pembelahan sel

Reproduksi seksual maupun reproduksi aseksual bergantung pada pembelahan sel. Pembelahan sel dilakukan dengan bermacam-macam cara bergantung pada jenis sel dan makhluk hidupnya. Pada makhluk hidup yang inti selnya tidak memiliki selaput (prokariot), misalnya pada bakteri pembelahannya dilakukan secara langsung, tidak melalui tahapan-tahapan
pembelahan. Pembelahan sel seperti ini dinamakan amitosis.
Pembelahan amitosis merupakan pembelahan yang umum terjadi pada semua tipe pembelahan, termasuk proses membelah diri pada Amoeba. Sifat keturunan yang dihasilkan akan mirip dengan induknya, mengapa? Adapun pada makhluk hidup yang inti selnya memiliki selaput (eukariot), pembelahan selnya dilakukan melalui tahapan-tahapan pembelahan. Pada sel tubuh (somatis), pembelahannya dilakukan secara mitosis, sedangkan pada sel kelamin (germinal) pembelahannya dilakukan secara meiosis.
A. Pembelahan Sel Secara Mitosis
Pertumbuhan adalah pertambahan volume sel karena adanya pertambahan protoplasma dan diikuti oleh pembelahan sel. Pembelahan sel secara mitosis terjadi pada sel eukariotik. Pembelahan mitosis didahului oleh penggadaan materi genetic diikuti oleh pemisahan pembelahan kromosom, kemudian terjadi pembelahan inti sel, dan selanjutnya terjadi pembelahan sel. Rangkaian peristiwa yang berlangsung diantara pembentukan satu sel dan pembelahan sel tersebut menjadi dua anakan disebut siklus sel. Secara garis besar, siklus sel terdiri tiga tahap, yaitu interfase,fase mitosis, dan fase pembelahan sel (sitokinesis).
1) Interfase adalah suatu periode terjadinya sintesis dan pertumbuhan. Pada fase ini sel menghasilkan banyak bahan yang diperlukan untuk pertumbuhannya. Replikasi DNA terjadi pada fase ini.
2) Mitosis, merupakan proses pembalahan inti yang melibatkan pemisahkan kromatida dan penyebarannya sebagai kromosom setiap sel anakan.
3) Pembelahan sel (sitokimesis) merupakan proses pembelahan sitoplasma menjadi dua sel anakan.
Pada tahap interfase, metabolisme giat dilakukan untuk mempersiapkan sel memasuki fase mitosis.
Interfase terdiri atas tiga tahap.
Perhatikan gambar berikut.

















Siklus sel

a. Fase G1, (Growth I).
Pada fase G, terjadi sintesis organel sel misalnya mitokrondria, badan Golgi, lisosom, mRNA, tRNA serta beberapa jenis protein (structural dan fumgsional). Pada tahap ini sel anakan tumbuh sebesar sel induk.
b. Fase S (Synthesis)
Fase merupakan fase saat sel melakukan penggandaan (replikasi) DNA dan protein inti (Histon). Molekul DNA yang dihasilkan sama dengan molekul DNA asal. Fase S berlangsumg dalam waktu yang bervariasi. Pada tahap sintesis ini tiap kromosom menjadi dua kromatida.
c. Fase G2 (Growth II)
Fase G2 merupakan tahap akhir dari interfase, mejelang fase mitosis. Pada fase ini masih berlanjut sintesis organel. Mitokrondia dan kloropas membelah dan banyak disimpan energy. Pada akhir fase G2 terjadi aktifitas enzim kinase yang diperlukan sebagi katalisator fosforilasi. Sentriol mereplikasi, terbentuk kumparan mitosis.

Interfase merupakan fase pengumoulan energi. Energi ini akan digunakan untuk kontraksi kumparan spindel dalam menggerakan kromosom. Setelah interfase selesai, sel kan memasuki fase M (mitosis). Fase M terdiri atas beberapa tahap, yaitu profase, metaphase, anaphase, dan telofase. Tahap terakhir yang dilalui adalah fase C (cytokinesis) yang terjadi setelah fase telofase. Fase C merupakan fase sel membelah menjadi 2 sel anakan.
Sel dapat berkembang dengan sempurna jika sel hasil pembelahan merupakan sel yang lengkap. Artinya, sel harus memiliki komponen materi genetik dan organel-organel yang merupakan pelaksanaan metabolise. Oleh sebab itu, sebelum sel membelah, organel-organel dalam sel seperti metokondria, dan kloropas juga membelah. Hal ini dapat terjadi karena organel – organel tersebut memiliki DNA.
Pada pembelahan mitosis,terdapat bahan-bahan yang tidak nampak sewaktu interfase, antara lain aster dan kumparan yang tersusun atas tubulin. Pembelahan mitosis mempunyai fungsi sebagai berikut.
a. Menjaga agar factor genetik tetap.
b. Mengganti sel-sel yang rusak/mati, dan
c. Pertumbuhan organism multiseluler.
Berikut ini adalah fase – fase dari pembelahan mitosis.

1. Profase
Fase ini membutuhkan waktu paling lama. Adapun Ciri-ciri fase ini adalah :
- Selaput ini dan nucleolus menghilang. Sebagian bahan nukleolus melekat pada kromosom yang membelah.
- Benang – benang kromatin didalam nucleus memendek, menebal, dan mudah menyerap warna. Pada keadaan ini, benang kromatin yang memendek dan mudah menyerap warna disebut kromosom, sudah tampak jelas dalam bentuk dua kromatida.
- Pada sel hewan, sentriol membelah menjadi dua dan masing-masing belahan menuju ke kutub yang berlawanan.
- Dari setiap sentrosom, terbentuk benang-benang kumparan (gelendong pembelahan) ysng menyerupai pancaran bintang (aster)
- Benang-benang kumparan tersebut akan memegang sentromer pada tiap-tiap kromosom.
2. Metafase
Tahap metafase pada pembelahan mitosis terjadi proses-proses berikut.
- Pasangan kromatid melekat pada benang kumparan, yaitu pada sentromernya. Kromatid mengatur diri di bidang ekuatorial ( bidan pembelahan).
- Jumlah kromosom pada fase ini mudah didentifikasik karena letak kromosom teratur di bidang ekuatorial.
3. Anafase
- Fase ini berlangsung sangat cepat.
- Sentromer membelah menjadi dua, tiap kromatid memisahkan diri dari kromatid pasangannya. Kromatid yang terpisah tersebut disebut kromosom.
- Benang kumparan memegang satu kromatid tepat pada sentromernya.
- Selanjutnya, benang kumparan akan menarik tiap kromatid sehingga masing-masing akan bergerak kearah kutub yang berlawanan.
4. Telofase
- Benang-benang kromosom sampai dimasing-masing kutub.
- Kromosom menjadi lurus memanjang dan tak dapat dilihat jelas.
- Terbentuk membrane yang akan melindungi kromosom pada masing-masing kutub.
- Nukleolus dibentuk kembali.
- Terjadi penebalan plasma dibidang ekuator.
- Benang-benang spindle kumparan? Menghilang dan segera diikuti sitokinesis yang menyebabkan sitoplasma terbelah menjadi 2 bagian yang kurang lebih sama oleh suatu dekat (pada hewan).
- Sel semula telah terbagi menjadi 2 anakan sel masing-masing dengan sebuah inti sel.
- Pada sel tumbuhan, terbentuk suatu dinding sel yang keras diantara sel anakan tersebut. Sel anakan akan memasuki tahp interfase dan mengalami pertumbuhan sampai siap untuk membelah lagi.



Fase – fase dari pembelahan mitosis.
TUGAS KELOMPOK
Kerjakan tugas berikut bersama kelompokmu!
Tujuan
Membedakan fase reproduksi sel secara mitosis
Alat dan Bahan
Mikroskop dan preparat awetan akar bawang
Langkah Kerja
1. Dengan menggunakan mikroskop, amatilah fase pembelahan mitosis yang terjadi.
2. Gambarlah fase-fase pembelahan yang terjadi. Gunakan gambar berikut sebagai acuan.
3. Diskusikan hasilnya dengan kelompok Anda dan buatlah laporannya. Presentasikan di depan kelas.
Jawablah pertanyaan berikut :
1. Berdasarkan gambar tersebut, tentukan masing-masing fasenya.
2. Jelaskan setiap ciri tahapan (fase) mitosis tersebut.
3. Setelah fase apakah terjadinya sitokinesis?
B. Pembelahan Sel Secara Meiosis
Pembelahan meiosis hanya terjadi pada saat pembentukan sel-sel kelamin. Pembelahan meiosis menghasilkan 4 sel anakan. Pada peristiwa ini terjadi pembelahan reduksi sehingga jumlah kromosom yang di wariskan kepada sel anakan hanya separuh dari kromosom sel induknya jika terjadi fertilisaasi, maka zigot hasil fertilisaasi mewarisi sebagian kromosom dari sel telur dan sebagian lagi dari sel sperma.
Pembelahan ini menghasilkan sel anakan dengan jumlah kromosom setengah jumlah kromosom sel induk. Oleh karena itu, pembelahan meiosis di sebut juga pembelahan reduksi. Pembelahan meiosis sangat penting bagi organisme yang berkembang biak secara seksual, yaitu dalam proses gametogenesis (pembentukan gamet). Akan membentuk spora, baik makrospora atau mikrospora. Pada hewan dan manusia, sel-sel tersebut akan membentuk sel telur dan sperma. Ada dua tahap dalam pembelahan meiosis, yaitu meiosis I dan meiosis II. Perhatikan gambar berikut.








Dua tahap dalam pembelahan meiosis, yaitu meiosis I dan meiosis II
1. Meiosis I
Meiosis I terdiri atas 4 tahap, yaitu profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I.
a. Profase I
Profase I merupakan fase paling lama yang meliputi beberapa tahap, yaitu :
1. Lebtoten
Pada tahap ini benang-benang promatin memendek dan mudah menyerap waarna yang disebut kromosom.
2. Zigoten
- Sentriol membelah menjadi dua, masing-masing bergerak kekutub yang berlawanan.
- Kromosom homolog saling berpasangan. Proses berpasangan ini di sebut sinapsis. Pasangan kromosom homolog disebut bivalen.
3. Pakiten
- Sentromer masih belum membelah.
- Pada tiap kelompok sinapsis, terdapat empat kromatid yang berasal dari satu pasang kromosom. Kondisi seperti ini disebut tetrad.
4. Diploten
- Kromosom homolog yang berpasangan memisahkan diri. Tiap kromosom terlihat terdiri atas dua kromatid.
5. Diakinesis
- Dua sentriol hasil pembelahan telah sampai pada kutub yang berlawanan.
- Terbentuk gelendong pembelahan/benang kumparan dari sentriol.
- Membran inti/karioteka mulai hilang.
b. Metafase I
- Hasil duplikasi kromosom berjejer berhadapan di sepanjang daerah ekuatorial.
- Sentromer pada setiap pasangan kromatid tetap menyatu dan melekat pada benang-benang gelendong (spindle).
c. Anafase I
- Kromosom homolog yang terdiri dari dua pasang kromatid (tetrad) saling berpisah.
- Masing- masing kromosom yang terdiri dari dua kromatid bergerak kekutub yang berlawanan.
d. Telofase I
- Masing-masing kromosom telah sampai pada kutub yang berlawanan.
- Tiap kromosom memanjang dan menjadi lebih halus.
- Benang-benang gelendong pembelahan menghilang, karioteka dan nokleolus terbentuk kembali.
- Di bidang ekuatorial, terbentuk selaput plasma memisah.
- Terbentuk dua sel baru yang masing-masing mempuntai kromosom haploid (n).
2. Meiosis II
Setelah telofase , dilanjutkan dengan profase II sehingga tidak terjadi interfase.
a. Profase II
- Benang- benang kromatin kembali memendek dan menebal membentuk kromosom.
- Sentriol membelah menjadi dua sentriol yang masing-masing bergerak ke kutub yang berlawanan.
- Selaput inti dan nucleolus menghilang.
- Dari sentriol, terbentuk gelendong pembelahan.
b. Metafase II
- Kromosom yang terdiri dari dua kromatid berjajar dan beraturan di bidang ekuatorial.
- Setiap benang spindle memegang kromosom tepat pada sentromernya.
c. Anafase II
- Sentromer pada masing – masing kromosom membelah menjadi dua.
- Selanjutnya, dua kromatid saling berpisah dan masing-masing bergerak kekutub berlawanan
d. Telofase II
- Tiap kromatid telah sampai di kutub berlawanan dan berubah menjadi benang-benang kromatin, selaput ini, dan nucleolus terbentuk kembali.
- Di bidang ekuotorial, terjadi penebalan plasma yang membagi sel menjadi dua bagian.
- Terbentuk 4 sel baru yang masing-masing memiliki setengah dari jumlah kromosom yang di miliki setengah dari jumlah kromosom yang di miliki sel induknya (2n >n).
TUGAS MANDIRI
1. Tuliskan perbedaan tentang mitosis dan meiosis dalam tabel perbandingan berikut !
Pembeda Mitosis Meiosis
Tempat berlangsung Sel somatik ...........
Tujuan .............. ................
Kandungan genetic pada sel-sel anak
............... ...................
Jumlah sel anak
............. ..............
Jumlah pembelahan
............ ...............
Jumlah kromosom pada sel anak
................ ...........
Pindah silang (crossing over) ............................... ............

2. Salah satu penyakit yang ditakuti masyarakat adalah penyakit kanker. Hingga kini penyebab pasti penyakit ini masih diteliti oleh para ilmuwan. Penyakit ini dimulai dengan adanya pertumbuhan sel-sel tubuh yang tidak terkendali. Buatlah sebuah karya tulis mengenai pembelahan sel kanker dan carilah informasi mengenai pembelahan sel-sel kanker yang terjadi dan manfaat penggunaan sel kanker melalui berbagai sumber buku majalah, tabloid, Koran atau internet, jika ada sertakan gambarnya!
C. Pembelahan Meiosis pada Gamet
Pada manusia dan hewan, pembelahan meiosis terjadi pada kelenjar kelamin, baik itu jantan atau betina. Proses pembentukan sel kelamin jantan (sperma) berlangsung di dalam testis. Peristiwanya disebut spermatogenesis. Pembentukan sel kelamin betina (ovum) berlangsung di dalam indung telur (ovarium), peristiwanya disebut oogenesis.
1.Spermatogenesis
Pada manusia / hewan tingkat tinggi, spermatogenesis terjadi di dalam tublus seminiferus testis. Spermatogenesis bermula dari sel-sel primordial (spermatogonium) di dalam testis yang membelah secara mitosis berkali-kali. Pada manusia, spermatogonium mengandung 46 kromosom (2n=diploid), yaitu terdiri dari 22 pasang autosom (44 autosom) dan 2kromosom sel kelamin (di tulis 22AA + XX/XY). Perhatikan gambar berikut!
















Spermatogenesis
Spermatogonium mengalami perkembangan dan membentuk spermatosit primer diploid (2n). Kemudian, soermatosit primer membelah secara meiosis I menghsilkan dua sel spermatosit sekunder. Satu spermatosit sekunder mengandung 22 autosom dan kromosom X (22A+X). sedangkan satunya lagi mengandung 22 autosom + 1 KromosomY (22A + Y). Selanjutnya, masing-masing sel spermatosit sekunder membelah secara meiosis II menghasilkan 4 spermatid (n) yaitu 2 spermatid mengandung 22A + X sedang spermatid lainnya mengandung 22A + Y. Kemudian, setiap spermatid mengalami pematangan (maturasi) menjadi spermatozoa (sperma). Kemudian bagian ujung (kepala) setiap sperma memiliki akrosom yang mengandung enzim proteinase dan hialuronidase yang berperan untuk menembus lapisan pelindung sel telur dan salah sentriolnya membentuk flagel. Dari satu spermatosit primer di hasilkan 4 buah sperma. Pembentukan sperma manusia memerlukan waktu kurang lebih 2 hari. Setiap kali ejakulasi, pria mampu mengeluarkan sperma sebanyak 3 mL. Setiap militer mengandung hingga 120 juta sperma aktif. Manusia dan hewan mempunyai 2 macam spermatozoa, yaitu 22 A + X dan 22A + Y. dengan demikian, penentuan jenis kelamin sewaktu terjadi pembuahan adalah spermatozoa yang membuahi sel telur.
2. Oogenesis
Sel telur berasal dari sel-sel primordial diploid (oogonium) setelah membelah secara mitosis berkali-kali berkembang membentuk oosit primer diploid. Oosit primer mengandung 44 kromosom +2 kromosom XX (22AA+XX).Oosit primer membelah secara meiosis I menjadi sebuah sel besar (oosit sekunder) dan sebuah sel kecil yang disebut sel kutub primer (sel polosit primer). Saat metafase oogenesis, kromotid tidak berada di bagian tengah ekuator. Akibatnya, pembagian sitoplasma tidak sama. Dengan demikian, bagian yang mendapat sedikit sitoplasma akan mati (mengalami degenerasi) karena cadangan makanan yang di dapatkannya sedikit. Oosit sekunder membelah menjadi ootid (sel besar) dan sel kutub sekunder (sel polosit sekunder). Selanjutnya, ootid mengalami pemasakan membentuk ovum, sedangkan sel polosit sekunder mengalami degenerasi. Satu sel induk ovum akan menghasilkan satu buah ovum dan 3 badan kutub yang kemudian mengalami degenerasi. Perhatikan gambar berikut.

Oogenesis
Wanita mampu menghasilkan sekitar 400 ovum semenjak ovulasi padahal dia mempunyai kurang lebih 400 ribu oosit primer. Wanita mengeluarkan satu buah sel telur setiap kali ovulasi.
Pewarisan sifat pada keturunan di tentukan oleh spermatozoa yang membuahi telur karena ada dua macam spermatozoa (22A+X dan A + Y), sedangakan sel telur hanya satu macam saja (22A+X). dengan demikian, keturunan akan menerima separuh sifat dari ayahnya dan separuh sifat dari ibunya.

D. Pembentukan Gamet pada Tumbuhan berbiji (Spermatophyta)
Pembentukan gamet jantan (mikrosporogenesis) berlangsung dalam kepala sari (antera). Gametofid jantan adalah serbuk sari yang mengandung sel sperma. Pembentukan gamet betina (megasporogenesis) berlangsung dalam bakal buah (ovarium). Gametofit betina adalah struktur yang mengandung sel telur.
1.Pembentukan Gamet Jantan (Mikrosporogenesis)
Di dalam kepala sari, di hasilkan sel induk mikrospora (mikrosporosit). Proses pembentukan mikrospora adalah sebagai berikut.
a. Mikrosporosit membelah secara meiosis I mengasilkan 2 mikrosporosit yang haploid.
b. Dua sel haploid tersebut memebelah secara meiosis II menghasilkan 4 sel haploid (mikrosporosit) yang tetap menjadi satu di sebut tetrad.
c. Setiap mikrosporosit mengalami kariokinesis (pembelahan inti)sehingga di hasilkan dua nucleus haploid. Satu nucleus di sebut inti vegetatife ( nucleus saluran serbuk sari), sedangkan yang lain di sebut inti generative. Inti generatife membelah menjadi dua yaitu inti generative I (intisperma) dan inti generative II (inti sperma II). Dengan demikian, setiap serbuk sari yang masak akan memiliki 3 nukleus haploid yaitu 2 spermatozoid dan 1 inti vegetatife. Kariokinesis terjadi saat serbuk sari jatuh di kepla putik dan eksin pecah serta intin membentuk buluhserbuk sari. Inti vegetative bertindak sebagai penunjuk jalan spermatozoa (inti generative) yang bergerak secara kemotaksis menuju ke bakal buah.



Proses pembentukan mikrospora

2, Megasporogenesis
Megasporogenesis berlangsung di dalam bakal buah (ovarium). Di dalam ovarium ini terdapat nuselus (bakal biji) menempel pada dinding ovarium, di dalam nuselus terdapat sel induk telur (megasporosit).Proses megasporogenesis adalah sebagai berikut.
- Mula-mula megasporosit membelah secara meiosis menghasilkan 2 sel haploid.
- Masing-masing sel haploid membelah sekali lagi sehingga di hasilkan 4 megaspora haploid yang tersusun berderet.
- Tiga megaspora mengalami degenerasi sehingga tinggal 1 sel megaspore.
- Satu sel megaspora ini membelah menjadi dua masing-masing akan bergerak kekutub berlawanan.
- Selanjutnya, masing-masing sel megaspora tersebut membelah dua kali lagi sehingga di dalam sel terbentuk 8 inti sel haploid.
- Satu inti dari masing-masing kutub akan menuju ke tengah bergabung dan membentuk calon inti kandung lembaga sekunder (megagametosit) yang bersifat diploid.
- Tiga inti yang tertinggal di daerah kutub kalaza di sebut antipoda (yang akan mengalami degenerasi), sedangkan 3 inti yang terdapat di kutub mikrofil, 2 menjadi sel sinergid (degenerasi) dan1 inti menjadi ovum.
Pada tumbuhan biji tertutup terjadi pembuahan ganda, yaitu :
- Spermatozoid I melebur dengan ovum membentuk zigot sehingga bersifat diploid; dan
- Spermatozoid II melebur dengan inti kandung lembaga sekunder yang akan berkembang menjadi indosperma dan bersifat triploid. Seperti gambar berikut!

Megasporogenesis berlangsung di dalam bakal buah (ovarium)