophytes develops antheridia & Most produce a single type of spore Archegonia. Typically, an egg from one that develops into a bisexual gametophyte is fertilized by a sperm photosynthetic gametophyte from another gametophyte Key Haploid (n) Diploid (2n) Antheridium Spore Young Spore (n) gametophyte MEIOSIS dispersal Rhizoid Sporangium Underside Sperm of mature gametophyte (n) Archegonium Mature Egg sporophyte New Sporangium sporophyte (2n) Zygote FERTILIZATION Sorus (2n) Gametophyte 3. Sperm use flagella to swim Fiddlehead (young leaf) to eggs in archegonia 1 m 4. A zygote develops into a new sporophyte 5. On the underside of the sporophytes & the young plant grows out from an archegonium Reproductive leaves are spots called sori. of its parent, the gametophyte Each sorus is a cluster of sporangia 123 124 62