Proses Pembelahan Mitosis Dan Meiosis Serta Pewarisan Sifat
Proses Pembelahan Mitosis Dan Meiosis Serta Pewarisan Sifat - Pewarisan sifat - sifat genetik berlangsung melalui proses pewarisan kromosom. Pewarisan kromosom terjadi pada saat diferensial sel, yaitu pembelahan sel yang menghasilkan sel baru sehingga mempunyai fungsi yang berbeda dari sel awal dan hasilnya akan diperoleh organ - organ yang berbeda (Jusuf, 2001). Selain itu, pembelahan sel juga berfungsi untuk perbaikan sel - sel atau jaringan yang rusak.
Pembelahan sel pada eukariot dibedakan menjadi dua, yaitu mitosis dan meiosis. Sebelum melakukan pembelahan, sel mengalami terlebih dahulu periode interfase. Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini merupakan istilah yang tidak tepat, karena dalam tahap ini sel justru berada dalam keadaan aktif melakukan metabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelum melakukan pembelahan.
Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel untuk mencapai ukuran dewasa (fase G1). Selanjutnya, sel akan melakukan sintesis DNA dan kromosom menggandakan diri (fase S) dan melakukan pembesaran ukuran sel (fase G2) sehingga sel siap memasuki fase M (Jusuf, 2001).
1. Mitosis
Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel - sel anak dengan jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom sel induknya. Pembelahan mitosis berlangsung pada masa perkembangan embrio dan selama masa pertumbuhan atau pada masa pemeliharaan jaringan suatu organisme. Misalnya, pada sumsum tulang (membentuk sel darah merah) sel - sel meristem, dan sel - sel kulit (menghasilkan kulit baru). Pembelahan mitosis berlangsung dalam empat fase, yaitu : profase, metafase, anafase dan telofase.
a. Profase
Pada fase ini, sel mempersiapkan diri sehingga membutuhkan waktu paling lama dan energi yang paling banyak. Selama profase, perubahan terjadi dalam inti maupun sitoplasma. Dalam inti, benang - benang kromatin menjadi lebih padat dan melengkung, berkondensi menjadi kromosom yang tampak lebih jelas bila diamati dengan mikroskop cahaya.
Nukleoli (butir - butir inti) menghilang setiap kromosom melakukan duplikasi sehingga tampak menghasilkan pasangan kembar( kromatid bersaudara) yang menempel satu sama lain. Pada setiap kromatid, ada bagian yang menyempit dan kurang zat warna yang disebut sentromer. Posisi sentromer dapat berada ditengah, di tempat lain, bahkan disalah satu bagian ujung setiap kromatid.
Dalam sitoplasma, benang gelendong yang terdiri atas mikrotubula mulai terbentuk dan terentang diantara dua sentrosom. Pada tumbuhan, benang kumparan atau gelendong tersusun atas mikrotubula - mikrotubula yang terdapat pada sitoplasma, sedangkan pada sel hewan berasal dari sentrosom. Selanjutnya, sentrosom akan menjauhkan diri satu sama lain dan tampak terdorong sepanjang permukaan inti oleh adanya perpanjangan berkas - berkas mikrotubula diantara kedua sentrosom.
b. Metafase
Metafase ditandai dengan hilangnya membran inti dan munculnya serat - serat halus dari kutub yang berlawanan. Serat tersebut akan menempal pada sentromer dan menarik kromosom ke arah dua kutub yang berlawanan. Daya tarik yang seimbang menyebabkan kromosom akan terletak di tengah sel, yaitu pada suatu bidang imajinasi yang dinamakan bidang ekuator.
c. Anafase
Anafase berlangsung bila pasangan sentrometer dari setiap kromosom berpisah dan diakhiri dengan terbebasnya pasangan kromatid bersaudara satu sama lain. Setelah itu, masing - masing kormatid bersaudara akan menjadi kromosom baru yang bebas dan secara perlahan akan bergarak ke arah kutub yang berlawanan dari sel.
Bersamaan dengan itu, mikrotubula kinetokor memendek. Karena mikrotubula - mikrotubula ini terikat pada sentrometer maka kromosom bergerak mengikuti gerak sentrometer. Pada saat yang bersamaan, kutub - kutub bergerak lebih jauh sehingga mikrotubula nonkinetokor memanjang. Dengan berakhirnya anafase, kedua daerah kutub dari sel mempunyai kumpulan sejumlah kromosom yang lengkap dan sama satu sama lain.
d. Telofase
Pada saat telofase, mikrotubuka nonkinetokor memanjang dan kembaran nuklei mulai terbentuk pada kedua daerah kutub sel. MEmbran nukleus yang berasal dari fragemn - fragmen membran nuklesu sel induk dan bagian - bagian lain dari sistem endomembran (membran bagian dalam) mulai terbentuk. Lebih lanjut kebalikanya dari peristiwa profase dan metafase, benang - benang kromatin dari setiap kromosom menjadi lebih padat dan bergelung.
Mitosis atau pembelahan nukleus menjadi dua nukleus dengan kandungan genetik yang identik sekarang telah selesai. Selanjutnya akan diikuti oleh pembelahan sitoplasma atau sitokinesis. Sitokinesis atau proses pembelahan sitoplasma, biasanya akan segera berlangsung setelah terjadi pembelahan inti sehingga dua kembaran sel baru akan muncul.
Sitokinesis pada sel hewan termasuk juga proses pembentukan kerutan bidang pembelahan sel (cleavage), yang akan memecah dan memisahkan sel induk menjadi dua sel anak yang sempurna dan mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom induknya (diploid). Ada perbedaan yang nyata antara sitokinesis sel tumbuhan dengan sitokinesis sel hewan. Pada sel tumbuhan, sitokinesis diawali dengan terbentuknya lempeng sel pada keping metafase atau bidang ekuator.
Pada sel hewan, proses sitokinesis berlangsung melalui proses yang disebut pembelahan atau cleavage dari pembentukan cleavage furrow atau lekuk pembelahan pada membran sel, sepanjang lingkaran bidang ekuator. Semakin lama, lekuk pembelahan yang berasal dari cincin mikrofilamen akan masuk makin ke tengah sehingga memisahkan dua sel anak yang lengkap dengan inti dan membran sel.
2. Meisosis
Meiosis merupakan pembelahan sel dengan adanya pengurangan atau reduksi faktor pewarisan sifat yang hanya menjadi setengahnya (haploid) dari sel induk sehingga pembelahan sel ini disebut juga sebagai pembelahan reduksi. Seperti halnya mitosis, proses meiosis didahului dengan replikasi kromosom pada tahap interfase.
Replikasi tunggal ini akan diikuti oleh dua klai pembelahan sel secara berturut - turut, yaitu meiosis I dan meiosis II tanpa ada fase istirahat dan interfase. Dari pembelahan sel ini dihasilkan empat sel anak (pada mitosis hanya dihasilkan dua sel anak), yang masing - masing sel hanya mengandung setengah jumlah kromosom induknya. Sama seperti mitosis, meiosis juga terdiri dari profase, metafase, anafase dan telofase.
a. Profase I
Profase pada meiosis membutuhkan waktu yang lama dan lebih kompleks daripada proses profase mitosis. Diawali dengan mulai tampaknya benang - benang kromosom tunggal yag ramping dan panjang (fase leptoten). Selanjutnya, kromosom mulai menjadi lebih padat dan memendek.
Setiap homolog dari masing - masing kromosom terdiri atas dua kromatid kembar yang saling berpasangan. Keadaan tersebut dinamakan sinapsis (fase zigoten) karena adanya suatu struktur protein kompleks sinaptonemal yang melakat pada kormosom homolog dengan kauat bersam - sama sepanjang kromosom.
Bila sinaptonemal kompleks menghilang pada akhir porfase, masing - masing pasangan kromosom akan terlihat dibawah mikroskop dalam bentuk tetrad, yaitu suatu kelompok yang terdiri atas empat kromatid (fase pakiten).
Pada bermacam - macam tempat , sepanjang - panjangnya kromatid dari kromosom homolog saling menyimpang (fase diploten). Persilangan tersebut dinamakan khiasma (jamak, khiasmata). Khiasmata tersebut mengikat pasangan - pasangan kromosom homolog bersama- sama sampai pada anafse I.
Sementara komponen - komponen lain dari sel, menyiapkan diri untuk pembelahan inti. Hal yang sama terlihat juga pada mitosis. Sentrosoma bergerak menjauhi satu sama lain dan gelendong mikrotobula akan terbentuk di antara keduanya. Membran inti dan nukleoli menghilang (fase diakinesis).
Kumparan mikrotobula menangkap kinetokor yang terbentuk pada kromosom dan mulai bergerak menuju bidang ekuator. Profase I dapat berlangsung sehari atau bahkan lebih lama karena mencakup 90 persen waktu yang dibutuhkan untuk melakukan meiosis.
b. Metafase I
Kromosom - kromosom sekarang tersusun dalam bidang ekuator dan tetap pada pasangan homolognya. Mikrotobula kinektokor dari satu kutub sel, terikat pada satu kromosom dan kromosom dari tiap - tiap pasanganya. Sementara mikrotobula dari kutub yang berlawanan, terikat pada pasangan homolognya.
c. Anafase I
Seperti halnya pada mitosis, benang kumparan mengarahkan gerakan kromosom ke kutub - kutub. Meskipun demikian, kromatid bersaudara tetap melekat pada sentrometernya sebagai satu kesatuan ke arah kutub yang sama. Kromosom yang homolog, bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Hal ini berbeda dengan perilaku kromosom selama mitosis karena dlaam mitosis yang berpisah adalah kromatidnya.
d. Telofase I dan Sitokinesis
Anggota dari setiap pasangan kromosom homolog, terus bergerak sampai mendekati kutub dari sel. Setiap kutub sekarang mempunyai satu kromosom yang haploid, tetapi setiap kromosom masih memiliki dua kromatid kembar.
Biasanya, sitokinesis (pembelahan sitoplasma) berlangsung simultan atau bersamaan dengan telofase I menghasilkan dua sel kembar. Lekukan pembelahan terbentuk pada sel hewan dan keping sel tampak pada sel tumbuhan. Pada spesies yang sama, kromosom berkondensi dan membran nukleus serta nuklei terbentuk kembali. Bila tidak ada hal - hal khusus, terjadi replikasi dari materi genetik lebih dahulu sebelum berlangsungya meiosis kedua.
e. Profase II
Benang - benang kumparan terbentuk dan kromosom tersusun dengan cepat pada bidang ekuator II.
f. Metafase II
Seluruh kromosom berada pada bidang ekuator II, seperti yang tampak pada mitosis dengan kinetokor dari setiap pasangan kromatid. Masing - masing kromosom mengarah ke kutub yang berlawanan.
g. Anafase II
Sentrometer dari kromatid kembar akhirnya terpisah dan saudara dari setiap pasangan sekarang menjadi kromosom tersendiri, bergerak ke arah kutub yang berlawanan sel.
h. Telofase II
Nuklei terbentuk pada kedua kutub yang berlawanan, selanjutnya berlangsung sitokinesis. Pada sitokinesis yang sempurna, akan didapatkan empat sel kembar. Masing - masing memiliki jumlah kromosom yang haploid dari kromosom yang mengalami replikasi.
Setelah mengikuti penjelasan mengenai proses yang terjadi pada meiosis dan mitosis, banyak perbedaan di antara kedua pembelahan tersebut. Pada mitosis, pembelahan sel berlangsung pada sel - sel tubuh maupun perbanyakan sel gamet, seperti spora benang sari. Pada meiosis, pembelahan sel hanya berlangsung pada saat pembentukan gamet saja.
Pembelahan sel pada eukariot dibedakan menjadi dua, yaitu mitosis dan meiosis. Sebelum melakukan pembelahan, sel mengalami terlebih dahulu periode interfase. Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini merupakan istilah yang tidak tepat, karena dalam tahap ini sel justru berada dalam keadaan aktif melakukan metabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelum melakukan pembelahan.
Pada tahap ini terjadi pertumbuhan sel untuk mencapai ukuran dewasa (fase G1). Selanjutnya, sel akan melakukan sintesis DNA dan kromosom menggandakan diri (fase S) dan melakukan pembesaran ukuran sel (fase G2) sehingga sel siap memasuki fase M (Jusuf, 2001).
1. Mitosis
Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel - sel anak dengan jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom sel induknya. Pembelahan mitosis berlangsung pada masa perkembangan embrio dan selama masa pertumbuhan atau pada masa pemeliharaan jaringan suatu organisme. Misalnya, pada sumsum tulang (membentuk sel darah merah) sel - sel meristem, dan sel - sel kulit (menghasilkan kulit baru). Pembelahan mitosis berlangsung dalam empat fase, yaitu : profase, metafase, anafase dan telofase.
a. Profase
Pada fase ini, sel mempersiapkan diri sehingga membutuhkan waktu paling lama dan energi yang paling banyak. Selama profase, perubahan terjadi dalam inti maupun sitoplasma. Dalam inti, benang - benang kromatin menjadi lebih padat dan melengkung, berkondensi menjadi kromosom yang tampak lebih jelas bila diamati dengan mikroskop cahaya.
Nukleoli (butir - butir inti) menghilang setiap kromosom melakukan duplikasi sehingga tampak menghasilkan pasangan kembar( kromatid bersaudara) yang menempel satu sama lain. Pada setiap kromatid, ada bagian yang menyempit dan kurang zat warna yang disebut sentromer. Posisi sentromer dapat berada ditengah, di tempat lain, bahkan disalah satu bagian ujung setiap kromatid.
Dalam sitoplasma, benang gelendong yang terdiri atas mikrotubula mulai terbentuk dan terentang diantara dua sentrosom. Pada tumbuhan, benang kumparan atau gelendong tersusun atas mikrotubula - mikrotubula yang terdapat pada sitoplasma, sedangkan pada sel hewan berasal dari sentrosom. Selanjutnya, sentrosom akan menjauhkan diri satu sama lain dan tampak terdorong sepanjang permukaan inti oleh adanya perpanjangan berkas - berkas mikrotubula diantara kedua sentrosom.
b. Metafase
Metafase ditandai dengan hilangnya membran inti dan munculnya serat - serat halus dari kutub yang berlawanan. Serat tersebut akan menempal pada sentromer dan menarik kromosom ke arah dua kutub yang berlawanan. Daya tarik yang seimbang menyebabkan kromosom akan terletak di tengah sel, yaitu pada suatu bidang imajinasi yang dinamakan bidang ekuator.
c. Anafase
Anafase berlangsung bila pasangan sentrometer dari setiap kromosom berpisah dan diakhiri dengan terbebasnya pasangan kromatid bersaudara satu sama lain. Setelah itu, masing - masing kormatid bersaudara akan menjadi kromosom baru yang bebas dan secara perlahan akan bergarak ke arah kutub yang berlawanan dari sel.
Bersamaan dengan itu, mikrotubula kinetokor memendek. Karena mikrotubula - mikrotubula ini terikat pada sentrometer maka kromosom bergerak mengikuti gerak sentrometer. Pada saat yang bersamaan, kutub - kutub bergerak lebih jauh sehingga mikrotubula nonkinetokor memanjang. Dengan berakhirnya anafase, kedua daerah kutub dari sel mempunyai kumpulan sejumlah kromosom yang lengkap dan sama satu sama lain.
d. Telofase
Pada saat telofase, mikrotubuka nonkinetokor memanjang dan kembaran nuklei mulai terbentuk pada kedua daerah kutub sel. MEmbran nukleus yang berasal dari fragemn - fragmen membran nuklesu sel induk dan bagian - bagian lain dari sistem endomembran (membran bagian dalam) mulai terbentuk. Lebih lanjut kebalikanya dari peristiwa profase dan metafase, benang - benang kromatin dari setiap kromosom menjadi lebih padat dan bergelung.
Mitosis atau pembelahan nukleus menjadi dua nukleus dengan kandungan genetik yang identik sekarang telah selesai. Selanjutnya akan diikuti oleh pembelahan sitoplasma atau sitokinesis. Sitokinesis atau proses pembelahan sitoplasma, biasanya akan segera berlangsung setelah terjadi pembelahan inti sehingga dua kembaran sel baru akan muncul.
Sitokinesis pada sel hewan termasuk juga proses pembentukan kerutan bidang pembelahan sel (cleavage), yang akan memecah dan memisahkan sel induk menjadi dua sel anak yang sempurna dan mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom induknya (diploid). Ada perbedaan yang nyata antara sitokinesis sel tumbuhan dengan sitokinesis sel hewan. Pada sel tumbuhan, sitokinesis diawali dengan terbentuknya lempeng sel pada keping metafase atau bidang ekuator.
Pada sel hewan, proses sitokinesis berlangsung melalui proses yang disebut pembelahan atau cleavage dari pembentukan cleavage furrow atau lekuk pembelahan pada membran sel, sepanjang lingkaran bidang ekuator. Semakin lama, lekuk pembelahan yang berasal dari cincin mikrofilamen akan masuk makin ke tengah sehingga memisahkan dua sel anak yang lengkap dengan inti dan membran sel.
2. Meisosis
Meiosis merupakan pembelahan sel dengan adanya pengurangan atau reduksi faktor pewarisan sifat yang hanya menjadi setengahnya (haploid) dari sel induk sehingga pembelahan sel ini disebut juga sebagai pembelahan reduksi. Seperti halnya mitosis, proses meiosis didahului dengan replikasi kromosom pada tahap interfase.
Replikasi tunggal ini akan diikuti oleh dua klai pembelahan sel secara berturut - turut, yaitu meiosis I dan meiosis II tanpa ada fase istirahat dan interfase. Dari pembelahan sel ini dihasilkan empat sel anak (pada mitosis hanya dihasilkan dua sel anak), yang masing - masing sel hanya mengandung setengah jumlah kromosom induknya. Sama seperti mitosis, meiosis juga terdiri dari profase, metafase, anafase dan telofase.
a. Profase I
Profase pada meiosis membutuhkan waktu yang lama dan lebih kompleks daripada proses profase mitosis. Diawali dengan mulai tampaknya benang - benang kromosom tunggal yag ramping dan panjang (fase leptoten). Selanjutnya, kromosom mulai menjadi lebih padat dan memendek.
Setiap homolog dari masing - masing kromosom terdiri atas dua kromatid kembar yang saling berpasangan. Keadaan tersebut dinamakan sinapsis (fase zigoten) karena adanya suatu struktur protein kompleks sinaptonemal yang melakat pada kormosom homolog dengan kauat bersam - sama sepanjang kromosom.
Bila sinaptonemal kompleks menghilang pada akhir porfase, masing - masing pasangan kromosom akan terlihat dibawah mikroskop dalam bentuk tetrad, yaitu suatu kelompok yang terdiri atas empat kromatid (fase pakiten).
Pada bermacam - macam tempat , sepanjang - panjangnya kromatid dari kromosom homolog saling menyimpang (fase diploten). Persilangan tersebut dinamakan khiasma (jamak, khiasmata). Khiasmata tersebut mengikat pasangan - pasangan kromosom homolog bersama- sama sampai pada anafse I.
Sementara komponen - komponen lain dari sel, menyiapkan diri untuk pembelahan inti. Hal yang sama terlihat juga pada mitosis. Sentrosoma bergerak menjauhi satu sama lain dan gelendong mikrotobula akan terbentuk di antara keduanya. Membran inti dan nukleoli menghilang (fase diakinesis).
Kumparan mikrotobula menangkap kinetokor yang terbentuk pada kromosom dan mulai bergerak menuju bidang ekuator. Profase I dapat berlangsung sehari atau bahkan lebih lama karena mencakup 90 persen waktu yang dibutuhkan untuk melakukan meiosis.
b. Metafase I
Kromosom - kromosom sekarang tersusun dalam bidang ekuator dan tetap pada pasangan homolognya. Mikrotobula kinektokor dari satu kutub sel, terikat pada satu kromosom dan kromosom dari tiap - tiap pasanganya. Sementara mikrotobula dari kutub yang berlawanan, terikat pada pasangan homolognya.
c. Anafase I
Seperti halnya pada mitosis, benang kumparan mengarahkan gerakan kromosom ke kutub - kutub. Meskipun demikian, kromatid bersaudara tetap melekat pada sentrometernya sebagai satu kesatuan ke arah kutub yang sama. Kromosom yang homolog, bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Hal ini berbeda dengan perilaku kromosom selama mitosis karena dlaam mitosis yang berpisah adalah kromatidnya.
d. Telofase I dan Sitokinesis
Anggota dari setiap pasangan kromosom homolog, terus bergerak sampai mendekati kutub dari sel. Setiap kutub sekarang mempunyai satu kromosom yang haploid, tetapi setiap kromosom masih memiliki dua kromatid kembar.
Biasanya, sitokinesis (pembelahan sitoplasma) berlangsung simultan atau bersamaan dengan telofase I menghasilkan dua sel kembar. Lekukan pembelahan terbentuk pada sel hewan dan keping sel tampak pada sel tumbuhan. Pada spesies yang sama, kromosom berkondensi dan membran nukleus serta nuklei terbentuk kembali. Bila tidak ada hal - hal khusus, terjadi replikasi dari materi genetik lebih dahulu sebelum berlangsungya meiosis kedua.
e. Profase II
Benang - benang kumparan terbentuk dan kromosom tersusun dengan cepat pada bidang ekuator II.
f. Metafase II
Seluruh kromosom berada pada bidang ekuator II, seperti yang tampak pada mitosis dengan kinetokor dari setiap pasangan kromatid. Masing - masing kromosom mengarah ke kutub yang berlawanan.
g. Anafase II
Sentrometer dari kromatid kembar akhirnya terpisah dan saudara dari setiap pasangan sekarang menjadi kromosom tersendiri, bergerak ke arah kutub yang berlawanan sel.
h. Telofase II
Nuklei terbentuk pada kedua kutub yang berlawanan, selanjutnya berlangsung sitokinesis. Pada sitokinesis yang sempurna, akan didapatkan empat sel kembar. Masing - masing memiliki jumlah kromosom yang haploid dari kromosom yang mengalami replikasi.
Setelah mengikuti penjelasan mengenai proses yang terjadi pada meiosis dan mitosis, banyak perbedaan di antara kedua pembelahan tersebut. Pada mitosis, pembelahan sel berlangsung pada sel - sel tubuh maupun perbanyakan sel gamet, seperti spora benang sari. Pada meiosis, pembelahan sel hanya berlangsung pada saat pembentukan gamet saja.
Semoga bermanfaat.