REPRODUKSI SEL

2.1 Pengertian Reproduksi Sel

Reproduksi sel adalah proses memperbanyak jumlah sel dengan cara membelah diri, baik pada organisme uniseluler maupun multiseluler. Pembelahan sel pada organisme uniseluler merupakan suatu cara bagi organisme tersebut untuk melestarikan jenisnya. Sedangkan, bagi organisme multiseluler, pembelahan sel menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan organisme. Misalnya, pada manusia, sel-sel memperbanyak diri sehingga tubuh manusia tersebut menjadi besar dan tinggi. Selain itu, reproduksi sel pada organisme multiseluler juga menghasilkan sel-sel gamet yang berguna pada saat perbanyakan secara generatif (reproduksi organisme melalui proses perkawinan). Reproduksi sel merupakan proses penggandaan materi genetik (DNA) yang terdapat di dalam nukleus. Sehingga, menghasilkan sel-sel anakan yang memiliki materi genetik yang sama.

Tujuan sel bereproduksi adalah:

1. Perbanyakan sel sehingga terjadi pertumbuhan

2. Pembentukan sel baru yang berbeda dari induknya

3. Pembentukan sel baru yang tentu lebih muda dan sama dengan yang

    sebelumnya.

4. Pembentukan Jaringan

5. Regenerasi sel

6. Pembentukan individu baru dan lain-lain

Sel yang membelah disebut sel induk, dan hasil pembelahannya disebut sel anak. Sel induk memindahkan salinan informasi genetiknya (DNA) ke sel anak.

Jika transformasi genetik itu langsung (amitosis) dan jika melalui tahapan (mitosis/miosis) Untuk menyampaikan informasi genetik tersebut tentu sel induk harus melipat gandakan informasi genetik yang dimilikinya (DNA) melalui replikasi (duplikasi) sebelum melaksanakan pembelahan atau reproduksi sel, replikasi itu terjadi pada waktu Interfase ( istirahat sel tidak membelah) tepatnya pada fase Sintesa (S).

2.2 Bentuk-Bentuk Pembelahan Sel

Berdasarkan ada tidaknya tahap-tahap pembelahan, reproduksi sel dibedakan atas:

2.2.1 Pembelahan langsung (Amitosis / pembelahan biner)

Pada organisme uniseluler misalnya bakteri, protozoa dan ganggang bersel satu, terjadi proses pembelahan secara langsung, yang artinya proses pembelahan itu tidak melalui tahapan-tahapan pembelahan. Pembelahan itu dikenal juga dengan pembelahan amitosis. Satu sel induk akan membelah secara langsung menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan dan seterusnyadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan dan seterusnya hingga sel itu bertambah banyak. Setiap sel membelah menjadi dua sel yang sama (identik) sehingga disebut juga pembelahan biner. Pembelahan biner terjadi misalnya pada perkembangbiakan amoeba.

Pada proses pembelahan langsung ini setiap sel anak mewarisi sifat-sifat induknya. Dengan kata lain, pembelahan langsung senantiasa menghasilkan keturunan yang identik. Prosesnya didahului oleh pembelahan inti menjadi dua, diikuti oleh pembelahan sitoplasma dan akhirnya sel itu terbagi menjadi dua sel anak.

Perhatikan pembehalan amitosis pembelahan sel amoeba pada gambar berikut.

2.2.2  Pembelahan tidak langsung (mitosis dan meiosis)

Pembelahan sel yang terjadi melalui tahap-tahap pembelahan. Dilakukan oleh organisme eukariotik seperti sel hewan, sel tumbuhan dan sel manusia, yang tentu mereka semuanya punya lebih dari satu sel ( multicelluler).

2.2.2.1  Pembelahan Mitosis

Pembelahan yang bertujuan untuk

1.      Mengganti atau memperbaiki jaringan tubuh yang sudah rusak atau aus,

2.      Pertumbuhan ( perbanyakan sel sehingga baik kwantitas dan kwalitasnya 

            bertambah).                                                                       

3.      Membentuk Jaringan karena produk pembelahan ini kromosom/sifat induk sama dengan sifat anakannya , artinya karena membentuk jaringan baik sel baru dan lama sama.

Pembelahan mitosis mempunyai karakter yaitu:

1.      Berlangsung pada sel somatic

2.      Menghasilkan 2 buah sel anakan yang identik dengan induknya.

3.      Melakukan pembelahannya sekali

4.      Antar pembelahan satu dengan yang kedua diselingi dengan fase interfase ( istirahat tidak membelah )

5.      Anakan selnya mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan induk sifatnya sama dengan induk mempunyai kemampuan membelah lagi, ini tidak terjadi pada anakan hasil miosis

6.      Pada organisme bisa terjadi pada usia muda , dewasa , ataupun usia tua , yang pada pembelahan miosis hanya bisa terjadi di usia dewasa tidak pada organisme yang usianya muda

7.      Tahapannya I-P-M-A-T interfase dulu baru PMAT lagi berikut uraiannya

Tahapan Pembehan Mitosis adalah :

Interfase

Merupakan fase istirahat dari pembelahan sel. Namun tidak berarti sel tidak beraktifitas justru tahap ini merupakan tahapn yang paling aktif dan penting untuk mempersiapkan pembelahan.

Terbagi atas tiga fase, yaitu:

1.       Fase G1 (growth 1/pertumbuhan 1)

Merupakan fase paling aktif berlangsung selama 9 jam. Pada fase ini sel mengadakan pertumbuhan dan perkembangan. Pada fase ini sel bertambah ukuran dan volumenya.

2.       Fase S (Sintesis)

Merupakan fase sintesis DNA atau duplikasi kromosom, dengan waktu 10 jam

3.       Fase G2 (Growth 2/Pertumbuhan 2)

Merupakan fase yang didalamnya terjadi proses sintesis protein. Pada fase ini sel siap untuk mengadakan pembelahan

Sekali lagi bahwa fase Mitosis tidak diawali dengan Interfase tetapi Fase Profase , karena Interfase merupakan persiapan mitosis , merupakan fase istirahat sel tidak membelah. Sedangkan Mitosis itu Fase sel melakukan pembelahan / reproduksi .

1.      Fase Profase

Merupakan tahap awal dari pembelahan sel secara mitosis maupun miosis , yang ditandai dengan:

1.      Kromatin memendek dan menebal membentuk kromosom , kemudian

kromosom mengganda membentuk kromatida.

2.      Membran nukleus dan nukleolus (anak inti) menghilang

3.      Sentriol memisah diri menuju kutub yang berlawanan.

4.      Benang spindel yang keluar dari masing masing sentriol pada kutub berbeda mengatur diri memegang masing kromatid yang tidak teratur itu.

5.      Segera mendorong kromatid yang terbengkalai itu menjadi sangat teratur menuju ke bidang equator.

2.      Metafase

Tahap ini ditandai dengan :

1.      Kromatid / kromosom mengatur diri pada bidang equator / bidang pembelahan berhadap hadapan .

2.      Setiap sentromer memiliki dua kinetokor yang masing-masing dikaitkan oleh benang spindle

3.      Tentu Kromosom yang berhadapan itu sudah membawa sandi genetik yang sama karena memang visinya membentuk 2 sel yang sama.

3.      Anafase

Tahap ini ditandai dengan:

1.      Kedua kromatid berpisah menuju kutub yang berlawanan

2.      Keadaan sel jadi memanjang , membran sel melekuk, pada akhir anaphase

3.      Pada fase ini tentu set kromosom terjadi pemisahan / pengurangan dari tetrad kromosom ketika berhadapan pada fase metafase terpisah menjadi masing masing 2n (diploid)

4.      Telofase

Tahap ini ditandai dengan :

1.      Kromosom / kromatid telah sampai di kutub-kutub yang berlawanan

2.      Terbentuk sekat pemisah sehingga sel terlihat terbentuk 2 sel dengan masing masing 1 inti

3.      Membran nukleus terbentuk membungkus kromosom dan nukleolus mulai tampak

4.      Kromosom menipis dan memanjang menjadi kromatin dan akhirnya tak terlihat lagi

5.      Terjadi sitokinesis (Membran plasma melekuk) yang di dahului oleh Karyokinesis (inti jadi 2) dan akhirnya terlihat sel membelah menjadi 2

Gambar Mitosis

2.2.2.2     Pembelahan Meiosis (Pembelahan Reduksi)

Pembelahan ini terjadi bukan di sel kelamin namun di kelenjar kelamin seperti testes atau ovarium dimana pembelahan untuk membentuk sel kelamin (n)dari sel tubuh (2n /diploid) , sel tubuh yang membentuk tidak sembarangan sel tubuh tetapi sel induk kelamin atau induk sperma /induk ovum yang mempunyai nama latin Spermatogonium /Oogonium kedua induk itu terus dibentuk namun jelas secara mitosis ( 2n -2n).

Pembelahan meiosis bertujuan

1.      Untuk membentuk sel-sel kelamin.

2.      Membentuk pengurangan jumlah kromosom (mereduksi)

3.      Pereduksian bertujuan untuk membentuk hasil zygot dari perteuan dua sel kelamin yang selalu sama dengan individu yang ada /individu sebelumnya

4.      Untuk mencapainya Pembelahan meiosis berlangsung melalui dua tahapan pembelahan, yaitu miosis 1 dan miosis 2 secara langsung tanpa penggandaan lagi karena harus ada reduksi kromosom

Tahapan pembelahan meiosis adalah sebagai berikut:

Karena dari sel tubuh yang bisa membentuk sel kelamin maka diawali dengan Fase dimana sel tumbuh dan berkembang. Merupakan tahap persiapan untuk mengadakan pembelahan sel. Pada fase ini terjadi peristiwa penggandaan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan. Akhir dari fase dihasilkan dua salinan DNA dan siap berubah menjadi kromosom

a.          Meiosis I

1.      Profase I

Profase I merupakan tahap terpanjang dan dibandingkan tahapan meiosis 1 lain. Benang-benang kromatin semakin menebal dan pendek, membentuk kromosom. Kromosom menggandakan diri, jumlahnya dua kali lipat. Kromosom yang homolog berpasangan membentuk sinapsis. Pasangan kromosom yang homolog itu tersusun atas 4 kromatid sehingga disebut tetrad. Karena kromatid saling menempel, maka ada kemungkinan terjadi tukar menukar gen antara kromatid-kromatid tersebut. Peristiwa tukar menukar gen ini disebut pindah silang.

Pada profase I terjadi beberpa tahapan, yaitu sebagai berikut.

* Leptonema (leptoten), kromatin membentuk kromosom.

* Zigonema (zigoten), terbentuk pasangan kromosom homolog.

* Pakinema (pakiten), kromosom mengganda menjadi 2 kromatid.

*Diplonema (diploten), kromatid menebal, membesar, rapat, dan bergandengan.

* Diaknesis, terjadi pindah silang rekombinasi gen, dan sentriol berpisah.

2.      Metafase I

Pasangan kromosom homolog /tetrad berada didaerah ekuator. Pasangan kromosom homolog itu mengatur diri di daerah ekuator sehingga dari pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang satu dan setengah pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang lain. Sentrosom menuju ke kutub dan mengeluarkan benang-benang spindel.

3.      Anafase I

Kromosom bergerak menuju ke kutub masing-masing. Tidak seperti pada mitosis mengalami pembelahan sentromer, pada meiosis tidak terjadi pembelahan sentromer. Akibatnya, setiap kromosom yang bergerak menuju ke kutub sel itu mash mengandung dua kromatid atau masih berpasangan.

4.      Telofase I

Setelah kromosom yang berpasangan tiba dikutub masing-masing, terbentuklah membran nukleus, yang diikuti pula oleh proses sitokenesis (pembelahan sitiplasma sel). Kini terbentuk dua sel anak, setiap sel mengandung n kromosom sehingga pada akhir telofase I terbentuk dua sel anak yang haploid. Pada saat ini, sel sudah siap memasuki pembelaha meiosis II.

b.         Meiosis II

Meiosis II mirip dengan mitosis. Tahapan selengkapnya sebagai berikut.

1.      Profase II

Pada fase awal, benang kromatin menebal dan memendek membentuk kromosom. Pada fase ini tidak terjadi proses penggandaan kromosom sehingga jumlah set kromosom tetap.

2.      Metafase II

Kromosom mengumpul di daearah ekuator. Setengah kromosom mengarah ke kutub masing-masing. Sentromer terbagi dua, masing-masing mengarah ke kutu, sehingga tempat melekatnya kromosom pada benang-benang sppindel , seperti pada mitosis.

3.      Anafase II

Kromosom bergerak menuju ke kutub masing-masing.

4.      Telofase II

Setelah kromosom sampai di kutub masing-masing, terbentuklah membran inti. Tiap – tiap inti mengandung n kromosom(sel haploid). Akhirnya diikuti oleh proses sitokinesis sehingga seluruhnya terbentuk empat sel anak haploid.

Gambar Meiosis

Perbedaan antara Mitosis dan Meiosis

Adapun perbedaan antara pembelahan mitosis dan meiosis adalah:

Pembeda	Mitosis	Meiosis
Tahap pembelahan	Satu kali	Dua kali
Jumlah sel anak	Dua sel	Empat sel
Jumlah kromosom sel anak	Sama dengan sel induk	Setengah dari sel anak
Sifat kromosom anak	Diploid (2n)	Haploid (n)
Tempat pembelahan	Sel tubuh	Sel kelamin

Gambar perbandingan meiosis dan mitosis

2.3 Proses Pembentukan Gamet (Gametosis)

Gametogenesis adalah proses pembentukkan sel-sel gamet, yang terjadi secara meiosis di dalam alat perkembangbiakan. Gametogenesis terjadi pada organisme dewasa. Pada hewan dan manusia gametogenesis terjadi di testis dan ovarium.

1. Spermatogenesis

Merupakan proses pembentukkan sperma yang terjadi di dalam testis. Sel kelamin jantan atau spermatozoid (sperma) berbentuk kecil, lonjong, dan berflagela dan secara keseluruhan bentuknya menyerupai kecebong. Flagela tersebut digunakan sebagai alat gerak di dalam medium cair.

Organ penghasil sperma disebut testis. Pada mamalia, testis terdapat pada hewan jantan sebagai buah pelir atau buah zakar. Buah pelir pada manusia berjumlah sepasang.

Didalam testis terdapat saluran-saluran kecil (tubulus seminiferus) dan pada dinding saluran sebelah dalam itulah terjadi proses spermatogenesis. Pada bagian tersebut terdapat sel-sel induk sperma yang disebut spermatogonium. Spermatogonium mengalami mitosis menjadi spermatoist primer (sel sperma primer). Selanjutnya, satu spermatosit primer mengalami meiosis I menjadi dua sel spermatosit sekunder (haploid). Tiap-tiap sel spermatosit sekunder mengalami meiosis II sehingga terbentuk 4 sel spermatid yang sama besar, yang haploid. Mula-mula spermatid berbentuk bulat, kemudian tumbuh menjadi sel sperma yang berflagela dan dapat bergerak aktif. Jadi, dari satu spermatosit primer akan dihasilkan dua spermatosit sekunder dan akhirnya berbentuk 4 sel sperma.   

Tahapan spermatogenesis adalah:

Terlihat pada Gambar pada Miosis 1 (sebelah kiri) terjadi pengurangan (reduksi) kromosom 2n - n

Spermatogonium ( 2n) - spermatosit primer (2n) - jadi 2 spermatosit sekunder (n)

sedangkan pada miosis Ke 2 (gambar sebelah kanan) sebenarnya itu terjadi mitosis karena dari n - n

2 Spermatocyt II membelah mitosis - 4 spermatid (n) - yang akhirnya muncul ekor membentuk spermatozoid ( n) yang berjumlah empat sel anakan sperma yang semua hidup

2.  Proses Oognesis

Sel telur atau ovum adalah sel kelamin betina. Bentuknya lebih besar dari pada sperma dan tidak dapat bergerak (pasif). Sel telur dihasilkan oleh sepasang ovarium atau kelenjar telur, kiri dan kanan. Berbeda dengan testis yang berada di luar tubuh, ovarium berada di dalam rongga tubuh, di sekitar pinggang.

Proses oogenesis berlangsung di dalam ovarium dan didahului oleh pembelahan mitosis sel induk ovum (oogonium). Hasil pembelahan adalah oosit primer. Pada proses meiosis I. Oosit primer membelah menjadi dua sel yang tidak sama, yaitu satu sel berukuran besar disebut oosit sekunder dan satu sel lagi berukuran kecil, disebut badan kutub pertama.

Pada proses meiosis II, oosit sekunder (n)membelah menjadi dua sel yang tidak sama besarnya. Satu sel berukuran besar disebut ootid yang mengandung nukleus, kuning telur dan sitoplasma sel. Sedangkan satu sel yang lain berukuran kecil dan hanya mengandung nukleus dan disebut badan kutub kedua. Badan kutub pertama juga mengalami meiosis  II membentuk dua sel kecil badan kutub ke dua. Dengan demikian pada akhir meiosis II berbentuk 4 buah sel, yaitu satu sel besar yang disebut ootid, dan tiga sel kecil yang disebut dengan badan kutub(polosit).

Ootid dapat tumbuh menjadi ovum dewasa tanppa mengalami pembelahan sel lagi. Sementara itu tiga sel badan kutub yang berukuran kecil mengalami degenerasi (penyusutan) dan tidak berfungsi. Sehingga pada akhir proses oogenesis  hanya satu tinggal satu sel ovum yang fungsional. Satu sel ovum tersebut mengandung nukleus, kuning telur, sitoplasma, ribosom, dan organel sel lainnya dalam jumlah yang cukup. Keadaan demikian penting untuk proses pertumbuhan zigot kelak dikemudian hari.

Berbeda dengan individu jantan yang setiap kali dapat mengelurakan sperma dengan jumlah banyak, individu betina biasanya hanya menghasilkan satu ovum dalam setiap ovulasi. Pada bebarapa mamalia misalnya tikus , kelinci, dan kambing, individu betina dapat menghasilkan ovum lebih dari satu. Ovulasi lebih dari satu dapat terjadi pada ovarium sebelah kiri dan atau kanan atau secara bersaman.

Gambar Proses Oogenesis

Perbedaan antara  Spermatogenesis dengan Oogenesis terletak pada:

1. jumlah sel anakan yang fungsional

2. ukurannya

3. tempat terjadinya

Persamaan antara Spermatogenesis dengan Oogenesis terletak pada:

1. miosis

2. mebentuk kromosom haploid

3. membentuk 4 sel anakan

4. harus terjadi pada individu dewasa

2.4  Hubungan Pembelahan Mitosis dan Meiosis dengan Pewarisan Sifat

Telah diuraikan bahawa sifat makhluk hidup tersimpan di dalam kromosom dalam bentuk sepenggal DNA yang dikenal sebagai gen. Agar sifat-sifat induk dapat diwariskan kepada keturunannya, maka diperlukan mekanisme pembagian gen. Mekanisme pembagian gen pembawa sifat itu berlangsung pada proses  pembelahan mitosis dan meiosis.

1.      Mitosis

Pada profase akhir, setiap sel kromosom menggandakan diri menjadi dua set kromosom. Artinya setiap alel (gen dan pasangannya) membentuk alel baru yang identik. Pada metafase berlangsung pembagian kromosom, agar tiap sel anak nantinya mendpatkan jumlah set kromosom yang sama dan identik, sehingga saat telofase yaitu saat sel telah membelah menjadi dua sel anak memiliki set kromosom yang sama dengan sel induk. Ini berarti bahwa:

a.       Semua sifat induk diwariskam kepada kedua sel anak

b.      Setiap sel anak memiliki sifat iddentik dengan sel induk

Mitosis berlangsung diseluruh jaringan tubuh, kecuali di organ pembentuk gamet. Mitosis dimulai dari pembelahan zigot hingga proses pertumbuhan berlangsung. Karena itu hasil mitosis, yakni sel-sel somatik (sel-sel tubuh), senantiasa identik.

            Pada tumbuhan, perbanyakan melalui setek dan cangkok senantiasa menghasilkan keturunan yang identik. Keturunan yang identik juga dapat dihasilkan melalui kultur jaringan tumbuhan. Demikian pula pada kultur jaringan hewan,. Proses perbanyakan untuk menghasilkan individu yang identik itu disebut juga sebagai pengklonaan disebut individu satu klona.

2.      Meiosis

Jika pada pembelahan mitosis satu sel induk menghasilkan dua sel anak idenik, maka pada pembelahan meiosis satu sel induk menghasilkan empat sel anak. Setiap sel anak hasil meiosis mewarisi setengah set kromosom sel induk. Mula-mula sel induk memiliki 2n kromosom (sel diploid) dan akhirnya terbentuk 4 sel anak masing-masing memiliki n kromosom sel (haploid).

Baik sel sperma maupun sel ovum memiliki setengah set kromosom sel induk. Jadi, masing-masing merupakan sel haploid. Jika terjadi fertilisasi, ovum dan sperma melebur membentuk satu sel zigot. Sel zigot mengandung 2n kromosom (sel diploid). Jadi, didalam sel zigot terkandung setengah set kromosom induk jantan dan setengah set kromosom induk betina. Artinya, zigot memiliki separo sifat induk jantan dan separo sifat induk betina.