ho siklus sel

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


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.


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.


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


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.


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


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.


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.


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.


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


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


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


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.

ho siklus sel

Documents