POSTER BIOLOGI DEVELOPMENT CELL

Tugas Biologi membuat poster dari artikel

Download Tugas

Development Cell of Biological Cell

PENDAHULUAN

Pemahaman mengenai sel baik dari aspek ultrastruktur maupun dari aspek fungsionalnya tidak terlepas dari hasil kerja keras sejumlah pakar ilmu pengetahuan.  Penelitian-penelitian terus dikembangkan, bahkan dari berbagai sudut pandang dan melibatkan disiplin ilmu-ilmu lain. Penemuan mikroskop sederhana hingga mikroskop elektron telah memberikan sumbangan yang sangat penting dalam perkembangan biologi sel. Melalui pendekatan yang lebih holistik dan integratif, kini biologi sel tampil sebagai sebuah ilmu yang mampu menjadi dasar bagii pengembangan ilmu-ilmu hayati lainnya.

Sel merupakan massa protoplasma berbatas membran dengan sistem organisasi yang sangat kompleks. Sel bukan merupakan suatu bangunan statis, melainkan sebuah struktur yang sangat dinamis. Berbagai jenis aktivitas hidup yang berlangsung di dalam tubuh organisme pada dasarnya berlangsung di dalam sel dengan mekanisme sistem yang sangat harmonis. Aktivitas satu sel menunjang aktivitas sel yang lain membentuk suatu sistem yang sangat harmonis untuk menunjang sebuah kehidupan yang fungsional.

Teori sel mengandung makna, yaitu:

1.    Semua makhluk hidup terdiri atas sel;

2.    Sel yang baru dibentuk, berasal dari pembelahan sel sebelumnya;

3.  Semua sel memiliki kemiripan yang mendasar dalam hal komposisi kimia dan aktivitas metabo-lismenya;

4.   Aktivitas dari suatu organisme dapat dimengerti sebagai aktivitas kolektif, dan interaksi-interaksi dari unit-unit seluler bergantung satu dengan yang lainnya.

Bentuk-bentuk sel terutama bergantung pada (i) adaptasi fungsionalnya, (ii) tekanan permukaan, (iii) viskositas protoplasma, (iv) tekanan mekanik oleh sel-sel yang ada di sekitarnya, dan (v) rigiditas membran plasma. Selain itu, mikrotubuli memiliki peranan yang sangat penting dalam menentukan bentuk dari suatu tipe sel. Pada umumnya, mata manusia tidak mampu memisahkan dua titik yang dipisahkan kurang dari 0,1 mm atau 100 mm. Sementara itu, umumnya sel memiliki ukuran yang lebih kecil dari 0,1 mm. 

APLIKASI PERKEMBANGAN SEL BIOLOGI

1. Pembentukan Pronukleus Jantan dan Betina pada Mencit (Mus musculus) setelah Terjadinya Fertilisasi.

Bioteknologi reproduksi saat ini telah mengalami perkembangan yang pesat dan penelitian-penelitian yang telah dilakukan semuanya membawa suatu manfaat untuk mengatasi masalah-masalah yang ditemui dalam proses reproduksi. Teknik-teknik reproduksi seperti ICSI (Intracytoplasmic Sperm Injection), IVF/IVM (In Vitro Fertilization/Maturation), transfer gen atau embrio, maupun kloning sel somatik sekarang ini banyak melibatkan pronukleus yang merupakan proses paling awal pada fertilisasi setelah terjadinya kontak antara spermatozoa dengan sel telur. 

Secara umum kebanyakan penelitian yang sudah dilakukan hanya memaparkan pembentukan pronukleus jantan setelah proses-proses tertentu seperti ICSI, IVF, inseminasi, atau mikroinjeksi tetapi tentang kapan waktu yang pasti secara tepat pembentukan pronukleus jantan dan pronukleus betina setelah spermatozoa kontak dengan sel telur melalui proses alamiah masih menjadi pertanyaan. Berdasarkan penelitian- penelitian yang telah ada dan informasi- informasi waktu tentang pembentukan pronukleus jantan yang telah dipaparkan, maka penelitian tentang pembentukan pronukleus jantan dan pronukleus betina secara alami berdasarkan waktu setelah terjadinya fertilisasi perlu dilakukan guna mengetahui waktu pasti terbentuknya kedua pronukleus tersebut. 

Hasil:

Pronukleus jantan.

Pembentukan pronukleus jantan adalah dimulai dari berakhirnya kromatin (Karp dan Berril, 1981), yang berubah menjadi benang- benang kromosom kemudian terbentuk gelembung-gelembung kecil mengelilinginya (Yatim, 1982), intinya membengkak membentuk pronukleus jantan (Langman dan Sadler, 1988). Dari hasil penelitian, pronukleus jantan terlihat sebagai suatu struktur bulatan kecil di tengah sel telur, ciri lain yang menandakan adalah didekatnya pasti ada bekas ekor spermatozoa yang disebut perforatorium (Gambar 4). Pronukleus jantan akan selalu ditemukan dekat bagian tengah dari sel, menunggu kelengkapan proses pematangan sebelum bergabung dengan pronukleus betina (Rugh, 1971). Pronukleus jantan biasanya lebih besar daripada pronukleus betina (Johnson dan Everitt, 1988). Pada penelitian ini kelihatannya pronukleus jantan terbentuk lebih dahulu daripada pronukleus betina karena struktur inti spermatozoa sudah mulai membentuk suatu bulatan penuh seperti struktur pronukleus. Struktur inti sel telur masih berada pada fase pre pronukleus betina yang digambarkan seperti kumpulan bulatan-bulatn kecil (Gambar 6), hal ini didukung dengan penelitian yang dilakukan oleh Perreault et al (1987). Tahap pronukleus jantan mulai terbentuk setelah delapan jam setelah fertilisasi secara in vivo.  

Pre pronukleus betina.

Pada saat telofase II, nukleoli mulai tampak (Alberts et al., 1994). Nukleoli-nukleoli tersebut berkembang dan membengkak yang akhirnya bergabung membentuk pronukleus betina (Rothschild, 1956). Hasil lainnya juga menunjukkan bahwa ada satu fase yang status inti sel telurnya masih dalam fase pre pronukleus betina dan status inti spermatozoa sudah mulai membentuk struktur pronukleus jantan. Hal ini menunjukkan bahwa kelihatannya pronukleus jantan pembentukannya lebih dahulu terjadi daripada pronukleus betina seperti yang dilaporkan Perrealut et al (1987) 


Pronukleus betina.

Pronukleus betina ditemukan di titik pembentukannya dekat badan polar kedua ke arah pronukleus jantan sampai keduanya bertemu (Payne et al., 1997). Pronukleus betina ditemukan dalam beberapa penelitian berukuran lebih kecil daripada pronukleus jantan seperti yang dilaporkan Schatten (1994), Dieguez et al (1995), dan Payne et al (1997). Struktur pronukleus betina terlihat sebagai suatu struktur bulatan kecil dekat dengan badan polar dan tidak ada bekas ekor spermatozoa di dekatnya. Pronukleus betina telah dapat dimanfaatkan dalam teknologi transfer pronukleus yang berhubungan dengan penyakit- penyakit yang disebabkan kelainan atau cacat mitokodria (Hidayat, 2005). 

Kejadian sel telur pada fertilisasi in vivo.

Kejadian-kejadian ini meliputi polispermi, sel telur tidak terbuahi (unfertil), dan peristiwa partenogenesis yang bisa dilihat pada Tabel 4. Kejadian polispermi yaitu masuknya spermatozoa ke dalam sel telur lebih dari satu ternyata bisa terjadi pada fertilisasi in vivo. Menurut Yatim (1982), polispermi disebabkan oleh patologis dan fisiologis. Patologis karena konsentrasi spermatozoa terlalu tinggi dan struktur kisi-kisi pada zona pelusida sel telur kekuatannya rendah untuk menghalang spermatozoa masuk ke dalam sel telur. Fisiologis terjadi karena polispermi memang normal terjadi pada spesies tertentu seperti Mollusca, Reptil, Aves, dan Monotremata. Pada hasil yang didapat (Gambar 10), polispermi yang terjadi adalah polispermi yang bersifat patologis. 

Unfertil adalah keadaan dimana sel telur tidak terpenetrasi oleh sperma (Gambar 6). Status inti sel telur masih dalam tahap metafase II, suatu tahap perkembangan yang tertahan sebelum distimulus oleh spermatozoa (Austin dan Short, 1982). Ciri lain adalah tidak adanya badan kutub atau badan polar kedua dan bekas ekor spermatozoa. Badan kutub kedua dikeluarkan ke dalam ruang perivitelin segera setelah masuknya spermatozoa (Langman dan Sadler, 1988). 

KESIMPULAN 

Perubahan inti spermatozoa sampai menjadi pronukleus jantan terjadi pada delapan jam setelah fertilisasi secara alami pada mencit, pronukleus betina terbentuk setelah aktivasi sel telur oleh spermatozoa pada delapan jam setelah fertilisasi secara alami pada mencit, kejadian- kejadian pada fertilisasi in vivo meliputi sel telur tidak dibuahi (unfertil), polispermi, dan peristiwa partenogenesis. 

2. Skin melanocytes: biology and development

Melanocytes form a heterogeneous group of cells in the human body. Although all of them have ability to produce melanin and originate from embryonic cells named neur - al crest cells (NCC), their particular functions in all target places are much wider than the melanin synthesis only. In the human body melanocytes’ presence does not con - firm only epidermis, hair and iris where they give a color of these structures. Melanocytes have been also found in the inner ear, nervous system, heart and probably it is not the end of a list where these cells exist. It is neces - sary to stress that not only melanocytes have ability to pro - duce melanin but also other cells e.g. cells of pigmented epithelium of retina, epithelia of iris and ciliary body of the eye, some neurons, adipocytes. 

Melanosit membentuk kelompok heterogen sel dalam tubuh manusia. Meskipun semua dari mereka memiliki kemampuan untuk memproduksi melanin dan berasal dari sel-sel embrio yang disebut sel pial neural (NCC), fungsi khusus mereka di semua tempat sasaran yang jauh lebih luas daripada sintesis melanin hanya. Dalam kehadiran melanosit tubuh manusia 'tidak con - perusahaan hanya epidermis, rambut dan iris di mana mereka memberikan warna struktur ini. Melanosit telah juga ditemukan di telinga bagian dalam, sistem saraf, jantung dan mungkin itu bukan akhir dari daftar di mana sel-sel ini ada. Hal ini diperlukan untuk menekankan bahwa tidak hanya melanosit memiliki kemampuan untuk memproduksi melanin, tetapi juga sel-sel lain misalnya Sel-sel epitel pigmen retina, epitel iris dan ciliary tubuh mata, beberapa neuron, adipocytes.

Melanocytes molecularly are recognizable by identifi - cation of melanocyte-specific proteins as tyrosinase (TYR), tyrosinase-related protein 1 and 2 (TYRP1, TYRP2/DCT), melanosomal matrix proteins (Pmel17, MART-1), microph - thalmia transcription factor (MITF). The microscopic analysis indicates that mature melanocytes are oval or fusiform, dendritic cells, smaller than keratinocytes. In the cytoplasm there are present special membrane-bound organelles producing melanin, melanosomes . Melanocytes reside in the basal layer of epidermis where they form the epidermal melanin units as a result of the relationship between one melanocyte and 30-40 associated keratinocytes.

Melanosit molekuler yang dikenali oleh identifikasi protein-melanosit spesifik tirosinase (TYR),-tirosinase terkait protein 1 dan 2 (TYRP1, TYR 2/DCT), melanosome protein matriks (Pmel17, MART-1), faktor transkripsi microphthalmia (MITF) . Analisis mikroskopis menunjukkan bahwa melanosit yang matang, sel dendritik oval atau fusiform, lebih kecil dari keratinosit. dalam sitoplasma terdapat membran-terikat khusus hadir organel yang memproduksi melanin, melanosomes. Melanosit berada di lapisan basal epidermis di mana mereka membentuk unit melanin epidermal sebagai hasil dari hubungan antara satu melanosit dan keratinosit 30-40 terkait. 

Recently, Ando et al. proposed a model of melanosomes’ transport via the shedding vesicle system through the following stages: 

• Surrounded by the membrane pigment globules (PG) containing multiple melanosomes and a few mitochondria are formed in the filopodia of melanocyte dendrites, 

•  PG are released from different areas of the dendrites into extracellular space, 

• PG are captured by microvilli of keratinocytes, which incorporate them in a protease-activated receptor-2 (PAR-2) dependent way, 

• Membrane-surrounded PG is degraded, 

• Single melanosomes are released in a keratinocyte cytosol and reach the perinuclear area. 

Baru-baru ini, Ando et al. mengusulkan model melanosome 'transportasi melalui sistem vesikel shedding melalui tahapan sebagai berikut: 

• Dikelilingi oleh membran pigmen gumpalan (PG) yang berisi beberapa melanosomes dan beberapa mitokondria terbentuk dalam filopodia dendrit melanosit, 

• PG dilepaskan dari daerah yang berbeda dari dendrit ke ruang ekstraseluler, 

• PG ditangkap oleh mikrovili keratinosit, yang menggabungkan mereka dalam (PAR-2) cara tergantung protease-diaktifkan reseptor-2, 

• Membran-dikelilingi PG adalah terdegradasi, 

• melanosit tunggal yang dirilis dalam sitosol keratinosit dan mencapai area perinuklear. 

( O'Rahilly R, Müller F, 2007)

The results of experiments have not found out an answer to a question – at what stage NCC get features of melanoblasts, precursors to melanocytes (Ernfors P. 2010 and  Harris ML, Erickson CA. 2007). Melanoblasts have features of melanocytes but do not produce melanin, there is no agreement about a set of mol - ecular markers for this early stage of melanocyte in human development. The most commonly listed molecular markers for the precursors for melanocytes are: tyrosine kinase receptor KIT (c-kit); transcription factors such as MITF, SOX10, Pax 3 and melanogenic enzyme tyrosinase-related protein (TRYP-2). The exact mechanisms responsible for melanoblast migration are not well understood, although adhesion molecules such as cadherins, integrins, and extracellular matrix elements are involved in it. The ephrin receptor (EphR) and the endothelin receptor (ERBB2) allow melanoblasts to migrate along extracellular matrix containing ephrin and endothelin.

Hasil percobaan belum menemukan jawaban atas pertanyaan - pada tahap apa NCC mendapatkan fitur melanoblasts, prekursor untuk melanosit (Ernfors P. 2010 dan  Harris ML, Erickson CA. 2007). Melanoblasts memiliki fitur melanosit tapi jangan memproduksi melanin, tidak ada kesepakatan tentang satu set molecular untuk tahap awal melanosit dalam pembangunan manusia. Molec yang paling sering tercantum penanda ular untuk prekursor untuk melanosit adalah: tirosin kinase reseptor KIT (c-kit); faktor transkripsi seperti MITF, SOX10, Pax 3 dan protein-tirosinase terkait enzim melanogenic (TRYP-2). Mekanisme yang tepat yang bertanggung jawab untuk migrasi melanoblast tidak dipahami dengan baik, meskipun molekul adhesi seperti cadherins, integrin, dan elemen matriks ekstraseluler terlibat di dalamnya. Reseptor ephrin (EphR) dan endotelin (ERBB2) memungkinkan melanoblasts untuk bermigrasi sepanjang matriks ekstraselular yang mengandung ephrin dan endotelin. (Dupin E, Sommer L. 2012)

DAFTAR PUSTAKA

• Ernfors P. Cellular origin and developmental mechanisms during the formation of skin melanocytes. Exp Cell Res 2010; 316:1397-407
• Harris ML, Erickson CA. Lineage specification in neural crest cell path finding. Dev Dyn 2007; 236: 1-19.
• Dupin E, Sommer L. Neural crest progenitors and stemcells: from early development to adulthood. Dev Biol 2012;366: 83-95.
• Mirosława Cichorek, Małgorzata Wachulska, Aneta Stasiewicz, Agata Tymińska, Derm Alergol 2013; XXX, 1: 30-41DOI: 10.5114/pdia.2013.33376
• Sitiayu, Dini Rosa. Sutarno. Syahruddin Said. Pembentukan Pronukleus Jantan dan Betina pada Mencit (Mus musculus) setelah Terjadinya Fertilisasi. Bioteknologi 2 (2): 35-42, Nopember 2005, ISSN: 0216-6887