MAKALAH PBL BLOK III
Pembelahan Mitosis dan Meiosis serta Perbedaannya
STIEN JULIA RISKY HETHARIE
102010266
KELOMPOK E5
FAKULTAS KEDOKTERAN
UNIVERSITAS KRISTEN KRIDA WACANA
2010
Pendahuluan
Dalam masa pertumbuhan setiap makhluk hidup sebagai individu bertambah besar
dan bertambah tinggi. Yang menjadi pertanyaan adalah mengapa individu bisa bertambah
besar dan tinggi? Sel-sel penyusun tubuh makhluk hidup mengalami pembelahan sehingga
dapat membentuk sebuah jaringan bahkan organ. Pembelahan sel ini juga tidak hanya
terjadi ketika kita mengalami pertumbuhan. Saat sel-sel di dalam tubuh mengalami
kerusakan, terjadi pembelahan sel untuk menggantikan sel yang telah mengalami
regenerasi dan sel-sel yang telah rusak tersebut.
Sel yang membelah disebut sebagai induk sel dan turunanya disebut anakan.1 Sel
induk memiliki sejumlah kromosom yang berisi informasi genetik. Ada dua mekanisme
pembelahan sel, mitosis yang terjadi dalam sel somatik dan meiosis yang hanya terdapat
pada sel benih yang berkembang dalam ovarium dan testis.2 Kedua proses ini memiliki
banyak kesamaan , namun terdapat beberapa perbedaan dalam perlakuan kromosom
selama tahap awal pembelahan. Pemahaman dari proses pembelahan keduanya sangat
penting karena merupakan landasan fundamental dalam ilmu genetika.2 Untuk itulah
makalah ini dibuat agar kita dapat menentukan perbedaan dalam perlakuan kromosom
tersebut dengan harapan bisa menjadi dasar ilmu genetika yang baik, karena banyak
kelainan bawaan yang disebabkan oleh tingkah laku abnormal dari kromosom selama
pembelahan sel.
Teori Sel5,6,8
Pengertian Sel
Sel adalah unit kehidupan struktural dan fungsional terkecil dari tubuh. Sebagaian
besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan, berlangsung dalam sel.
Struktur dan Fungsi Sel
Bentuk sel:
1. Bentuk Dasar
Dari sel yang diisolasi adalah bulat, seperti sel darah, sel lemak dan sel telur.
2. Bentuk Sferikal
Biasanya berubah karena spesialisasi sel berdasarkan fungsinya, contoh:
sebuah sel saraf berbentuk seperti bintang dengna prosesus yang panjang dan
sel otot polos berbentuk seperti spindel.
3. Penggepengan
Terjadi karena kontak dengan permukaan. Bentuk permukaan sel terjadi akibat
tekanan dari banyak permukaan.
Ukuran sel
1. Sel tubuh manusia adalah sel mikroskopik yang berdiameter 10µm–30.
Fungsi sel
1. Sel mempertahankan suatu membran plasma diantara sitoplasma dan
lingkungan ekstraselular. Semua zat yang masuk atau keluar sel harus melewati
membran plasma
2. Sel yang berisi materi hereditas membawa instruksi dalam bentuk kode untuk
proses sintesis sebagian besar komponen selular.
3. Sel melakukan aktifitas metabolik yang dikatalis reaksi kimia sehingga terjadi
proses sintesis dan penguraian molekul organik.
Komponen sel
a. Gambaran singkat
Badan sel memiliki empat bagian dasar yaitu membran plasma, sitoplasma
yang merupakan protoplasma sel, berbagai organel sitoplasma dan nukleus yang
merupakan tempat materi genetik berada.
b. Membran plasma (sel)
Memisahkan bagian interior sel dari lingkangan ekstraselular.
1. Struktur
Membran plasma tersusun dari lapisan ganda molekul lipid dengan beberapa
protein globular yang tertanam didalamnya. Tebal lapisan ini sekitar 6-10nm.
a. Fosfolipid adalah lipid yang paling sering ditemukan dalam membran. Lipid
lainnya adalah kolesterol dan likolipid yang merupakan gabungan karbohidrat
dan lipid. Molekul ini disusun dalam dua lapisan ganda. Bagian kepala
molekul berupa fosfatpolar yang dapat larut dalam air mengarah pada dua
permukaan. Bagian ekor molekul berupa asam lemak nonpolar yang tidak
dapat larut dalam air mengarah kepusat lapisan ganda.
b. Protein dibagi dalam beberapa bagian
1. Protein integral membentuk mayoritas protein membran, protein ini
menembus dan tertanam dalam lapisan ganda.
2. Protein perifer terikat longgar pada permukaan membran dan dapat
dengan mudah terlepas dari membran tersebut
c. Karbohidrat juga berkaitan dengan molekul lipid atau protein. Glikolipid dan
glikoprotein dapat memberikan sisi pengenal permukaan untuk interaksi antar
sel, seperti mempertahankan sel-sel darah merah agar tetap terpisah.
2. Fungsi membran plasma.
Selain fungsi sisi reseptor dan komunikasi sel membran plasma juga
berfungsi sebagai suatu membran permeabel yang selektif untuk mengatur aliran
zat kedalam dan keluar sel.
c. Komponen sitoplasma
1. Organel adalah komponen tetap sitoplasma
a. Mitokondria ditemukan pada hampir semua sel, tetapi tidak dalam sel
darah merah. Organel ini merupakan pabrik energi sel pada eukriotik.
Mitokonria tampak seperti batang atau filmen yang bergerak dengan
konstan dalam sebuah sel hidup. Setiap mitokondria terdiri dari membran
terluar halus dan membran terdalam yang membentuk lipatan disebut
krista. Krista menonjol menyerupai rak ke dalam mitokondria dan
menambah bidang permukaan membran bagian dalam. Ruang antar
krista tersebut dipenuhi matriks yang berisi protein, DNA, RNA, dan
ribosom.
Fungsi:
a). Sebagai pembangkit tenaga sel karena fungsi terpentingnya adalah
memproduksi energi dalam bentuk ATP.
b). Energi tersebut dihasilkan dari pengurai nutrien seperti glukosa, asam
amino, dan asam lemak.
c). Enzim dibutuhkan untuk melepas energi secara kimia, terlokalosasi
dalam matriks mitokondrial dan partikel kecil pada krista.
b. Ribosom
a) Struktur
- Ribosom adalah granula kecil berwarna hitam (berdiameter
25nm), yang tersusun dari RNA, ribosomal dan hampir 80 jenis
protein.
- Ribosom ditemukan sebagai granula individual atau dalam
kelompok disebut poliribosom.
- Ribosom bisa bebas dalam sitoplasma atau melekat pada
membran RE.
b) Fungsi
- Ribosom merupakan tempat sintesis protein.
- Ribosom bebas terlibat dalam sintesis protein untuk dipakai sel itu
sendiri, misalnya dalam pembaharuan enzim dan membran.
Ribosom yang berikatan merupakan tempat berlangsungnya
sintesis protein yang merupakan produk sekretori yang akan
dikeluarkan sel.
c. Retikulum endoplasma
a) Struktur
- RE tersusun dari jaring-jaring rongga (sisterna) datar yang dilapisi
membran, yang menyambung membran plasma dan membran
nuklear.
- Ada dua jenis RE yaitu RE kasar (granular), yang membrannya
memiliki ribosom, dan RE halus (agranular) yang tidak memiliki
ribosom. Dalam sel yang memiliki kedua tersebut, RE kasar dan
halusnya saling bersambungan.
b) Fungsi
- RE merupakan tempat utama sintesis produk sel dan juga
berperan dalam transpor dan penyimpananya.
- RE kasar menonjol dalam sel yang khusus untuk sekresi protein
seperti enzim pencernaan.
- RE halus banyak terdapat dalam sel, beberapa kelenjar endokrin
yang menyintesis hormon dan dalam sel hati, tempat RE terlibat
dalam sintesis lipid dan kolesterol serta pemecah glikogen.
- Pada sel otot, RE halus disebut Retikulum Sarkoplasma dan turut
berperan dalam proses kontraksi.
d. Badan golgi
a) Struktur
- Mengandung 6-7 kantong datar yang terikat membran atau
sisterna, masing-masing bentuknya agak melekuk. Kantong
tersebut tersusun seperti mangkuk terbalik.
- Permukaan konveks susunan menghadap ke RE dan nukleus;
permukaan konkaf menghadap ke permukaan eksternal sel.
- Biasanya ada banyak vesikel transpor di sisi perifer tonjolan dan
ada sedikit penebalan vakuola yang berukuran lebih besar pada
salah satu kutub.
b) Fungsi
- Merupakan tempat akumulasi, konsentrasi, pembungkusan dan
modifikasi kimia produk sekretori yang disintesis dalam RE kasar.
- Memproses protein yang berfungsi secara intraselular, seperti
enzim lisosom.
e. Lisosom
Ditemukan pada sel kecuali sel-sel darah merah dan sel kulit yang telah
terkeratinisasi sempurna pada permukaan tubuh.
a) Struktur
- Lisosom adalah vesikel kecil yang terikat membran, mengandung
hampir 50 jenis enzim hidrolitik, yang mampu menguraikan hampir
semua jenis makromolekul (protein, lipid, karbohidrat, asam
nukleat, dl).
b) Fungsi
- Untuk pencernaan intraselular, yang memegang peranan dalam
proses normal dan patologis.
- Sel fagositik yang membahayakan (bakteri, toksin) dimakan oleh
lisosom. Agens tersebut akan melebur dengan lisosom primer
untuk membentuk lisosom sekunder yang kemudian dicerna.
- Berperan dalam pertumbuhan dan perbaikan selular normal
dengna cara memindahkan komponen selular yang sudah rusak
atau berlebihan.
f. Peroksisom (mikrobodi)
a) Struktur
- Merupakan organel kecil, sferikal yang terikat pada membran serta
mengandung enzim destruktif.
b) Fungsi
- Melindungi sel dari pengaruh hidrogen perioksida yang merusak.
- Metabolisme lipid.
g. Nukleus
Merupakan organel terbesar. Terdapat dalam semua anggota sel
tubuh kecuali pada sel darah merah yang matang, yang kehilangan
intinya saat berkembang.
a) Struktur
1. Membran nuklear
Disusun atas membran ganda yang dipisah oleh ruang
perinuklear.
- Membran dalam halus, sedangkan membran luar biasanya
mengandung ribosom dan menyatu dengan RE.
- Membran dalam dan luar bergabung dalam interval jarak yang
tidak beraturan di sekitar nukleus untuk membentuk pori-pori
nuklear, sehingga memungkinkan terjadinya pertukaran zat antara
nukleus dan sitoplasma.
2. Kromatin
Terlihat seperti gumpalan tidak beraturan atau granula basofilik
kuat atau benda berwarna biru yang menyebar ke seluruh
nukleus.
3. Nukleoplasma
Merupakan matriks yang menyelubungi kromatin.Matriks ini
tersusun atas protein, metabolit, dan ion.
4. Nukleolus
Merupakan struktur sferikal yang tersusun atas RNA dan protein.
Pada sel yang tidak mensintesis protein misalnya spermatozoa,
tidak ditemukan nukleolus.
b) Fungsi
- Nukleus sangat penting untuk keseluruhan aktifitas selular.
- Mengandung materi genetik sel (DNA) yang mengkode informasi
untuk mengontrol sintesis protein dan reproduksi sel, dua fungsi
sel yang sangat penting.
h. Mikrofilamen
a) Struktur
- Merupakan benang silinder solid yang terbuat dari protein yang
ditemukan di berbagai tempat dalam sel.
- Mikrofilamen biasanya ditemukan dalam bentuk berkas yang
disebut fibril, terletak tepat di bawah amembran plasma.
b) Fungsi
- Bertanggung jawab atas kontraksi sel terutama sel otot. Kontaksi
ini juga termasuk daya gerak sel dan gerakan yang berkaitan
dengan fagositosis, pinositosis dan pembelahan sel.
i. Mikrotubulus
a) Struktur
Mikrotubulus merupakan pipa berongga, panjang 20-25 nm, tersebar
dalam sitoplasma semua sel.
Tersusun dari molekul tubulin protein.
b) Fungsi
- Terlibat dalam pembelahan sel, pergerakan sel, dan transpor zat
sari satu area sel ke area sel yang lain.
j. Sentriol
a) Struktur
- Dinding sentriol mengandung sembilan susun mikrotubulus yang
masing-masing terdiri dari tiga subunit yang disebut triplet.
b) Fungsi
- Dalam pembelahan sel dan juga menjadi tempat pembentukan
silia dan flagela.
- Bereplikasi dan membelah diri sebelum pembelahan sel, setelah
itu masing-masing akan menuju kutub yang berlawanan saat
pembelahan sel berlangsung.
- Badan basal adalah bentuk sentriol yang berada dalam membran
plasma pada sel yang memiliki silia dan flagela yang berfungsi
mengatur pembentukan mikrotubulus.
k. Silia dan Flagela
a) Struktur
- Adalah prosesus motil yang menjulur ke luar permukaan sel.
- Terdiri dari mikrotubulus longitudinal.
- Silia berukuran banyak terdapat pada permukaan sel, serta
menjulur ke luar seperti bulu mata.
- Flagela lebih panjang dari silia dan berbentuk seperti cambuk.
b) Fungsi
- Berfungsi sebagai alat gerak sel.
- Silia mampu memindahkan cairan atau lapisan mukosa melalui
permukaan sel di tempatnya berada, sedangkan flagela pada
sperma berfungsi sebagai pendorong.
l. Inklusi Sitoplasma
Merupakan komponen selular sementara yang disintesis sel atau
diambil dari sekeliling sel. Komponen ini tidak penting untuk kehidupan atau
untuk aktifitas selular dan mengandung berbagai materi seperti granula
pigmen, glikogen, droplet lipid, kristal, dan granula sekretori.
Gambar 1.1 Sel dan organelnya
Kromosom
Kromosom merupakan suatu struktur padat yang terdiri dari rantai DNA yang berpilin
dengan kuat dan protein. Juga merupakan kromatin yang menebal dan ditemukan di dalam
nukleus. Setelah duplikasi DNA, kromosom terkondensasi: setiap serat kromatin menjadi
terkumpar dan terlipat rapat, sehingga kromosom jauh lebih pendek. Setiap kromosom yang
terduplikasi memiliki dua kromatid saudara (sister chromatid). Kedua kromatid ini awalnya
melekat menurut panjangnya berkat kompleks protein adhesif yang disebut kohesin,
perlekatan ini disebut kohesi kromatid saudara (sister chromatid cohesion). 1,4-5
Gambar 1.2 Bagian-bagian kromosom
A. Nukleosom (Unit Dasar Kromosom)
Pengemasan DNA dalam kromosom terjadi pada tahap profase. Untaian DNA
dipintal pada suatu sel protein yaitu, histon menjadi suatu bentukan yang disebut unit
nukleosom. Unit-unit nukleosom tersusun padat membentuk benang yang lebih padat dan
terpintal menjadi lipatan-lipatan solenoid. Lipatan solenoid tersusun padat menjadi benang
kromatin. Benang-benang kromatin tersusun padat menjadi lengan kromatid.1,7
Gambar 1.3 Pengemasan DNA di dalam kromosom
B. Bagian-Bagian dan Bentuk Kromosom1,4
1. Kromatid
Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromatid
masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Istilah lain untuk kromatid adalah
kromonema. Kromonema merupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama
tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase). Kromonema sebenarnya
merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid. Jadi, kromonema dan
kromatid merupakan dua istilah untuk struktur yang sama.
2. Kromomer
Kromomer adalah penebalan-penebalan pada kromonema. Kromomer ini
merupakan struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi
kromatin yang terkadang terlihat saat interfase. Kromomer sangat jelas terlihat pada
kromosom politen (kromosom dengan DNA yang telah direplikasi berulang kali tanpa
adanya pemisahan dan terletak berdampingan sehingga bentuk kromosom seperti
kawat)
3. Sentromer
Sentromer adalah daerah konstriksi (lekukan primer) di sekitar pertengahan
kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor. Kinetokor adalah bagian kromosom
yang yang merupakan tempat perlekatan benang spindel selama pembelahan inti dan
merupakan tempat melekatnya kromosom.
4. Lekukan kedua
Pada beberapa kromosom terdapat lekukan kedua yang berada di sepanjang
lengan dan berhubungan nucleolus. Oleh karena itu disebut dengan NOR (Nucleolar
Organizing Regions).
5. Satelit
Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung
lengan kromatid. Satelit terbentuk karena adanya kontriksi sekunder di daerah tersebut.
Tidak semua kromosom memiliki satelit.
6. Telomer
Telomer merupakan istilah yang menunjukkan daerah terujung pada kromosom.
Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian terujung kromosom agar DNA di
daerah tersebut tidak terurai. Karena pentingnya telomer, sel yang telomer
kromosomnya mengalami kerusakan umumnya segera mati.
Letak sentromer pada kromosom membedakan jenis kromosom. Berdasarkan letak
sentromer, kromosom dibedakan menjadi:
1. Telosentrik : sentromer terletak di ujung kromosom sehingga kromosom hanya
memiliki sebuah lengan dan berbentuk seperti huruf I. Kromosom manusia tidak ada
yang berbentuk telosentrik.
2. Akrosentrik : sentromer terletak di dekat ujung kromosom. Satu lengan kromosom
sangat panjang, sedangkan lengan lainnya sangat pendek.
3. Submetasentrik : sentromer terletak di submedian (ke arah salah satu ujung
kromosom) dan membagi lengan kromosom menjadi dua lengan yang tidak sama
panjang. Satu lengan panjang dan satu lengan pendek, seperti huruf L.
4. Metasentrik : sentromer terletak di tengah, membagi lengan kromosom menjadi dua
lengan yang hampir sama panjang seperti huruf V.
Gambar 1.4 Letak Sentromer pada kromosom
C. Tipe dan Jumlah Kromosom
Semua sel somatik tubuh normal kecuali sel kelamin memiliki total kromosom 46
atau 23 pasang, (sperma dan ovum hanya memiliki 23 kromosom). Masing-masing
kromosom juga memiliki suatu pola pita atau garis tertentu ketika diberi zat warna. Tampilan
visual kromosom setiap individu dinamakan kariotipe. Kromosom yang membentuk
pasangan memiliki panjang, posisi sentromer, dan pola pewarnaan sama disebut homolog.
Sebagai contoh, jika suatu gen untuk warna mata ditempatkan pada suatu lokus (posisi gen
dalam kromosom) kromosom tertentu, homolog dari kromosom tersebut akan memiliki
sebuah gen yang menentukan warna mata pada lokus yang setara. Ada suatu pengecualian
dari aturan kromosom homolog ini untuk sel somatik, yaitu adanya dua kromosom unik yang
disebut sebagai X dan Y. Kedua kromosom ini biasanya terdapat pada jantan sedangkan
betina hanya memiliki sepsang kromosom X (XX). Karena kedua menentukan jenis kelamin
individu, kromosom X dan Y dinamakan gonosom. Kromosom lainnya disebut autosom yang
merupakan kromosom homolog membawa informasi genetik dengan karakter yang sama
atau dengan kata lain kromosom tubuh. 1, 5, 7
Gambar 1.5 Jumlah kromosom
Gambar 1.6 Kromosom X dan Y
Sperma dan ovum berbeda dari sel somatik dalam jumlah kromosomnya. Masing-
masing sel kelamin atau gamet ini memiliki suatu set tunggal 22 autosom (22A) ditambah
satu kromosom seks yaitu X atau Y. Sebuah sel dengan satu set kromosom tunggal
dinamakan sel haploid. Untuk manusia berjumlah 23 (n=23).1
Pembelahan Sel
Hal yang mendasar pada pembelahan sel adalah sel-sel induk mewariskan materi
genetik berupa DNA dan perangkat metabolik yang cukup agar sel anakan tersebut dapat
mandiri.1,4
DNA mengandung instruksi untuk mensintesis protein. Protein tersebut dapat berupa
protein struktural, misalnya protein yang menjadi bagian membran sel, maupun protein
fungsional misalnya enzim yang digunakan pada proses perombakan lemak untuk
menghasikan energi. Oleh karena itu bila sel anakan tidak menerima materi genetik DNA
untuk sintesis protein, sel tidak dapat bertumbuh dan berfungsi dengan semestinya. Untuk
itulah sel melakukan replikasi DNA sebelum pembelahan sel berlangsung. 1,4
Macam-Macan Cara Pembelahan Sel
Berdasarkan ada atau tidaknya tahap-tahap tertentu pada pembelahan sel,
pembelahan sel dibedakan menjadi pembelahan secara amitosis atau biner, pembelahan
sel secara mitosis dan pembelahan sel secara meiosis.1,4
Pembelahan secara amitosis atau pembelahan biner1,4
Pembelahan ini berlangsung secara spontan tanpa melalui tahap-tahap
pembelahan sel. Cara pembelahan ini terdapat pada organisme prokariotik,
contohnya bakteri. Pembelahan ini terjadi karena organisme yang tidak mempunyai
membran inti yang membatasi nukleoplasma dengan sitoplasma. DNA yang terdapat
dalam sel relatif kecil dibandingkan dengan DNA sel eukariotik. DNA berbentuk
sirkuler sehingga DNA tidak perlu dipaket menjadi kromosom-kromosom sebelum
pembelahan.
Pembelahan secara mitosis
Pembelahan ini menghasilkan dua sel anakan yang tiap selnya mengandung
jumlah kromosom yang sama dengan induknya dengan kata lain pembelahan mitosis
menghasilkan dua sel anakan yang secara gen identik dengan sel induknya.1,3
Pembelahan ini terjadi pada sel eukariotik terutama dalam sel somatik atau sel tubuh
yang masih muda (terjadi dalam semua sel selama pertumbuhan dan reproduksi
aseksual).1-3 Misalnya pada zigot membelah beberapa kali secara mitosis untuk
membentuk suatu embrio. Pembelahan memakan waktu 30-60 menit pada mamalia,
tetapi dapat jauh lebih lama pada vertebrata berdarah dingin.2
Fungsi mitosis antara lain memelihara pertumbuhan sel-sel baru, serta
menjaga kestabilan genetika dan menjaga sel-sel yang mati atau rusak.1
Pembelahan secara meiosis1,3-5
Pembelahan ini juga disebut sebagai pembelahan reduksi, yaitu pembelahan
sel induk diploid (2n) menghasilkan empat sel anakan haploid (n=23). Masing-
masing sel anakan mengandung setengah dari kromosom sel induk. Pembelahan ini
terjadi pada proses pembentukan sel gamet (sel kelamin) yang terjadi pada organ
reproduktif. Pada hewan dan manusia, sperma yang haploid dihasilkan dalam testis
dan sel telur haploid dihasilkan di dalam ovarium. Pembelahan ini berperan unutk
menghasilkan gamet yang sacara genetik tidak indentik (hanya setengah dari
induknya), sehingga menyebabkan adanya variasi genetik. Meiosis mencakup dua
proses pembelahan sel yaitu pembelahan nuklear dan selular disebut meiosisI dan
meiosis II. Hanya meiosis I didahului oleh duplikasi kromosom yang terjadi pada
tahap interfase untuk membentuk kromatid yang diikat sentromer sama seperti
mitosis.
Gambar 1.7 Pembelahan biner pada bakteri
Tahap-Tahap Pembelahan Sel1-6
A. Tahap-tahap pembelahan secara mitosis
Sel memiliki siklus sel yang terdiri dari fase pembelahan sel/mitotik (M) dan
periode pertumbuhan yang disebut interfase. Interfase terdiri dari tiga subfase yaitu
G1, S dan G2, sebelum sel memasuki fase mitotik dan siap membelah. Pembelahan
mitosis merupakan pembelahan yang menghasilkan sel-sel tubuh. Secara garis
besar, pembelahan sel secara mitosis terdiri dari fase istirahat (interfase), fase
pembelahan inti (kariokinesis) dan fase pembelahan sitoplasma (sitokinesis).
Gambar 1.8 Siklus sel yang terdiri dari fase mitosis dan interfase
Tahap Interfase
Pada tahap ini sel dianggap istirahat dari proses pembelahan. Selama
interfase, hanya nukleolus dan beberapa gumpalan kromatin padat yang terdapat di
dalam inti. Tahap ini merupakan tahap yang penting untuk mempersiapkan
pembelahan. Persiapan berupa replikasi DNA (melipatgandakan DNA dari satu
salinan menjadi dua salinan). Pada umumnya,sebagian besar waktu hidup sel
berada pada tahap ini.
1. Fase gap-1 (G1)
Secara metabolik sangat aktif, sel tumbuh dengan cepat. Dalam nukleus,
setiap kromosom merupakandoble heliks ganda DNA tunggal yang terikat
dengan histon dan protein kromosom lain. Pada fase G1 sel-sel belum
mengadakan replikasi DNA, sehingga DNA masih berjumlah 1 salinan
(1c=1 copy=salinan) dan diploid (2n).
2. Fase Sintesis
Pada fase S, DNA dalam inti mengalami replikasi (penggandaan jumlah
salinan) sehingga pada fase sintesis akhirnya menghasilkan dua doble
heliks DNA identik yang disebut kromatid, menyatu pada sentromer (2
salinan DNA dan diploid 2c, 2n).
3. Fase gap-2 (G2)
Merupakan periode penting dalam metabolisme dan pertumbuhan sel
sebelummitosis. Pada fase G2 replikasi DNA telah selesai dan sel
bersiap-siap mengadakan pembelahan.
Tahap Kariokinesis
Kariokinesi adalah tahap pembelahan inti sel. Tahap ini terdiri dari fase atau
tahap-tahap yang lebih rinci sebagai berikut:
1. Profase
Pada tahap ini, DNA mulai dikemas atau dipaket menjadi kromosom.
Pada tahap awal, kromosom mulai muncul dan tampak lebih pendek serta
menebal. Masing-masing terdiri atas dua untai pararel yang disebut kromatid,
saling berhubungan pada sentromer. Setiap kromosom terduplikasi dan
tampak sebagai dua kromatid saudara identik yang tersambung pada
sentromernya. Bersamaan dengan ini gelendong mitotik mulai terbentuk,
gelendong ini terdiri atas sentrosom dan mikrotubulus (terbentuk dari
sentrosom yang menjulur). Susunan radial mikrotubulus yang lebih pendek
dan menjulur dari sentrosom disebut ‘aster’ (bintang). Sentrosom yang berisi
pasangan sentriol masing-masing bergerak ke kutub berlawanan yang
didorong oleh perpanjangan mikrotubulus di antaranya. Selanjutnya
terbentuk benang-benang spindel (benang-benang mikrotubulus) yang
terhubung dari kutub ke kutub. Pada profase akhir, masing-masing kromosom
terlihat terdiri dari dua kromatid yang terikat pada sentromer. Selanjutnya,
nukleolus hilang dan membran nukleus hancur. Pada tahap ini kromosom
terletak bebas di dalam sitoplasma.
2. Prometafase
Kromosom menjadi semakin terkondensasi, masing-masing dari
kedua kromatid pada setiap kromosom kini memiliki kinetokor, yang
merupakan struktur protein terspesialisasi yang terletak pada sentromer.
Beberapa mikrotubulus melekat pada kinetokor yang disebut mikrotubulus
kinetokor, mikrotubulus ini menarik kromosom maju-mundur.
3. Metafase
Tahap ini merupakan tahap yang paling lama, seringkali berlangsung
sekitar 20 menit. Pada tahap ini, kromosom bergerak ke bidang ekuator
benang spindel (bidang pembelahan yang akan membentuk dua kromosom
yang disebut kromatid saudara). Kromosom berjejer pada bidang ekuator
(lempeng metafase) dan sentromernya berada pula pada lempengan
metafase. Kromosom terletak di bidang ekuator dengan tujuan agar
pembagian jumlah formasi DNA yang akan diberikan kepada sel anakan yang
baru benar-benar rata dan sama jumlahnya. Untuk setiap kromosom,
kinetokor kromatid saudara melekat ke mikrotubulus yang berasal dari kutub
bersebrangan..
4. Anafase
Tahap ini merupakan tahap mitosis yang paling pendek, seringkali
berlangsung hanya beberapa menit. Pada tahap ini, masing-masing
sentromer yang mengikat kromatid membelah secara bersamaan. Kromatid
bergerak menuju kutub pembelahan. Kromatid dapat bergerak ke kutub
pembelahan karena terjadinya kontraksi benang spindel. Pada saat kontraksi,
benang spindel memendek kemudian menarik kromatid menjadi dua bagian
ke dua kutub yang berlawanan (dengan kecepatan sekitar 1mm/menit).
Tahap anafase menghasilkan salinan kromosom berpasangan (1c, 2n). Sel
memanjang saat mikrotubulus kinetokor memanjang.
5. Telofase
Pada tahap ini, kromatid telah disebut kromosom. Membran inti mulai
muncul dan nukleolus kembali muncul. Kromosom menjadi kurang
terkondensasi. Kromosom membentuk benang-benang kromatin.
Selanjutnya, pada tahap telofase akhir, terjadi pembelahan sitoplasma
dengan proses yang disebut sitokinesis.
Tahap Sitokinesis
Pada tahap ini terjadi pembelahan sitoplasma yang diikuti dengan
pembentukan sekat sel yang baru. Sekat memisahkan dua inti tersebut menjadi
dua sel anakan. Pada sel hewan, tahap sitokinesis dimulai saat telofase berakhir.
Pada telofase akhir terjadi penguraian benang-benang spindel, kemudian segera
terbentuk cincin mikrofilamen yang menyempit di daerah bekas bidang ekuator.
Kontraksi ke arah dalam ini menyebabkan celah yang mendalam pada
permukaan sel, diikuti dengan pembagian isi dua sel secara terpisah.
Gambar 1.9 Mitosis pada sel hewan
B. Tahap-tahap pembelahan sel secara meiosis (Pembelahan Reduktif)
Pembelahan ini merupakan pembelahan yang menghasilkan sel-sel kelamin
(sperma dan sel telur) yang berisi kromosom setengah pasang (haploid=n).
Pembelahan ini terbagi dalam dua tahap.
Meiosis I
Meiosis I memisahkan setiap pasang kromosom homolog dan membagi anggota
pasangan tersebut pada sel-sel anakan.
Tiga peristiwa yang terjadi pada meiosis selama meiosis I antara lain:
Sinapsis dan Pindah Silang (Profase I)
Peristiwa sinapsis ini tidak terjadi pada tahap mitosis
Homolog di Lempengan Metafase I
Kromosom berjejer sebagai pasangan homolog di lempengan metafase,
bukan sebagai kromosom individual saperti pada metafase mitosis. Pemisah
Homolog (Anafase I).
Kromosom bergerak ke arah kutub namun kromatid-kromatid saudara dari
setiap kromosom terreplikasi tetap melekat. Sebaliknya, pada anafase
mitosis,kromatid-kromatid saudara memisah. Kromatid-kromatid saudara ini saling
melekat sepanjang lengan berkat kompleks protein yang disebut kohesin.
1. Interfase
Pada tahap ini, sel berada pada tahap persiapan untuk
mengggandakan pembelahan. Persiapannya adalah berupa penggandaan
DNA dari satu salinan menjadi dua salinan. Tahap akhir interfase adalah
adanya dua salinan DNA yang telah siap dikemas menjadi kromosom.
2. Profase I
Pada tahap ini DNA dikemas ke dalam kromosom. Pada akhir profase
I, terbentuk kromosom homolog yang berpasangan membentuk tetrad.
Kromosom homolog adalah sepasang kromosom yang terdiri dari dua
kromosom identik (perkecualian: kromosom kelamin memiliki bentuk dan
ukuran yang berbeda yaitu x dan y. Akan tetapi, biasanya keduanya tetap
dianggap sebagai kromosom homolog. Hal ini karena tiap kromosom terdiri
dari sepasang kromatid kembar yang mirip kembar siam yang lengket
sebagian pada bagian sentromernya). Tahap ini merupakan tahap terlama
dalam meiosis karena terdiri atas beberapa tahap.
a. Tahap leptoten
Kromatin berubah menjadi kromosom yang mengalami kondensasi
dan terlihat sebagai benang tunggal yang panjang. Pada beberapa
organisme, kromosom tersebut mengandung bentukan seperti manik-
manik, yang merupakan daerah kromosom yang menyerap warna dengan
kuat yaitu kromomer.
b. Tahap zigoten
Sentrosom membelah menjadi dua, kemudian bergerak menuju kutub
yang berlawanan. Kromosom homolog yang berasal dari gamet kedua
orang tua termasuk bagian kromomer saling berdekatan dan
berpasangan, atau disebut melakukan sinapsis.
c. Tahap pakiten
Tiap kromosom melakukan penggandaan atau replikasi menjadi dua
kromatid dengan sentromer yang masih tetap menyatu dan belum
membelah. Tiap kromosom yang berpasangan mengandung empat
kromatid disebut tetrad atau bivalen.
d. Tahap diploten
Kromosom homolog terlihat menjauhi. Pada saat itu terjadi pelekatan
berbentuk X pada suatu temat tertentu di kromosom yang disebut kiasma.
Kiasma merupakan bentuk persilangan dua dari empat kromatid suatu
kromosom dengan pasangan kromosom homolognya. Kiasma juga
merupakan tempat terjadinya pindah silang (crossing over) pada
kromosom. Setiap pasang homolog memilikisatu atau lebih kiasma.
Karena adanya peristiwa tersebut kromosom sel gamet yang terbentuk
sama sekali tidak identik dengan susunan kromosom sel induknya.
Sinapsis berakhir di pertengahan profase dan kromosom-kromosom
setiap pasangan sedikit memisah.
e. Tahap diakinesis
Terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan dua sentriol (hasil
pembelahan) ke arah kutub yang berlawanan. Proses ini diakhiri dengan
menghilangnya nukleolus dan membran nukleus serta tetrad mulai
bergerak ke bidang ekuator.
3. Metafase I
Pada tahap ini, tetrad kromosom berada pada bidang ekuator atau
lempeng metafase, dengan satu kromosom pada setiap pasangan
menghadap ke kutub yang berbeda. Pada bidang ekuator, benang-benang
spindel (mikrotubul) melekatkan diri pada tiap kinetokor. Ujung benang
spindel yang lainnya membentang melekat di kedua kutub pembelahan yang
berlawanan.
4. Anafase I
Penguraian protein-protein yang menyebabkan kohesi kromatid
saudara di sepanjang lengan-lengan kromatid memungkinkan homolog-
homolog memisah. Tiap kromosom homolog (yang berisi kromatid
kembarnya) masing-masing mulai ditarik ke kutub pembelahan yang
berlawanan arah aparatus gelondong. Kohesi kromatid saudara masih
bertahan di sentromer, menyebabkan kedua kromatid bergerak sebagai suatu
kesatuan ke kutub yang sama. Tujuan anafase I adalah membagi isi
kromosom diploid menjadi haploid.
5. Telofase I
Pada tahap ini, tiap kromosom homolog telah mencapai kutub
pembelahan.
6. Sitokinesis I
Pada tahap ini, tiap kromosom homolog dipisahkan oleh sekat
sehingga sitokinesis menghasilkan dua sel,masing-masing berisi kromosom
dengan kromatid kembarnya.
7. Interkinesis
Tahap ini merupakan tahap diantara dua pembelahan meiosis. Pada
tahap ini tidak terjadi replikasi DNA. Hasil pembelahan meiosis I
menghasilkan dua sel anakan haploid. Namun, kromosom tersebut masih
berisi sepasang kromatid yang berarti kandungan kandungan DNA-nya masih
rangkap (2c). Tujuan meiosis II adalah membagi kedua salinan tersebut pada
sel anakan yang baru.
Meiosis II
1. Profase II
Pada tahap ini kromatid kembarannya masih melekat pada tiap
sentromer kromosom. Aparatus gelondong terbentuk. Pada akhir tahap ini,
kromosom masing-masing terdiri atas dua kromatid yang tergabung di
sentromer, bergerak ke arah lempengan metafase II.
2. Metafase II
Pada tahap ini tiap kromosom (yang berisi dua kromatid) merentang
pada bidang ekuator (lempeng metafase) seperti pada mitosis. Terbentuk
benang-benang spindel, satu ujung melekat pada kinetokor dan ujung lain
membentang menuju kutub pembelahan yang berlawanan arah.
3. Anafase II
Benang spindel mulai menarik kromatid menuju kutub pembelahan
yang berlawanan. Akibatnya, kromosom memisahkan kedua kromatidnya dan
bergerak menuju kutub yang berbeda. Kromatid yang terpisah ini dinamakan
kromosom. Kromatid bisa terpisah karena penguraian protein-protein yang
menggabungkan kromatid-kromatid saudara di sentromer.
4. Telofase II
Kromosom telah mencapai kutub pembelahan. Hasil total dari tahap
ini adalah terbentuk empat inti yang masing-masing mengandung setengah
pasangan kromosom (haploid) dan satu salinan DNA (1n, 1c)
5. Sitokinesis II
Tiap inti mulai dipisakan oleh sekat sel dan akhirnya menghasilkan
empat sel kembar haploid.
(a)
(b)
Gambar 1.10 Tahap-tahap meiosis, (a).Meiosis I (b) sambungan meiosis I dan meiosis II
Perbedaan antara Mitosis dan Meiosis
Gambar 1.11 Perbedaan antara Pembelahan Sel Mitosis dan Meiosis
Properti Mitosis Meiosis
Tujuan Memperbanyak sel pada proses pertumbuhan
Mengganti sel yang rusak dan reproduksi pada organisme bersel satu
Mengurangi jumlah kromosom agar generasi berikutnya mempunyai sel dengna jumlah jumlah kromosom tetap.
Membentuk sel-sel kelamin haploid (n) pada hewan dan manusia.
Tempat Jaringan somatik kecuali sel kelamin.
Sel-sel kelamin (sperma dan ovum).
Hasil Sel induk haploid (2 buah sel anakan haploid (n))
Sel induk diploid (2 buah sel anakan diploid (2n))
Sel induk diploid (4 buah sel anakan haploid (n))
Sifat Sel anakan identik dengan sel induk Sel anakan tidak identik dengan sel
induk
Pembelahan Sel Berlangsung satu kali Berlangsung dua kali
Replikasi DNA Terjadi saat interfase sebelum mitosis mulai
Terjadi saat interfase sebelum meiosis I mulai
Sinapsis dari kromosom homolog
Tidak terjadi Terjadi saat profase I bersama pindah silang antara kromatid nonsaudara: kiasmata yang dihasilkan menjaga pasangan kromosom tetap bersama akibat kohesi kromatid saudara.
Peran dalam tubuh hewan
Memungkinkan dewasa multiselular bertumbuh-kembang dari zigot, menghasilkan sel-sel untuk pertumbuhan, perbaikan dan pada beberapa spesies, reproduksi aseksual
Menghasilkan gamet:mengurangi jumlah kromosom menjadi separuh dan menyebabkan variabilitas genetik di antara gamet
Tabel 1.1 Perbedaan Mitosis dan Meiosis
Kesimpulan
Perbedaan antara pembelahan sel secara mitosis dan meiosis sangat penting
untuk diketahui oleh kita, karena pembelahan sel merupakan landasan fundamental dalam
ilmu genetika untuk mengetahui kelainan-kelainan pada saat proses penyusunan kromosom
dalam proses pembelahan sel.
Daftar Pustaka
1. Aryulina D, Muslim C, Manaf S, Winarni E.W. Biologi 3 SMA dan MA untuk kelas XII.
Jakarta: Esis, 2007
2. Bloom, Fawcett. Buku ajar histologi. Edisi:12. Jakarta: EGC, 2002.
3. Wheater P.R, Burkitt H.G, Daniels V.G. Buku ajar dan atlas histologi fungsional.
Jakarta: EGC, 1995
4. Campbell N.A, Reece J.B, Urry L.A,Cain M.L, Wassermen S.A, Minorsky M, dkk.
Biologi. Jilid:1. Edisi:8. Jakarta: Penerbit Erlangga, 2010
5. Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: EGC, 2004
6. Junquera L.C, Cameiro J. Histologi dasar teks dan atlas. Edisi: 10. Jakarta: EGC,
2007
7. Sadler T.W. Embriologi kedokteran. Edisi:10. Jakarta:EGC, 2010
8. Lehninger A.L. Dasar-dasar biokimia. Jakarta:Erlangga, 2003
Recommended