MAKALAH PBL BLOK III (Part2)Pembelahan Mitosis dan Meiosis serta Perbedaannya

KromosomKromosom merupakan suatu struktur padat yang terdiri dari rantai DNA yang berpilin dengan kuat dan protein. Juga merupakan kromatin yang menebal dan ditemukan di dalam nukleus. Setelah duplikasi DNA, kromosom terkondensasi: setiap serat kromatin menjadi terkumpar dan terlipat rapat, sehingga kromosom jauh lebih pendek. Setiap kromosom yang terduplikasi memiliki dua kromatid saudara (sister chromatid). Kedua kromatid ini awalnya melekat menurut panjangnya berkat kompleks protein adhesif yang disebut kohesin, perlekatan ini disebut kohesi kromatid saudara (sister chromatid cohesion). 1,4-5

Gambar 1.2 Bagian-bagian kromosom

A. Nukleosom (Unit Dasar Kromosom)Pengemasan DNA dalam kromosom terjadi pada tahap profase. Untaian DNA dipintal pada suatu sel protein yaitu, histon menjadi suatu bentukan yang disebut unit nukleosom. Unit-unit nukleosom tersusun padat membentuk benang yang lebih padat dan terpintal menjadi lipatan-lipatan solenoid. Lipatan solenoid tersusun padat menjadi benang kromatin. Benang-benang kromatin tersusun padat menjadi lengan kromatid.1,7

Gambar 1.3 Pengemasan DNA di dalam kromosomB. Bagian-Bagian dan Bentuk Kromosom1,41.KromatidKromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromatid masih melekat satu sama lain pada bagian sentromer. Istilah lain untuk kromatid adalah kromonema.Kromonemamerupakan filamen yang sangat tipis yang terlihat selama tahap profase (dan kadang-kadang pada tahap interfase). Kromonema sebenarnya merupakan istilah untuk tahap awal pemintalan kromatid. Jadi, kromonema dan kromatid merupakan dua istilah untuk struktur yang sama.2.KromomerKromomer adalah penebalan-penebalan pada kromonema. Kromomer ini merupakan struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi dari materi kromatin yang terkadang terlihat saat interfase. Kromomer sangat jelas terlihat pada kromosom politen(kromosom dengan DNA yang telah direplikasi berulang kali tanpa adanya pemisahan dan terletak berdampingan sehingga bentuk kromosom seperti kawat)3.SentromerSentromer adalah daerah konstriksi (lekukan primer) di sekitar pertengahan kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor. Kinetokoradalah bagian kromosom yang yang merupakan tempat perlekatan benang spindel selama pembelahan inti dan merupakan tempat melekatnya kromosom.

4.Lekukan keduaPada beberapa kromosom terdapat lekukan kedua yang berada di sepanjang lengan dan berhubungan nucleolus. Oleh karena itu disebut dengan NOR (Nucleolar Organizing Regions).5.SatelitSatelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung lengan kromatid. Satelit terbentuk karena adanya kontriksi sekunder di daerah tersebut. Tidak semua kromosom memiliki satelit.6.TelomerTelomer merupakan istilah yang menunjukkan daerah terujung pada kromosom. Telomer berfungsi untuk menjaga stabilitas bagian terujung kromosom agar DNA di daerah tersebut tidak terurai. Karena pentingnya telomer, sel yang telomer kromosomnya mengalami kerusakan umumnya segera mati.Letak sentromer pada kromosom membedakan jenis kromosom. Berdasarkan letak sentromer, kromosom dibedakan menjadi:1. Telosentrik : sentromer terletak di ujung kromosom sehingga kromosom hanya memiliki sebuah lengan dan berbentuk seperti huruf I. Kromosom manusia tidak ada yang berbentuk telosentrik.2. Akrosentrik : sentromer terletak di dekat ujung kromosom. Satu lengan kromosom sangat panjang, sedangkan lengan lainnya sangat pendek.3. Submetasentrik : sentromer terletak di submedian (ke arah salah satu ujung kromosom) dan membagi lengan kromosom menjadi dua lengan yang tidak sama panjang. Satu lengan panjang dan satu lengan pendek, seperti huruf L.4. Metasentrik : sentromer terletak di tengah, membagi lengan kromosom menjadi dua lengan yang hampir sama panjang seperti huruf V.

Gambar 1.4 Letak Sentromer pada kromosom

C. Tipe dan Jumlah Kromosom Semua sel somatik tubuh normal kecuali sel kelamin memiliki total kromosom 46 atau 23 pasang, (sperma dan ovum hanya memiliki 23 kromosom). Masing-masing kromosom juga memiliki suatu pola pita atau garis tertentu ketika diberi zat warna. Tampilan visual kromosom setiap individu dinamakan kariotipe. Kromosom yang membentuk pasangan memiliki panjang, posisi sentromer, dan pola pewarnaan sama disebut homolog. Sebagai contoh, jika suatu gen untuk warna mata ditempatkan pada suatu lokus (posisi gen dalam kromosom) kromosom tertentu, homolog dari kromosom tersebut akan memiliki sebuah gen yang menentukan warna mata pada lokus yang setara. Ada suatu pengecualian dari aturan kromosom homolog ini untuk sel somatik, yaitu adanya dua kromosom unik yang disebut sebagai X dan Y. Kedua kromosom ini biasanya terdapat pada jantan sedangkan betina hanya memiliki sepsang kromosom X (XX). Karena kedua menentukan jenis kelamin individu, kromosom X dan Y dinamakan gonosom. Kromosom lainnya disebut autosom yang merupakan kromosom homolog membawa informasi genetik dengan karakter yang sama atau dengan kata lain kromosom tubuh. 1, 5, 7

Gambar 1.5 Jumlah kromosom

Gambar 1.6 Kromosom X dan YSperma dan ovum berbeda dari sel somatik dalam jumlah kromosomnya. Masing-masing sel kelamin atau gamet ini memiliki suatu set tunggal 22 autosom (22A) ditambah satu kromosom seks yaitu X atau Y. Sebuah sel dengan satu set kromosom tunggal dinamakan sel haploid. Untuk manusia berjumlah 23 (n=23).1Pembelahan SelHal yang mendasar pada pembelahan sel adalah sel-sel induk mewariskan materi genetik berupa DNA dan perangkat metabolik yang cukup agar sel anakan tersebut dapat mandiri.1,4DNA mengandung instruksi untuk mensintesis protein. Protein tersebut dapat berupa protein struktural, misalnya protein yang menjadi bagian membran sel, maupun protein fungsional misalnya enzim yang digunakan pada proses perombakan lemak untuk menghasikan energi. Oleh karena itu bila sel anakan tidak menerima materi genetik DNA untuk sintesis protein, sel tidak dapat bertumbuh dan berfungsi dengan semestinya. Untuk itulah sel melakukan replikasi DNA sebelum pembelahan sel berlangsung. 1,4 Macam-Macan Cara Pembelahan SelBerdasarkan ada atau tidaknya tahap-tahap tertentu pada pembelahan sel, pembelahan sel dibedakan menjadi pembelahan secara amitosis atau biner, pembelahan sel secara mitosis dan pembelahan sel secara meiosis.1,4 Pembelahan secara amitosis atau pembelahan biner1,4Pembelahan ini berlangsung secara spontan tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Cara pembelahan ini terdapat pada organisme prokariotik, contohnya bakteri. Pembelahan ini terjadi karena organisme yang tidak mempunyai membran inti yang membatasi nukleoplasma dengan sitoplasma. DNA yang terdapat dalam sel relatif kecil dibandingkan dengan DNA sel eukariotik. DNA berbentuk sirkuler sehingga DNA tidak perlu dipaket menjadi kromosom-kromosom sebelum pembelahan. Pembelahan secara mitosisPembelahan ini menghasilkan dua sel anakan yang tiap selnya mengandung jumlah kromosom yang sama dengan induknya dengan kata lain pembelahan mitosis menghasilkan dua sel anakan yang secara gen identik dengan sel induknya.1,3 Pembelahan ini terjadi pada sel eukariotik terutama dalam sel somatik atau sel tubuh yang masih muda (terjadi dalam semua sel selama pertumbuhan dan reproduksi aseksual).1-3 Misalnya pada zigot membelah beberapa kali secara mitosis untuk membentuk suatu embrio. Pembelahan memakan waktu 30-60 menit pada mamalia, tetapi dapat jauh lebih lama pada vertebrata berdarah dingin.2Fungsi mitosis antara lain memelihara pertumbuhan sel-sel baru, serta menjaga kestabilan genetika dan menjaga sel-sel yang mati atau rusak.1 Pembelahan secara meiosis1,3-5Pembelahan ini juga disebut sebagai pembelahan reduksi, yaitu pembelahan sel induk diploid (2n) menghasilkan empat sel anakan haploid (n=23). Masing-masing sel anakan mengandung setengah dari kromosom sel induk. Pembelahan ini terjadi pada proses pembentukan sel gamet (sel kelamin) yang terjadi pada organ reproduktif. Pada hewan dan manusia, sperma yang haploid dihasilkan dalam testis dan sel telur haploid dihasilkan di dalam ovarium. Pembelahan ini berperan unutk menghasilkan gamet yang sacara genetik tidak indentik (hanya setengah dari induknya), sehingga menyebabkan adanya variasi genetik. Meiosis mencakup dua proses pembelahan sel yaitu pembelahan nuklear dan selular disebut meiosisI dan meiosis II. Hanya meiosis I didahului oleh duplikasi kromosom yang terjadi pada tahap interfase untuk membentuk kromatid yang diikat sentromer sama seperti mitosis.

Gambar 1.7 Pembelahan biner pada bakteri

Tahap-Tahap Pembelahan Sel1-6A. Tahap-tahap pembelahan secara mitosisSel memiliki siklus sel yang terdiri dari fase pembelahan sel/mitotik (M) dan periode pertumbuhan yang disebut interfase. Interfase terdiri dari tiga subfase yaitu G1, S dan G2, sebelum sel memasuki fase mitotik dan siap membelah. Pembelahan mitosis merupakan pembelahan yang menghasilkan sel-sel tubuh. Secara garis besar, pembelahan sel secara mitosis terdiri dari fase istirahat (interfase), fase pembelahan inti (kariokinesis) dan fase pembelahan sitoplasma (sitokinesis).

Gambar 1.8 Siklus sel yang terdiri dari fase mitosis dan interfase Tahap InterfasePada tahap ini sel dianggap istirahat dari proses pembelahan. Selama interfase, hanya nukleolus dan beberapa gumpalan kromatin padat yang terdapat di dalam inti. Tahap ini merupakan tahap yang penting untuk mempersiapkan pembelahan. Persiapan berupa replikasi DNA (melipatgandakan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan). Pada umumnya,sebagian besar waktu hidup sel berada pada tahap ini. 1. Fase gap-1 (G1)Secara metabolik sangat aktif, sel tumbuh dengan cepat. Dalam nukleus, setiap kromosom merupakandoble heliks ganda DNA tunggal yang terikat dengan histon dan protein kromosom lain. Pada fase G1 sel-sel belum mengadakan replikasi DNA, sehingga DNA masih berjumlah 1 salinan (1c=1 copy=salinan) dan diploid (2n).2. Fase SintesisPada fase S, DNA dalam inti mengalami replikasi (penggandaan jumlah salinan) sehingga pada fase sintesis akhirnya menghasilkan dua doble heliks DNA identik yang disebut kromatid, menyatu pada sentromer (2 salinan DNA dan diploid 2c, 2n).3. Fase gap-2 (G2)Merupakan periode penting dalam metabolisme dan pertumbuhan sel sebelummitosis. Pada fase G2 replikasi DNA telah selesai dan sel bersiap-siap mengadakan pembelahan.