PEMBELAHAN SEL

PEMBELAHAN SEL

Kemampuan organisme untuk bereproduksi menghasilkan jenis =nya sendiri adalah slah satu cirri paling baik untuk membedakan makhluk hidup dari materi tak hidup. Rudolf Virchow, seorang dokter Jerman, pada tahun 1855 menyatakan seperti ini : “dimana ada sel, pasti sebelumnya pernah ada sel, seperti hewan yang muncul hanya dari hewan dan tumbuhan hanya dari tumbuhan”. Ia merangkum konsep ini dengan aksioma latin ‘Omnis cellulae e cellula’, yang berarti ‘setiap sel (berasal dari sel’. Keberlanjutan kehidupan didasarkan pada reproduksi sel, atau pembelahan sel (cell division).

Pembelahan sel pada skala yang lebih besar dapat menghasilkan keturunan dari beberapa organisme multiseluluar (tumbuhan yang tumbuh dari stek). Pembelahan sel juga memungkinkan sel yang bereproduksi secara seksual untuk berkembang dari sat sel tunggal-sel telur yang di fertilisasi, atau zigot. Kemudian, setelah organism tumbuh sepenuhnya, pembelahan sel terus berfungsi dalam pembaruan dan perbaikan, menggantikan sel-sel yang mati akibat proses pemakaian dan pengikisan alami atau kecelakaan. Proses pembelahan sel merupakan bagian inr=tegral dari siklus sel (cell cycle), kehidupan sel yang dimulai dari saat pertama kalinia terbentuk dari sel induk yang membelah hingga pembelahannya sendiri menjadi dua sel.

Sel menduplikasi materi genetic sebelum membelah, memastikan setiap sel anak menerima salinan materi genetik, atau DNA, yang tepat sama. Organisasi selular materi genetik, DNA di bagi-bagi diantara kromosom-kromosom. Kromosom eukariot terdiri atas kromatin, kompleks DNA dan protein yang terkondensasi saat mitosis. Pada hewan, gamet memiliki satu set kromosom, sedangkan sel somatic memiliki dua set kromosom.

Distribusi kromosom selama pembelahan sel eukariot , dalam persiapan untuk pembelahan sel, kromosom bereplikasi, kemudian masing-masing terdiri dua kromatid saudara identik yang dihubungkan menurut panjangnya oleh kohesi kromatid saudara. Saat kohesi itu putus, kromatid-kromatid akan memisah pada pembelahan sel, menjadi kromosom-kromosom sel anakan baru. Pembelahan sel eukariot terdiri atas mitosis (pembelahan nucleus) dan sitokinesis (pembelahan sitoplasma). G_1, S, dan G_2. Sel tumbuhan di selama interfase, namun DNA di replikasi hanya selama fase sintesis (S). mitosis dan sitokinesis menyusun mitotik (M) dari siklus sel.

Sumber: Champbell jilid 1 edisi 8, 2008

1.     Sintesis siklin bermula pada fase S akhir dan berlanjut melewati G_2. Karena terlindung dari degradasi selama tahap ini, siklin terakumulasi.

2.    Molekul siklin yang terakumulasi bergabung dengan molekul Cdk hasil siklus-ulang, memproduksi molekul MPF yang cukup agar sel melewati titik pemeriksaan G₂ dan menginisiasi peristiwa mitosis.

3.    MPF mendorong mitosis dengan cara memfosforolasi berbagai protein. Aktivitas MPF memuncak selama metafase.

4.    Saat anafase, komponen siklin dari MPF di degradasi, mengakhiri fase M. sel memasuki fase G_1.

5.    Selama G_1, kondosi-kondisi dalam sel mendukung degradasi siklin, dan komponen Cdk dari MPF memasuki siklus kembali. (Champbell, 2008)

Sumber: Champbell jilid 1edisi 8, 2008

Ada 3 macam pembelahan sel, yaitu :

1.    Amitosis

2.    Mitosis

3.    Meiosis

     1.         Amitosis

Pembelahan macam ini disebut pula pembelahan langsung atau direk. Pada proses pembelahan ini tidak tampak adanya kromosom. Inti akan memanjang sepanjang sumbu panjangnya. Kejadian tersebut akan diikuti dengan pengecilan di tengah-tengah.

Sebagai akibat pengecilan di tengah inti tersebut yimvul gambaran sebagai halter, akhirnya dua bagian inti trsebut akan terpisah yang diikuti pula olrh pembelahan sitoplasmanya. (sitokinesis). Beberapa peneliti mengatakan bahwa pembelahan ini terjadi pada keadaan normal. Kadang-kadang pada pembelahan amitosis ini diikuti oleh sitokinesis yang tidak sempurna.

Dalam pembelahan amitosis tidak ada mekanisme yang membuat pembagian kromosom menjadi sama dalam masing-masing anak selnya. (Subowo, 1989: 84)

2.         Mitosis atau Pembelahan Tidak Langsung

Pada uraian ini akan dibacarakan kejadian-kejadian yang hanya dapat dilihat dengan mikroskop cahaya dengan sedikit keterangan latar belakangnya dengan M.E.

Seperti pada amitosis, maka mitosis terdiri dari dua proses :

1.        Kariokinesis, yaitu proses pembelahan substansi inti.

2.        Sitokinesis, yaitu proses pembelahan substansi diluar inti.

Sebelm kita sampai pada tahap-tahap dalam mitosis perlulah diketahui adanya bangunan-bangunan yang sangat berperan dakam mitosis tersebut walaupun struktur halusnya hanya dapat diteliti dengan M.E. bangunan tersebut dinamakan “Mititic apparatus” atau perlengkapan mitosis yang meliputi bangunan sebagai aster dan kumparan disekelililng sentriol. Kumparan atau spindle” tersusun oleh chromosomal fibers, continuous fibers dan interzonal fibers. Struktur dan fungsinya akan dijelaskan pada tahap-tahap mitosis bersangkutan.

·          Mitosis mempunyai tahap-tahap yang yang berlanjut seperti tahap :

Sumber: Champbell jilid 1edisi 8, 2008

Sumber: Champbell jilid 1edisi 8, 2008

1.    Profase

2.    Prometaphase

3.    Metafase

4.    Anaphase

5.    Telofase

Waktu yang dibutuhkan untuk mitosis tergantung dari jenis sel yang membelah. Proses mitosis pada hewan dan tumbuh-tumbuhan tidak sama.

1.   Profase

Pada tahap ini umumnya berlangsung selama 1 ½ jam yang merupakan waktu yang terpanjang diantara tahap-tahap yang lain.

Pertumbuhan dan gerakan sentriol

Setiap sel dalam tubuh yang dapat membelah diri memiliki sentriol dalam sitoplasmanya. Biasanya terdapay diyengah-tengah sel dekat inti.

Dengan Mikroskop Cahaya walaupun dengan memakai teknik pewarnaan khusus sentriol hanya terlihat sebagai dua buah titik kecil.

Dengan M.E. ternyata sebagai 2 buah bangunan silindris yang saling tegak lurus dengan diameter 0,2 mikron. Dindingnya terdiri dari 9 berkas mikrotubuli yang tersusun memanjang. Ukuran diameter mikrotubuli ialah 24 nm. Tiap berkas terdiri atas 3 buah mikrotubuli yang tersusun rapat, hingga seluruhnya menjadi 37 mikrotubuli yang tertanam dalam suatu matrix agranuler yang padat.

Karena dengan Mikroskop Cahaya tampak sebagai dua titik, maka dinamakan pula sebagai diplosom. Sebagian sitoplasma di sekitar diplosom dinamakan sebagai sentrosom.

Sebelum profase dimulai telah terdapat dua pasang sentriol (tahap G₂ dalam interfase) yang dengan segera tiap pasangnya akan bergerak ke kutub masing-masing.

Bersamaan dengan kejadian tersebut tampak pula dengan Mikroskop Cahaya adanya hubungan sebagai benang=benang halus yang memancar dari masing-masing sentriol dinamakan sebagaiaster.pada sel mamalia aster tidak terlalu menonjol.

Dengan M.E. ternyata aster merupakan mikrotubuli yang mulai muncul karena terbentuk dari tubulin dalam sitoplasma. Mikrotubuli tersebut akan memanjang kea rah sentriol pasangan lainnya hingga nantinya membentuk continuous fibers atau continuous mikrotubuli.

Pada awal profase dengan Mikroskop Cahaya masih dapat dibedakan adanya selubung inti., tetapi akan segera pecah-pecah (nyata dengan M.E)) apabila profase telah berlangsung hingga tidak ada lagi pemisah antara kromosom dengan sitoplasma. Dengan demikian continous fibers melanjutka perkembangannya membentuk spindle yaitu bangunan sebagai kumparan.

Demikian pula selama profase nukleolus akan menghilang dibarengi dengan munculnya bangunan sebagai benang yang disebut khromosom karena makin menggelungnya khromatid. (Ingat khromatid sudah terbentuk pada tahap S interfase).

Pada akhir profase selubung inti sudah tidak tampak lagi hingga seakan-akan anyaman benang halus karena makin jelasnya khromatid. Pasangan sentriole sudah sampai pada masing-masing kutub sel.Setiap khromosom terdiri atas 2 benang filamen yang bergulung sebagai khromatid. Gelungan khromatid makin padat selama proses profase.

2.   Prometafase

Selaput nukleus terfragmentasi , mikrotubulus yang menjulur dari masing – masing sentrosom kini dapat memasuki wilayah nukleus, kromosom menjadi semakin terkondensasi, masing – masing dari kedua kromatid pada setiap kromosom kini memiliki kinetokor , struktur protein terspesialisasi yang terletak pada sentromer, beberapa mikrotubulus melekat pada kinetokor menjadi mikrotubulus kinetokor , mikrotubulus ini menarik – narik kromosom maju – mundur , mikrotubulus nonkinotokor berinteraksi dengan sejenisnya yang berasal dari kutub gelendong yang berseberangan.

3.   Metafase

Kadang-kadang peralihan antara profase dengan metafase disebut prometafase yaitu tahap yang berlangsung sangat cepat pada saat selubung inti sudah hilang sama sekali disertai terdapatnya khromosom secara tersebar dalam sel.

Dengan larutnya selubung inti maka sitoplasma beserta isinya campur dengan substansi inti, hingga bahan-bahan tubulin akan disusun oleh kinetokhor yang terdapat pada sentromer menjadi “chromosomal fibers”. Chromosomal fibers tersebut akan memanjang ke arah kutub masing-masing dari sepasang kinetokhor tiap khromosom.

Sentromer dari tiap khromosom akan tersusun pada bidang ekwator dengan lengan-lengannya ke arah kutub sel.

Dengan demikian pada tahap ini jelas adanya 2 macam serabut yang masing-masing dinamakan: continuous fibers dan chromosomal fibers.

4.  Anafase

Tahap anafase ini ditandai dengan adanya dua peristiwa:

    1.          Sentromer membelah hingga khromatid dari khromosom bersangkutan betul-betul terpisah.

    2.          Setelah pemisahan sentromer tersebut maka masing-masing khromatid akan bergerak menuju kutub-kutub sel.Peristiwa pergerakan khromatid ke kutub-kutub sel pada mulanya diduga adanya tarikan dari chromosomal fibers karena kontraksinya.

Sesungguhnya pada peristiwa tersebut terjadi pemendekan chromosomal fibers disertai pemanjangan continous fibers. Beberapa continous fibers akan membentuk “interzonal fibers”.

Proses perubahan panjang mikrotubuli tersebut berdasrkan hipotese “bongkar pasang” yaitu proses terurainya mikrotubuli dari kromosomal fiber menjadi monomer tubulin sehingga memendek.

5.  Telofase

Akhir pergerakan kromatid (sekarang dapat pula disebut sebagai kromosom) menandai mulainya tahap terakhir mitosis sebagai telofase. Pada tahap metafase sendiri spindle fibers sudah sampai di tengah-tengah sel. Pada saat itu tiap kromosom mulai terurai gelungannya tampak makin menipis.

Pada umumnya peristiwa yang terjadi pada tahap telofase hampir merupakan peristiwa pada profase dengan urutan yang berlawanan. Peristiwa ini akan berakhir dengan mulai, tampaknya selubung inti dan kromosomnya mulai menghilang diganti dengan munculnya butir-butir kromatin.

·        Pada akhir telofase nucleolus mulai tampak lagi.

Bersamaan dengan terurainya gelungan kromosom terjadi proses sitokinesis. Sitokinesis berlangsung dengan pengecilan sitoplasma di daerah ekwator yang nantinya akan memisahkan anak-anak sel yang terbentuk.

Selama sitokinesis akan terjadi distribusi komponen-komponen yang terdapat dalam sitoplasma seperti Kompleks Golgi dan mitokondria Continuous fibers yang masih sisa pada bagian yang mengecil di antara dua anak sel disebut sebagai “midbody”. Pengecilan daerah pemisah aantara dua anak sel diduga karena pemendekan bahan-bahan fibriler yang terdapat di bawah membrane sel. Pada sel hewan tingkat tinggi, periode sitokinesi tampak sebagai gerakan aktif dari permukaan sel. (Subowo, 1989: 84-90)  

Untuk lebih jelasnya bisa di lihat dengan media vidio tahap-tahap mitosis !!!

  3. Meiosis atau pembelahan reduksi

    Meiosis merupakan proses pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel kelamin dari organisme yang mengadakan reproduksi secara generative atau seksual. Pada dasarnya meiosis terdiri dari sekali duplikasi kromosom yang diikuti oleh dua kali pembelahan, hingga pada akhirnya dihasilkan sel-sel haploid. Baik pada tumbuh-tumbuhan ataupun hewan, meiosis terjadi tidak pada waktu yang sama terhadap pembentukan gametnya.

Berdasarkan saat terjadinya peristiwa pembelahan terhadap pembentukan gamet dibedakan (De Robertis) :

a.    Meiosis terminal atau gametik, terjadi dekat sebelum terbentuk gamet.

b.    Meiosis intermedier, terjadi diantara pembentukan gamet dan pembuahan (pada tumbuh-tumbuhan tingkat tinggi).

c.    Meiosis initial atau zigotik, terjadi segera setelah pembuahan (terdapat pada fungi).

Berdasarkan tahap-tahap yang berlangsung, meiosis dibagi dalam dua bagian, ialah Pembelahan 1 dan Pembelahan II.

MEIOSIS

Tahapan Pembelahan I:

ü  Prophase I

·         Preleptonema

·         Leptonema

·         Zygonema

·         Pachynema

·         Diplonema

·         Diakinesis

ü  Prometaphase I

ü  Metaphase I

ü  Anaphase I

ü  Telophase I

ü  Interphase

Pembelahan II:

ü  Prophase II

ü  Metaphase II

ü  Anaphase II

ü  Telophase II

Seperti juga dalam mitosis, maka sejak tahap S waktu interfase sudah terjadi duplikasi DNA yang disusul tahap G₂ yang akan menentukan apakah akan berlangsung mitosis atau meiosis.

Meiosis dimulai setelah interfase yang tidak jauh berbeda dengan interfase diantara 2 mitosis. Dalam tahap G₂ terjadi penentuan apakah sel akan membelah mitosis ataukah meiosis.

Tahapan Pembelahan meiosis I

1.     Profase I

Pada pembelahan I ini ditandai dengan masa profase yang lama yaitu kejadian berpasangannya khromosom yang homolog dan pertukaran bahan-bahan heriditer.

1.1      Proleptonema

Merupakan awal profase meiosis.

Kromosom masih tampak sangat tipis hingga sukar diamati, hanya kromosom seks yang agak tampak menonjol.

1.2     Leptonema

Kromosom mulai tampak makin jelas sebagai benang panjang dengan penebalan pada beberapa tempat karena kromomer (chromommer).

Kromosom terdiri atas 2 kromatid yang belum tampak dengan Mikroskop Cahaya.

1.3     Zygonema

Kromosom homolog akan berpasang-pasang secara rapih artinya antara tiap kromomer yang homolog akan berdampingan dengan hanya dipisahkan oleh jarak sekitar 0,2 mikron.

1.4     Pachynema

Pasangan kromosom sudah sempurna kemudian diikuti oleh kontraksi hingga kromosom memendek dan tampak lebih tebal. Walaupun pada tahap ini sudah mulai tampak kromatid, tetapi inti sel tampak secara keseluruhan memiliki setengah jumlah kromosom semula.

Namun demikian “Khromosom” masing-masing memiliki 2 buah sentromer.

Pada tahap ini terjadi pertukaran segmen kromatid dari kromosom-homolog ( crossing over).

Pachynema merupakan tahapan yang paling lama dalam profase bahkan dapat berlangsung berhari-hari, berminggu-minggu atau bertahun-tahun.

     Leptonema dan zygonema hanya berlangsung beberapa jam.

1.5     Diplonema

Pada tahap ini terjadi pemisahan kromosom homolog yang tadinya menempel rapat. Tetapi pemisahan tersebut belum sempurna karena masih terdapat perlekatan yang disebut chiasmata tempat terjadinya crossing over.

Dalam tahap ini diponema ini khromatid dalam tiap kromosom dapat terlihat dengan mikroskop cahaya.  Demikian pula diponema berlangsung sangat lama, misalnya saja pada foetus manusia berumur  5 bulan sudah terbentuk oosit dalam tahap diplonema yang tidak berkembang ke tahap berikutnya sampai terjadinya ovulasi bertahun – tahun kemudian.

1.6     Diakinesis

Kromosom mengalami pemendekan hingga lebih jelas lagi tampaknya.  Kromosom tersebar di seluruh inti dan nukleolus menghilang.

Sementara itu terjadi gerakan chiasmata menjauhi sentromer menuju ke ujung – ujung kromosom (terminalisasi) sehingga kromosom homolog hanya berhubungan pada ujung – ujungnya.

2.    Prometafase

 Kromosom makin jelas tampaknya karena bergelungnya mencapai puncak kepadatan.  Selubung inti mulai larut dan terjadi perlekatan mikrotubuli pada sentromer.

Dengan M.E. pasangan kromosom homolog tampak memiliki 4 sentromer, karena tiap kromatidnya telah memiiki sentromernya masing – masing walaupun 2 kromatid bertindak sebagai satu kesatuan fungsional.

sumber: Champbell jilid 1 edisi 5, 2000

\

Metafase I

Kromosom tersusun pada bidang elwator.  Sebagai akibat “tarikan “ spindle fibers sentromer mulai melepaskan diri.

4.    Anafase I

Kromatid tiap kromosom homolog yang masih tetap “disatukan” oleh sentromer nya bergerak menuju kutubnya masing – masing .  Pelepasan kromosom homolog tergantung panjang pendeknya kromosom bersangkutan.  Kromosom pendek berlangsung lebih cepat dari pada yang panjang.

5.    Telofase I

Tahap terakhir dalam meiosis I ini dimulai apabila kromosom – kromosom telah berkumpul pada kutubnya masing – masing. 

Hal meiosis I ialah terbentuknya sel dengan nukleus yang disebut pada jenis jantan sebagai spermatosit II dan pada jenis betina sebagai oosit II denganpolar body I

Diantara kedua meiosis terjadi interfase pendek tetapi tanpa berlangsungnya replikasi kromosom hingga intinyaa tetap haploid, walaupun mengandung 2 kromatid dalam tiap kromosomnya.

Tahapan Pembelahan meiosis II

                              sumber: Champbell jilid 1 edisi 5, 2000

1.     Profase II

Yang sangat pendek dan mulai terbentuknya spindle.

2.    Metafase II

Kromosom berkumpul pada bidang ekwator yang diikuti pemisahan sentromernya.

sumber: Champbell jilid 1 edisi 5, 2000

3.    Anafase II

Kromatid akan bergerak menuju kutub – kutub sel.

4.    Telofase II

Kromatid telah berkumpul pada kutubnya masing – masing dan menjadi kroomosom.  Karena tiap inti hasil telofase ini hanya memiliki setengah pasang jumah kromatid maka inti tersebut dinamakan hapoid. Hasil dari pembelahan meiosis II adalah spermatid yang selanjutnya mengalami perubahan bentuk menjadi spermatozoon, sedang oosit II akan  menjadi ovum dewasa.


Untuk lebih jelasnya bisa di lihat dengan media vidio tahap-tahap meiosis !!!

KROMOSOM

          Komponen inti yang sangat penting dalam proses mitosis dan meiosis ini sudah sejak lama diteliti.  Dalam tahun 1848 Hofmeister telah meneliti kromosom dari tumbuh – tumbuhan. Kromosom adalah struktur sebagai benang yang tampak pada waktu membelah diri.

Klasifikasi kromosom berdasarkan bentuknya dalam hubungan letak sentromernya :

1.     Telosentrik mempunyai sentromer yang terletak di ujung,

2.    Akrosentrik mempunyai sentromer yang terletak dekat ujung,

3.    Submetasentrik mempunyai sentomer dekat pertengahan ,

4.    Metasentrik mempunyai sentromer yang terletak di tengah – tengah hingga kedua lengannya sama panjang.

sumber: Champbell jilid 1 edisi 5, 2000

       Bentuk kromosom ditentukan oleh adanya konstriksi primeryaitu penyempitan tempat pertemuan kedua lengah kromosom. Dalam kontriksi primer tersebut terdapat daerah jernih yang merupakan sentromer yang mengandung kinetokhor yang diduga untuk  membentuk “chromosomal fibers” pada waktu mitosis.

Berdasarkan jumlah sentromer yang ada dibedakan:

1.     Kromosom monosentrik

2.    Kromosom disentrik

3.    Kromosom polisentrik

          Ciri lain pada kromosom ialah adanya kontriksi sekunder yang terdapat di sepanjang kromosom.  Telomerdimaksudkan dengan segmen kromosom yang membentuk lengan.  Satelit berbentuk bulat atau agak memanjang dan dipisahkan oleh filamen kromatin.  Biasanya kromosom yang memiliki satelit dinamakan kromosom SAT.

          Nucleolar organizer atau nucleolar zone merupakan daerah pada kontriksi sekunder tertentu yang berperan dalam pembentukan nukleolus.

          Jumlah kromatid yang terdapat dalam sebuah kromosom tergantung dari tahap sel yang bersangkutan dalam sikus kehidupannya.  

          Misalnya pada tahap G1 tiap kromosom hanya mengandung sebuah DNA,  barulah kemudian seteah tahap S  akan terjadi 2 kromatiid dalam tiap kromosom.

          Untuk mengetahui dengan cepat dan teliti adanya kelainan baik dalam jumlah dan bentuk masing – masing kromosom dalam individu bersangkutan, maka dibuatlah semacam peta yang disebut kariotip atau kariogram.

       Kariotipe

Kariotipe dibuat berdasarkan penyusunan kromosom pada tempat tertentu dalam deretan didasarkan atas bentuknya (letak sentromer , panjang kromosom dan sebagainya)

Pembuatan kariotip diambil dari kromosom sel dalam tahap metafase dengan pemberian colchicin.  Gambaran mitosis yang baik yaitu penyebaran kromosom pada bidang ekwator yang dilihat dari salah satu kutubnya yang akan menghasilkan gambaran struktur kromosom yang jelas.

Apabila telah diperoleh gambaran demikian, maka kelompok kromosom tersebut dipotret dan nantinya setelah diperbesar gambarnya masing – masing kromosom digunting gambarnya untuk disusun menurut kelompok strukturnya.

          Dalam tahun 1960 dibuatlah suatu standar penamaan untuk kromosom manusia. (Subowo, 1989). Struktur kromosom dan benang gelendon :

sumber: Champbell jilid 1 edisi 5, 2000

sumber: Champbell jilid 1 edisi 5, 2000

          

sumber:

Subowo. 1989. Biologi Sel. Elstar Offset: Bandung

Neill, A Champbell dkk. 2008. Biologi Jilid 1 Edisi 8. Erlangga: Jakarta

Neill, A Champbell dkk. 2000. Biologi Jilid 1 Edisi 5. Erlangga: Jakarta