Upload
starmasterz
View
286
Download
14
Embed Size (px)
DESCRIPTION
Siklus Sel
Citation preview
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
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-2
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-3
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-4
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
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-5
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-6
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
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-7
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-8
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-9
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-10
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
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-11
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
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-12
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
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-13
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.
Hand-out BIOLOGI SEL, Dr. Oeke Yunita, S.Si., M.Si., Apt. SS-14