1.
Pembelahan Sel secara Langsung
Proses pembelahan secara langsung disebut juga pembelahan ami-tosis atau
pembelahan biner. Pembelahan biner merupakan proses pembelahan dari 1 sel
menjadi 2 sel tanpa melalui fase-fase atau tahap-tahap pembelahan sel.
Pembelahan biner banyak dilakukan organisme uniseluler (bersel satu), seperti
bakteri, protozoa, dan mikroalga (alga bersel satu yang bersifat mikroskopis).
Setiap terjadi pembelahan biner, satu sel akan membelah menjadi dua sel yang
identik (sama satu sama lain). Dua sel ini akan membelah lagi menjadi empat, begitu
seterus-nya. Pembelahan biner dimulai dengan pembelahan inti sel menjadi dua,
kemudian diikuti pembelahan sitoplasma. Akhirnya, sel terbelah menjadi dua sel
anakan. Pembelahan biner dapat terjadi pada organisme prokariotik atau
eukariotik tertentu. Perbedaan antara organisme prokariotik dan eukariotik,
terutama berdasarkan pada ada tidaknya membran inti selnya. Membran inti sel
tersebut membatasi cairan pada inti sel ( nukleoplasma) dengan cairan di luar
inti sel, tempat terdapatnya organel sel ( sitoplasma). Organisme prokariotik
tidak mempunyai membran inti sel, sedangkan organisme eukariotik mempunyai
membran inti sel. Oleh karena itu, eukariotik dikatakan mempunyai inti sel
(nukleus) sejati.
Pembelahan biner pada organisme prokariotik terjadi pada bakteri. DNA bakteri
terdapat pada daerah yang disebut nukleoid .
DNA pada bakteri relatif lebih kecil dibandingkan dengan DNA pada sel
eukariotik. DNA pada bakteri berbentuk tunggal, panjang dan sirkuler sehingga
tidak perlu dikemas menjadi kromosom sebelum pembelahan. Contoh
organisme eukariotik yang mengalami pembelahan biner adalah Amoeba.
2.
Pembelahan Sel secara Tidak Langsung (Mitosis dan Meiosis)
Pembelahan sel secara tidak langsung adalah pembelahan yang melalui
tahapan-tahapan tertentu. Setiap tahapan pembelahan ditandai dengan penampakan
kromosom yang berbeda-beda. Kalian telah mengetahui bahwa di dalam inti sel
terdapat benang-benang kromatin . Ketika sel akan membelah, benang-benang
kromatin ini menebal dan memendek, yang kemudian disebut kromosom.
Kromosom dapat berikatan dengan warna tertentu, sehingga mudah diamati
dengan mikroskop. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kromosom merupakan benang
pembawa sifat. Di dalam kromosom terdapat gen sebagai faktor pembawa sifat
keturunan.
Pada waktu sel sedang membelah, terjadi proses pembagian kromosom di dalamnya.
Tingkah laku kromosom selama sel membelah dibedakan menjadi fase-fase atau
tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan sel yang terjadi melalui fase-fase
itulah yang disebut pembelahan secara tidak langsung. Mengenai fase-fase
pembelahan mitosis akan dibahas pada subab tersendiri.
Pembelahan sel secara tidak langsung dibedakan menjadi dua, yaitu pembelahan
mitosis dan meiosis . Sebelum kalian mempelajari lebih jauh tentang pembelahan
sel secara tidak langsung, ada baiknya kalian lakukan rubrik Diskusi beri-kut
ini.
Proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan
atau organ tu-buh organisme terjadi melalui proses pembelahan sel secara
mitosis. Pembelahan mitosis adalah pembelahan sel yang menghasilkan sel anakan
dengan jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom induknya. Proses pembelahan
mitosis terjadi pada semua sel tubuh makhluk hidup, kecuali pada jaringan yang
menghasilkan gamet (sel kelamin).
Pada pembelahan mitosis, satu sel induk membelah diri menjadi dua sel anakan.
Sel anakan ini mewarisi sifat sel induknya dan memiliki jumlah kromosom yang
sama dengan induknya. Jika sel induk memiliki 2n kromosom, maka setiap sel
anakan juga emiliki 2n kromosom. Jumlah 2n ini disebut juga kromosom diploid.
Pembelahan mitosis terjadi selama pertumbuhan dan reproduksi secara aseksual.
Pada manusia dan hewan, pembelahan mitosis terjadi pada sel meristem somatik
(sel tubuh) muda yang mengalami pertum-buhan dan perkembangan. Sebagai contoh,
sel telur yang telah dibuahi sperma akan membelah beberapa kali secara mitosis
untuk membentuk embrio. Sel-sel pada embrio ini terus-menerus membelah secara
mitosis dan akhirnya terbentuk bayi. Pertumbuhan manusia dari bayi hingga
dewasa juga melalui mekanisme pembelahan sel secara mitosis. Inilah salah satu
bentuk kekuasaan tuhan yang harus kita syukuri.
A. Pembelahan Meiosis
Pembelahan
meiosis yang disebut juga sebagai pembelahan reduksi merupakan pembelahan sel
induk dengan jumlah kromosom diploid (2n) menghasilkan empat sel anakan. Setiap
sel anakan mengandung separuh kromosom sel induk atau disebut haploid ( n).
Pembelahan meiosis terjadi pada proses pembentukan sel gamet (sel kelamin) pada
organ reproduksi (testis atau ovarium). Pada manusia atau hewan, sperma yang
haploid dihasilkan di dalam testis dan sel telur yang juga haploid dihasilkan
di dalam ovarium. Pada tumbuhan berbunga, sel gamet dihasilkan di dalam putik
dan benang sari. Pembentukan gamet jantan dan gamet betina terjadi melalui
tahapan gametogenensis (dibahas pada subbab tersendiri). Penyatuan kedua gamet
akan menghasilkan zigot dengan variasi genetik. Ini disebabkan karena sel
anakan merupakan hasil penyatuan dua sel yang berbeda materi genetiknya. Perpaduan
ini menyebabkan adanya variasi genetik.
Pernahkah
kalian berpikir mengapa seekor kambing hanya melahirkan kambing, manusia
melahirkan manusia, atau sapi melahirkan sapi? Secara kodrati, makhluk hidup
tertentu hanya melahirkan makhluk yang sejenis. Ini dikarenakan adanya mekanisme tertentu pada saat awal perkembangbiakan. Bahkan, sebelum terbentuk
calon anak di dalam rahim, mekanisme ini sudah dimulai. Mekanisme ini dimulai
pada sel-sel kelamin (sel reproduksi) calon bapak dan calon ibu. Mekanisme
tersebut adalah pembelahan sel secara meiosis . Makhluk hidup yang sejenis
mempunyai jumlah kromosom yang sama pada setiap sel. Misalnya, manusia
mempunyai 46 kromosom, kecuali pada sel reproduksi atau sel kelaminnya. Sel
kelamin pada manusia hanya mempunyai setengah jumlah kromosom sel tubuh
lainnya, yaitu 23 kromosom. Jumlah setengah kromosom (haploid) ini diperlukan
untuk menjaga agar jumlah kromosom anak tetap 46. Kalian telah mengetahui bahwa
anak terbentuk dari perpaduan antara sel kelamin betina (sel telur) dan sel
kelamin jantan (sperma). Perpadu an kedua sel kelamin yang masing - masing
memiliki 23 kromosom ini akan menghasilkan sel anak (calon janin) yang
mempunyai 46 kromosom. Oleh sebab itu, pembelahan meiosis sangat berpengaruh
dalam perkembang an makhluk hidup.
Pembelahan
meiosis disebut juga pembelahan reduksi , yaitu pengurangan jumlah kromosom
pada sel-sel kelamin (sel gamet jantan dan sel gamet betina). Sel gamet jantan
pada hewan (mamalia) diben-tuk di dalam testis dan gamet betinanya dibentuk di
dalam ovarium. Gamet jantan pada tumbuhan dibentuk di dalam organ reproduktif
berupa benang sari, sedangkan gamet betinanya dibentuk di dalam putik. Sel
kelamin betina pada hewan berupa sel telur, sedangkan pada tumbuhan berupa
putik. Pada dasarnya, tahap pembelahan meiosis serupa dengan pembelahan
mitosis. Hanya saja, pada meiosis terjadi dua kali pembelahan, yaitu meiosis I
dan meiosis II. Masing-masing pembelahan meiosis terdiri dari tahap-tahap yang
sama, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Bagaimanakah ciri-ciri
setiap tahap pembelahan meiosis tersebut? Kalian akan mengetahuinya setelah
mempelajari uraian berikut.
1. Tahap Meiosis I
Seperti halnya pembelahan mitosis, sebelum mengalami pembe-lahan meiosis, sel
kelamin perlu mempersiapkan diri. Fase persiapan ini disebut tahap interfase .
Pada tahap ini, sel melakukan persiapan berupa penggandaan DNA dari satu
salinan menjadi dua salinan (seperti interfase pada mitosis). Tingkah laku
kromosom masih belum jelas terlihat karena masih berbentuk benang-benang halus
(kromatin) sebagaimana interfase pada mitosis. Selain itu, sentrosom juga
bereplikasi menjadi dua (masing-masing dengan 2 sentriol), seperti tampak pada
gambar di samping. Sentriol berperan dalam menentu-kan arah pembelahan sel.
Setelah
terbentuk salinan DNA, barulah sel mengalami tahap pembelahan meiosis I yang
diikuti tahap meiosis II. Tahap meiosis I ter-diri atas profase I, metafase I,
anafase I, dan telofase I, serta sitokinesis I. Bagaimanakah ciri-ciri setiap
fase pembelahan tersebut? Berikut akan dibahas fase-fase meiosis I pada sel
hewan dengan 4 kromosom diploid (2n = 2). Untuk lebih jelasnya, simaklah
penjelasan di bawah ini.
a. Profase I
Pada tahap meiosis I, profase I merupakan fase terpanjang atau terlama
dibandingkan fase lainnya bahkan lebih lama daripada tahap profase pada
pembelahan mitosis. Profase I dapat berlangsung dalam beberapa hari. Biasanya,
profase I membutuhkan waktu sekitar 90% dari keseluruhan waktu yang dibutuhkan
dalam pembelahan meiosis. Tahapan ini terdiri dari lima subfase, yaitu
leptoten, zigoten, pakiten, iploten, dan diakinesis.
1) Leptoten
Subfase leptoten ditandai adanya benang-benang kromatin yang memendek dan
menebal. Pada subfase ini mulai terbentuk sebagai kromosom homolog. Kalian
perlu membedakan kromosom homolog dengan kromatid saudara. Gambar 4.13
memperlihatkan perbedaan pasangan kromosom homolog dengan kromatid saudara.
2) Zigoten
Kromosom homolog saling berdekatan atau berpasangan menurut panjangnya.
Peristiwa ini disebut sinapsis. Kromosom
homolog yang berpasangan ini disebut bivalen (terdiri dari 2 kromosom
homolog).
3) Pakiten
Kromatid antara kromosom homolog satu dengan kromosom homolog yang lain disebut
sebagai kromatid bukan saudara ( non
sister chromatids ). Dengan demikian, pada setiap kelompok sinapsis terdapat 4
kromatid (1 pasang kromatid saudara dan 1 pasang kromatid bukan saudara). Empat
kromatid yang membentuk pa-sangan sinapsis ini disebut tetrad .
4) Diploten
Setiap bivalen me ngandung empat kromatid yang tetap berkaitan atau berpasangan
di suatu titik yang disebut kiasma
(tunggal). Apabila titik-titik perlekatan tersebut lebih dari satu disebut
kiasmata. Proses perlekatan atau persilangan kromatid-kromatid disebut pindah
silang ( crossing over ). Pada proses pin-dah silang, dimungkinkan terjadinya
pertukaran materi genetik
(DNA) dari homolog satu ke homolog lainnya. Pindah silang ini-lah yang
memengaruhi variasi genetik sel anakan.
5)
Diakinesis
Pada subfase ini terbentuk benang-benang spindel pembelahan (gelendong
mikrotubulus). Sementara itu, membran inti sel
atau karioteka dan nukleolus mulai lenyap.Profase I diakhiri dengan
terbentuknya tetrad yang mem-bentuk dua pasang kromosom homolog. Perhatikan
lagi Setelah profase I berakhir, kromosom mulai bergerak ke bidang
metafase.
b. Metafase
I
Pada metafase I, kromatid hasil duplikasi kromosom homolog berjajar
berhadap-hadapan di sepanjang daerah ekuatorial inti (bidang metafase I).
Membran inti mulai menghilang. Mikrotubulus kinetokor dari salah satu kutub
melekat pada satu kromosom di setiap pasangan. Sementara mikrotubulus dari
kutub berlawanan melekat pada pasang-an homolognya. Dalam hal ini, kromosom
masih bersifat diploid.
c. Anafase I
Setelah tahap metafase I selesai, gelendong mikrotubulus mulai menarik kromosom
homolog sehingga pasangan kromosom homolog terpisah dan masing-masing menuju ke
kutub yang berlawanan . Peristiwa ini mengawali tahap anafase I.
Namun, kromatid saudara masih terikat pada sentromernya dan bergerak sebagai
satu unit tunggal. Inilah perbedaan antara anafase pada mitosis dan meiosis.
Pada mitosis, mikrotubulus memisahkan kromatid yang bergerak ke arah
berlawanan. Coba pelajari lagi tahap anafase pada mitosis.
d. Telofase I
Pada telofase, setiap kromosom homolog telah mencapai kutub-kutub yang
berlawanan. Ini berarti setiap kutub mempunyai satu set kromosom haploid. Akan
tetapi, setiap kromosom tetap mempunyai dua kromatid kembar. Pada fase ini,
membran inti muncul kembali. Peristiwa ini kemudian diikuti tahap selanjutnya,
yaitu sitokinesis.
e. Sitokinesis
Kalian masih ingat pengertian sitokinesis pada sel hewan mau-pun tumbuhan
bukan? Ya, sitokinesis merupakan proses pembelahan sitoplasma. Tahap
sitokinesis terjadi secara simultan dengan telofase. Artinya, terjadi secara
bersama-sama. Tahap ini merupakan tahap di antara dua pembelahan meiosis. Alur
pembelahan atau pelat sel mulai terbentuk. Pada tahap ini tidak
terjadi perbanyakan (replikasi) DNA. Hasil pembelahan meiosis I
menghasilkan dua sel haploid yang
mengandung setengah jumlah kromosom homolog. Meskipun demiki-an, kromosom
tersebut masih berupa kromatid saudara (kandungan DNA-nya masih rangkap). Untuk
menghasilkan sel anakan yang mem-punyai kromosom haploid diperlukan proses
pembelahan selanjutnya, yaitu meiosis II. Jarak waktu antara meiosis I dengan
meiosis II disebut
dengan interkinesis .
Jadi, tujuan
meiosis II adalah membagi kedua salinan DNA pada sel anakan yang baru hasil
dari meiosis I. Meiosis II terjadi pada ta-hap-tahap yang serupa seperti
meiosis I. Nah, untuk mengetahui lebih lanjut tentang tahap meiosis II,
perhatikan uraian selanjutnya.
2. Tahap Meiosis II
Tahap meiosis II juga terdiri dari profase, metafase, anafase, dan telofase.
Tahap ini merupakan kelanjutan dari tahap meiosis I. Masing-masing sel anakan
hasil pembelahan meiosis I akan membelah lagi menjadi dua. Sehingga, ketika
pembelahan meiosis telah sempurna, dihasilkan empat sel anakan. Hal yang perlu
diingat adalah bahwa jumlah kromo-som keempat sel anakan ini tidak lagi diploid
(2n) tetapi sudah haploid
(n). Proses pengurangan jumlah kromosom ini terjadi pada tahap meiosis II.
Bagaimanakah proses pengurangan jumlah kromosom ini terjadi? Kalian akan
mengetahuinya setelah mempelajari uraian di bawah ini.
a. Profase II
Fase pertama pada tahap pembelahan meiosis II adalah profase II .
Pada fase ini, kromatid saudara pada setiap sel anakan masih melekat pada
sentromer kromosom. Sementara itu, benang mi-krotubulus mulai terbentuk dan
kromosom mulai bergerak ke arah bidang metafase. Tahap ini terjadi dalam waktu
yang singkat karena diikuti tahap berikutnya.
b. Metafase II
Pada metafase II, setiap kromosom yang berisi dua kromatid, me-rentang atau
berjajar pada bidang metafase II . Pada tahap ini, benang-benang
spindel (benang mikrotubulus) melekat pada kinetokor masing-masing kromatid.
c. Anafase II
Fase ini mudah dikenali karena benang spindel mulai menarik kromatid menuju ke
kutub pembelahan yang berlawanan. Akibatnya, kromosom memisahkan kedua
kromatidnya untuk bergerak menuju kutub yang berbeda. Kromatid
yang terpisah ini se-lanjutnya berfungsi sebagai kromosom individual.
d. Telofase II
Pada telofase II, kromatid yang telah menjadi kromosom menca-pai kutub
pembelahan. Hasil akhir telofase II adalah terbentuknya 4 sel haploid, lengkap
dengan satu salinan DNA pada inti selnya (nuklei).
e. Sitokinesis II
Selama telofase II, terjadi pula sitokinesis II, ditandai adanya sekat sel yang
memisahkan tiap inti sel. Akhirnya terbentuk 4 sel kembar yang haploid.
Berdasarkan uraian di depan, sel-sel anakan sebagai hasil pembelahan meiosis
mempunyai sifat genetis yang bervariasi satu sama lain. Variasi genetis yang dibawa
sel kelamin orang tua menyebabkan munculnya keturunan yang bervariasi juga.
B. Pembelahan Mitosis
Pembelahan sel secara mitosis meliputi sejumlah tahapan tertentu. Sebenarnya,
pembelahan mitosis hanyalah sebagian kecil dari siklus sel. Siklus sel terdiri
dari fase pembelahan mitosis (M) dan periode pertumbuhan yang disebut
interfase. Interfase merupakan bagian ter-besar dari siklus sel. Interfase
terdiri dari tiga sub fase, yaitu fase G1 ( pertumbuhan primer ), fase S
(sintesis) , dan fase G2 ( pertumbuhan sekunder ).
Pembelahan mitosis merupakan pembelahan yang menghasil-kan sel-sel tubuh (sel
somatik). Secara garis besar, pembelahan sel
secara mitosis terdiri dari fase istirahat ( interfase ), fase pembelahaninti
sel ( kariokinesis ), dan fase pembelahan sitoplasma (sitokinesis). Bagaimanakah
ciri-ciri setiap fase pembelahan tersebut? Untuk menge-tahuinya, simaklah
penjelasan berikut.
1. Interfase (Fase Istirahat)
Pada tahap ini, sel dianggap sedang istirahat dan tidak melakukan pembelahan.
Namun, interfase merupakan tahap yang penting untuk mempersiapkan pembelahan
atau melakukan metabolisme sel. Pada interfase, tingkah laku kromosom tidak
tampak karena berbentuk benang-benang kromatin yang halus. Walaupun begitu, sel
anak yang baru terbentuk sudah melakukan metabolisme. Sel perlu tumbuh dan
melakukan berbagai sintesis sebelum memasuki proses pembelahan berikutnya.Apa
saja kegiatan sel pada saat interfase? Pada saat interfase, sel mengalami
subfase berikut.
a. Fase Pertumbuhan Primer ( Growth 1 disingkat G1 )
Sel yang
baru terbentuk mengalami pertumbuhan tahap pertama. Pada subfase ini, sel-sel
belum mengadakan replikasi DNA yang masih bersifat 2n (diploid). Sementara
organel-organel yang ada di dalam sel, seperti mitokondria, retikulum
endoplasma, kompleks golgi, dan or-ganel lainnya memperbanyak diri guna
menunjang kehidupan sel.
b. Fase Sintesis (S)
Pada subfase ini, sel melakukan sintesis materi genetik. Materi ge-netik adalah
bahan-bahan yang akan diwariskan kepada keturunannya, yaitu DNA. DNA dalam inti
sel mengalami replikasi (penggandaan jumlah salinan). Jadi, subfase sintesis
(penyusunan) menghasilkan 2 salinan DNA.
c. Fase Pertumbuhan Sekunder ( Growth 2 disingkat G2 )
Setelah DNA mengalami replikasi, subfase berikutnya adalah per-tumbuhan
sekunder (G2). Pada subfase ini, sel memperbanyak organel-organel yang
dimilikinya. Ini bertujuan agar organel-organel tersebut dapat diwariskan
kepada setiap sel turunannya. Pada subfase ini, rep-likasi DNA telah selesai
dan sel bersiap-siap mengadakan pembelahan secara mitosis. Selain itu, inti sel
(nukleus) telah terbentuk dengan jelas dan terbungkus membran inti.
Pada subfase
ini, inti sel mempunyai satu atau lebih nukleolus (membran inti sel). Di luar
inti terdapat dua sentrosom yang terbentuk oleh replikasi sentrosom pada tahap
sebelumnya. Sentrosom mengala-mi perpanjangan menyebar secara radial yang
isebut aster (bintang). Pada sentrosom terdapat sepasang sentriol yang
berfungsi menentukan orientasi pembelahan sel. Walaupun kromosom telah
diduplikasi pada fase S, namun pada fase G2, kromosom belum dapat dibedakan
secara individual karena masih berupa benang-benang kromatin.
Setelah
ketiga tahapan interfase dilalui, sel telah siap menjalani pembelahan secara
mitosis. Seperti fase interfase, pembelahan mitosis juga terdiri dari beberapa fase.
Untuk mengetahui lebih jauh tentang fase-fase pada pembelahan mitosis, simaklah
penjelasan berikut.
2. Pembelahan Mitosis
Kalian telah mengetahui bahwa pembelahan mitosis menghasil-kan sel anakan yang
identik dengan induknya. Secara garis besar, fase pembelahan mitosis terbagi
menjadi dua fase, yaitu fase pembelahan inti ( kariokinesis ) dan fase
pembelahan sitoplasma ( sitokinesis ).Kariokinesis adalah fase pembelahan inti
sel. Secara rinci, fase kariokinesis dibagi menjadi empat subfase, yaitu profase,
metafase, anafase, dan telofase. Sekarang, marilah kita bahas keempat subfase
tersebut.
a Profase
Pada permulaan profase, di dalam nukleus mulai terbentuk kro-mosom , yaitu
benang-benang rapat dan padat yang terbentuk akibat menggulungnya kromatin.
Pada fase ini, kromosom dapat dilihat menggunakan mikroskop. Selanjutnya,
nukleolus menghilang dan terjadi duplikasi kromosom (kromosom membelah dan
memanjang) menghasilkan 2 kromosom anakan yang disebut kromatid . Kedua
kromatid tersebut bersifat identik sehingga disebut kromatid kembar (sister
chromatid ), yang bersatu atau dihubungkan oleh sentromer pada lekukan
kromosom. Sentromer merupakan bagian kromosom yang
menyempit, tampak lebih terang dan membagi kromosom menjadi 2 lengan.
Pada akhir profase, di dalam sitoplasma mulai terbentuk gelendong pembelahan (
spindel ) yang berasal dari mikrotubulus. Mikrotubulus tersebut memanjang,
seolah-olah mendorong dua sentrosom di sepanjang permukaan inti sel (nukleus).
Akibatnya, sentrosom sa ling menjauh. Proses ini kemudian berlanjut ke fase
berikutnya, yaitu metafase.
b Metafase
Tahap awal metafase (prometafase) ditandai dengan semakin memadatnya kromosom
(kromosom ini terdiri dari 2 kromatid) dan
terpecahnya membran inti (membran nukleus). Hal ini menyebab-kan mikrotubulus
dapat menembus inti sel dan melekat pada struktur khusus di daerah sentromer
setiap kromatid, disebut kinetokor . Oleh karena itu, kinetokor ini berfungsi
sebagai tempat bergantung bagi kromosom. Sebagian mikrotubulus yang melekat
pada kinetokor disebut mikro-tubulus kinetokor, sedangkan mikrotubulus yang
tidak memperoleh kinetokor disebut mikrotubulus non kinetokor. Sementara itu,
mikrotubulus non kinetokor berinteraksi dengan mikrotubulus lain dari kutub sel
yang berlawanan. Pada metafase, kromosom tampak
jelas.
Pada tahap
metafase sesungguhnya, sentrosom telah berada pada kutub sel. Dinding inti sel
menghilang. Sementara itu, kromosom me-nempatkan diri pada bidang pembelahan
yang disebut bidang metafase. Bidang ini merupakan bidang khayal yang terletak
tepat di tengah sel, seperti garis katulistiwa bumi sehingga disebut juga
bidang ekuator. Pada bidang ini, sentromer dari seluruh kromosom terletak pada
satu baris yang tegak lurus dengan gelendong pembelahan. Kinetokor pada setiap
kromatid menghadap pada kutub yang berlainan. Dengan
letak kromosom berada di bidang pembelahan, maka pembagian jumlah informasi DNA
yang akan diberikan kepada sel anakan yang baru, benar-benar rata dan sama
jumlahnya. Tahapan ini merupakan akhir dari metafase.
c Anafase
Setelah berakhirnya tahap metafase, pembelahan sel berlanjut pada tahap
anafase. Tahap anafase ditandai dengan berpisahnya
kromatid saudara pada bagian sentromer kromosom. Gerak kromatid ini disebabkan
tarikan benang mikrotubulus yang berasal dari sentriol pada kutub sel. Kalian
telah mengetahui bahwa mikrotubulus melekat pada sentromer. Hal ini menyebabkan
sentromer tertarik terlebih dahulu. Akibatnya, sentromer berada di depan dan
bagian lengan kromatid berada di belakang. Struktur ini seperti huruf V.
Gerakan ini menempuh jarak sekitar 1μm (10-6 meter) tiap menit. Pada saat
bersamaan, mikrotubulus non kinetokor semakin memanjang sehingga jarak kedua
kutub sel semakin jauh. Selanjutnya, masing-masing kromatid bergerak ke arah
kutub yang berlawanan dan berfungsi sebagai kromosom lengkap, dengan sifat
keturunan yang sama (identik). Untuk menjalankan tugasnya ini, mikrotubulus
telah mengalami peruraian pada bagian kinetokornya. Lalu bagaimanakah bidang
pembelahan sel pada hewan dan tumbuhan?
Salah satu perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan adalah ada tidaknya sentriol.
Pada sel tumbuhan, peran sentriol digantikan oleh kromosom sehingga arah
pembelahan tetap menuju ke kutub sel. Pada sel hewan, sentriol pada kutub sel
merupakan arah yang dituju oleh gerakan kromatid saat pembelahan.
d Telofase
Pada tahap telofase ini, inti sel anakan terbentuk kembali dari fragmen - fragmen
nukleus. Bentuk selnya memanjang akibat peran
mikrotubulus non kinetokor. Benang-benang kromatin mulai longgar. Dengan
demikian, fase kariokinesis yang menghasilkan dua inti sel anak yang identik
secara genetik telah berakhir, namun dua inti sel masih berada dalam satu sel.
Agar kedua inti terpisah menjadi sel baru, perlu adanya pembelahan sitoplasma
yang disebut sitokinesis. Sitokinesis terjadi,
segera setelah telofase selesai. Pada fase sitokinesis terjadi pembelahan
sitoplasma diikuti pembentukan sekat sel baru, sehingga terbentuk dua sel
anakan.
Pada sel hewan, sitokinesis ditandai dengan pembentukan alur pembelahan melalui
pelekukan permukaan sel di sekitar bekas bidang ekuator. Di sepanjang alur
melingkar, terdapat mikrofi lamen yang terdiri dari protein aktin dan miosin.
Protein tersebut berperan dalam kontraksi otot atau pergerakan sel yang lain.
Kontraksi ini semakin ke dalam sehingga menjepit sel dan membagi isi sel
menjadi 2 bagian yang sama.
Berbeda
dengan sel hewan, sel tumbuhan mempunyai dinding sel yang keras. Oleh karena
itu, pada sitokinensis tidak terbentuk
alur pembelahan. Sitokinesis terjadi dengan pembentukan pelat sel ( cell plate )
yang terbentuk oleh vesikula di sekitar bidang ekuator. Vesikula-vesikula yang
dibentuk oleh badan golgi tersebut saling bergabung. Penggabungan juga terjadi
dengan membran plasma diikuti terbentuknya dinding sel yang baru oleh materi
dinding sel yang dibawa oleh vesikula.
C. Gametogenesis
dan Pewarisan Sifat
Sebelum menjadi individu baru, baik pada tumbuhan maupun hewan, tentunya
diperlukan bahan baku atau cikal bakal pembentuk in-dividu baru tersebut. Pada
proses perkembangbiakan generatif (seksual) hewan maupun tumbuhan, bahan baku
tersebut berupa sel kelamin yang disebut gamet. Gamet jantan dan betina
diperlukan untuk mem-bentuk zigot, embrio, kemudian individu baru. Nah, pada
materi beri-kut ini akan dibahas tentang proses pembentukan gamet, baik jantan
maupun betina yang disebut gametogenesis ( genesis = pembentukan).Gametogenesis
melibatkan pembelahan meiosis dan terjadi pada organ reproduktif. Pada hewan
dan manusia, gametogenesis terjadi pada testis dan ovarium, sedangkan pada
tumbuhan terjadi pada pu-tik dan benang sari. Hasil gametogenesis adalah
sel-sel kelamin, yaitu gamet jantan (sperma) dan gamet betina (ovum atau sel
telur). Seka-rang, marilah kita mempelajari proses terjadinya gametoge nesis
pada hewan dan tumbuhan.
1.
Gametogenesis pada Hewan
Gametogenesis
memegang peranan yang sangat penting dalam perkembangbiakan hewan.
Gametogenesis pada hewan yang akan kita pelajari dibagi menjadi dua, yaitu
spermatogenesis dan oogenesis. Spermatogenesis merupakan proses pembentukan
gamet jantan (sperma).Sementara oogenesis adalah proses pembentuk an gamet
betina (ovum atau sel telur).
a. Spermatogenesis
Sperma berbentuk kecil, lonjong, berfl agela, dan secara keselu-ruhan bentuknya
menyerupai kecebong (berudu). Flagela pada sperma digunakan sebagai alat gerak
di dalam medium cair. Sperma dihasilkan pada testis. Pada mamalia, testis
terdapat pada hewan jantan sebagai buah pelir atau buah zakar. Buah pelir pada
manusia berjumlah sepasang.
Di dalam testis terdapat saluran-saluran kecil yang disebut tubulus seminiferus
. Pada dinding sebelah dalam saluran inilah, terjadi proses spermatogenesis. Di
bagian tersebut terdapat sel-sel induk sperma yang bersifat diploid (2n) yang
disebut spermatogonium .Pembentukan sperma terjadi ketika spermatogonium
mengalami pembelahan mitosis menjadi spermatosit primer (sel sperma primer).
Selanjutnya, sel spermatosit primer mengalami meiosis I menjadi dua spermatosit
sekunder yang sama besar dan bersifat haploid. Setiap sel spermatosit sekunder
mengalami meiosis II, sehingga terbentuk 4 sel spermatid yang sama besar dan
bersifat haploid.
Mula-mula, spermatid berbentuk bulat, lalu
sitoplasmanya se-makin banyak berkurang dan tumbuh menjadi sel spermatozoa yang
berfl agela dan dapat bergerak aktif. Berarti, satu spermatosit primer
menghasilkan dua spermatosit sekunder dan akhirnya terbentuk 4 sel spermatozoa
(jamak = spermatozoon ) yang masing-masing bersifat haploid dan fungsional
(dapat hidup).
b. Oogenesis
Oogenesis merupakan proses pembentukan sel kelamin betina atau gamet betina
yang disebut sel telur atau ovum. Oogenesis terjadi di dalam ovarium. Di dalam
ovarium, sel induk telur yang disebut oogonium tumbuh besar sebagai oosit
primer sebelum membelah secara meiosis. Berbeda dengan meiosis I pada
spermatogenesis yang menghasilkan 2 spermatosit sekunder yang sama besar.
Meiosis I pada oosit primer menghasilkan 2 sel dengan komponen sitoplasmik yang
berbeda, yaitu 1 sel besar dan 1 sel kecil. Sel yang besar disebut oosit
sekunder , sedangkan sel yang kecil disebut badan kutub primer ( polar body ).
Oosit sekunder dan badan kutub primer mengalami pembelahan meiosis tahap II.
Oosit sekunder menghasilkan dua sel yang berbeda. Satu sel yang besar disebut
ootid yang akan berkembang menjadi ovum. Sedangkan sel yang kecil disebut badan
kutub.Sementara itu, badan kutub hasil meiosis I juga membelah menjadi dua
badan kutub sekunder. Jadi, hasil akhir oogenesis adalah satu ovum (sel telur)
yang fungsional dan tiga badan kutub yang mengalami degenerasi (mati).
Selain pada
hewan, gametogenesis juga terjadi pada tumbuhan. Berikut ini akan diuraikan
tentang gametogenesis pada tumbuhan
tingkat tinggi.
2. Gametogenesis pada Tumbuhan Tingkat Tinggi
Sebelum menjadi gamet, hasil akhir meiosis pada gametogenesis mengalami
perkembangan terlebih dahulu melalui proses yang disebut maturasi. Berikut ini
kalian akan membahas proses gametogenesis pada tumbuhan berbunga (Angiospermae)
saja. Pada tumbuhan berbunga, gametogenesis diperlukan dalam pem-bentukan gamet
jantan dan pembentukan gamet betina. Pembentukan gamet jantan disebut
mikrosporogenesis, sedangkan pembentukan gamet betina disebut megasporogenesis.
a. Mikrosporogenesis
Mikrosporogenesis berlangsung di dalam benang sari, yaitu pada bagian kepala
sari atau anthera . Kepala sari ini meng-hasilkan serbuk sari, yang mengandung
sel sperma. Pembentukan sel sperma dimulai dari sebuah sel in-duk mikrospora
diploid yang disebut mikros porosit di dalam anthera. Mikrosporosit ini
mengalami meiosis I menghasilkan sepasang sel haploid. Selanjutnya, sel ini
mengalami meiosis II dan menghasilkan 4 mikrospora yang haploid. Keempat
mikrospora ini berkelompok
menjadi satu sehingga disebut sebagai tetrad .
Setiap mikrospora mengalami pembelahan mi-tosis. Pembelahan ini menghasilkan
dua sel, yaitu sel generatif dan sel vegetatif. Sel vege tatif ini mempu-nyai
ukuran yang lebih besar daripada sel generatif. Struktur bersel dua ini
terbungkus dalam dinding sel yang tebal. Kedua sel dan dinding sel ini
bersama-sama membentuk sebuah butiran serbuk sari yang belum dewasa.
Setelah terbentuk serbuk sari, inti generatif membelah secara mitosis tanpa
disertai sitokinesis, sehingga terbentuklah dua inti sel sperma. Sementara itu,
inti vegetatifnya tidak membelah. Pembentukan sel sperma ini dapat terjadi
sebelum serbuk sari keluardari anthera atau pada saat serbuk sari sampai di kepala
putik (stigma). Pada saat inilah, tangkai serbuk sari mulai tumbuh. Pada
umumnya, pembe-lahan mitosis sel generatif terjadi setelah buluh serbuk sari
menembus stigma atau mencapai kantung embrio di dalam bakal biji (ovulum).
b. Megasporogenesis
Megasporogenesis merupakan proses pembentukan gamet betina.
Proses ini terjadi di dalam bagian betina bunga, yaitu bakal biji (ovulum) yang dibungkus oleh bakal buah ( ovarium) pada
pangkal putik. Di dalam bakal biji terdapat sporangium yang mengandung
megasporofi t yang bersifat diploid. Selanjutnya, megasporofit mengalami
meiosis menghasilkan 4 megaspora haploid yang letaknya berderet. Tiga buah
megaspora mengalami degenerasi dan mati, tinggal sebuah megaspora yang masih
hidup.Megaspora yang hidup ini mengalami pembelahan kromosom secara mitosis 3
kali berturut-turut, tanpa diikuti pembelahan sitoplasma. Hasilnya berupa
sebuah sel besar yang disebut kandung lembaga muda yang mengan dung delapan
inti haploid. Kandung lembaga ini dikelilingi kulit ( integumen). Di ujungnya
terdapat sebuah lubang (mikropil) sebagai tempat masuknya saluran serbuk sari
ke dalam kandung lembaga.
Selanjutnya,
tiga dari delapan inti tadi menempatkan diri di dekat mikropil. Dua di antara
tiga inti yang merupakan sel sinergid meng-alami degenerasi. Sementara itu,
inti yang ketiga berkembang menjadi sel telur. Tiga buah inti lainnya bergerak
ke arah kutub kalaza , tetapi kemudian mengalami degenerasi pula. Ketiga inti
ini dinamakan inti antipoda . Sisanya, dua inti yang disebut inti kutub,
bersatu di tengah kandung lembaga dan terjadilah sebuah inti diploid (2n). Inti
ini disebut inti kandung lembaga sekunder . Ini berarti kandung lembaga telah
masak, yang disebut megagametofi t dan siap untuk dibuahi.
3. Pewarisan Sifat dan Variasi Genetis
Secara garis besar, ada tiga mekanisme yang menyebabkan ter-jadinya variasi
genetik pada suatu populasi. Ketiga mekanisme ini
dapat dijelaskan sebagai berikut.
a. Pindah silang
Telah dijelaskan di depan bahwa sel kelamin membelah secara meiosis. Pada
profase I, kromosom homolog muncul pertama kali se bagai pasangan.
Kromosom-kromosom homolog ini saling bersilangan pada kiasmata. Pada kiasmata
inilah terjadi pindah silang ( crossing over ) materi genetik dari kromosom
satu ke kromosom lainnya. Pindah silang ini terjadi ketika dua kromatid dari
kromosom yang berbeda bertukar tempat. Kromatid yang sudah tidak identik lagi
dengan kromatid saudaranya karena terjadi pindah silang disebut dyad .
Terjadinya pindah silang ini dapat kalian lihat pada Gambar 4.24. Pada manusia,
dua atau tiga kasus kejadian pindah silang dapat terjadi untuk setiap pasangan
kromosom.
b. Pemilahan
kromosom secara bebas
Kalian telah mengetahui bahwa pembelahan sel selalu diikuti pembagian kromosom
pada sel anakan yang dihasilkan. Begitu pula
dengan pembelahan meiosis. Pada metafase I, pasangan kromosom homolog terletak
pada bidang metafase. Orientasi pasangan homolog yang menghadap kutub-kutub sel
bersifat acak. Setiap pasangan mempunyai dua kemungkinan dalam penyusunan ini.
Kita ambil contoh organisme yang mempunyai empat kromosom diploid (2n = 4).
Organisme ini mempunyai 2 kromosom dalam sel gametnya. Dua kromosom ini dapat
menghasilkan empat kemungkinan sel anakan dengan kombinasi kromosom berbeda
satu sama lain Bagaimanakah dengan manusia? Manusia mempunyai 46 kromosom
diploid. Ini berarti pada sperma atau sel telur terdapat 23 kromosom haploid.
Dari 23 kromosom ini mempunyai sekitar 8 juta kemungkinan penyusunan homolog
pada metafase. Kandungan kromosom pada sel sperma atau sel telur ini akan
diwariskan pada anak keturunannya. Jadi, setiap manusia sebenarnya merupakan 1
dari 8 juta kemungkinan pemilahan kromosom yang diwariskan oleh bapak atau ibu
kandungnya.
c. Fertilisasi random
Di dalam sebuah keluarga, seorang anak mempunyai sifat yang berbeda dengan
saudara-saudaranya. Seorang anak tidak ada yang memiliki sifat yang sama persis
dengan ibu atau bapaknya. Akan tetapi, sifatnya kemungkinan besar merupakan
perpaduan sifat kedua orang tuanya. Ini jelas sangat masuk akal, sebab seorang
anak dihasilkan dari pembuahan 1 sel telur ibu oleh 1 sel sperma bapak. Sel
telur yang dibuahi sperma akan menjadi zigot sebagai cikal bakal manusia. Jadi,
genetik seorang anak sangat dipengaruhi kromosom yang terkandung dalam sel
telur atau sperma tersebut. Kalian mengetahui bahwa setiap sel kelamin (sperma
dan sel telur) yang menentukan kromosom anak merupakan 1 dari 8 juta
kemungkinan. Hal ini berarti, seorang manusia merupakan salah satu dari 64
trilyun (8 juta × 8 juta) kombinasi kromosom diploid. Dengan kata lain, kita
telah memenangkan pertandingan melawan 64 triliun calon anak yang mungkin
dilahirkan. Inilah tanda kebesaran Tuhan Yang Maha Esa.
