Pembelahan Sel

Interfase

Sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil makhluk hidup. Sebagai unit struktural berarti setiap makhluk hidup tersusun dari sel atau sel-sel. Sebagai unit fungsional berarti semua fungsi-fungsi kehidupan berlangsung di dalam sel. Termasuk fungsi reproduksi atau berkembangbiak.

Mitosis adalah peristiwa pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak dengan jumlah kromosom yang sama seperti sel induknya.  Pembelahan mitosis biasanya terjadi pada sel yang memiliki membran inti atau disebut sel eukariotik, sedangkan sel yang tidak memiliki membran inti prokariotik tidak terjadi mitosis. Karena membran inti atau inti sel memiliki peran yang penting dalam proses pembelahan mitosis.

Proses pembelahan mitosis terjadi di semua sel-sel tubuh (somatis), kecuali sel-sel kelamin (gamet). Pada tumbuhan, pembelahan mitosis terjadi di jaringan meristem, seperti ujung akar dan ujung tunas batang. Pembelahan mitosis berfungsi untuk pertumbuhan sel tubuh, mengganti sel-sel tubuh yang rusak (regenerasi), dan mempertahankan jumlah kromosom.  

Terdapat empat tahapan dalam pembelahan mitosis. Namun sebelum mulai fase pembelahan, sel terlebih dulu melakukan istirahat serta persiapan sebelum membelah. Fase ini itu disebut INTERFASE. 

Sobat Pintar, gambar di atas merupakan siklus mitosis.

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, 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 3 subfase, yaitu :

1. Fase G1 (Growth 1)

2. Fase S (Synthesis)

3. Fase G2  (Growth 2)

Untuk penjelasan lebih lanjut mengenai sub-fase pada Interfase, berikut penjelasan lengkapnya.

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 organel lainnya memperbanyak diri guna menunjang kehidupan sel.

b. Fase Sintesis (S)
Pada subfase ini, sel melakukan sintesis materi genetik. Materi genetik 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 pertumbuhan 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, replikasi 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 G2, 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 mengalami perpanjangan menyebar secara radial yang disebut 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.

Pada fase G2 (interfase akhir), inti sel sudah terbentuk dengan jelas dan terbungkus membran inti sel

Setelah ketiga tahapan interfase dilalui, sel telah siap menjalani pembelahan secara mitosis. Seperti fase interfase, pembelahan mitosis juga terdiri dari beberapa fase.

Selanjutnya kita akan membahas fase mitotik, nah apa saja sih tahapan dalam fase mitotik itu? Simak penjelasan berikutnya ya....

Meiosis I

Sobat Pintar, seperti halnya pembelahan mitosis, sebelum mengalami pembelahan meiosis, sel kelamin perlu mempersiapkan diri.

Fase persiapan disebut tahap interfase. Pada tahap ini, sel melakukan persiapan berupa penggandaan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan (seperti interfase pada mitosis). Kromosom masih belum jelas terlihat karena masih berbentuk benang-benang halus (kromatin) sebagaimana interfase pada mitosis.

Setelah terbentuk salinan DNA, barulah sel mengalami tahap pembelahan meiosis I yang diikuti tahap meiosis II. Tahap meiosis I terdiri 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 dibandingkan fase lainnya bahkan lebih lama daripada tahap profase pada pembelahan mitosis yang dapat berlangsung dalam beberapa hari.

Biasanya, profase I membutuhkan waktu sekitar 90% keseluruhan waktu yang dibutuhkan dalam pembelahan meiosis. ini terdiri dari lima subfase, yaitu leptoten, zigoten, pakiten, diploten, dan diakinesis.         

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 pasangan 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.

Agar lebih paham lagi, Sobat Pintar bisa 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 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 maupun tumbuhan bukan?

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.

Jadi, tujuan meiosis II adalah membagi kedua salinan DNA pada sel anakan yang baru hasil dari meiosis I. Meiosis II terjadi pada tahap-tahap yang serupa seperti meiosis I.

Nah, Sobat Pintar, untuk mengetahui lebih lanjut tentang tahap meiosis II, perhatikan uraian selanjutnya!

Gametogenesis pada Hewan

Sobat Pintar, 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 pembentukan gamet betina (ovum atau sel telur).

a. Spermatogenesis

Sobat Pintar gambar diatas merupakan Diagram pembentukan sperma (spermatogenesis) di dalam testis

Sperma berbentuk kecil, lonjong, berflagela, dan secara keseluruhan 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 semakin banyak berkurang dan tumbuh menjadi sel spermatozoa yang berflagela 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 

Diagram terbentuknya ovum atau sel telur di dalam ovarium

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).

Sobat Pintar, selain pada hewan, gametogenesis juga terjadi pada tumbuhan.

Di materi berikutnya, akan diuraikan tentang gametogenesis pada tumbuhan tingkat tinggi.