Gambar 5.12 Penetasan monyet rhesus blastokista dari zona pelusida. (A) 16-sel

embrio. (B) Morula setelah pemadatan. (C) Blastocyst dengan rongga blastocoel

tidak disatukan (tanda bintang). (D) sepenuhnya terbentuk blastokista masih

berada di dalam zona pelusida. (E)Blastocyst mulai menetas dari zona (F)

Blastokista menetas penuh.

Sebagai embrio mamalia bergerak menuju saluran telur, zona pelusida mencegah

implantasi prematur di sana. Hanya setelah mengambang dalam rahim selama

sehari atau dua hari apakah menetas blastokista dari zona tersebut. Tindakan

penetasan melibatkan zona pencernaan lokal oleh enzim yang diproduksi dalam

sel trophoblas yang terletak di seberang massa sel bagian dalam (Gbr. 5.12).

Lokasi ini meminimalkan resiko kerusakan enzimatik pada embrio (Perona dan

Wassarman, 1956). Setelah lolos dari zona tersebut, blastokista memulai proses

implantasi, yang pada manusia terjadi sekitar satu minggu setelah pembuahan.

Rekasi kimia yang rumit antara embrio dan induk memungkinkan terjadinya

implantasi dan memungkinkan embrio berada di rahim dan tumbuh di lingkungan

pelindung. Ketika sel-sel trofoblas bersentuhan dengan sel rahim, mereka

berkembang biak dan membentuk dua lapisan. Lapisan bagian dalam, disebut

cytotroyphoblast selular. Lapisan luar disebut sinsitiotrofoblas, karena sel berfusi

untuk membentuk suatu massa multinuclear dari sitoplasma, atau syncytium. Sel

sinsitiotrofoblas menghasilkan enzim yang mencerna lubang kecil di rahim,

embrio yang menembus. syncytiotrophoblast yang mengikis pembuluh darah kecil

induk, dan darah induk di mana ia berasal memelihara embrio secara difusi. Ini

adalah awal dari pembentukan plasenta, yang menjadi lebih rumit dengan

perkembangan jantung, pembuluh darah, dan tali pusat (lihat Bagian 14.7).

Sementara itu, sel-sel trofoblas memproduksi hormon, yang dikenal sebagai

chorionic gonadotropin, yang, pada manusia dan primata lainnya dapat

mengganggu siklus menstruasi sehingga rahim tidak akan melepaskan embrio.

Sinyal lain dari sel-sel trofoblas mengatur respon imun induk sehingga embrio

tidak akan ditolak seperti halnya jaringan.

TELUR DENGAN BEBERAPA TIPE PEMBELAHAN MENUNJUKKAN

PERKEMBANGAN REGULATIF

Beberapa kelompok hewan menunjukkan pembelahan invarian, yang berarti

bahwa semua embrio dari spesies membelah yang persis dengan cara yang sama,

menghasilkan jumlah sel dalam susunan stereotip. Embrio Ascidian (lihat

Gambar. 5.7) cocok dengan kategori ini, seperti halnya embrio cacing gelang,

yang akan dijelaskan dalam Bab 25. Sebagian besar hewan dibahas sejauh ini,

bagaimanapun, pada beberapa tipe pembelahan. Embrio mereka semua

menunjukkan pola pembelahan umum yang sama, tetapi mereka mungkin berbeda

dalam jumlah yang tepat dari sel dan pengaturan mereka.

Alokasi sel dengan massa sel dalam (ICM) dan trofoblas embrio telah dipelajari

secara rinci. Dari pengamatan langsung tampak bahwa banyak atau semua

trofoblas berasal dari sel-sel luar pada tahap morula (16 sel). Karena hanya sel

luar embrio mampu melakukan endositosis, Fleming (1987) mampu

mengidentifikasi sel luar selektif oleh "cara makan" mereka seperti manik-manik

lateks neon kecil. Dengan teknik ini, dia menemukan bahwa rasio luar pada sel

bagian dalam di berbagai embrio berkisar 9:07-14:02. Ketika embrio

teridentifikasi diizinkan untuk mengembangkan ke tahap blastokista (32-64 sel),

trofoblas sebagian besar berasal dari luar sel morula. Asal sel ICM dalam blastosis

lebih bervariasi. Rata-rata, sekitar 75% dari sel-sel ICM adalah yang tidak

teridentifikasi, turun dari sel-sel yang telah ada di dalam sel pada tahap morula.

Sisa dari sel-sel ICM ditemukan diidentifikasi dengan manik-manik lateks dan

karena itu pasti berasal dari sel-sel morula luar.

Kontribusi berlabel luar sel morula ke ICM tertinggi pada embrio yang sel-sel di

dalam paling sedikit pada tahap morula (Gbr. 5,73). Dalam blastosis yang berasal

dari morulae dengan hanya dua sel di dalam, lebih dari 65% dari ICM sel berlabel.

Namun dalam blastocvsts yang dikembangkan dari morulae dengan tujuh sel-sel

di dalam, kurang dari 5% dari sel-sel ICM yang berlabel. Setiap sel ICM

tambahan tampaknya akan dihasilkan oleh pembelahan diferensial dari sel morula

luar ke dalam satu sel trofoblas dan satu sel ICM. Hal ini ditunjukkan dengan

posisi sel ICM berlabel, yang selalu ditemukan di dekat trofoblas, bukan dekat

rongga blastokista.

Gambar 5.13 Tahap pembentukan massa sel bagian dalam (ICM) dalam embrio

mamalia. Sebagian besar sel-sel ICM berasal dari sel-sel yang berada dalam posisi

di dalam pada tahap morula. Dengan demikian, setelah selektif label sel di bagian

luar morula, kebanyakan sel ICM dari blastokista berkembang tanpa label.

Namun, dalam embrio yang memiliki sedikit di dalam sel morula, tambahan sel

ICM dihasilkan dengan pemutusan secara diferensial oleh sel morula luar.

Pertanyaan

1. Yang perilaku umum sel digunakan ketika peneliti "feed" plastik miniatur

manik-manik kepada mereka?

2. Apa pembentukan bertahap dari massa sel bagian dalam menyiratkan untuk

kemungkinan dengan yang memprediksi peta nasib nasib blastomere diberikan?

Hasil dari Fleming menunjukkan bahwa ICM, yang menimbulkan embrio yang

tepat, berasal oleh proses pendekatan bertahap. Langkah pertama terjadi selama

pembelahan keempat, ketika beberapa blastomer bersatu sejajar dengan

permukaan luarnya. sehingga memberikan dari sel-sel di dalam pertama morula

ubin. Tergantung pada jumlah sel di dalam yang dihasilkan selama langkah

pertama, beberapa variabel sel luar menghasilkan sel-sel tambahan ICM oleh

perpecahan lebih lanjut sejajar dengan permukaan luarnya. Dengan kata lain,

embrio tikus bentuk ICM melalui pendekatan bertahap bukan oleh alokasi awal

yang tepat sel. Ini merupakan bagian dari fenomena yang lebih umum dikenal

sebagai pembangunan regulatif, yang akan dibahas lebih lengkap dalam Bagian

6.6.

Gambar 5.14 Discoidal belahan dada pada zebrafish seperti terlihat pada

pemindaian mikrograf elektron. Pembelahan ini alur-alur dimulai pada tiang

hewan, tetapi hanya memotong blastodisc, bukan bagian tumbuhan yang kaya

kuning telur. (Dari Beams H. W. and Kessel R. G. (1976) Cytokinesis: A

comparative study of cytoplasmic division in animal cells, Am. Sci. 64:279-

290.)

BURUNG, REPTILIA, DAN BEBERAPA IKAN MEMILIKI TIPE TELUR

TELOLECITHAL DAN MELAKUKAN PEMBELAHAN DISCOIDAL

Seperti dijelaskan sebelumnya, jumlah dan distribusi kuning dalam telur hewan

tersebut berkorelasi dengan pola disosiasinya. Berbeda dengan pola pembelahan

holoblastic yang telah dibahas sejauh ini, di mana seluruh sel telur membelah selama

sitokinesis, pola pembelahan meroblastic meninggalkan sebagian besar kuning telur

yang tidak membelah. Ada dua jenis pembelahan yaitu pembelahan meroblastic,

discoidal dan superficial.

Pembelahan Discoidal merupakan tipe pembelahan pada ikan, reptil, dan burung.

Pola pembelahan dari Danio rerio zebrafish, yang memiliki telur relatif kecil,

tidak jauh dari pola holoblastic amfibi (Gambar 5.14; Langeland dan Kimmel,

1997). Dalam telur ikan zebra yang tidak dibuahi, sitoplasma didistribusikan

sebagai lapisan tipis pada sekitar massa kuning pusat. Setelah pembuahan,

sitoplasma dialirkan ke kutub anima, membentuk gundukan yang disebut

blastodisc. Pembelahan pertama blastodisc membagi menjadi dua, dengan bidang

pembelahan yang vertikal, atau tegak lurus ke permukaan. Alur pembelahan mulai

terbentuk di kutub anima, seperti dalam telur amfibi, tapi tidak memotong semua

jalan melalui telur, berhenti pada fase kuning telur. Pembelahan kedua adalah

secara vertikal dan tegak lurus terhadap pembelahan pertama, dan empat

blastomer yang dihasilkan tetap berkelanjutan dengan kuning di bawah ini dan

dengan lapisan sitoplasma di margin luar mereka. Tiga berikutnya pembelahan

terus membuat perpotongan tegak lurus di blastodisc dangkal dalam pola teratur.

Pembelahan keenam adalah yang pertama horisontal, atau sejajar dengan

permukaan, menghasilkan dua tingkatan sel. Lapisan atas, bersama dengan sel-

marginal dari lapisan bawah, membentuk lapisan permukaan. Sel-sel nonmarginal

yang lebih rendah disebut sel-sel dalam. Pembelahan lanjutan membangun

beberapa ribu gundukan sel, yang terdiri dari satu lapisan permukaan dan banyak

lapisan sel yang mendalam, bertengger di atas massa yolk yang tidak membelah.

Gambar 5.15 Pembelahan dalam telur merpati itu dilihat dari kutub anima.

Gambar-gambar mewakili blastodisc atas bagian tak membelah dari telur. Kulit

telur dan albumen telah diabaikan. Angka Romawi menunjukkan urutan

belahan di mana alur-alur muncul.

Dalam telur besar reptil dan burung, pembelahan discoidal terjadi dengan cara

yang sama, kecuali bahwa sel telur jauh lebih besar dalam kaitannya dengan

blastodisc (Gbr. 5.15). Ketika pembelahan telah berkembang ke titik di mana

pusat pembelahan menjadi tidak teratur dan jumlah blastomer cukup, lapisan

blastoderm diterapkan pada seluruh kelompok sel. ("telur" yang telah dibuahi

diletakkan oleh induk ayam benar-benar telah berisi embrio pada tahap

blastoderm terdiri dari sekitar 60.000 sel.) Antara blastoderm dan yolk tak

membelah, sebuah ruang yang berisi cairan, yang disebut ruang subgerminal

pun terbentuk.

Gambar 5.16 Perkembangan Burung. (a) Bagian tengah telur antara dua kutub

telur. Bagian yang sama juga merupakan bagian median dari embrio

berkembang. (b) Blastoderm panggung. (c, d) pembentukan Hypoblast.

Pemisahan hypoblast dari epiblast dimulai di kutub posterior embrio masa

depan.

Langkah perkembangan berikutnya, ditunjukkan pada Gambar 5.16, adalah

pembentukan dari dua lapisan blastoderm, lapisan atas, yang disebut epiblast (Gk.

epi, "pada"; blastos, "kuman") dan lapisan bawah, hypoblast (Gk. hipo, "bawah").

Pemisahan hypoblast dan epiblast yang dibawa oleh detasemen kelompok interior

sel blastoderm dari sel atasnya dan pembentukan bagian yang lebih rendah, sel

dekat kutub posterior embrio masa depan (Eyal-Giladi, 1954). Hypoblast lebih

kecil daripada epiblast, sehingga terjadi pertemuan dua lapisan di dalam ruang

subgerminal. Rongga antara epiblast dan hypoblast, yang asalnya terbentuk dari

ruang subgerminal, adalah disebut blastocoel. Epiblast ini membentuk embrio

yang tepat, sedangkan hypoblast membentuk endoderm ekstraembrionik yang

kemudian mengelilingi kuning telur (lihat Bagian 10.4 dan 14.7).

SERANGGA MEMILIKI TELUR CENTROLECITHAL DAM MENGALAMI

PEMBELAHAN SUPERFICIAL

Pada kebanyakan telur serangga, pada umumnya pembelahan terbatas pada

lapisan dangkal kuning telur tanpa sitoplasma yang disebut periplasm.

Sitoplasma pusat yolkrich, yang dikenal sebagai endoplasm, tetap tidak

membelah. Untuk embrio serangga, "pembelahan" merupakan suatu istilah

yang keliru, karena sitokinesis tertunda hingga beberapa tahap dari mitosis

telah terjadi. Pembagian nukleus zigot dimulai jauh di dalam endoplasm (Gbr.

5.17). Beberapa lapisan inti betina, dengan sekitar lapisan pelindung dari

sitoplasma, bergerak secara bertahap menuju periplasm tersebut. Di sini

mereka menjalani tahap lebih lanjut dari mitosis tetapi masih belum dikelilingi

oleh membran plasma. Sebuah/beberapa inti tinggal dan menjadi vitellophages

(Gk. "pemakan kuning telur"), yang mengatur rincian komponen yolk.

Pembelahan pada Drosophila mencontohkan pola pembelahan superficial pada

serangga (Fullilove dan Jacobson, 1971; F R. Turner dan A. P Mahowald, 1976;

Foe dan Alberls, 1983). Tahap seluruh pembelahan dibagi menjadi beberapa

siklus, setiap siklus memanjang dari awal interfase sampai akhir fase M (Gambar

S.17). Selama delapan siklus pertama, semua inti tersembunyi dalam yolk rid,

endoplasm. Pada awal siklus 9, sebuah/ beberapa inti telah mencapai periplasm di

kutub posterior. Di sini mereka menjadi tertutup oleh membran plasma untuk

membentuk sel germinal primordial, yang dikenal sebagai pole sel. Pada awal

siklus 10, sebagian besar inti telah tiba di periplasm, masing-masing

menempatkan diri di bawah gundukan sitoplasma kecil yang menjorok ke ruang

perivitelline (Gambar 5.18 dan 5.19). Siklus 10 sampai 13 juga dikenal sebagai

tahap preblastoderm, di mana sebagian besar inti terletak di permukaan telur tetapi

masih terkandung di dalam lapisan sitoplasma umum. Dalam embrio

preblastoderm, ketebalan periplasm tanpa yolk meningkat sebagai komponen

kuning bergerak lebih dekat ke pusat. Sementara itu, sel-sel tiang membelah

dengan sitokinesis biasa, meskipun dengan siklus sel lebih lambat dari inti

somatik.

Pada awal siklus 14, sekitar 5000 inti yang padat menuju ke periplasm dari

embrio Drosophila, membentuk array heksagonal padat sementara inti somatik

masih belum tertutup oleh membran plasma. Tahap ini juga dikenal sebagai

tahap blastoderm syncytial, yang merupakan sebuah tahap karena syncytium

(Gk. syn "bersama";. kytos, "sel") merupakan badan multinucleat dari

sitoplasma yang berasal dari fusi individu membran yang terikat sel.

Selulerisasi merupakan sebuah proses berkebalikan yang dimulai dengan

terpotongnya membran plasma di abgian tengah inti yang disebut blastoderm

syncytial. Pada saat yang sama, inti atom memanjang saat mereka menjadi

tertutup oleh selubung pada mikrotubulus (Gbr. 5.19). Membran memperdalam

secara simultan antara semua inti di syncytium, sehingga memotong pola

sarang lebah dengan pola seperti permukaan telur. Setelah memotong lebih

dalam dari inti atom, alur-alur memperluas di pangkalan mereka, secara

bertahap mengkonstriksi hubungan sitoplasma antar sel dan endoplasm. Tahap

selulerisasi yang hampir lengkap disebut sebagai blastoderm selular. Hal ini

sesuai dengan tahap blastula embrio lain, meskipun tidak ada blastcoel berisi

cairan: Pusat telur masih dipenuhi dengan endoplasm yolkrich.

Gambar 5.17 Superficial pembelahan embrio Drosophila. Dalam setiap

diagram, kutub anterior adalah di bagian atas. Angka di bagian bawah setiap

diagram menunjukkan siklus nuklear. Siklus dimulai dengan dimulainya

interfase dan berakhir dengan berakhirnya fase M. Siklus 1 memanjang dari

pembuahan melalui interfase mitosis pertama. Semua embrio ini akan terlihat

pada interfase. Sel-sel kutub yang bergerak turun di kutub posterior terjadi

dalam siklus 10. Sisa dari embrio berkembang sebagai syncytium

multinucleate melalui siklus 13, pada akhir ribuan inti yang telah pindah ke

lapisan superficial tanpa yolk, sitoplasma disebut periplasm. Sebuah/beberapa

inti tetap di endoplasm yolk, di mana mereka terlibat dalam metabolisme

kuning telur. Sebuah single layer sel somatik, blastoderm, adalah yang

dihasilkan selama siklus 14 sebagai lipatan membran plasma yang dipotong

menjadi periplasm antara inti (lihat Gambar 5-91.. gerakan Gastrulasi mulai

akhir selama siklus 14, pada tahap 146)

Gambar 5.18 Drosophila embrio selama tahap-tahap preblastoderm dan

blastoderm ditampilkan dalam pemindaian mikrograf elektron dengan pola

posterior. Tonjolan di permukaan embrio adalah penutup dari sitoplasma, kaku

oleh mikrotubulus tanpa mikrofilamen, yang terletak di atas inti dekat

permukaan. Perhatikan bahwa tonjolan menjadi semakin kecil dan lebih

banyak dengan setiap siklus.

Gambar 5.19 Selularisasi dari blastoderm pada Drosophila. (a, b) mitosis 13

(siklus terlambat 13, lihat Gambar 5.17.). (c-f) Cellularisasi selama siklus 14.

Membran sel berkembang dari alur-alur yang mengelilingi setiap Nucleus

dengan melipat ke dalam dari membran telur plasma. Tangkai sitoplasma antar

sel blastoderm dan endoplasm yolkrich bertahan sampai mereka putus pada

awal gastrulasi.

5.3 PENGENDALIAN SPASIAL PADA PEMBELAHAN: POSISI DAN

ORIENTASI BENANG-BENANG SPINDEL MITOSIS

Dalam sisa dari bab ini, kami akan mempertimbangkan mekanisme selular yang

membawa tentang pola pembelahan embrio. Bagian ini mencakup kontrol spasial

pembelahan mengenai ruang, khususnya, memposisikan dan mengorientasikan

gelendong mitotic. Bagian selanjutnya akan berhadapan dengan waktu divisi

ruang.

AKTIN DAN MYOSIN MEMBENTUK RONGGA KONTRAKTIL

SITOKINESIS

Pola pembelahan embrio, memiliki ukuran relatif dan penataan ruang blastomer,

merupakan hal yang paling dikontrol langsung oleh posisi pembelahan alur-alur

berkerut. Dalam telur kecil yang mengalami pembelahan holoblastic, belahan

alur-alur konstriksi seperti mengencangkan ikatan di seluruh sel. Dalam telur yang

mengalami pembelahan meroblastic, belahan alur-alur mulai sebagai infolding

dari membran plasma telur di kutub anima dan maju seperti pisau memotong

sampai mereka mencapai massa kuning tanpa yolk tak membelah. Kami akan

fokus di sini, di belahan kerutan holoblastic.

Pembelahan keempat dari embrio landak laut menghasilkan pola karakteristik dari

delapan mesomeres, empat macromeres, dan empat micromeres (lihat Gambar.

5.4). Perbedaan ukuran antara macromeres dan micromeres, dan kepadatan dari

micromeres ke ruang interstisial antara macromeres di kutub vegetal, keduanya

disebabkan oleh posisi dari alur pembelahan yang memisahkan micromeres dari

macromeres. Posisi asimetris dan miring dari alur ini disimpan dalam sebuah

blastomere terisolasi di 8-cell tahap-yaitu, sebelum pembelahan keempat (Gambar

5.20). Terbuat dari apa galur ini, dan bagaimana posisinya?

Di bawah mikroskop elektron, kerutan belahan menunjukkan lapisan tipis

padat di bawah membran plasma (lihat Gambar. 2.15). Lapisan ini berisi

bundel filamen, yang disebut cincin kontraktil, yang sejajar berorientasi pada

membran plasma dan sejajar dengan bidang pembelahan (Schroeder, 1972).

Gaya yang diberikan oleh cincin kontraktil cukup kuat untuk membengkokkan

jarum halus dimasukkan ke dalam embrio membelah landak laut (Rappaport,

1967). Immunostaining (lihat Metode 4.1) mengungkapkan bahwa cincin

kontraktil aktin berisi baik mikrofilamen maupun myosin (Gbr. 5.20).

Kemungkinan besar, cincin itu menghasilkan kekuatan oleh dorongan sperti

otot pada filamen aktin dan myosin. Filamen aktin harus berpindah ke bagian

dalam membran plasma, sehingga pemendekan cincin kontraktil

mengkonstriksi membran seperti tas kuno ketika string yang ditarik.

Setelah pembelahan, cincin kontraktil menghilang secepat berkumpul. Bahkan,

filamen tampaknya dibongkar bahkan sebelum sitokinesis selesai, karena

cincin kontraktil tidak menjadi lebih tebal karena mengkonstriksi. Cincin

kontraktil mencontohkan seberapa cepat komponen cytoskeletal dapat

berkumpul untuk tujuan tertentu dan kemudian dibongkar sampai dibutuhkan

lagi, mungkin untuk fungsi yang berbeda.

POROS GELENDONG MITOTIC YANG MENENTUKAN ORIENTASI

WAHANA PEMBELAHAN

Untuk mendekati pertanyaan bagaimana alur pembelahan diposisikan,

pertama-tama kita harus mempertimbangkan hubungan antara sitokinesis dan

mitosis. Seperti yang akan kita lihat, posisi dari alur pembelahan ditentukan

oleh interaksi antara komponen gelendong mitosis dan daerah tetangganya,

korteks telur.

Gambar 5.20 Lokalisasi cincin kontraktil di blastomer landak laut selama

pembelahan keempat. Foto menunjukkan pembelahan yang tidak sama dari

blastomere vegetal yang terisolasi menjadi sebuah macromere dan micromere.

Para blastomer yang immunostained untuk myosin. Stainability untuk myosin

dimulai pada telofase (a) dan berlangsung sampai akhir sitokinesis (b, c)

Gambar 5.21 Cell divisi. Bidang sitokinesis berkembang tegak lurus terhadap

sumbu poros mitosis.

Mitosis biasanya diikuti oleh sitokinesis. Pengecualian untuk peraturan ini

meliputi embrio dengan belahan kerutan dangkal, di mana banyak tahap mitosis

terjadi tanpa sitokinesis (see Fig. 5.17). Suatu situasi serupa dapat diciptakan di

dalam laboratorium dengan suatu prosedur melalui pembelahan dan

menghentikan, yang sering dilaksanakan dengan menghambat cytokinesis dengan

cytochalasin. Sebagai contoh, embrio ascidian yang diperlakukan dengan cara ini

meneruskan sel mereka cvdes dan bahkan dengan pembedaan selular di dalam

ketidakhadiran cytokinesis (Whittaker, 1973). Dan sebaliknya, cytokinesis telah

diamati di dalam telur bulu babi dari nucleus yang telah dipindahkan sedemikian

rupa sehingga mereka tidak bisa mengalami mitosis (Harvey, 1956).

Dalam kebanyakan kasus, bagaimanapun, mitosis tidak hanya menentukan waktu

sitokinesis tetapi juga menentukan orientasi bidang pembelahan (Strome, 1993).

Selalu, sitokinesis terjadi pada bidang tegak lurus sumbu poros mitosis (Gbr.

5.21). Hal ini menunjukkan bahwa baik poros itu sendiri menentukan orientasi

bidang pembelahan atau masing-masing ditentukan secara independen oleh

peristiwa ketiga sebelum mitosis. Alternatif terakhir telah diatur oleh beberapa

peneliti yang melakukan eksperimen serupa pada berbagai embrio. Dengan

meremas blastomer antara dua slide kaca, mereka memaksa spindle mitosis keluar

dari orientasi normal mereka dan menjadi paralel orientasi ke suatu bidang.

Bagian dari sitokinesis berikutnya selalu tegak lurus dengan orientasi kumparan

yang baru. Dengan demikian, orientasi spindle sendiri harus mengontrol orientasi

dari cincin kontraktil.

Peran aparat mitosis dalam orientasi belahan bidang juga telah ditunjukkan oleh

pengamatan komparatif di belahan kerutan dalam telur isolecithal dan telolecithal.

Ketika gelendong mitosis ini berpusat, seperti yang biasanya berada dalam telur

isolecithal, maka alur pembelahan terbentuk secara bersamaan di sekelilingnya.

Jika gelendong mitosis adalah didorong menuju kutub anima, seperti di telur

mesolecithal, alur yang pertama muncul di kutub anima dan kemudian memotong

ke arah kutub vegetal (lihat Gambar. 5.1). Jika gelendong mitosis sangat

eksentrik, seperti di telur telolecithal, alur bentuk hanya dekat aparatus mitosis

(lihat Gambar 5.14 dan. 5.15). Dengan demikian tampaknya bahwa kedekatan

antara korteks telur dan satu atau lebih komponen aparatur mitosis diperlukan

untuk mengerutkan terjadi.

Bagian mana dari aparatus mitosis cukup untuk pengembangan alur yang normal-

berkerut? Untuk menjawab pertanyaan ini, Rappaport (1974) suatu zigot pasir

dolar yang dibentuk dengan alat kaca halus, memaksa menjadi bentuk donat

(Gambar 5.22a). Sebagai hasilnya, apparat mitosis: kami mendorong ke satu sisi,

dan sitokinesis pertama diblokir oleh alat kaca. Akibatnya, sebuah sel berbentuk

tapal kuda dengan dua inti dibentuk (Gambar 5.22b). Selanjutnya, aparat mitosis,

lengkap dengan serat gelendong dan kromosom antara aster di kutub spindel yang

berlawanan, didirikan di setiap kaki '"tapal kuda”. Pada tikungan tapal kuda, dua

aster milik spindle yang berbeda saling berhadapan tetapi tidak memiliki

kromosom di antara mereka. Dengan kondisi tersebut, tiga belahan alur-alur

terbentuk, menghasilkan empat sel bernukleus (Gambar 5.22 c, d). Dua dari alur-

alur ini diposisikan seperti biasanya yaitu, sepanjang sesuai pelat metafase mana

spindle mitosis tadi. Yang ketiga alur belahan kerutan muncul di tikungan tapal

kuda meskipun tidak ada kromosom yang telah berada di lokasi ini. Walaupun

demikian, alur ini tampak normal dan muncul pada saat yang sama dengan dua

lainnya. Rappaport menyimpulkan bahwa kehadiran dua aster lebih baik daripada

mitosis spindle yang lengkap di sekitar korteks telur cukup bisa untuk memulai

pembentukan galur belahan kerutan.

Untuk lebih mengeksplorasi peran korteks telur dalam posisi alur belahan kerutan,

Rappaport dan Rappaport (1994) zigot dolar pasir dipaksa menjadi bentuk kerucut

dengan menghisap mereka ke dalam pipet gelas tepat dibentuk (Gbr. 5.23). Ketika

gelendong mitosis pertama kali dikembangkan sejajar dengan sumbu kerucut,

maka kutub gelendong dekat dengan titik (ujung) dari kerucut juga dekat dengan

korteks zigot. Dalam situasi ini, alur pembelahan dikembangkan secara tegak

lurus sumbu poros, tetapi tidak dengan jarak yang sama untuk kedua kutub

gelendong, alur dekat dengan tiang-vertikal. Seperti pergeseran dari alur menuju

satu kutub spindel tidak pernah diamati dalam eksperimen kontrol, di mana zigot

dolar pasir dibelah setelah memaksa mereka menjadi bentuk memanjang tapi

silinder. Hasil ini menunjukkan bahwa alur pembelahan tidak selalu berjarak sama

dari dua kutub gelendong. Fakta bahwa biasanya bentuk pada posisi ini harus

berasal dari hubungan yang biasanya simetris antara aster spindle dan permukaan

sel di dekatnya. Namun, jika relasi ini adalah asimetris, maka alur pembelahan

digeser ke aster yang dekat dengan permukaan sel.

Pertanyaan

1. Dalam percobaan yang dijelaskan di atas, bagaimana Anda menjelaskan

kenyataan bahwa pembelahan alur-alur dua pembelahan pertama dalam telur

katak selalu dimulai dari pembentukan di kutub anima (lihat Gambar 5.1.)?

2. Di mana jenis embrio; digambarkan dalam Bagian 5.2, apakah sebagian besar

bidang pembelahan berkerut muncul di antara aster dengan spindle yang berbeda?

Rappaport melakukan percobaan dengan telur dolar pasir menunjukkan bahwa

interaksi antara dua aster dan korteks telur cukup untuk membentuk alur bidang

pembelahan berkerut. Dalam sebuah percobaan setara, Raff dan Glover (1989)

menyuntik embrio Drosophila dengan aphidicolin, obat yang menghambat mitosis

dan migrasi nuklear tetapi tidak melakukan replikasi dan gerakan centrosomes.

Hebatnya, centrosomes dan aster terkait mikrotubulus yang bermigrasi ke kutub

posterior embrio seperti memulai pembentukan sel-sel tiang tanpa inti. Dengan

demikian, posisi alur pembelahan jelas tidak ditentukan oleh komponen pelat

metafase, tetapi oleh beberapa interaksi antara aster spindle dan sel korteks. Sifat

interaksi ini masih belum jelas, tetapi mutasi yang mengganggu dengan posisi

pembelahan alur-alur harus memberikan dasar untuk analisis lebih lanjut.

Gambar 5.22 Pembentukan alur belahan baru antara aster disandingkan. Diagram

ke kanan adalah interpretasi dari foto-foto yang ditampilkan ke kiri. (a) bola kaca

dipaksa menjadi zigot dolar pasir menciptakan sel donat berbentuk dengan

gelendong mitosis eccentric. (b) bola kaca menghambat alur pembelahan,

menyebabkan pembentukan sel berbentuk tapal kuda dengan dua inti. (c, d) Pada

pembelahan berikutnya, sebuah bentuk alur tambahan antara aster berdekatan,

walaupun tidak ada gelendong mitosis yang sudah ada sebelumnya.

KENDALA MEKANIK MUNGKIN MENGORIENTASIKAN BENANG-

BENANG SPINDLE MITOSIS

Mengingat pentingnya hewan golongan aster (Echinodermata), yang biasanya

hadir sebagai bagian dari benang-benang spindle mitosis, untuk posisi

pembelahan alur-alur, investigasi kontrol pola pembelahan embrio telah berfokus

pada orientasi spindle mitosis dan posisi centrosomes sebagai pengatur jalannya

benang-benang spindle.

Kekuatan sederhana yang berorientasi pada benang-benang spindle mitosis

merupakan kendala mekanis. Hal ini terlihat dari percobaan yang dijelaskan

sebelumnya, di mana spindle mitosis adalah reorientasi dari tekanan embrio antara

pelat kaca. Peneliti lain telah memutar telur di dalam alat sentrifugasi untuk

mengubah bentuk sel dan khususnya seluruh lapisan sitoplasma kuning telur-

bebas di mana spindle mitosis bisa bergerak. Selalu, spindle mitosis terbentuk di

dalam sel seperti itu berorientasi dengan kapak mereka sejajar dengan dimensi

yang tersedia yang terpanjang.

Untuk menguji apakah kendala pada orientasi spindle memainkan peran dalam

perkembangan normal, Meshcheryakov (1978) secara sistematis mengubah

tingkat kontak antara blastomer bekicot selama pembelahan dengan mengatur

konsentrasi ion kalsium (Ca2+) dalam kultur tersebut, media. (Sebagian besar

mungkin, konsentrasi Ca2+ mengerahkan efek melalui molekul sel kalsium-

tergantung adhesi, cadherins, yang akan dibahas dalam Bagian 11.2). Ketika ada

kontak yang luas antara blastomer pada tahap 2 sel, bentuk mereka hemispherical

(embrio A pada Gambar 5.24). Dalam keadaan ini, semua spindle yang sejajar

dengan bidang kontak, yang disediakan untuk diameter sel terbesar telah tersedia.

Sebagai daerah kontak telah berkurang dan blastomer menjadi lebih bulat,

orientasi dari mitosis spindle mulai bervariasi sampai akhirnya hampir acak

(embrio B, C, dan D pada Gambar. 5.24) Ternyata, orientasi spindle mitosis

dibatasi dalam kondisi kontak sel yang luas..

Gambar 5.23 Pembelahan dari telur dolar pasir dipaksa menjadi bentuk kerucut

dengan mengisap dengan sebuah pipet gelas tepat dibentuk. Dalam telur

ditunjukkan di sini, gelendong mitosis pertama kali dikembangkan sejajar

dengan sumbu kerucut (tiang spindle ditandai dengan titik-titik hitam). Dengan

kondisi tersebut, kutub poros terletak dekat ujung kerucut lebih dekat ke

korteks telur daripada tiang poros terletak dekat pangkal kerucut. Mengikuti

alur pembelahan kemudian membentuk bagian yang tegak lurus terhadap

sumbu spindel, tapi bukannya jarak yang sama untuk kedua kutub gelendong,

alur lebih dekat ke tiang dekat ujung.

CENTROSOMES MENGORGANISASI BENANG-BENANG SPINDEL

MITOSIS SECARA REGULER SELAMA PEMBELAHAN

Meskipun kendala mekanik jelas mungkin efektif dalam sel kecil, di mana

panjang gelendong mitosis hanya dapat ditampung dalam dimensi tertentu,

kendala tersebut tidak jelas dalam telur besar dan blastomer. Dalam kasus ini,

kemudian, orang perlu untuk mencari kekuatan lain yang mungkin posisi dan

benang-benang spindle mitotik berorientasi dengan cara tertentu. Karena spindle

yang diatur oleh centrosomes, organel ini telah menjadi fokus perhatian logis.

Pola pembelahan bulu babi (lihat Gambar 5.4.) dan amfibi (lihat Gambar. 5.2)

yang didasarkan pada suatu pola umum duplikasi, sentrosom dan migrasi. Telur

yang berisi satu sentrosom, yang biasanya telah diperkenalkan oleh sperma dan

terletak di sisi inti zigot (Gambar 5.25). Sebelum mitosis pertama, sentrosom

melakukan replikasi. Selanjutnya, centrosomes betina pindah ke sisi yang

berlawanan dengan inti, dengan gerakan melingkar seperempat tegak lurus

terhadap sumbu anima-vegetal, dengan demikian, poros mitosis pertama juga

berorientasi tegak lurus terhadap sumbu anima-vegetal, dan alur pembelahan

pertama akan berbentuk sebuah bidang meridional yang melewati kutub anima

dan vegetal. Pada masing-masing dua blastomer yang dihasilkan, Sentrosom

membelah lagi, dan centrosomes betina pindah ke sisi yang berlawanan dari inti

atom, dengan gerakan yang tegak lurus terhadap kedua kutub anima-vegetal dan

gerakan centrosomal dari siklus sebelumnya. Galur pembelahan kedua sehingga

akan meridional dan pada sudut kanan dengan alur pertama. Dalam setiap empat

blastomer sentrosom membelah lagi dan berpindah terhadap mereka dari dua

siklus sebelumnya. Galur pembelahan ketiga akan tegak lurus terhadap dua

pertama alur-yaitu, bidang pembelahan ekuator.

Pola dasar duplikasi Sentrosom dan migrasi, yang menghasilkan serangkaian

pembelahan bidang yang tegak lurus satu sama lain, ditemukan pada awal banyak

embrio spesies hewan tetapi juga di sel-sel berkembang biak lainnya. Mekanisme

yang menghasilkan pola ini telah disebut sebagai jam pembelahan karena dapat

terus berjalan bahkan jika mitosis dan sitokinesis telah berlangsung secara

eksperimental (Horstadius, 1973; Cather et al, 1986.). Tergantung pada panjang

menunda, embrio 2-sel kemudian dapat menunjukkan pola pembelahan embrio 4

sel, atau pola di antara dua pola bidang pembelahan normal. Proses-proses

molekuler yang mendasari jam pembelahan masih diselidiki (Rhyu dan Knoblich,

1995; White dan Strome, 1996).

Gambar 5.24 Ketergantungan orientasi gelendong mitosis pada sejauh mana

kontak panggilan antara blastomer siput. (a) embrio 2 sel A sampai D

menunjukkan derajat yang berbeda pengurangan kontak antara blastomer. (b)

Grafik menunjukkan distribusi dari sudut antara bidang kontak blastomere dan

sumbu spindel selama mitosis kedua. Centrosomes betina pindah ke sisi yang

berlawanan dari inti atom, dengan gerakan yang tegak lurus terhadap kedua

sumbu anima-vegetal dan gerakan centrosomal dari siklus sebelumnya. Galur

pembelahan kedua sehingga akan meridional dan pada sudut kanan dengan alur

pertama. Dalam setiap dari blasrome empat yang dihasilkan: Sentrosom

membagi lagi, dan centrosomes betina bergerak sepanjang lintasan yang tegak

lurus terhadap mereka dari dua siklus sebelumnya. Galur pembelahan ketiga

akan tegak lurus terhadap dua pertama alur-yaitu, bidang pembelahan

equatorial.

SITUS KHUSUS DALAM CORTEX TELUR DAN CENTROSOMES ANCHOR

Dalam banyak pembelahan embrional, terjadinya sitokinesis tidak sama, sehingga

menimbulkan sel anak yang berbeda dalam hal ukuran. Contohnya termasuk

pembelahan ke empat pada landak laut, di mana blastomer vegetal menghasilkan

macromeres dan. Micromeres (lihat Gambar. 5.4), serta divisi meiosis di garis

yang sama, yang menghasilkan satu oosit besar dan tiga badan polar kecil (lihat

Gambar 3.5). Dalam kedua kasus, posisi poros adalah eksentrik (dari pusat di

mana sel membelah), dan sumbu orientasi tegak lurus ke korteks selular. Orientasi

axis sangat penting di sini: jika sumbu poros diorientasikan paralel bukan tegak

lurus ke korteks, pembelahan yang dihasilkan akan sama dan mungkin

meroblastic tidak sama dengan holoblastic (Gambar 526). Pentingnya orientasi

relatif terhadap poros korteks menunjukkan bahwa dalam kasus tegak lurus satu

kutub orientasi spindle dapat tertarik dan diselenggarakan oleh zona kortikal yang

berdekatan.

Gambar 5.25 Sentromer melakukan replikasi dan gerakan pada awal bidang

pembelahan. (ag) Tampilan dari tiang anima; (hj) pandangan lateral, hewan

tiang atas. Centrosomes mereplikasi dan pindah ke kutub yang berlawanan dari

inti selama setiap siklus sel, sehingga menghasilkan urutan orientasi spindle

tegak lurus dan bidang pembelahan yang sesuai alur-alur.

Mekanisme daya tarik kutub gelendong telah diteliti di beberapa spesies termasuk

Ascidian, Halocynthia roretzi (Hibino et al, 1998;. Nishikata et al, 1999.). Kedua

belah blastomer vegetal posterior asimetris, membuat pasangan yang tidak merata

blastomer betina. (blastomere vegetal kiri posterior, ditunjuk B4.1, dan

keturunannya berlabel dalam Angka 5,27 dan 5,28. Bagian yang ditunjuk B4.1 di

sisi kanan, ditunjuk C4.1 tetapi tidak berlabel di sini, terdapat pada gambar lihat

Gambar 5.7). Selama pembelahan ke empat, B4.1 membagi menjadi B6.1 dan

B6.2 (Gambar 5.27a, b). Selama pembelahan kelima, B6.2 memotong lagi dan

tidak merata ke B6.3 B6.4 (Gambar 5.27c). Orientasi perubahan spindle mitosis

selama peristiwa pembelahan, seperti ditunjukkan oleh garis lurus di 5.27 pada

gambar.

Gambar 5.26 Pentingnya orientasi sumbu kumparan yang diposisikan eksentris

dekat sebuah kutub anima. (a) suatu poros sumbu (antara centrosomes) tegak lurus

ke korteks telur yang berdekatan, seperti dalam meiosis, pembelahan akan

menyusul tidak sama, menghasilkan satu sel besar dan satu sel kecil. (b) sumbu

poros sejajar dengan korteks telur yang bersebelahan, seperti selama terjadinya

mitosis pertama, pembelahan berikutnya akan sama dan, tergantung pada ukuran

telur, holoblastic atau meroblastic.