-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-1
SIKLUS SEL
Organisme uniseluler maupun multiseluler mengalami pertumbuhan
dan
perkembangan yang tergantung dari pertumbuhan dan perbanyakan
sel.
Pada organisme uniseluler pembelahan sel bertujuan untuk
reproduksi
karena akan menghasilkan organisme-organisme yang berasal dari
satu sel
induk, sedangkan pembelahan pada organisme multiseluler sangat
penting untuk
pertumbuhan organisme dari usia muda hingga dewasa karena
pertumbuhannya
tergantung dari jumlah sel penyusun tubuh, di mana semakin
banyak jumlah sel
penyusun maka semakin besar pula ukuran jaringan tubuh.
Pertumbuhan Sel
Selama organisme hidup, akan selalu terjadi siklus yang
berulang, yaitu
dari sel muda bertumbuh menjadi dewasa kemudian membelah diri
menjadi sel
anak, yang untuk selanjutnya bertumbuh menjadi dewasa. Siklus
tersebut
disebut siklus sel.
Tahap-tahap yang akan dilewati dalam masa pertumbuhan sel
adalah
sebagai berikut:
1. Tahap G1 (First gap phase)
Tahap ini dimulai dari sel muda yang baru saja membelah, di mana
sebagian
besar sel melalui tahap ini dalam waktu 3 4 jam, hingga beberapa
hari,
beberapa bulan atau beberapa tahun. Pada tahap ini terjadi
sintesis RNA
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-2
yang lalu diikuti oleh sintesis protein sehingga sitoplasma akan
bertambah
banyak dan sel terus bertumbuh.
2. Tahap S (Synthetic phase)
Pada tahap ini terjadi sintesis DNA (replikasi) yang pada
umumnya
berlangsung selama 7 8 jam, sambil sintesis RNA tetap berjalan
terus
walaupun tidak mendominasi proses pada tahap ini. Selain itu
juga terjadi
pembentukan molekul histon yang merupakan protein dasar pada
kromosom.
3. Tahap G2 (Second gap phase)
Tahap ini merupakan tahap akhir pertumbuhan sel yang akan
disusul oleh
pembelahan sel, yang pada umumnya akan berlangsung sekitar 2 5
jam,
sambil proses sintesis RNA tetap berjalan dengan frekuensi
sintesis yang
mulai berkurang pada tahap ini hingga akan berhenti pada saat
proses
pembelahan sel mulai dilakukan.
Kegiatan sel berbeda-beda pada setiap fase, di mana dalam fase
G1 terjadi
kegiatan biosintesis yang sangat meningkat dan sel memantau
keadaan
lingkungan dan ukurannya sendiri. Hal tersebut sangat penting
bagi sel untuk
mengambil keputusan apakah sel sudah cukup matang untuk
menggandakan
diri. Jika sel tidak berkomitmen untuk membelah diri, maka sel
masuk dalam
kondisi istirahat atau fase G0 selama beberapa waktu sebelum
kembali untuk
kegiatan membelah diri. Pada fase S terjadi sintesis DNA
sedangkan pada fase
G2 terjadi persiapan untuk pembelahan mitosis, di mana saat itu
terjadi aktivasi
enzim kinase yang diperlukan untuk katalisator fosforilasi.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-3
Sel memerlukan waktu untuk tumbuh sebelum membelah sehingga
siklus
sel secara umum berlangsung sangat lama, misalnya diperlukan 12
jam atau
lebih bagi sel pada jaringan mamalia.
Siklus sel akan berjalan terus terutama pada jaringan tubuh yang
masih
muda atau jaringan tubuh yang terus mengalami pertumbuhan
seperti ujung
akar,pucuk daun tanaman dan jaringan tubuh manusia yang
mengalami
regenerasi.
Siklus sel akan berhenti karena berbagai hal sehingga setelah
bertumbuh
sel tidak lagi mengalami pembelahan namun mengalami perubahan
degenerasi
dan akhirnya mati. Apabila dalam suatu jaringan terdapat sel-sel
yang mati,
umumnya sel-sel tersebut akan diganti oleh sel-sel baru yang
dihasilkan dari
pembelahan sel pada jaringan yang sama, sehingga fungsi jaringan
tidak
terganggu.
Pembelahan Sel
Setelah sel mengalami pertumbuhan, sel akan mengalami
pembelahan
yang menghasilkan dua sel muda yang kemudian juga akan
mengalami
pertumbuhan menjadi sel dewasa.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-4
Waktu yang diperlukan untuk satu putaran siklus sel
pembelahan
berbeda-beda dari satu jenis sel dengan jenis sel lainnya.
Berdasarkan mekanismenya terdapat tiga macam cara pembelahan
sel
yaitu amitosis, mitosis dan meiosis.
Amitosis banyak dijumpai pada sel prokariot, di mana amitosis
merupakan
pembelahan langsung, oleh karena dalam mekanismenya inti
membelah tanpa
melibatkan pembentukan kromosom. Pembelahan sel diawali
dengan
memanjangnya sel dan inti yang diikuti oleh pengecilan bagian
tengah sel
sampai putus sehingga mengakibatkan terpisahnya sitoplasma dan
inti menjadi
dua sel baru (sitokinesis). Amitosis tidak menjamin bahwa
unsur-unsur genetik
dalam sel akan terbagi sama rata dalam sel anak.
Pada dasarnya organisme multiseluler akan mengalami dua cara
pembelahan sel yaitu mitosis dan meiosis. Perbedaan kedua jenis
pembelahan
terletak pada jumlah kromosom yang dihasilkan setelah pembelahan
sel, di
mana pada mitosis jumlah kromosom sel-sel keturunannya sama
dengan jumlah
kromosom sel induk, sedangkan pada meiosis jumlah kromosom
sel
keturunannya hanya separuh dari jumlah kromosom sel induknya.
Selain itu
terdapat pula perbedaan pada tahap-tahap dalam proses pembelahan
sel.
Pembelahan sel secara mitosis dilakukan untuk memperbanyak sel
yang
ada dalam tubuh organisme sehingga dapat bertambah besar /
bertumbuh,
sedangkan pembelahan meiosis / reduksi terjadi dalam organisme
hidup untuk
sarana berkembang biak atau memperbanyak diri. Meiosis terjadi
pada sel-sel
kelamin sehingga nantinya sel-sel keturunannya akan mempunyai
jumlah
kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk. Sel kelamin
tersebut akan
bergabung dengan sel kelamin lawan jenisnya dalam proses
konsepsi atau
pembuahan sehingga membentuk zigot yang memiliki jumlah kromosom
yang
sama dengan jumlah kromosom sel-sel organisme induk.
Secara umum proses pembelahan mitosis terjadi melalui tahap
yang
meliputi profase, metaphase, anaphase dan telofase, di mana
keseluruhan ini
dapat terjadi setelah pertumbuhan sel berakhir atau sel telah
siap untuk
membelah diri. Sedangkan proses pembelahan meiosis mempunyai
tahapan
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-5
yang lebih kompleks dari mitosis, yang meliputi pembelahan
pertama (profase I,
prometafase I , Metafase I, Anafase I, Telofase I), Interfase,
Pembelahan kedua
(Prometafase II, Metafase II, Anafase II, Telofase II).
Origin of
replication
Cell wall
Plasma
membrane
Bacterial
chromosome
E. coli cell
Two copies
of origin
Chromosome replication begins. Soon thereafter, one copy of the
origin moves rapidly toward
the other end of the cell.
Replication continues. One copy of the origin is now at each end
of
the cell.
Origin Origin
Replication finishes. The plasma membrane grows inward, and new
cell wall is
deposited.
Two daughter
cells result.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-6
MITOSIS
Seperti halnya amitosis, mitosis terdiri dari dua proses secara
umum, yaitu
kariokinesis (pembelahan bahan inti) dan sitokinesis (pembelahan
bahan di luar
inti).
Pada saat mitosis terjadi, terdapat beberapa bentukan yang
spesifik (tidak
tampak pada periode interfase), yang disebut juga sebagai
perlengkapan mitosis
(mitotic apparatus) yang terdiri atas bentukan seperti bintang
(aster) dan
kumparan (spindle) di sekeliling sentriol, yang tersusun atas
serabut serabut
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-7
kromosom (chromosomal fibers), serabut-serabut berlanjut
(continuous fibers)
dan serabut-serabut antara (interzonal fibers).
Profase
Pada tahap ini sentriol yang telah mengalami replikasi dan
terletak di dekat inti
akan bergerak menuju ke tepi diikuti oleh adanya mikrotubuli
yang membentuk
bangunan radier mengelilingi setiap sentriol sehingga tampak
seperti sinar
bintang (aster).
Sentriol beserta aster akan bergerak terus ke tepi sementara itu
mikrotubuli akan
membentuk bangunan yang menghubungkan kedua sentriol yang
disebut
spindle. Selain itu terjadi perubahan-perubahan pada inti sel di
mana perubahan
dimulai pada perubahan benang-benang kromatid dan nukleolus.
Pada tahap
akhir profase akan terlihat perubahan-perubahan :
- membran inti menghilang
- nukleolus menghilang
- sentriol telah mencapai kutub pembelahan sel dengan aster dan
spindle
yang menghubungkan kedua unit sentriol
- benang-benang kromatid terlihat sebagai kromosom yang
telah
mempunyai sentromer lengkap dengan lengan kromosom
Di antara tahap profase dan metafase, terdapat juga tahap
prometafase, yang
berlangsung sangat cepat, yang merupakan saat hilangnya selubung
inti sama
sekali dan tersebarnya kromosom di seluruh bagian sel.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-8
Metafase
Pada tahap ini benang kromatid yang telah membentuk kromosom
akan
menempatkan diri pada bidang ekuator antara kedua kutub
pembelahan, dengan
adanya benang-benang penghubung antara kinetokor dengan kutub
pembelahan
sel yang disebut chromosomal fibers, yang bertindak sebagai
benang penarik
kromatid ke arah kutub pembelahan sel. Setelah itu kromatid akan
mulai terpisah
dari pasangannya dan masing-masing akan dihubungkan dengan
kutub
pembelahan pada setiap sisi. Tahap ini diakhiri dengan
tertariknya bagian
kinetokor ke arah kutub pembelahan sel masing-masing sementara
bagian
lengan kromatid masih melekat satu sama lain.
Anafase
Pada tahap ini terjadi pemisahan lengan lengan kromatid secara
sempurna
sehingga benar-benar terbentuk pasangan kromosom yang
masing-masing akan
bergerak menuju ke kutub pembelahan sel. Kromatid yang telah
terpisah
sempurna disebut sebagai kromosom. Pada tahap akhir anaphase
akan terlihat
bahwa kromosom telah berkumpul atau mengelompok pada
masing-masing
kutub pembelahan sel dan selain itu membran plasma akan tampak
mulai
berubah sehingga sel akan tampak lebih memanjang atau
lonjong.
Telofase
Pada tahap ini akan terbentuk membrane inti yang akan melingkupi
kromosom
pada masing-masing kutub pembelahan sel. Pada saat pembentukan
membran
inti, kromosom mulai tampak menipis dan akhirnya hanya akan
tampak sebagai
butir-butir kromatin. Pembentukan membran inti akan diikuti
dengan pemisahan
sitoplasma beserta organel. Pada tahap akhir telofase akan
terbentuk dua sel
yang sama dalam bentuk dan sifatnya dengan induknya dan
masing-masing
mengandung kromosom yang sama dan bersifat diploid.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-9
Setelah berakhirnya pembelahan mitosis ini maka sel muda akan
kembali
mengadakan pertumbuhan sel dengan melalui siklus sel sehingga
sel menjadi
dewasa dan siap untuk membelah lagi.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-10
MEIOSIS
Pembelahan meiosis merupakan proses pembelahan sel yang
terjadi
pada sel sel kelamin dari organisme yang mengadakan reproduksi
secara
generatif atau seksual. Pada dasarnya meiosis terdiri dari
sekali duplikasi
kromosom (DNA) yang diikuti oleh dua kali pembelahan (tanpa
replikasi DNA)
sehingga pada akhirnya dihasilkan sel-sel haploid.
Berdasarkan waktu terjadinya, peristiwa pembelahan terhadap
pembentukan gamet dibedakan menjadi meiosis terminal atau
gametik (terjadi
dekat sebelum terbentuk gamet, pada hewan, manusia dan tumbuhan
tingkat
rendah), meiosis intermedier (terjadi di antara pembentukan
gamet dan
pembuahan, pada tumbuhan tingkat tinggi) dan meiosis initial
atau zigotik (terjadi
segera setelah pembuahan, pada fungi).
Pembelahan meiosis mempunyai tahapan yang lebih kompleks
dibandingkan dengan mitosis, seperti yang digambarkan pada bagan
sbb:
PEMBELAHAN I
Profase
Prometafase I
Metafase I
Anafase I
Telofase I
Interfase
Preleptotene
Leptotene
Zygotene
Pachytene
Diplotene
Diakenesis
PEMBELAHAN II Prometafase II
Metafase II
Anafase II
Telofase II
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-11
Profase I
Tahap ini merupakan tahap yang paling menentukan dalam proses
meiosis
karena terjadi perubahan-perubahan mendasar seperti pembentukan
pasangan
kromosom homolog, pertukaran bahan-bahan genetik dan
lain-lain.
Tahap pachytene dan diplotene merupakan tahap yang paling
menentukan
karena pada kedua tahap ini terjadi pertukaran bahan-bahan
genetika dalam
kromosom sehingga akan menentukan sifat yang akan diwariskan
kepada
generasi berikutnya. Kedua tahap ini merupakan tahap yang
berlangsung sangat
lama, mulai dari berhari-hari sampai bertahun-tahun.
Prometafase I
Tahap ini merupakan tahap yang berlangsung singkat sebelum
metafase I., di
mana pada tahap ini membran inti mulai menghilang dan kromosom
tampak
lebih pendek dan menebal sehingga kromosom tampak mempunyai 4
lengan
karena merupakan dua buah kromosom yang berpasangan.
Metafase I
Pada tahap ini kromosom tersusun pada bidang ekuator namun tidak
terpisah,
tetap merupakan satu kesatuan, pasangan kromosom akan berada
pada satu
sisi sedangkan pasangan kromosom lainnya yang homolog akan
berada pada
sisi yang lain
Anafase I
Kromosom mulai bergerak menuju ke kutub pembelahan sehingga
pasangan
kromosom sebelah kiri akan menuju ke kutub kiri sedangkan
pasangan
homolognya akan menuju ke kutub sebelah kanan
Telofase I
Kromosom tampak telah berkumpul di kutub-kutub pembelahan,
yang
memungkinkan pembentukan inti dan pemisahan sitoplasma. Kromosom
akan
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-12
mulai membentuk benang-benang tipis sehingga tidak tampak
strukturnya
seperti kromosom sebelumnya.
Interfase
Tahap ini berlangsung sangat singkat dan tidak terjadi replikasi
kromosom di
dalamnya sehingga kromosom dalam sel ini merupakan kromosom
hasil
pembelahan meiosis I yang jumlahnya setengah dari kromosom
induk.
Profase II
Tahap ini dimulai dengan terbentuknya spindel, aster, pergeseran
sentriol ke
kutub pembelahan dan perubahan lain seperti pada mitosis.
Metafase II
Pada tahap ini terjadi pengumpulan kromosom di bidang ekuator
seperti pada
mitosis
Anafase II
Seperti pada mitosis, pada tahap ini terjadi pergeseran kromosom
ke arah kutub
pembelahan masing-masing dan membran sel mulai berubah bentuk
menjadi
lebih lonjong
Telofase II
Kromosom telah berkumpul pada kutub pembelahan dan diikuti
pembentukan
membran inti dan pemisahan sitoplasma. Pada akhir tahap ini
pembelahan
meiosis akan menghasilkan 4 buah sel yang masing-masing
mempunyai jumlah
kromosom setengah dari sel induk
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-13
Meiosis yang terjadi pada sel kelamin manusia pada dasarnya
terjadi
pada dua macam sel yaitu sel spermatogonium dan sel
oogonium.
Pada pria, dari satu sel spermatogonium akan terjadi dua sel
spermatosit
primer dengan cara mitosis dan tiap sel spermatosit primer ini
akan menjadi dua
sel spermatosit sekunder melalui proses meiosis I dan akhirnya
akan menjadi 4
buah spermatid pada meiosis II. Tiap spermatid akan mengalami
proses
pematangan dengan terjadinya penambahan ekor, akrosom dan
lain-lain
sehingga terbentuk spermatozoa.
Pada wanita, dari satu sel oogonium akan menjadi dua sel oosit
primer
yang akan mengalami meiosis I menjadi satu oosit sekunder dan
satu polosit dan
selanjutnya pada meiosis II akan terjadi satu ootid dan tiga
buah polosit atau
dinamakan polar bodies dari sel telur. Ootid ini akan bertumbuh
dan mengalami
pematangan menjadi ovum.
-
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt.
SS-14