Pembelahan Sel
Pembelahan sel berperan sebagai reproduksi sel agar dapat tumbuh dan berkembang yang berlangsung terus menerus sampai dewasa dan berfungsi sebagai pembaharuan dan perbaikan penggantian sel yang mati akibat pemakaian normal , sel sobek atau kecelakaan. Organisme Uniselular bereproduksi dengan pembelahan sel sedangkan organisme multiselular tergantung pada pembelahan sel tersebut untuk perkembangannya mulai dari telur yang dibuahi , pertumbuhan dan perbaikan .
Pembelahan sel mendistribusikan kumpulan kromosom yang identik ke sel anak. Pembelahan sel eukaryotik terdiri atas mitosis (pembelahan nukleus) dan sitokinesis (pembelahan sitoplasma). DNA dibagi diantara kromosom-kromosom yang memudahkan sel eukaryotik tersebut untuk mereplikasi dan mendistribusikan DNA–nya yang berjumlah sangat banyak. Kromosom terdiri atas kromatin, suatu kompleks yang terdiri dari DNA dan protein yang mengumpul selama mitosis. Apabila kromosom bereplikasi , kromosom itu membentuk kromatid saudara yang identik. Kromatid memisah selama mitosis, menjadi kromosom sel anak baru.
Kita mengenal tiga jenis reproduksi sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reproduksi).
A. Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.
B. Mitosis adalah pembelahan sel yang menghasilkan 2 sel anakan yang serupa secara genetis. Yang artinya kedua sel anakan yang terbentuk mempunyai susunan genetika yang sama dengan induknya.
C. Meiosis adalah pembelahan sel yang menghasilkan 4 sel anakan haploid (n) yang berasal dari sel induk diploid (2n). Pada kejadian ini setiap sel anakan mempunyai separuh kromosom sel induk.
Siklus Sel
Ada 2 fase dalam siklus sel yaitu interfase dan mitosis. Interfase pada mitosis membutuhkan waktu 90% dari siklus sel. Selama interfase aktivitas metabolisme sel sangat tinggi dan sel melakukan berbagai fungsi. Pada fase ini ukuran sel menjadi bertambah besar sebagai akibat pertumbuhan sel , sintesis protein dan duplikasi organel sel.Interfase terbagi menjadi G1(gap 1/senggang),S(sintesis) dan G2 (gap 2).
Pada tahap G1 yang merupakan tahap awal interfase yanng diperlukan 30-40% waktu siklus.Secara spesifik, pada tahap G1 ukuran sel bertambah besar akibat pertumbuhan sel. Pada tahap ini terjadi transkipsi RNA dan sintesis macam-macam protein (histon, non histon, dan enzim) untuk membentuk bahan protoplasma baru.
Tahap S terjadi duplikasi kromosom dan replikasi RNA. Kromosom yang semula tumbuh tunggal akhirnya berubah menjadi ganda. Replikasi adalah proses penggandaan molekul DNA sehingga sel anakmempunyai sejumlah DNA yang sama dengan induknya. Duplikasi merupakan proses penyalinan kromosom sehingga kromosom bertambah panjang.
Pada tahap G2 sel tumbuh sempurna sebagai persiapan untuk pembelahan sel. Pada tahapini terjadi penggandaan kromatin menjadi 2,tetapi sentromer masih bergabung, protein tubulin beragregasi membentuk microtubulus yang akan membentuk serat gelendong atau benang spindel dan terjadi penggandaan organel-organel sel.
Setelah interfase pembelahan sel memasuki fase mitotik yang akan terurai menjadi 5 fase berdasarkan perilaku dan kedudukan kromosom.
1. Tahap Profase
Pada fase ini terjadi pembentukan kromosom dari benang-benang kromatin. Adapun ciri-cirinya adalah :
a. Didalam membran inti(karioteka)
· Nukleolus menghilang
· Terjadi pembentukan kromosom dari benang kromatin.
· Trjadi duplikasi kromosom menjadi kromatit. Kromatit hasil duplikasi akan berlekatan pada sentromer
· Karyoteka( membran inti) menghilang atau pecah.
b. Diluar membran inti
· Terlihat 2 pasang sentriol (khusus pada sel hewan) yang dikelilingi aster ,yang terbentuk dari sentrosom.
· Sentriol bergerak menuju ke kutub yang berlawanankarena aster.
2. Tahap Prometafase
Pada fase ini kromatid yang sudah terikat oleh benang spindel, pada kinotokornya bergerak ke bidang pembelahan yang berada di tengah.
Ciri-cirinya:
a. Terjadi peleburan karyoteka secara sempurna.
b. Benag-benang spindel menempati daerah bekas inti.
c. Kromatid bergerak menuju ke arah bidang equator/ bidang pembelahan.
3. Tahap Metafase
Kromosom yang sudah mengalami duplikasi menjadi kromatid berada ditengah-tengah bidang pembelahan. Masing- masing kromosom terikat oleh benang spindel di bagian kinetokord.
Ciri-cirinya :
a. Kromatid berjajar disepanjang bidang equator,dengan posisi sentromer tepat di garis pembelahan.
b. Faseini berlangsung sangat singkat namun merupakan fase yang paling baik untuk mengamati keberadaan dan struktur kromosom dengan jelas.
4. Tahap Anafase
Pada tahap ini telah terbentuk 2 kromosom yang identik dari pembelahan kromatid. Terjadi pembelahan sentromer sehingga terjadi pembagian setiap 1 kromatid menjadi 2 kromosom.
Ciri-cirinya :
a. Sentromer membelah menjadi dua dan kromatid berpisah.
b. Benang-benang spindelantar kromosom dan sentriol memendek sehingga masing-masing kromosom tertarik ke kutub yang berlawanan. Tarikan benang spindel pada kromosom sebagai akibat dari konstraksi mikrotubulus.
c. Kromosom sampai pada masing-masing kutub.
d. Serat antar kromosom merenggang sehingga sel menjadi memanjang.
5. Tahap telofase.
Pada fase ini merupakan tahap akhir yang ditandai dengan adanya dekondensasi kromosom menjadi benang-benang kromatid dan terbentuknya membran inti lagi.
Ciri-cirinya :
a. Benang-benang spindel penggantung kromosom hilang (aster menghilang).
b. Membran inti terbentuk kembali pada setiap kutub sel dan melingkupi kromosom.
c. Kromosom mengalami dekondensasi menjadi kromatin.
d. Nukleolus terbentuk kembali.
e. Matriks sitoplasma kembali jernih.
f. Terjadi penebalan plasma (plasmokinesis) padabidang ekuator sebagai langkah awal sitokinesis.
g. Terbentuk selaput pemisah pada bidang ekuator (sitokinesis) dan terbentuk 2 sel anak baru.
Pembelahan Meiosis
Sering disebut pembelahan reduksi karena dihasilkan sel anak dengan jumlah kromosom separuh dari induknya. Pembelahan ini terjadi pada makhluk hidup eukaryot diploid (2n) yang bereproduksi secara seksual. Pada pembelahan meiosis akan dihasilkan 4 sel anak haploid (n), yang masing-masing mengandung separuh materi genetika sel induk.Sebelum melakukan meiosis, sel mengalami proses interfase dimana sintesis material yang dibutuhkan untukpertumbuhan dan menyiapkan sel untuk melakukan pembelahan.
Pada pembelahan meiosis terjadi dua pembelahan sel yang berlangsung secara berurutan, yaitu :
- Meiosis I
Gb. Pembelahan meiosis I
Tahap-tahapnya :
1) Profase I
Terbagi menjadi beberapa subfase berdasarkan struktur dan kelakuan kromosom.
Ciri-cirinya :
Ø Leptoten
Kromatin berkondensasi menjadi kromosom, bagian ujung masing-masing melekat pada selaput inti yang disebut plak (plaque), kemudian kromosom mengganda menjadi dua tetapi sentromernya tetap satu sehingga disebut kromatid.
Ø Zigoten
Kromosom homolog melakukan sinapsis mulai dari tepi selaput inti. Akhirnya seluruh panjang kromosom bergandeng rapat sesuai dengan letak gen berpasangan pada setiap kromosom. Lengan kromatid mulai merenggang sehingga kromosom homolog terdiri dari serangkai empat yang disebut tetrad.
Ø Pakiten
Banyak terbentuk bintil rekombinasi sepanjang kromatid yang memungkinkan terbentuknya chiasma, disusul dengan terjadinya pindah silang (crossing over) antara kromosom homolog.
Ø Diploten
Penggandengan kromosom homolog merenggang meskipun masih terjadi chiasma di berbagai tempat, dan juga terjadi peningkatan aktivitas transkripsi untuk mensintesis RNA.
Ø Diakenesis
Kromosom makin berkondensasi, ujung-ujungnya lepas dari selaput inti, terjadi penghentian transkripsi dan chiasma masih terjadi antara kromosom homolog.
2) Metafase I
Kromosom bergerak dibidang ekuator, kromosom homolog tetap bergandeng dan chiasma tetap ada.
3) Anafase I
Kromosom homolog berpisah dan bergerak ke kutub yang bersebrangan, chiasma dan pindah silang selesai.
4) Telofase I
Terjadi sitokinesis sehingga terbentuk 2 sel yang masing-masing dengan satu inti dengan sebelah kromosom homolog. Tiap kromosom homolog terdiri dari dua kromatid yang sentromernya masih bergabung.
- Meiosis II
Tahap-tahapnya :
1) Profase II
Diawali dengan pembelahan dua sentriol menjadi dua dan bergerak menuju kutub yang berlawanan. Mikrotubulus membentuk benang spindeldan membrane inti. Nucleolus hilang.
2) Metafase II
Kromatid bergerak menuju ke bidang ekuator. Sentromer terikat oleh benang spindle yang berasal dari sentriol.
3) Anaphase II
Kromatid berpisah membentuk kromosom dengan sentromer sendiri-sendiri, selanjutnya bergerak menuju ke kutub yang berlawanan. Pada fase ini terbentuk kromosom rekombinasi.
4) Telofase II
Kromosom sampai pada kutub, selanjutnya mengalami dekondensasi menjadi kromatin dan terbentuk selaput inti di sekeliling inti oleh mikrotubulus. Proses selanjutnya adalah sitokinesis sehingga akan terbentuk 4 sel baru.
Gametogenesis
Gametangiogenesis adalah proses pembentukan dan pematangan sel kelamin melalui pembelahan meiosis. Gametogenesis yang terjadi pada sel hewan dan manusia dikenal sebagai spermatogenesis karena menghasilkan sel sperma dan oogenesis karena menghasilkan ovum. Peristiwa spermatogenesis dan oogenesis yang menghasilkan sperma dan ovum merupakan pembelahan meiosis (reduksi) kromosom dalam rangka pewarisan sifat dengan tujuan jumlah sel anaknya mempunyai kromosom yang tetap sama dengan induknya.
a) Spermatogenesis
Gb. Spermatogenesis (U.S National library Medicine-www.google.com)
Spermatogenesis merupakan proses pembentukan sel sperma. Spermatogenesis menghasilkan 4 sel sperma dari 4 sel anakan pembelahan meiosis. Pada awal spermatogenesis sel spermatogonium akan membelah secara mitosis membentuk spermatogonia. Selanjutnya spermatogonia akan mengalami deferensiasi pada profase meiosis I menjadi spermatosit primer. Spermatosit primer melanjutkan tahap pembelahan meiosis selanjutnya dan pada fase anaphase terjadi reduksi kromosom dari diploid menjadi haploid sehingga hasil akhir pada meiosis pertama berupa 2 spermatosit sekunder yang bersifat haploid. Setiap sel spermatid sekunder selanjutnya membelah pada meiosis II membentuk 2 sel spermatid, sehingga dari 2 sel spermatosit sekunder akan dihasilkan 4 sel spermatid yang bersifat haploid, 4 sel spermatid selanjutnya mengalami metamorphosis membentuk spermatozoa yang fungsional.
b) Oogenesis
Oogenesis merupakan proses pembentukan sel telur (ovum). Oogenesis hanya menghasilkan satu sel telur dari 4 kemungkinan sel anakan. Dalam hal ini, 3 sel anakan lainnya mengalami degenerasi dan hancur.
Gametogenesis pada sel tumbuhan dikenal sebagai mikrosporogenesis dan makrosporogenesis. Mikrosporogenesis merupakan proses pembentukan sel kelamin jantan, sedangkan makrosporogenesis (megasporogenesis) merupakan proses pembentukan sel kelamin betina.
Perbedaan mitosis dengan meiosis :
| Kejadian | Mitosis | Meiosis |
| Replikasi DNA | Terjadi selama interfase sebelum pembelahan nucleus dimulai | Terjadi sekali, selama interfase sebelum meiosis I dimulai |
| Jumlah pembelahan | Satu, meliputi profase, metafase, anaphase dan telofase | Dua, masing-masing termasuk profase, metafase, anaphase dan telofase |
| Sinapsis kromosom homolog | Tidak terjadi | Sinapsis adalah keunikan meiosis, selama profase I krommosom hoomolog bergabung sepanjang tubuhnya, membentuk tetrad (kelompok empat kromatid), sinapsis dihubungkan dengan pindah silang antara kromatid bukan saudara |
| Jumlah sel anak dan komposisi genetik | Dua, masing-masing diploid (2n) dan secara genetic identik dengan sel induk. | Empat, masing-masing haploid (n), mengandung separuh dari jumlah sel induknya, secara genetik tidak identik dengan sel induk dan dengan satu sama lainnya |
| Peran dalam tubuh hewan | Menjadikan organisme dewasa multiseluler berkembang dari zigot, menghasilkan sel untuk pertumbuhan dan perbaikan jaringan. | Menghasilkan gamet, mengurangi jumlah kromosom sebanyak separuhnya dan memperkenalkan variabilitas genetic diantara gamet. |
