Pembelahan Sel dan Gametogenesis

A. PENDAHULUAN
Salah satu paham yang paling berharga dari para bioligiwan abad 19 adalah bahwa setiap sel di bumi ini berasal dari sel yang sudah ada. Mikroorganisme bersel satu apapun yang kita permasalahkan atau setiap sel jaringan berasal dari sel yang sudah ada terlebih dahulu. Sel memiliki kesinambungan genetik (Kimbal, 1983). Kesinambungan tersebut karena sel selalu membelah dan bereproduksi. Jadi kehidupan dapat terus berlanjut.

Semua organisme eukariotik yang berkembang biak secara seksual tergantung dari reproduksi sel. Hal ini karena zigot yang terbentuk berasal dari sel telur yang dibuahi oleh sel sperma. Zigot yang bersel tunggal harus mengalami pembelahan atau reproduksi untuk mencapai ukuran tertentu.

Sel mempunyai kemampuan untuk memperbanyak diri dengan melakukan pembelahan. Pada hewan uniseluler cara ini digunakan sebagai alat reproduksi, sedangkan pada hewan multi seluler cara ini digunakan dalam memperbanyak sel somatis untuk pertumbuhan dan pada sel gamet untuk proses pewarisan keturunan hingga akhirnya membantu membentuk individu baru. Ada dua macam pembelahan sel, yaitu pembelahan secara langsung ’amitosis’ dan pembelahan secara tidak langsung ’mitosis dan meiosis’. Amitosis adalah pembelahan inti secara langsung diikuti dengan pembelahan sitoplasma. (Anonim1.2009)
Proses perkembangbiakan pada makhluk hidup ada dua macam, ada yang secara seksual dan aseksual. Pada makhluk hidup yang bereproduksi secara seksual, perilaku kromosom selama meiosis dan fertilisasi akan menimbulkan variasi pada spesies disetiap generasi. Hal ini dikarenakan pada proses meiosis dan fertilisasi terjadi penggabungan gen antaran induk jantan dan induk betina sehingga keturunan akan memiliki kromosom yang berbeda dengan kedua induknya. (Anonim1.2009)


B. ISI
1. Pembelahan Mitosis
Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang terjadi apabila sel anak mempunyai jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom induknya. Fase-fase pembelahan mitosis adalah profase, metafase, anafase, dan telofase. Dalam sekali membelah terdapat interfase. Selama interfase tidak tampak adanya struktur kromosom .
Tujuan:
1. Mengganti sel-sel yang rusak/ regenerasi
2. Perkembangan dari satu sel menjadi banyak
3. Membentuk individu baru (reproduksi sel baru) pada individu bersel tunggal (Nuraini, 2007)

Interfase
Pada fase ini sel belum melakukan kegiatan pembelahan tetapi sel sudah siap untuk membelah. Selama interfase sel tampak keruh dan benang-benang kromatin halus lama-kelamaan akan kelihatan. Beberapa ahli menganggap interfase bukan merupakan salah satu tahap dalam mitosis sehingga interfase sering disebut fase istirahat.

Profase
Fase terlama dan paling banyak memerlukan energi-energi yang terkumpul selama interfase digunakan untuk membentuk gelondong-gelondong pembelahan. Pada profase selaput inti dan membran inti melebur sehingga sel tidak tampak memiliki membran inti. Benang kromatin memendek dan menebal membentuk kromosom. Setiap kromosom melakukan duplikasi menjadi kromatid. Pada sel manusia dan sel hewan, sentriol berpisah kemudian menuju kutub berlawanan dan terbentuk benang spindel. (Goodenough, 1992)

Metafase
Membran inti sudah menghilang dan kromosom-kromosom berkumpul pada bidang ekuator, yaitu bidang tengah dari sel sehingga kromosom tampak paling jelas. Sentromer dari seluruh kromosom membuat formasi sebaris. Kromatid menggantung pada benang-benang spindel melalui sentromer. Pada metafase, tampak adanya dua kromatid hasil penggandaan pada profase yang sedang mengalami pembagian menjadi dua.

Anafase
Pada fase ini sentromer membelah dan kedua kromatid dari setiap kromosom berpisah. Selanjutnya kromatid bergerak menuju ke kutub sel melalui benang-benang spindel. Karena benang spindel melekat pada sentromer maka sentromer bergerak terlebih dahulu pada pergerakan kromosom ke kutub sel. Tiap kromatid hasil pembelahan mempunyai sifat yang sama dengan induknya sehingga setiap kromatid merupakan kromosom baru.

Telofase
Kromosom yang telah berada di daerah kutub masing-masing makin lama makin menipis, kemudian berubah menjadi benang-benang kromatin yang tipis. Serabut gelondong lenyap, sedangkan membran inti dan inti mulai terbentuk kembali. Selanjutnya terjadi peristiwa pembagian inti (kariokinesis) dan sitoplasma terbagi menjadi dua bagian (sitokinesis). Masing-masing bagian mengandung satu nukleus yang memiliki 2n kromosom (diploid). Terbentuknya 2 sel anak yang mempunyai jumlah kromosom sama dengan induknya. (Goodenough, 1992)



Gb. 01- Proses pembelahan sel, mitosis pada sel hewan (atas) dan mitosis pada sel tumbuhan (bawah) (Sumber: www.sinauer.com)

2. Perkembangan Meiosis
Pembelahan meiosis lebih kompleks dibandingkan pembelahan mitosis, karena terjadi dua kali siklus pembelahan. Pada meiosis terjadi perpasangan kromosom homolog dan segregasi kromosom secara bebas. Pembelahan pertama dari meiosis disebut pembelahan reduksi. Meiosis pertama mengubah inti dari suatu meiosit yang mengandung kromosom diploid menjadi inti haploid yang mengandung kromosom n. Jumlah kromosom direduksi saat pasangan kromosom homolog terpisah. Pembelahan kedua disebut equation devision atau meiosis kedua. Miosis kedua mengubah dua hasil dari pembelahan meiosis pertama menjadi 4 inti haploid (Widura, 2011)
Ciri pembelahan secara meiosis adalah:
– Terjadi di sel kelamin
– Jumlah sel anaknya 4
– Jumlah kromosen 1/2 induknya
– Pembelahan terjadi 2 kali

Pada manusia dan hewan, meiosis terjadi di dalam gonad dan menghasilkan sel gamet seperti spermatosit atau sel telur. Pada tumbuhan, meiosis terjadi pada anthers dan ovaries dan menghasiklan meiospor yang perlahan terdiferensiasi menjadi sel gamet juga. Pembelahan meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induknya. Meiosis terjadi pada alat reproduksi, yaitu pada gametosit (sel kelamin jantan dan sel kelamin betina). Pembelahan kromosom berlangsung dua kali berurutan tanpa diselingi interfase, yaitu meiosis I dan meiosis II. (Goodenough, 1992)

Meiosis I
Meiosis adalah pembelahan sel khusus yang terdapat pada organ/ alat reproduksi, menghasilkan gamet/ sel kelamin, memiliki jumlah kromosom ½ dari jumlah kromosom induknya (46  23), terjadi pembelahan reduksi. Tujuannya adalah mendapatkan individu yang memiliki jumlah kromosom normal (46) berasal ½ dari ayah dan ½ dari8 ibu. Tahap-tahap meiosis I: profase 1 (leptoten, zigoten, pachiten, diploten, diakinesis), metafase 1, anafase 1, telofase 1 dan tahap-tahap meiosis II: profase 2, metafase 2, anafase 2, telofase 2 (Nuraini, 2007)

Profase I

• Leptoten

Kromosom terlihat sebagai benang-benang panjang, yang ujung-ujungnya mengarah ke suatu tempat (polarisasi). Benang-benang tersebut terlihat ada daerah yang tebal (kromomer) dan daerah yang tipis. Sister kromatid sangat dekat sehingga sulit dibedakan (dilihat) (Pahrudin ,2012)

• Zigoten

Kromosom-kromosom homolog (paternal dan maternal) saling berdekatan dan berpasangan  sinapsis

• Pakiten

Fase ini merupakan fase yang paling lama pada profase I ini. Benang – benang kromosom tampak semakin jelas dan perpasangan serta sinapsis antara kromosom homolog semakin dekat dan sempurna. Benang – benang kromosm terlihat double. Hal ini karena setiap pasang kromosom yang homolog terdiri dari dua buah kromatid. Sehingga pada fase ini, terlihat sejumlah perpasangan bivalen yang jumlahnya sama dengan jumlah kromosom haploid dari individu tersebut. Jumlah kromatid pada fase meiosis ini sama banyaknya dengan jumlah kromatid pada profase mitosis. Yang membedakan adalah distribusi kromosom – kromosomnya. Pada profase mitosis, kromosom – kromosom saling terpisah dan tidak berhubungan, sedangkan pada profase I meiosis kromosom – kromosomnys saling berpasangan secara bivalen Adanya sinapsis yang sempurna pada fse ini memungkinkan terjadinya pertukaran genetik antar kromosom homolog atau antar kromosom yang bukan homolognya (pindah silang / crossing over) (Widura, 2011)

• Diploten

Fase ini ditandai dengan mulai memisahnya kromatid – kromatid yang tadinya berpasangan secara bivalen. Pemisahan yang paling kuat, terjadi pada bagian sentromer. Akan tetapi, pada bagian – bagian tertentu dari kromosom homolog masih tetap saling berdekatan. Bagian – bagian yang saling berdekatan dan tampak bersilang ini disebut kiasma (banyak : kiasmata). Pada kiasma tersebut, kromatid – kromatid yang tidak homolog (“nonsister chromatid”) akan putus. Kemudian, ujung – ujung dari kromatid yang putus tadi akan bersambungan secara resiprok (berbalasan). Hal ini menyebabkan gen – gen yang terangkai pada segmen kromatid tersebut akan bertukar secara resiprok juga. Proses tertukarnya segmen – segmen nonsister kromatid dari pasangan kromosom homolognya yang disertai tertukarnya gen – gen yang terangkai pada segmen – segmen tersebut secara resiprok dinamakan pindah silang (crossing over). Proses pindah silang ini sangat penting karena akan menghasilkan kombinasi – kombinasi yang baru (tipe rekombinasi) yang bermanfaat bagi pemuliaan tanaman. Kromatid – kromatid yang tidak mengalami pindah silang masih memiliki gen – gen yang berasal dari tetuanya. Gamet – gamet yang menerima kromatid yang tidak mengalami pindah silang tersebut disebut gamet tipe parental. (Widura, 2011)

• Diakinesis
Fase ini merupakan fase terakhir pada profase I meiosis. Kromosom – kromosom mengalami kondensasi maksimum dan kiasma semakin jelas terlihat. Pada fase ini, nukleolus dan membran nukleus menghilang, dan benang – benang gelendong mulai terbentuk.


Metafase I
Pasangan kromosom homolog mengatur diri dan saling berhadapan di daerah ekuator. Setengah dari pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang satu dan setengah pasangan kromosom homolog lainnya mengarah ke kutub yang lain.

Anafase I
Kromosom homolog berpisah dan menuju kutub yang berlawanan. Kromatid belum berpisah karena sentromer masih satu untuk satu kromosom.

Telofase I
Kromosom yang masih terdiri dari dua kromatid berada di kutub. Selanjutnya terbentuk membran nukleus yang diikuti oleh proses sitokinesis. Akhir telofase I terbentuk dua sel anak. Setiap sel anak mengandung n kromosom sehingga pada akhir meiosis I terbentuk dua sel anak yang haploid.

Meiosis II

Profase II
Benang-benang kromatin kembali menebal menjadi kromosom. Kromosom yang terdiri dari 2 kromatid tidak mengalami duplikasi lagi. Nukleus dan dinding inti melebur. Sepasang sentriol bergerak menuju ke kutub yang berlawanan, kemudian mulai terbentuk benang-benang spindel.

Metafase II
Kromosom yang telah membelah menjadi dua kromatid berjajar pada bidang pembelahan. Selanjutnya sentromer menempatkan diri di tengah sel.

Anafase II
Sentromer membelah menjadi dua. Masing-masing kromatid berpisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan. Kromatid tersebut merupakan kromosom baru.

Telofase II
Kromatid sampai di kutub dan berubah menjadi benang kromatin. Terbentuk kembali membran inti dan anak inti. Terjadi sitokinesis dan terbentuk 4 sel anakan yang memiliki kromosom setengah dari induknya.


Gb. 02- Meiosis


3. Gemetogenesis
Gametogenesis adalah proses diploid dan haploid yang mengalami pembelahan sel dan diferensiasi untuk membentuk gamet haploid dewasa. Tergantung dari siklus hidup biologis organisme, gametogenesis dapat terjadi pada pembelahan meiosis gametosit diploid menjadi berbagai gamet atau pada pembelahan mitosis sel gametogen haploid. Contohnya, tanaman menghasilkan gamet melalui mitosis pada gametofit. Gametofit tumbuh dari spora haploid setelah meiosis spora (Pahrudin, 2012)

Pembentukan Gamet pada Hewan
Spermatogenesis, yaitu proses pembentukan sperma. Spermatogenesis terjadi testis. Adapun proses spermatogenesis adalah sebagai berikut.

Sel primordial sperma yang bersifat diploid (2n) di dalam testis membelah secara mitosis berkali-kali dan akhirnya membentuk atau menghasilkan empat sel spermatogonium diploid (2n). Sel spermatogonium mengalami perkembangan dan membelah secara mitosis membentuk spermatosit primer (2n). Kemudian spermatosit primermengalami pembelahan secara meiosis I dan menghasilkan dua buah spermatosit sekunder yang haploid (n). Setiap spermatosik sekunder akan melanjutkan pembelahan secara meiosis II dan masing-masing menghasilkan dua spermatosit sehingga pada akhir meiosis dua dihasilkan empat buah spermatosit. Pada manusia dua spermatidmengandung 22 autosom + 1 kromosom X atau 22 AA + X dan spermatid lainnya mengandung 22 autosom + 1 kromosom Y atau 22 AA + Y yang akan digunakan dalam pewarisan jenis kelamin. Selanjutnya keempat spermatid akan mengalami pematangan empat buah spermatozoa yang haploid (n). (Anonim2.2012)

Pembentukan gamet pada hewan tingkat tinggi dan manusia melalui 2 cara yaitu:
1. spermatogensis, terjadi pada testis, menghasilkan 4 sel yang fungsional.
2. oogenesis, terjadi pada ovarium, menghasilkan 1 sel telur fungsional, dan 3 badan sel kutub.

Setiap spermatozoa mempunyai ekor untuk membantu pergerakan, mengandung akrosom yang dapat menghasilkan enzim proteinase dan hiakironidase. Untuk menembus lapisan pelindung sel telur, selama pertumbuhan dari spermatogonium sampai menjadi spermatozoa dirawat dan dipelihara oleh sel sertoli untuk menghasilkan nutrisi bagi spermatozoa dan sel leydig dalam menghasilkan hormon jantan yaitu hormon testosteron. Proses pembentukan spermatozoa ini berlangsung mulai menginjak dewasa dan berjalan secara terus-menerus. (Anonim2.2012)

Oogenesis adalah proses pembentukan ovum atau sel telur yang terjadi di dalam ovarium oleh sel folikel. Proses yang terjadi pada oogenesis adalah sebagai berikut. Sel primordial ovum atau oogenesis yang bersifat diploid (2n) membelah secara mitosis berkali-kali dan menjadi oosit primer (2n). Oosit primer akan melakukan pembelahan meiosis I dan akan menjadi oosit sekunder dan haploid (n) kemudian menjadi badan polar atau sel polosit sekunder (n). Sedangkan sel polosit primer membelah menjadi dua buah sel polosit sekunder (n). (Anonim2.2012)
Pada akhir oogenesis, ootid akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan menjadi sebuah ovum haploid (n) yang fungsional dan 3 sel polosit sekunder akan mengalami degenerasi (pada manusia ovum mengandung 22 autosom dan kromosom X atau 22AA + X). Bagian luar ovum diselubungi oleh membran corona radiate dan zona pelucida. Selama pertumbuhan dan perkembangannya, ovum diatur oleh hormon wanita (estrogen dan progresteron). Oogenesis pada manusia berlangsung sejak awal hingga dewasa dan berjalan sampai berumur 40 atau 50 tahun saja. (Anonim2.2012)




Gb. 03-Perbandingan antara gametogenesis pada pria dan wanita
Sumber: (http://www.sinauer.com/)

Pembentukan Gamet Pada Tumbuhan Tingkat Tinggi
Proses gametogenesis pada tumbuhan tingkat tinggi meliputi tahap-tahap berikut.
Mikrosporogenesis adalah proses pembentukan gamet jantan (sperma) yang berlangsung pada bunga yaitu di dalam serbuk sari bagian dari kepala sari (antenna) yang di dalamnya terdapat kantong serbuk sari atau mikrosporangium. Proses mikrosporogenesis berlangsung sebagai berikut:
Sebuah sel induk mikrospora diploid (mikrosporosit) dalam antenna membelah secara meiosis I dan menghasilkan sepasang sel haploid. Pada meiosis II menghasilkan 4 mikrospora haploid (n) yang berkelompok membentuk tetrad. Setiap mikrospora akan mengalami kariokinesis (pembelahan inti), sehingga menghasilkan 2 inti yang haploid yaitu satu inti dinamakan inti saluran serbuk sari dan satu inti generatif. Inti generatif membelah secara mitosis tanpa disertai sitokinesis dan terbentuklah 2 inti sperma (n) dan inti serbuk sari tidak membelah. Dengan demikian maka sebutir serbuk sari yang telah masak mengandung 3 inti yang haploid, yaitu serbuk inti saluran serbuk sari dan 2 buah inti sperma.

Megasporogenesis adalah proses pembentukan gamet betina (ovum) yang berlangsung dalam bakal buah (ovarium) dan menghasilkan kandung lembaga. Proses megasporogenesis berlangsung sebagai berikut. Sebuah sel induk megaspora diploid (megasporosit) dalam ovarium mengalami meiosis I dan menghasilkan 2 sel diploid. Selanjutnya mengalami meiosis II menghasilkan 4 megaspora haploid yang letaknya berderet dan 3 megaspora mengalami degenerasi dan mati. Satu megaspora yang tersisa mengalami pembelahan mitosis tiga kali berturut-turut tanpa diikuti sitokinesis (pembelahan plasma) dan menjadi 8 inti megaspora (kandung lembaga muda) yang haploid, kemudian 4 inti kelompok di kalaza (bagian antara bakal biji dan tangkai biji) dan 4 inti berada di dekat mikrofil. Satu inti dari masing-masing kelompok bergerak ke tengah dan menyatu membentuk inti kandung lembaga sekunder (2n) sedangkan 3 inti yang berada pada kalaza dinamakan inti antipoda dan 3 inti yang berada di mikrofil berkembang menjadi 1 inti sel telur atau ovum (n) yang di tengah dan 2 inti sinergid (n) yang di sampingnya maka pada kandung lembaga yang masak terdapat:
1) 3 inti antipoda
2) 2 inti sinergid (n)
3) 1 inti ovum (n)
4) 1 inti kandung lembaga sekunder (2n).


Gb. 04-Mikrosporogenesis dan Megasporogenesis
Fase Terjadinya Variasi Genetik
Pada makhluk hidup yang berreproduksi secara seksual, perilaku kromosom selama meiosis dan fertilisasi akan menimbulkan variasi pada spesies disetiap generasi. Hal ini dikarenakan pada proses meiosis dan fertilisasi terjadi penggabungan gen antaran induk jantan dan induk betina sehingga keturunan akan memiliki kromosom yang berbeda dengan keduainduknya.

Terdapat tiga mekanisme yang memberi kontribusi pada variasi genetik yang muncul akibat reproduksi seksual, yaitu:
1. Pemilahan kromosom secara independen (bebas)
2. Pindah silang
3. Fertilisasi random. (Pahrudin, 2012)

Pada peristiwa metafase I, setiap kromosom induk akan memilih kromosom induk lainnya secara bebas. Hal ini dikarenakan kromosom tersebut bersifat haploid yang memiliki setengah sifat dari induknya, sehingga untuk menjadi zigot (bersifat diploid) kromosom-kromosom tersebut harus menyatu (dari induk jantan dan betina). Masing-masing gamet yang terdapat dalam kromosom akan mewakili satu dari semua kemungkinan kombinasi gamet dari kedua-induknya yang akan terbentuk. (Pahrudin, 2012)


Gb. 05-Kemungkinan Terjadi Variasi Genetik

















C. KESIMPULAN
1. Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang terjadi apabila sel anak mempunyai jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom induknya. Fase-fase pembelahan mitosis adalah profase, metafase, anafase, dan telofase. Dalam sekali membelah terdapat interfase. Selama interfase tidak tampak adanya struktur kromosom .
2. Meiosis adalah pembelahan sel khusus yang terdapat pada organ/ alat reproduksi, menghasilkan gamet/ sel kelamin, memiliki jumlah kromosom ½ dari jumlah kromosom induknya (46  23), terjadi pembelahan reduksi. Tujuannya adalah mendapatkan individu yang memiliki jumlah kromosom normal (46) berasal ½ dari ayah dan ½ dari8 ibu. Tahap-tahap meiosis I: profase 1 (leptoten, zigoten, pachiten, diploten, diakinesis), metafase 1, anafase 1, telofase 1 dan tahap-tahap meiosis II: profase 2, metafase 2, anafase 2, telofase 2.
3. Gemetogenesis adalah proses pembentukan gamet melalui fertilisasi. Pada hewan terjadi pembentukan sperma dan sel telur. Pada tumbuhan tinggi terjadi pembentukan mikrosporogenesis dan makrosporogenesis. Fase yang menyebabkan variasi genetik ada pada tahap metafase 1 dalam pembelahan meiosis.













DAFTAR PUSTAKA

Anonim1. 2009. Pembelahan Sel. http://iptekdakhlan.blogspot.com/2009/07/pembelahan-sel-i-pembelahan-sel-secara.html (20 Februari 2012)
Anonim2. 2012. Proses Gametogenesis Pada Hewan. http://texbuk.blogspot.com/2012/01/proses-gametogenesis-pada-hewan.html# (20 februari 2012)
Crowder, L. V. 1997. Genetika Tumbuhan. Yogyakarta. Gadjah mada University Press
Goodenough, Ursula dan Soenartono Adisoemarto, Ph.D. 1992. Genetika Jilid 1. Jakarta. Erlangga
Kimball, John W.1983. Biologi. Jakarta. Penerbit Erlangga
Nuraini, Tuti. 2007. Mitosi dan Meiosis. Biologi Keperawatan. http://google.com/download-pembelahan-sel (23 februari 2012)
Pahrudin, Muhamad. 2012. Reproduksi Penyebab Variasi Genetik. PPT Presentasi. http://google.com/download-presentasi-ppt (23 Februari 2012)
Widura, Arya Ritonga. 2011. Analisis Meiosis Pada tanaman Lili. http://jai.staff.ipb.ac.id/2011/02/04/analisis-meiosis-pada-tanaman-lili/ (20 Februari 2012)
www.sinauer.com