Pertumbuhan & Diferensiasi (Septiana) [PDF]

Citation preview

MAKALAH ILMU DASAR KEPERAWATAN II PERTUMBUHAN SEL DAN DIFERENSIASI



Disusun oleh : Septiana Oktavia (142012016014)



Dosen pembimbing Ns. Lela Aini S.kep,M.bmd



FAKULTAS ILMU KEPERAWATAN SEKOLAH TINGGI ILMU KESEHATAN SITI KHADIJAH PALEMBANG 2021



1



DAFTAR ISI BAB I PENDAHULUAN..........................................................................................3 A. Latar Belakang ...........................................................................................3 B. Tujuan dan Manfaat ..................................................................................4 BAB II PEMBAHASAN .............................................................................................5 A. Pengertian Pertumbuhan Sel......................................................................5 Mekanisme Pertumbuhan sel........................................................................6 Regulasi pertumbuhan sel pada hewan........................................................................................6 Populasi sel ......................................................................................................7



B. Diferensiasi....................................................................................................8 Mekanisme Diferensiasi Sel.............................................................................8 Proses Diferensiasi Sel ...................................................................................8 Contoh Diferensiasi Sel ...................................................................................8 BAB III PENUTUP .......................................................................................................9 Kesimpulan ......................................................................................................10 Saran ...............................................................................................................10



2



BAB I



PENDAHULUAN



A. Latar belakang



Pertumbuhan adalah bertambahnya ukuran dan jumlah sel serta jaringan intraseluler berarti bertambahnya ukuran fisik dan struktur tubuh sebagian atau keseluruhan, sehingga dapat diukur dengan satuan panjang dan berat, serta perkembangan adalah bertambahnya struktur dan fungsi tubuh yang lebih kompleks dalam kemampuan gerak kasar, gerak halus, bicara dan serta sosialisasi dan kemandirian (Kemenkes RI, 2016 : 04) Pertumbuhan sel dapat digambarkan dengan mode l pertumbuhan eksponensial, karena adanya cacat pada untaian DNA yang dapat menyebabkan kesalahan pengkodean gen, akibatnya gen yang biasan ya membatasi pertumbuhan sel tidak ada atau rusak, sel-sel yang terkena dampak dapat membelah dan berkembang biak tanpa kendali. Sel-sel yang membela h dan berkembang biak tanpa kendali membesar



B. Tujuan danManfaat



•Mahasiswa/i dapat mengetahui pengertian pertumbuhan s •Mengetahui mekanisme pertumbuhan sel •Sebagai landasan dalam tugas dan presentasi perkuliahan •Sebagai pedoman mahasiswa/i dalam menyimak penyampaian materi



3



BAB II PEMBAHASAN



4



A. Pengertian pertumbuhan sel



Pertumbuhan adalah bertambahnya ukuran dan jumlah sel serta jaringan intraseluler, berarti bertambahnya ukuran fisik dan struktur tubuh sebagian atau keseluruhan, sehingga dapat diukur dengan satuan panjang dan berat Pertumbuhan sel mengacu pada peningkatan total massa dari sel , termasuk kedua sitoplasma , nuklir dan organel volume. [1] Pertumbuhan sel terjadi ketika laju keseluruhan biosintesis seluler (produksi biomolekul atau anabolisme) lebih besar dari laju keseluruhan degradasi sel (penghancuran biomolekul melalui proteasom , lisosom atau autofagi , atau katabolisme) Pertumbuhan sel tidak harus disamakan dengan pembelahan sel atau siklus sel , yang merupakan proses berbeda yang dapat terjadi bersamaan dengan pertumbuhan sel selama proses proliferasi sel , di mana sebuah sel, yang dikenal sebagai "sel induk", tumbuh dan membelah untuk menghasilkan dua " sel anak Pada organisme multisel , pertumbuhan jaringan jarang terjadi hanya melalui pertumbuhan sel tanpa pembelahan sel , tetapi paling sering terjadi melalui proliferasi sel . Ini karena satu sel dengan hanya satu salinan genom dalam inti sel dapat melakukan biosintesis dan dengan demikian mengalami pertumbuhan sel hanya dengan setengah laju dua sel. Oleh karena itu, dua sel tumbuh (mengakumulasi massa) dua kali kecepatan sel tunggal, dan empat sel tumbuh dengan kecepatan 4 kali laju sel tunggal. Prinsip ini mengarah pada peningkatan pertumbuhan jaringan secara eksponensiallaju (akumulasi massa) selama proliferasi sel, karena peningkatan eksponensial dalam jumlah sel. Ukuran sel bergantung pada pertumbuhan sel dan pembelahan sel , dengan peningkatan yang tidak proporsional dalam laju pertumbuhan sel yang mengarah ke produksi sel yang lebih besar dan peningkatan yang tidak proporsional dalam laju pembelahan sel yang mengarah ke produksi banyak sel yang lebih kecil. Proliferasi sel biasanya melibatkan pertumbuhan sel yang seimbang dan kecepatan pembelahan sel yang mempertahankan ukuran sel yang kira-kira konstan dalam populasi sel yang berkembang biak secara eksponensial dalam jumlah sel.



Ukuran sel bergantung pada pertumbuhan sel dan pembelahan sel , dengan peningkatan yang tidak proporsional dalam laju pertumbuhan sel yang mengarah ke produksi sel yang lebih besar dan peningkatan yang tidak proporsional dalam laju pembelahan sel yang mengarah ke produksi banyak sel yang lebih kecil. Proliferasi sel biasanya melibatkan pertumbuhan sel yang seimbang dan kecepatan pembelahan sel yang mempertahankan ukuran sel yang kira-kira konstan dalam populasi sel yang berkembang biak secara eksponensial.



5



Beberapa sel khusus dapat tumbuh menjadi ukuran yang sangat besar melalui siklus sel " endoreplikasi " yang tidak biasa di mana genom direplikasi selama fase S tetapi tidak ada mitosis berikutnya ( fase M ) atau pembelahan sel ( sitokinesis ). Sel endoreplikasi yang besar ini memiliki banyak salinan genom , sehingga sangat poliploid . Oosit bisa menjadi sel yang sangat besar pada spesies yang perkembangan embrioniknya terjadi jauh dari tubuh ibu di dalam telur yang diletakkan di luar. Ukuran besar beberapa telur dapat dicapai baik dengan memompa komponen sitosol dari sel yang berdekatan melalui jembatan sitoplasma bernama kanal cincin ( Drosophila ) atau dengan internalisasi butiran penyimpanan nutrisi (butiran kuning telur) oleh endositosis ( katak ).



MEKANISME PENGENDALIAN PERTUMBUHAN SEL Sel dapat tumbuh dengan meningkatkan laju keseluruhan biosintesis seluler sehingga produksi biomolekul melebihi laju keseluruhan degradasi sel biomolekul melalui proteasom , lisosom atau autofagi . Biosintesis dari biomolekul diawali dengan ekspresi gen yang mengkodekan RNA dan / atau protein , termasuk enzim yang mengkatalisis sintesis dari lipid dan karbohidrat . Gen individu umumnya diekspresikan melalui transkripsi menjadi messenger RNA (mRNA) dan terjemahan menjadi protein , dan ekspresi setiap gen terjadi pada berbagai tingkat yang berbeda dalam mode spesifik tipe sel (sebagai respons terhadap jaringan pengatur gen ). Untuk mendorong pertumbuhan sel, laju global ekspresi gen dapat ditingkatkan dengan meningkatkan laju transkripsi keseluruhan oleh RNA polimerase II (untuk gen aktif) atau laju keseluruhan penerjemahan mRNA menjadi protein dengan meningkatkan kelimpahan ribosom dan tRNA , yang biogenesisnya tergantung pada RNA polimerase I dan RNA polimerase III . The Myc faktor transkripsi adalah contoh dari protein regulator yang dapat menginduksi aktivitas keseluruhan RNA polimerase I , RNA polimerase II dan RNA polimerase III untuk mendorong transkripsi dan translasi global dan dengan demikian pertumbuhan sel. Selain itu, aktivitas ribosom individu dapat ditingkatkan untuk meningkatkan efisiensi global terjemahan mRNA melalui regulasi faktor inisiasi translasi, termasuk kompleks 'faktor inisiasi pemanjangan translasi 4E' ( eIF4E ), yang mengikat dan membatasi ujung 5 'dari mRNA . Protein TOR , bagian dari kompleks TORC1 , merupakan pengatur hulu yang penting untuk inisiasi translasi serta biogenesis ribosom . [5] TOR adalah serine / treonine kinase yang dapat secara langsung memfosforilasi dan menonaktifkan inhibitor umum eIF4E , bernama 4E-binding protein (4E-BP) , untuk meningkatkan efisiensi penerjemahan. TOR juga secara langsung memfosforilasi dan mengaktifkan protein ribosom S6-kinase ( S6K ), yang mendorong biogenesis ribosom . Untuk menghambat pertumbuhan sel, laju global ekspresi gen dapat diturunkan atau laju global degradasi biomolekuler dapat ditingkatkan dengan meningkatkan laju autofagi . TOR biasanya secara langsung menghambat fungsi autophagy yang menginduksi kinase Atg1 / ULK1 . Dengan demikian, mengurangi aktivitas TOR akan mengurangi laju penerjemahan global dan meningkatkan tingkat autofagi untuk mengurangi pertumbuhan sel.



REGULASI PERTUMBUHAN SEL PADA HEWAN Banyak molekul sinyal yang mengontrol pertumbuhan sel disebut faktor pertumbuhan , banyak di antaranya menginduksi transduksi sinyal melalui jalur PI3K / AKT / mTOR , yang meliputi 6



PI3K lipid hulu dan PI3K serin / treonin protein kinase Akt hilir , yang mampu mengaktifkan TOR protein kinase lain , yang mendorong translasi dan menghambat autofagi untuk mendorong pertumbuhan sel. Ketersediaan hara mempengaruhi produksi faktor pertumbuhan dari famili Insulin / IGF-1 yang bersirkulasi sebagai hormon pada hewan untuk mengaktifkan jalur PI3K / AKT / mTOR dalam sel untuk mendorong aktivitas TOR sehingga hewan yang diberi makan dengan baik akan tumbuh dengan cepat dan bila mereka tidak dapat menerima nutrisi yang cukup sehingga mereka akan mengurangi laju pertumbuhannya. Selain itu, ketersediaan asam amino pada sel individu juga secara langsung mendorong aktivitas TOR , meskipun cara pengaturan ini lebih penting pada organisme bersel tunggal daripada pada organisme multisel seperti hewan yang selalu mempertahankan kelimpahan asam amino dalam sirkulasi. Satu teori yang diperdebatkan mengusulkan bahwa banyak sel mamalia yang berbeda menjalani transisi yang bergantung pada ukuran selama siklus sel. Transisi ini dikendalikan oleh Cdk1 kinase yang bergantung pada cyclin. [6] Meskipun protein yang mengontrol Cdk1 telah dipahami dengan baik, hubungannya dengan mekanisme yang memantau ukuran sel tetap sulit dipahami. Model yang didalilkan untuk kontrol ukuran mamalia menempatkan massa sebagai kekuatan pendorong siklus sel. Sebuah sel tidak dapat tumbuh menjadi ukuran besar yang tidak normal karena pada ukuran sel atau massa sel tertentu, fase S dimulai. Fase S memulai urutan kejadian yang mengarah ke mitosis dan sitokinesis. Sebuah sel tidak dapat menjadi terlalu kecil karena peristiwa siklus sel selanjutnya, seperti S, G2, dan M, ditunda sampai massa meningkat cukup untuk memulai fase S.



POPULASI SEL Populasi sel mengalami jenis pertumbuhan eksponensial tertentu yang disebut penggandaan atau proliferasi sel . Jadi, setiap generasi sel harus dua kali lebih banyak dari generasi sebelumnya. Namun jumlah generasi hanya memberikan gambaran yang maksimal karena tidak semua sel dapat bertahan dalam setiap generasi. Sel dapat bereproduksi pada tahap Mitosis, di mana mereka menggandakan dan membelah menjadi dua sel yang sama secara genetik.



B. DIFERENSIASI SEL Diferensiasi sel adalah proses dimana sel menjadi tipe sel lain yang lebih khusus. Perubahan ini, yang akan sering melibatkan variasi morfologis, dari komposisi membran atau 7



lokasinya, disebabkan oleh pemrograman ulang ekspresi gennya. Sel germinal, juga disebut sel punca, adalah sel yang paling tidak berbeda yang ada dan mereka akan bertanggung jawab untuk memberikan semua garis keturunan sel makhluk hidup melalui pembelahan dan diferensiasi mereka, dari embrio hingga dewasa.Baik tumbuhan dan hewan memiliki jenis sel ini, sel benih. Zigot sel pertama individu adalah totipoten, ia mampu memunculkan semua tipe sel individu. Zigot dibentuk oleh penyatuan sperma dan sel telur pada hewan. Sementara pada tanaman, zygote totipoten adalah penyatuan gametofit dalam sebutir serbuk sari dan atmosfer wanita yang menunggu di dalam ovum bunga.Namun, individu dewasa masih memiliki sel punca, yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan dan perbaikan kerusakan, seperti luka atau kematian sel karena penuaan. Pada hewan, sel-sel induk tersebar di seluruh jaringan, sedangkan sebaliknya pada tumbuhan, sel-sel germinal ditemukan secara eksklusif di meristem, ujung akar dan batang, dari mana tanaman tumbuh. Proses diferensiasi sel jelas merupakan proses yang sangat penting untuk perkembangan individu. Demikian pula, secara evolusi, diferensiasi sel tetap merupakan proses yang stabil, dengan sedikit perubahan dalam rencana utamanya. Itulah sebabnya studi tentang diferensiasi sel adalah subjek yang memiliki nilai ilmiah yang besar, karena dapat mengarahkan kita pada topik yang beragam seperti regenerasi organ atau kloning.



Mekanisme diferensiasi sel Sampai tahun 1950-an, dua hipotesis yang mungkin muncul yang dapat menjelaskan diferensiasi sel dalam organisme multiseluler. Salah satunya, adalah dari embrio, berbagai jenis sel kehilangan gen, daerah genomnya, sehingga pada individu dewasa berbagai jenis sel menghadirkan genom berbeda. Yang lain, berpendapat bahwa menjaga semua tipe sel genom yang sama, ada ekspresi diferensial dari gen yang berbeda sesuai dengan tipe sel. Pada akhir 1950-an, Frederick Stewart membudidayakan sel-sel wortel individu dalam medium dengan nutrisi dan berbagai hormon pertumbuhan. Hasilnya adalah beberapa dari mereka menghasilkan wortel dewasa yang lengkap. Dengan cara ini hipotesis tentang hilangnya materi genetik sesuai dengan jenis sel dikesampingkan.



Proses Diferensiasi Sel Salah satu kunci untuk proses diferensiasi sel adalah faktor transkripsi. Hormon dan bahan kimia ini mengarahkan aktivitas di sekitar DNA, menentukan apa yang ditranskripsi dan apa yang diabaikan. Faktor-faktor yang ada dalam sel sejak lahir sampai mati ditentukan oleh tubuh, dan sel-sel lain di sekitarnya. Misalnya, pankreas atau tiroid dapat melepaskan hormon yang menyerukan pertumbuhan sel. Faktor transkripsi ini secara langsung berdampak pada protein yang mentranskripsi DNA, mengubahnya pada akhirnya menjadi protein fungsional dan lebih banyak sel. Namun, ketika sel mulai berdempetan, mereka juga akan memberi sinyal satu sama lain bahwa tidak ada lagi ruang. Dengan demikian, proses diferensiasi sel memiliki banyak input dan hasil yang mungkin. Proses kompleks ini masih dipelajari. Ilmuwan telah membuat banyak kemajuan dalam memahami diferensiasi sel, dimulai dengan pemahaman lengkap nematoda C. elegans. Makhluk kecil seperti cacing ini memiliki total 959 sel sebagai betina dewasa. Dengan jumlah yang begitu kecil, mereka relatif mudah dilacak dari zygote hingga dewasa. Menelusuri garis keturunan sel mereka, para ilmuwan telah mulai menentukan beberapa kekuatan kompleks dan epigenetik yang bekerja pada diferensiasi sel. Dengan kata lain, itu penting bukan hanya apa yang dimiliki DNA sel, tetapi di mana dan bagaimana DNA itu diekspresikan. 8



Contoh Diferensiasi Sel Pada Hewan Setelah proses pembuahan pada hewan, organisme bersel tunggal yang disebut zigot terbentuk. Zigot adalah totipoten, dan pada akhirnya akan menjadi seluruh organisme. Bahkan hewan terbesar di Bumi, paus biru, dimulai sebagai sel tunggal. Jaringan dan sistem organ yang kompleks, yang sepenuhnya berbeda dalam bentuk dan fungsinya, semuanya berasal dari zigot. Proses diferensiasi sel dimulai sejak dini dalam organisme. Pada saat gastrula terbentuk, sel-sel sudah mulai mengekspresikan berbagai bagian dari DNA. Perubahan ini mendorong proses pelipatan pertama dalam embrio. Ketika jaringan terus terbentuk, beberapa sel mulai melepaskan hormon, atau pemicu kimia yang memberi sinyal berbagai sel untuk bereaksi. Sinyal hormon mengarahkan ekspresi DNA di berbagai bagian tubuh, yang mendorong diferensiasi sel mereka lebih lanjut. Pada manusia hanya diperlukan waktu sebulan lebih sedikit untuk terbentuknya jantung dan sistem peredaran darah yang belum sempurna. Ketika sistem terus terbentuk, banyak sel-sel induk kehilangan totipotensi mereka, mereka sendiri mengalami diferensiasi sel. Ini memungkinkan produksi sel khusus yang lebih cepat, yang dibutuhkan oleh organisme yang tumbuh untuk mempertahankan pertumbuhannya dan memasuki dunia dengan sukses. Melalui diferensiasi sel, jaringan yang berbeda seperti jaringan otak dan otot terbentuk dari sel tunggal yang sama.



Pada tumbuhan Sementara siklus hidup tanaman kadang-kadang tampak asing dan kompleks, proses diferensiasi sel sangat mirip. Meskipun ada berbagai hormon yang terlibat, semua tanaman juga berkembang dari satu sel. Benih hanyalah rumah pelindung bagi zygote, yang juga menyediakan persediaan makanan. Ini sangat mirip dengan telur di dunia hewan. Zigot di dalamnya mengalami pembelahan sel, dan menjadi embrio kecil. Pengembangan dihentikan, karena benih didistribusikan ke dunia. Setelah musim dingin, atau kapan pun lingkungannya prima, benih akan menyerap uap air dan memulai kembali proses pengembangan. Embrio akan mulai membentuk dua meristem. Meristem adalah bagian unik dari sel punca, yang mengalami diferensiasi sel saat mereka tumbuh keluar. Satu akan tumbuh ke permukaan, sedangkan yang lain akan menjadi akar Pada akar, lapisan sel terbentuk di sekitar meristem, membentuk tutup akar. Lapisan sel ini mengelupas saat akar bergerak melalui tanah, dan secara konsisten digantikan oleh meristem. Di bagian dalam meristem, diferensiasi sel terjadi dalam arah yang berbeda. Hormon dan lingkungan di sini mengarahkan sel untuk menjadi jaringan pembuluh darah dan sel pendukung. Ini pada akhirnya akan membawa air dan nutrisi ke bagian atas tanaman. Di permukaan, meristem bekerja dengan cara yang sama. Saat ia membelah ke atas, ia menciptakan sel-sel ke dalam dan ke luar. Sel-sel dalam mengalami diferensiasi mirip dengan akar, menciptakan lebih banyak jaringan pembuluh darah. Di luar, sel menjalani diferensiasi sel menjadi batang dan daun. Ini setara dengan organ hewan yang berbeda, dan berbeda dari sel awal seperti sel hewan. Jika Anda tidak yakin, ambil biji ek dan bandingkan dengan pohon besar 9



itu. Tidak hanya jauh lebih kecil, tetapi juga mengandung tipe sel yang sama sekali berbeda. Ini dapat diperhitungkan melalui proses diferensiasi sel.



Kontrol diferensiasi sel Seperti proses seluler lainnya, diferensiasi sel disebabkan oleh reaksi biokimiawi yang terjadi di dalam sel, dan didorong oleh kaskade pensinyalan kompleks. Penting untuk menyoroti pentingnya zat yang disebut morfogen. Morfogen adalah zat, biasanya protein yang muncul dalam gradien konsentrasi dalam sel atau di lingkungan sekitarnya, sehingga mengontrol nasib selama diferensiasi. Morfogen ini akan menjadi kunci dalam pensinyalan yang mengarah pada ekspresi satu atau gen lainnya. Diferensiasi sel, seperti banyak proses seluler lainnya, dikendalikan oleh mekanisme regulasi gen seperti kontrol genom, kontrol transkripsi, kontrol posttranskripsi, kontrol translasi dan kontrol posttranslasional.



BAB III PENUTUP



A. Kesimpulan



Pertumbuhan adalah bertambahnya ukuran dan jumlah sel serta jaringan intraseluler, berarti bertambahnya ukuran fisik dan struktur tubuh sebagian atau keseluruhan, sehingga dapat diukur dengan satuan panjang dan berat Pertumbuhan sel mengacu pada peningkatan total massa dari sel , termasuk kedua sitoplasma , nuklir dan organel volume. Diferensiasi sel adalah proses dimana sel menjadi tipe sel lain yang lebih khusus. Perubahan ini, yang akan sering melibatkan variasi morfologis, dari komposisi membran atau lokasinya, disebabkan oleh pemrograman ulang ekspresi gennya. Sel germinal, juga disebut sel punca, adalah sel yang paling tidak berbeda yang ada dan mereka akan bertanggung jawab untuk memberikan semua garis keturunan sel makhluk hidup melalui pembelahan dan diferensiasi mereka, dari embrio hingga dewasa. B. Saran



Saran yang dapat saya sampaikan adalah agar lebih mempelajari dan memahami lebih dalam pelajaran llmu dasar keperawatan II. Terutama dalam bab diferensiasi 10



sel, sintesis protein,ekspresi gen, dan transport membrane. Karena dari mempelajari dan memahami bab itulah kita akan mengerti dan memahami proses yang terjadi dalam tubuh kita, terutamadalam sel yang ada di tubuh kita



11