Reproduksi Sel

PEMBELAHAN SEL

Dalam masa pertumbuhan, tubuh kita bertambah besar dan tinggi. Begitu juga dengan hewan dan tumbuhan. Mengapa dalam pertumbuhan tubuh makhluk hidup dapat bertambah besar dan tinggi? Sel-sel penyusun tubuh makhluk hidup mengalami pembelahan sehingga bertambah banyak. Pertambahan jumlah sel inilah yang menyebabkan tubuh bertambah besar dan tinggi.

Tujuan Pembelahan Sel

Sel merupakan struktur terkecil dari makhluk hidup, oleh karena itu sel sangat menentukan fungsi dan bentuk dari organ atau jaringan yang disusunnya. Kumpulan dari banyak sel dengan struktur dan fungsi yang sama disebut jaringan dan kumpulan jaringan dengan tujuan fungsi tertentu disebut organ.

Untuk bisa mencapai jumlah banyak, sel melakukan pembelahan. Pembelahan sel mempunyai tujuan sebagai berikut :

• Regenerasi sel-sel yang rusak/mati
• Pertumbuhan dan perkembangan
• Berkembang biak (reproduksi)
• Variasi individu baru
• 
  

Macam-Macam Cara Pembelahan Sel

Terdapat 3 macam pembelahan sel dengan tujuan dan fungsi yang berbeda, yaitu :

1.   Pembelahan Mitosis

Pembelahan mitosis menghasilkan sel anakan yang jumlah kromosomnya sama dengan jumlah kromosom sel induknya, pembelahan mitosis terjadi pada sel somatik.
         Sel – sel tersebut juga memiliki kemampuan yang berbeda – beda dalam melakukan pembelahannya, ada sel – sel yang mampu melakukan pembelahan secara cepat, ada yang lambat dan ada juga yang tidak mengalami pembelahan sama sekalisetelah melewati masa pertumbuhan tertentu, misalnya sel – sel germinatikum kulit mampu melakukan pembelahan yang sangat cepat untuk menggantikan sel – sel kulit yang rusak atau mati. Akan tetapi sel – sel yang ada pada organ hati melakukan pembelahan dalam waktu tahunan, atau sel – sel saraf pada jaringan saraf yang sama sekali tidak tidak mampu melakukan pembelahan setelah usia tertentu. Sementara itu beberapa jenis bakteri mampu melakukan pembelahan hanya dalam hitungan jam, sehingga haya dalam waktu beberapa jam saja dapat dihasilkan ribuan, bahkan jutaan sel bakteri. Sama dnegan bakteri, protozoa bersel tunggal mampu melakukan pembelahan hanya dalam waktu singkat, misalkan amoeba, paramecium, didinium, dan euglena.
         Pada sel – sel organisme multiseluler, proses pembelahan sel memiliki tahap – tahap tertentu yang disebut siklus sel. Sel – sel tubuh yang aktif melakukan pembelahan memiliki siklus sel yang lengkap. Siklus sel tersebut dibedakan menjadi dua fase(tahap ) utama, yaitu interfase dan mitosis. Interfase terdiri atas 3 fase yaitu fase G, ( growth atau gap), fase S (synthesis), fase G2(growth atau Gap2).
          Pembelahan mitosis dibedakan atas dua fase, yaitu kariokinesis dan sitokinesis, kariokinesis adalah proses pembagian materi inti yang terdiri dari beberapa fase, yaitu Profase, Metafase, dan Telofase. Sedangkan sitokinesis adalah proses pembagian sitoplasma kepada dua sel anak hasil pembelahan.

1. Kariokinesis

Kariokinesis selama mitosis menunjukkan cirri yang berbeda – beda pada tiap fasenya. Beberapa aspek yang dapat dipelajari selama proses pembagian materi inti berlangsung adalah berubah – ubah pada struktur kromosom,membran inti, mikro tubulus dan sentriol. Ciri dari tiap fase pada kariokinesis adalah :

a)   Profase 

1.   Benang – benang kromatin berubah menjadi kromosom. Kemudian setiap kromosom membelah menjadi kromatid dengan satu sentromer.

2.   Dinding inti (nucleus) dan anak inti (nucleolus) menghilang.

3.    Pasangan sentriol yang terdapat dalam sentrosom berpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan.

4.   Serat – serat gelendong atau benang – benang spindle terbentuk diantara kedua kutub pembelahan.

b)   Metafase 
Setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah sel dan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer atau kinetokor.

c)   Anaphase
Sentromer dari setiap kromosom membelah menjadi dua dengan masing – masing satu kromatida. Kemudian setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan menuju kekutub yang berlawanan. Pada akhir nanfase, semua kroatida sampai pada kutub masing – masing.

d)   Telofase
Pada telofase terjadi peristiwa berikut :

1.   Kromatida yang berada pada kutub berubah menjasadi benang – benang kromatin kembali.

2.   Terbentuk kembali dinding inti dan nucleolus membentuk dua inti baru.

3.   Serat – serat gelendong menghilang.

4.   Terjadi pembelahan sitoplasma (sitokenesis) menjadi dua bagian, dan terbentuk membrane sel pemisah ditengah bidang pembelahan. Akhirnya , terbentuk dua sel anak yang mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan kromosom induknya.

Hasil mitosis :
1. Satu Sel induk yang diploid (2n) menjadi 2 sel anakan yang masing – masing diploid.
2. Jumlah kromosom sel anak sama dengan jumlah kromosom sel induknya.

2. Sitokinesis 

Selama sitokinesis berlangsung, sitoplasma sel hewan dibagi menjadi dua melalui terbentuknya cincin kontraktil yang terbentuk oleh aktin dan miosin pada bagian tengah sel. Cincin kontraktil ini menyebabkan terbentuknya alur pembelahan yang akhirnya akan menghasilkan dua sel anak. Masing – masing sel anak yang terbentuk ini mengandung inti sel, beserta organel – organel selnya. Pada tumbuhan, sitokinesis ditandai dengan terbentuknya dinding pemisah ditengah – tengah sel. Tahap sitokinesis ini biasanya dimasukkan dalam tahap telofase.

2.   Pembelahan Meiosis

 Pembelahan Meiosis disebut juga pembelahan reduksi, di karena terjadinya pengurangan jumlah kromosom dalam prosesnya dari 2n menjadi n.

Menghasilkan sel anakan dengan jumlah kromosom separuh dari jumlah kromosom sel induknya. Contoh, sel induk gamet jantan (spermatogonium) merupakan sel yang diploid (2n) setelah membelah, sel anak yang terbentuk (spermatozoa) merupakan sel yang haploid (n).

Dalam pembelahan Meiosis terjadi dua kali pembelahan sel secara berturut –turut, tanpa diselingi adanya interfase, yaitu tahap meiosis 1 dan meiosis 2 dengan hasil akhir 4 sel anak dengan jumlah kromosom haploid (n).

MEIOSIS I

1. Profase I

     a. Leptoten

          Kromatin menebal membentuk kromosom.

     b. Zygoten

 Kromosom yang homolog mulai berpasangan, kedua sentriol bergerak menuju ke kutub yang berlawanan.

    c. Pakiten 

Tiap kromosom menebal dan mengganda menjadi dua kromatida dengan satu sentromer.

    d. Diploten 

Kromatida membesar dan memendek, bergandengan yang homolog dan menjadi rapat.

    e. Diakenesis

Ditandai dengan adanya pindah silang (crossing over) dari bagian kromosom yang telah mengalami duplikasi. Hal ini hanya terjadi pada meiosis saja,, yang dapat mengakibatkan terjadinya rekombinasi gen. nucleolus dan dinding inti menghilang. Sentriol berpisah menuju kutub yang berawanan, terbentuk serat gelendong diantara dua kutub.

2. Metafase 1

     Pada tahap ini, tetrad menempatkan dirinya pada bidang ekuator. Membrane inti sudah tidak tampak lagi dan sentromer terikat oleh spindel pembelahan.

3. Anafase I 

     Pada tahap ini, spindel pembelahan memendek dan menarik belahan tetrad (diad) ke kutub sel berlawanan sehingga kromosom homolog dipisahkan. Kromosom hasil crossing over yang bergerak ke kutub sel membawa materi genetic yang berbeda.

4. Telofase I

     Pada tahap ini, membrane sel membentuk sekat sehingga terbentuk dua sel anak yang bersifat haploid, tetapi setiap kromosom masih mengandung dua kromatid (siser cromatid) yang terhubung melalui sentromer.

MEIOSIS II

1. Profase II 

    a. Benang – benang kromatin berubah kembali menjadi kromosom.
    b. Kromosom yang terdiri dari 2 kromatida tidak mengalami duplikasi lagi.
    c. Nucleolus dan dinding inti menghilang.
    d. Sentriol berpisah menuju kutub yang berlawanan.
    e. Serat – serat gelendong terbentuk diantara 2 kutub pembelahan.

2. Metafase II

     Kromosom kebidang ekuator menggantung pada serat gelendong melalui sentromernya.

3. Anafase II

     Kromatida berpisah dari homolognya, dan bergerak menuju ke kutub yang berlawanan.

4. Telofase II

     a. Kromosom berubah menjadi benang – benang kromatin kembali.
     b. Nucleolus dan dinding inti terbentuk kembali.
     c. Serat – serat gelendong menghilang dan terbentuk sentrosom kembali.

Hasil meiosis :

1)      Satu sel induk yang diploid (2n) menjadi 4 sel anakan yang masing – masing haploid (n)

2)      Jumlah kromosom sel anak setengah dari jumlah kromosom sel induknya.

3)      Pembelahan meiosis hanya terjadi pada sel – sel generative atau sel – sel gamet seperti sperma dan ovum (sel telur)

3.   Pembelahan Sel Secara Amitosis atau Pembelahan Biner

    Proses pembelahan sel pada sel prokariotik berbeda dengan pembelahan sel pada eukariotik. Pada prokariotik pembelahan sel berlangsung secara sederhana yang meliputi proses pertumbuhan sel, duplikasi materi genetic, pembagian kromosom, dan pembelahan sitoplasma yang didahului dengan pembentukan dinding sel baru. Proses pembelahan yang demikian dinamakan amitosis, amitosis adalah pembelahan sel secara langsung tanpa melibatkan kromosom, contohnya pada sel bakteri.
            Kromosom hasil duplikasi, awalnya akan menempel pada membrane plasma. Selanjutnya, akan terjadi pertumbuhan antara dua tempat perlekatan kromosom untuk melakukan pemisahan materi inti. Kemudian akan terjadi sitokenesis yang diikuti dengan terbentuknya dinding sel baru hingga dua sel anakan terbentuk, pembelahan yang demikian juga sering disebut dengan pembelahan biner (binary fision) atau pembelahan sel secara langsung.

GAMETOGENESIS

Gametogenesis adalah proses diploid dan haploid yang mengalami pembelahan sel dan diferensiasi untuk membentuk gamet haploid dewasa. Tergantung dari siklus hidup biologisorganisme, gametogenesis dapat terjadi pada pembelahan meiosisgametosit diploid menjadi berbagai gamet atau pada pembelahanmitosis sel gametogen haploid. Contohnya, tanaman menghasilkan gamet melalui mitosis pada gametofit. Gametofit tumbuh dari spora haploid setelah meiosis spora.

Gametogenesis meliputi spermatogenesis dan oogenesis. spermatogenesis merupakan pembentukan sel kelamin jantan (inti sel sperma), oogenesis merupakan pembentukan sel kelamin betina (inti sel telur/ovum). Gametogenesis melibatkan proses pembelahan sel mitosis dan meiosis.

Gametogenesis pada Hewan Jantan (Spermatogenesis)

Spermatogenesis berasal dari kata sperma dan genesis (pembelahan). Pada spermatogenesis terjadi pembelahan secara mitosis danmeiosis. Spermatogenesis merupakan tahap atau fase-fase pendewasaan sperma di epididimis. Setiap satu spermatogonium akan menghasilkan empat sperma matang.

Tahap-tahapnya:

1.   Spermatogonium

Spermatogonium merupakan tahap pertama pada spermatogenesis yang dihasilkan oleh testis. Spermatogoium terbentuk dari 46 kromosomdan 2N kromatid.

2.   Spermatosit primer

Spermatosit primer merupakan mitosis dari spermatogonium. Pada tahap ini tidak terjadi pembelahan. Spermatosit primer terbentuk dari 46kromosom dan 4N kromatid.

3.   Spermatosit sekunder

Spermatosit sekunder merupakan meiosis dari spermatosit primer. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara meiosis. Spermatosit sekunder terbentuk dari 23 kromosom dan 2N kromatid.

4.   Spermatid

Spermatid merupakan meiosis dari spermatosit sekunder. Pada tahap ini terjadi pembelahan secara meiosis yang kedua. Spermatid terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid.

5.   Sperma

Sperma merupakan diferensiasi atau pematangan dari spermatid. Pada tahap ini terjadi diferensiasi. Sperma terbentuk dari 23 kromosom dan 1N kromatid dan merupakan tahap sperma yang telah matang dan siap dikeluarkan.

Gametogenesis pada Hewan Betina (Oogenesis)

Gametogenesis pada hewan betina disebut oogenesis. Umumnya tahap-tahap oogenesis serupa dengan spermatogenesis. Sel induk telur (oogonium) menjadi besar sebelum membelah secara meiosis. Sel yang menjadi besar ini disebut oosit primer. Lalu oosit primer mengalami pembelahan meiosis I sehingga menjadi oosit sekunder. Lalu oosit sekunder mengalami pembelahan Meiosis II dan menjadi Ovum. Hasil dari OOgenesis adalah, dari total empat sel haploid hanya satu sel haploid saja yang fungsional menjadi sel ovum, sedangkan tiga sel lainnya mengalami degenerasi atau mati.

Gametogenesis pada Tumbuhan

Seperti hewan dan manusia, tumbuhan juga membentuk gamet untuk jenisnyapada tumbuhan berbiji, gamet jantan di bentuk didalam gametofit jantan, yaitu kepala sari.

A.   Mikrosporogenesis

Yaitu proses pembentukan gamet jantan pada tumbuhan . gamet jantan diproduksididalam butir serbuk sari melalui pembagian generatif sel menjadi dua inti sperma.Kepala sari (anther ) tersusun oleh 4 ruang serbuk sari yang disebut denganmikrosporangium.

Dalam mikrosporangium itu terkandung sel – sel induk mikrospora yang diploid ( 2n kromoson ) dan memiliki sitoplasma dan nucleus yang besar. Secara lengkap proses Mikrosporogenesis adalah sebagai berikut :

·         Nukleus sel induk mikrospora membelah diri secara miosis. Dari setiap satu nukleus terbentuk 4 nukleus baru yang memiliki

·         Terbentuk dinding pemisah yang memisahkan tiap2 nukleus sehingga terbentuk 4sel mikrospora itu disebut tetrad.

·         Tiap-tiap sel mikrospora memisahkan diri namun tetap berada didalam mikrosporangium.

·         Inti dari sel mikrospora kemudian mengalami pembelahan pembelahan inidisebut kariokinesis) sehingga tiap2 sel mikrospora mempunyanyi dua inti satuinti disebut inti sel tabung (inti vagetatif) dan inti lainnya disebut inti generatif.

·         Sel mikrospora tumbuhmenjadi serbuk sari dan sel vagetatif membentuk buluh serbuk sari.

·         Sel genetatif dalam buluh sebuk sari membelah lagi namun tidak terjadisitokinesis. Sari satu inti generatik terbentuk 2 inti genetatif yang masing masinghaploid. Kedua inti genetif terbentuk 2 inti genetif sperma. Dengan demikiandidalam buluh serbuk sari terkandung 3 inti yaitu satu inti vagetatif ( inti seltabung )dan dua inti genetif (inti sperma).pada saat itu sel mikrospora tumbuhmenjadi serbuk sari.