PEMBELAHAN SEL DAN GAMETOGENESIS

A.  PEMBELAHAN SEL

Sel merupakan bagian dan unit terkecil yang menyusun tubuh kita, dan untuk menjaga kelangsungan hidup sel-sel terus membelah agar tubuh kita dapat terus tumbuh, selain itu sel juga membelah untuk mengganti sel-sel yang rusak.

Pembelahan sel adalah sebuah proses dimana sel asal atau induk membelah dan membagi dirinya menjadi dua atau lebih sel anakan. Pada organisme bersel satu (uniseluler) seperti bakteri dan protozoa, proses pembelahan sel bertujuan untuk reproduksi atau berkembang biak, sedangkan pada organisme bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel menghasilkan bertambahnya sel-sel tubuh untuk perkembangan atau mengganti sel-sel yang rusak.

Pembelahan sel juga berlangsung pada proses untuk menghasilkan gamet atau sel kelamin, berdasarkan proses pembelahannya, pembelahan sel dibagi menjadi tiga jenis yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis.

1.   AMITOSIS

Pembelahan Amitosis juga dikenal dengan pembelahan biner. Pembelahan amitosis adalah pembelahan sel tanpa melalui tahap-tahap tertentu atau terjadi secara langsung, pembelahan sel seperti ini terjadi pada reproduksi aseksual organisme prokariotik seperti bakteri, amoeba, alga biru dan organisme bersel satu lainnya.

Pembelahan Amitosis berlangsung secara sederhana yaitu meliputi proses pertumbuhan sel, penggandaan materi genetik (DNA), kemudian diikuti pembelahan kromosom, pemisahan inti, kemudian pembelahan sitoplasma yang didahului oleh pembentukan dinding sel baru. Pembelahan amitosis menghasilkan dua sel anakan yang identik(serupa).

Pada sel prokariotik bahan genetik (DNA) tidak berstruktur dimana terdapat pada nukleolit yang tidak diselubungi oleh membran serta berukuran relatif lebih kecil dibandingkan dengan DNA pada sel eukariotik.

Pembelahan Amitosis pada Bakteri

Ket :

1.    Kromosom bakteri menempel pada membran plasma.

2.    Kromosom mengalami replikasi selama sel tumbuh sampai seluruh kromosom selesai bereplikasi.

3.    Sel mulai mengalami pembelahan

4.    Pada akhir proses terbentuk dua sel anakan.

2.   MITOSIS

Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang melalui tahap-tahap pembelahan tertentu. Pembelahan mitosis terjadi pada sel eukariotik dimana sel induk yang membelah mengandung kromosom diploid (2n) dan menghasilkan dua sel anakan yang identik yang juga mengandung kromosom diploid (2n). pembelahan mitosis bertujuan dalam pertumbuhan, perbanyakan, serta pergantian sel-sel yang rusak, sehingga pembelahan mitosis terjadi pada sel tubuh (sel somatik).

Pembelahan mitosis melewati beberapa tahap atau fase, yaitu fase interfase atau fase pertumbuhan dan fase mitosis (M) atau fase pembelahan.

a.   Interfase

Pada fase ini sel berada dalam keadaan istirahat dan tidak melakukan pembelahan dan sebagian besar waktu hidup sel berada pada fase ini. Fase ini merupakan tahap persiapan untuk mempersiapkan pembelahan dan metabolisme sel. Pada fase ini terjadi replikasi DNA.

Pada fase interfase kromosom tidak tampak karena berbentuk benang-benang kromatin yang halus. Interfase terbagi menjadi 3 tahap yaitu :

1)   Fase G₁ (Growth 1)

Merupakan fase pertumbuhan pertama dimana pada fase ini terjadi pertumbuhan sel serta terbentuknya organel-organel sel. Pada fase ini belum terjadi replikasi DNA, dimana DNA bersifat diploid (2n).

2)   Fase S (Fase sintesis)

Pada fase ini terjadi replikasi DNA, dimana DNA dalam inti mengalami replikasi sehingga menghasilkan 2 salinan DNA yang diploid (2n)

3)   Fase G₂ (Growth 2)

Fase ini merupakan fase dimana sel bersiap-siap mengadakan pembelahan, pada fase ini organel-organel sel yang telah terbentuk pada fase G₁ berkembang dan memperbanyak diri. Pada fase ini terjadi replikasi sentriol dan peningkatan energi cadangan sedangkan inti sel (nukleus) telah terbentuk dengan jelas dan dibungkus oleh membran inti.

  

Siklus Sel

b.   Fase Mitosis

Pada fase ini terjadi dua proses pembelahan yaitu kariokinesis dan sitokinesis. Kariokinesis adalah proses pembelahan inti sel dan sitokinesis adalah proses pembelahan sitoplasma.

Kariokinesis terdiri dari beberapa tahap yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase.

1)   Profase

Pada tahap ini terjadi proses-proses sebagai berikut :

-      Benang-benang kromatin membentuk kromosom.

-      Kromosom menduplikasikan diri menjadi sepasang kromatid yang melekat pada sentromer.

-      Pada sel hewan, sentriol mengalami pembelahan menjadi dua buah yang kemudian bergerak ke ujung sel yang berlawanan yang disebut kutub, selain itu mikrotubulus muncul terbentuk.

-      Membran inti dan anak inti menghilang dan kromosom terletak bebas di dalam sitoplasma.

-      Benang-benang spindel mulai terbentuk.

2)   Metafase

Pada tahap ini terjadi proses-proses sebagai berikut :

-      Benang-benang spindel atau mikrotubulus mulai terbentuk teratur seperti kumparan, benang-benang spindel ini melekat pada sentromer yaitu bagian kinetokor.

-      Benang-benang spindel menghubungkan kromosom menuju kutub pembelahan yang berlawanan.

-      Kromosom berada di daerah ekuator yang merupakan bidang pembelahan, kromosom ini terdiri dari 2 kromatid.

3)   Anafase

Pada tahap ini terjadi proses-proses antara lain :

-      Benang-benang spindel (mikrotubulus) mulai memendek.

-      Sentromer pada masing-masing kromatid membelah menjadi dua dan kromatid bergerak menuju kutub yang berlawanan, kromatid dapat bergerak menuju kutubnya karena konstraksi pada benang spindel (mikrotubulus) yang berasal dari sentriol dari masing-masing kutub.

-      Kromatid yang bergerak menuju kutub menghasilkan salinan  kromosom berpasangan yang jumlahnya sama dan merata pada setiap kutub.

4)   Telofase

Tahap ini merupakan tahap terakhir dari kariokinesis dimana terjadi proses-proses antara lain :

-      Anak inti (nukleolus) dan membran inti mulai terbentuk.

-      Kromatid mulai menipis dan berubah menjadi benang kromatin.

-      Benang-benang spindel atau mikrotubulus menghilang.

-      Dua anak inti terbentuk di dalam sel.

-      Tahap telofase diakhiri dengan proses sitokinesis.

Tahap-tahap pembelahan Mitosis.

Setelah  proses kariokinesis selesai maka selanjutnya dilanjutkan dengan proses sitokinesis yaitu pembelahan sitoplasma sel yang akan membelah sel menjadi 2 sel anakan.

Proses sitokinesis pada sel hewan dan sel tumbuhan terdapat perbedaan. Sitokinesis pada sel hewan terjadi dengan proses :

-      Terjadi penguraian benang-benang spindel.

-      Pada tahap proses ini terbentuk cincin mikrofilamen yang menyempit di daerah bekas ekuator dan terjadi konstraksi di cincin ini yang berlangsung terus-menerus dan membagi sel menjadi dua sel anakan.

Pada sel tumbuhan proses sitokinesis agak berbeda dengan proses sitokinesis pada sel hewan dimana terjadi proses antara lain :

-      Tumbuhan mempunyai dinding sel yang keras dan setelah proses kariokinesis selesai sel segera membentuk sekat sel di sekitar bidang pembelahan.

-      Sekat ini mula-mula terbentuk dari vesikel membran yang berasal dari badan golgi, vesikel ini kemudian mengumpul di ekuator dan terjadi fusi vesikel, fusi vesikel ini membentuk sekat sel yang akhirnya membentuk dua sel anakan.

Pada pembelahan mitosis terdapat perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan yang disebabkan perbedaan struktur diantara keduanya. Berikut perbedaan antara pembelahan mitosis pada sel hewan dan sel tumbuhan.

Perbedaan Pembelahan Mitosis pada Sel Hewan dan Tumbuhan.

Selain pada proses tahapan pembelahan mitosis pada akhir pembelahan yaitu pada tahap sitokinesis juga juga terdapat perbedaan.

Tahap Sitokinesis yang terjadi pada Sel Hewan

Ket :

1.    Penguraian benang spindel

2.    Terbentuknya cincin mikrofilamen yang berada di bidang ekuator

3.    Terjadi konstraksi yang membagi sel menjadi dua

4.    Terbentuk dua sel anakan

  

Tahap Sitokinesis yang terjadi pada Sel Tumbuhan

Ket :

1.    Vesikel terkumpul di bidang ekuator

2.    Terjadi fusi vesikel

3.    Sekat sel terbentuk

4.    Terbentuk dua sel anakan

3.   MEIOSIS (PEMBELAHAN REDUKSI)

Pembelahan meiosis adalah pembelahan sel yang melalui tahap-tahap pembelahan yang hampir sama dengan pembelahan mitosis, perbedaan pembelahan mitosis dengan meiosis adalah pada meiosis terjadi dua kali pembelahan yang disebut meiosis I dan meiosis II. Pada tahap meiosis I terdiri dari beberapa fase yaitu interfase, profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I, sedangkan pada meiosis II terdiri dari beberapa fase antara lain profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II.

a.   Meiosis I

1)   Interfase

Pada tahap ini terjadi replikasi DNA dan persiapan untuk melakukan pembelahan dimana terjadi peningkatan energi cadangan.

2)   Profase I

Tahap ini dibagi juga menjadi beberapa fase yaitu leptoten, zigoten, pakiten, diploten, dan diakinesis.

a)   Leptoten

-      Kromatin berubah menjadi kromosom dengan cara memadatkan diri (mengalami kondensasi) dan terlihat sebagai benang tunggal.

-      Kromosom yang terbentuk adalah kromosom homolog yang terdiri atas dua kromatid yang saling berpasangan.

-      Pada beberapa organisme, kromosom mengandung bentukan-bentukan seperti manik-manik yang disebut kromomer yang mudah menyerap warna.

b)   Zigoten

-      Pada tahap ini sentrosom membelah menjadi dua sentriol dan bergerak ke arah kutub yang berlawanan.

-      Terjadi sinapsis yaitu berpasangannya kromosom homolog yang berasal dari gamet kedua induk.

c)   Pakiten

-      Setiap kromosom menggandakan diri membentuk dua kromatid sehingga setiap kromosom yang berpasangan mempunyai empat kromatid yang disebut tetrad atau bivalen.

d)   Diploten

-      Pada tahap ini kromosom homolog saling menjauhi sehingga terbentuk kiasma.

-      Kiasma terjadi ketika pada saat kromosom homolog menjauh terdapat titik persinggungan dimana kiasma merupakan tempat terjadinya pindah silang.

e)   Diakinesis

-      Pada tahap ini terbentuk benang-benang spindel (mikrotubulus) dari pergerakan dua sentriol ke arah kutub berlawanan.

-      Diakinesis diakhiri dengan menghilangnya nukleus(anak inti) dan membran nukleus.

Tahap Interfase dan Profase I

3)   Metafase I

-      Pada tahap ini benang-benang spindel (mikrotubulus) melekatkan diri pada sentromer kromosom dan ujung yang lainnya melekat pada kedua kutub pembelahan.

-      Kromosom homolog bergerak ke bidang ekuator dengan sentromer mengarah ke kutub.

4)   Anafase I

-      Pada tahap ini kromosom homolog ditarik oleh benang-benang spindel ke arah kutub pembelahan dan tiap kutub memiliki 1 set kromosom.

-      Pada tahap ini isi kromosom yang masih diploid dibagi menjadi haploid.

5)   Telofase I

-      Benang-benang spindel (mikrotubulus) menghilang dan sentriol mengganda menjadi dua.

-      Retikulum endoplasma membentuk membran inti kembali di sekitar kelompok kromosom pada kutub pembelahan.

-      Anak inti (nukleus) dan membran inti mulai terbentuk.

-      Kromosom berubah menjadi benang kromatin kembali.

-      Terjadi sitokinesis dimana terjadi pembelahan sitoplasma menjadi dua bagian.

-      Terbentuk dua sel anakan yang bersifat haploid.

Tahap Metafase I, Anafase I, Telofase I dan Sitokinesis

b.   Meiosis II

Sebelum tahap pembelahan meiosis II berlangsung diawali dengan tahap interkinesis. Sebelumnya pada pembelahan meiosis I telah terbentuk sel anakan haploid, dengan kromosom masih berisi sepasang kromatid. Pada meiosis II terjadi pembagian kromatid tunggal kepada sel anakan baru. Tahap meiosis II dibagi lagi menjadi beberapa tahap yaitu profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II.

1)   Profase II

-      Benang-benang kromatin berubah kembali menjadi kromasom yang terdiri dari sepasang kromatid yang masih melekat di setiap sentromer kromosom.

-      Anak inti (nukleolus) dan membran inti menghilang.

-      Benang-benang spindel mulai terbentuk.

-      Terjadi pembelahan sentriol pada masing-masing sel anakan menjadi 2 pasang sentriol baru yang kemudian bergerak menuju kutub-kutub pembelahan.

2)   Metafase II

-      Benang-benang spindel sudah terbentuk dan salah satu ujungnya melekat pada sentromer dan ujung lainnya membentang menuju kutub pembelahan yang berlawanan.

-      Tiap-tiap kromosom yang berisi dua kromatid tertarik ke bidang ekuator, dan masing-masing kromatid mengarah ke kutub yang berlawanan.

3)   Anafase II

-      Benang-benang spindel menarik kromatid menuju kutub pembelahan yang berlawanan.

-      Kromosom memisahkan kedua kromatidnya dan bergerak menuju kutub pembelahan yang berbeda.

4)   Telofase II

-      Benang-benang spindel menghilang dan kromatid yang telah tertarik ke kutubnya berubah kembali menjadi benang-benang kromatin.

-      Membran inti dan empat inti haploid terbentuk.

-      Tahap ini diakhiri dengan terjadinya sitokinesis (pembelahan sitoplasma) sehingga terbentuk empat sel anakan yang bersifat haploid (n).

Tahap Profase II, Metafase II, Anafase II, Telofase II dan Sitokinesis.

Meiosis disebut juga pembelahan reduksi yaitu pembelahan sel induk diploid (2n) yang menghasilkan empat sel anakan haploid (n). pembelahan meiosis terjadi pada proses pembentukan sel gamet (gametogenesis). Pembelahan meiosis menghasilkan gamet yang secara genetik tidak identik dengan induknya sehingga menyebabkan variasi genetik pada keturunannya.

Perbandingan antara pembelahan mitosis dengan meiosis.

B.  GAMETOGENESIS

Sebelum menjadi individu yang baru, baik pada hewan maupun tumbuhan diperlukan suatu bahan pembentuk individu yang baru, bahan tersebut adalah sel kelamin atau gamet, dimana gamet jantan dan betina diperlukan untuk membentuk zigot, zigot inilah yang akan berkembang menjadi embrio dan menjadi individu baru.

Gametogenesis adalah proses pembentukan gamet atau sel kelamin. Gametogenesis terjadi melalui pembelahan meiosis yang terjadi pada organ reproduksi hewan dan tumbuhan.

1.   GAMETOGENESIS PADA HEWAN

Pada dasarnya gametogenesis pada hewan sama dengan gametogenesis pada manusia, yang dibagi menjadi dua yaitu spermatogenesis dan oogenesis.

a.   Spermatogenesis

Spermatogenesis adalah proses gametogenesis (pembentukan gamet) yang terjadi pada hewan jantan. Spermatogenesis terjadi di dalam testis. Proses spermatogenesis berawal dari sel primordial (2n) mengalami pembelahan mitosis berkali-kali dan membentuk sel spermtogonium yang merupakan sel induk sperma yang pada perkembangan selanjutnya berkembang menjadi spermatosit primer (2n).

Spermatosit primer kemudian mengalami pembelahan meiosis I dan membentuk dua sel spermatosit sekunder yang bersifat haploid (n). dua sel spermatosit sekunder membelah lagi pada tahap pembelahan meiosis II dan menghasilkan empat sel spermatid yang akan berdiferensiasi menjadi sel sperma (n).

Proses pembelahan pada Spermatogenesis

b.   Oogenesis

Oogenesis adalah proses gametogenesis yang terjadi pada hewan betina yang terjadi di dalam ovarium. Proses oogenesis berawal dari sel induk diploid (2n) yang berkembang menjadi oogonium atau sel induk telur yang kemudian mengalami perkembangan menjadi oosit primer (diploid), oosit primer kemudian membelah pada tahap meiosis I membentuk sel oosit sekunder (sel berukuran besar) dan polosit atau badan kutub primer yang berukuran kecil. Selanjutnya ootid sekunder menghasilkan ootid dan badan kutub sekunder, sedangkan badan kutub primer mengalami pembelahan menghasilkan dua badan kutub sekunder, walaupun biasanya sudah mengalami degenerasi sebelum membelah.

Proses pembelahan pada Oogenesis

2.   GAMETOGENESIS PADA TUMBUHAN

Gametogenesis pada tumbuhan tingkat tinggi dibagi menjadi dua bagian yaitu mikrosporogenesis dan megasporogenesis.

a.   Mikrosporogenesis

Mikrosporogenesis adalah proses gametogenesis yang terjadi pada alat kelamin jantan tumbuhan. Mikrosporogenesis terjadi di dalam kepala sari dan menghasilkan serbuk sari. Dalam kepala sari terdapat mikrosporosit yang mengalami pembelahan meiosis I dan dilanjutkan dengan pembelahan meiosis II yang membentuk empat mikrospora yang disebut tetrad. Pada perkembangan selanjutnya keempat mikrospora terpisah satu sama lain dan membentuk serbuk sari.

Proses pembelahan pada Mikrosporogenesis

b.   Megasporogenesis

Megasporogenesis adalah gametogenesis pada alat kelamin betina tumbuhan. Megasporogenesis terjadi di dalam ovarium dan menghasilkan megaspora. Sel induk megaspora menghasilkan mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II dan membentuk empat sel megaspora haploid.

Pada angiospermae tiga buah sel megaspora mengalami degenerasi dan mati dan satu sel megaspora yang fungsional yang selanjutnya  akan mengalami tiga kali kariokinesis dan menghasilkan delapan inti haploid dalam kandung lembaga muda.

Pada proses selanjutnya dari delapan inti tersebut, tiga buah inti di mikrofil membentuk dua sel sinergid dan satu sel telur, dua inti ditengah membentuk sel kutub, serta tiga inti di kalaza membentuk tiga sel antipoda yang  berada dalam kandung lembaga yang telah masak (megagametosit).

Proses pembelahan pada Megasporogenesis