Fase-fase Siklus Sel, Mitosis dan Meiosis

Fase-fase Siklus Sel

Pembelahan mitotic  sel silih berganti dengan tahap yang jauh lebih panjang, disebut Interfase yang biasanya mencakup sekitar 90% siklus sel. Pada saat interfaselah sel membuat salinan kromosom-kromosomnya sebagai persiapan untuk pembelahan sel. Interfase dapat dibagi menjadi beberapa subfase: fase G1 (gap pertama), fase S (sintesis), dan fase G2 ( gap kedua). 

Selama ketiga sub fase, sel bertumbuh dengan cara menghasilkan protein dan organel sitoplasma seperti mitokondri dan reticulum endoplasma. Akan tetapi, kromosom di duplikasi hanya pada fase S. dengan demikian sel bertumbuh (G1) , terus bertumbuh sambil menyalin kromosom-kromosomnya (S), bertumbuh lagi sambilmenyelesaaikan persiapan untuk pembelahan sel (G2), dan membelah (Mitotik). Sel anakan kemudian bisa mengulangi siklus tersebut.

Hingga kini belum ditemukan metode yang dapat menghentikan siklus sel khusus pada perbatasan G1/S, maupun memperlambat waktu akhir G1 setelah START (sebelum fase S), sehingga masih sukar untuk memastikan fungsi Sic1 pada perbatasan G1/S.

Fase Siklus Sel

Mitosis

Mitosis adalah proses pembelahan inti dalam sel eukariotik yang secara konvensional terbagi menjadi lima tahap, yakni: profase, prometafase, metaphase, anaphase, telofase. Mitosis mempertahankan jumlah kromosom dengan cara menempatkan kromosom hasil replikasi secara seimbang ke masing-masing nucleus anakan. Terdapat pada embrio, pada seluruh jaringan. Waktu dewasa terjadi pada daerah atau jaringan yang bersifat muda dan meristematis: epitel, kelenjar, sumsum, gonad, pucuk, putik, ujung akar, kambium.

Dari kata mitos = benang pertama kali di amati mekanismenya oleh W. Flamming (1843-1915).

Sesungguhnya istilah Mitosis berlaku bagi pembelahan inti saja. Pembelahan sitoplasma kemudian disebut sitokinesis.

Fase Mitosis

Gamet betina setelah dibuahi oleh gamet jantan akan bersifat diploid (2n) dan dinamakan zigot. Dalam perkembangannya, zigot ini akan membelah bekali-kali dan proses pembelahan sel ini dinamakan mitosis.

Mitosis berlangsung dalam beberapa fase, ialah :

1. Profase

• Serat-serat kromatin menjadi terkumpar lebih rapat, terkondensasi menjadi kromosom diskret yang dapat diamati dengan mikroskop cahaya.
• Nukleolus lenyap
• Setiap kromosom terduplikasi tampak sebagai dua kromatid saudara identik yang tersambung pada sentromernya dan sepanjang lengannya oleh kohesin (kohesi kromatid saudara).
• Gelendong mitotic mulai terbentuk. Gelendong ini terdiri atas sentrosom dan mikrotubulusyang menjulur dari sentrosom. Susunan radial mikrotubulus-mikrotubulus yang lebih pendek dan menjulur dari sentrosom disebut ‘aster’ (‘bintang’).
• Sentrosom-Sentrosom bergerak saling menjauhi, tampak didorong oleh mikrotubulus yang memanjang diantaranya.

2. Prometafase

• Selaput nukkleus terfragmentasi
• Mikrotubulus yang menjulur dari masing-masing sentrosom kini dapat memasuki wilayah nucleus.
• Kromosom menjadi semakin terkondensasi
• Masing-masing dari kedua kromatid pada setiap kromosom kini memiliki kinetekor, strutur protein terspesialisasi yang teletak pada sentromer.
• Beberapa mikrotubulus melekat pada kinetekor, menjadi ‘mikrotubulus kinetekor’ mikrotubulus ini menarik-narik kromosom maju-mundur.
• Mikrotubulus non kinetekor berinteraksi dengan sejenisnya yang berasal dari kutub gelendong yang berseberangan.

3. Metaphase

  Metaphase merupakan tahap mitosis yang paling lama, seringkali berlangsung sekitar 20 menit.

• Sentrosom kini berada pada kutub-kutub sel yang berseberangan.
• Kromosom berjejer pada lempeng metaphase, bidang khayal yang berada di pertengahan jarak antara kedua kutub gelendong. Sentromer-sentromer kromosom berada di lempeng metaphase.
• Untuk setiap kromosom, kinetekor kromatid saudara melekat ke mikrotubulus kinetekor yang berasal dari kutub yang berseberangan.

4. Anaphase

  Anaphase merupakan tahap mitosis yang paling pendek

•  Anaphase dimulai ketika protein kohesin terbelah. Ini memungkinkan kedua kromatid saudara dari setiap pasangan memisah secara tiba-tiba. Setiap kromatid pun menjadi satu kromosom utuh.
• Kedua kromosom anakan yang tebebas mulai bergerak menuju ujung-ujung sel yang berlawanan saat mikrotubulus kinetekor memendek. Karena mikrotubulus ini melekat ke wilayah sentomer, kromosom bergerak ke sentromer terlebih dahulu (dengan kecepatan sekitar satu mm/menit)
• Sel memanjang saat mikrotubulus nonkinetekor memanjang.
• Pada akhir anaphase, kedua ujung sel memiliki koleksi kromosom yang sama dan lengkap.

5. Telofase

  Dua nucleus anakan terbentuk dalam sel

•  Selaput nucleus muncul dari fragmen-fragmen selaput nucleus selaput induk dan bagian-bagian lain dari system endomembran
• Nucleolus muncul kembali 
• Kromosom menjadi kurang terkondensasi
• Mitosis, pembelahan satu nucleus yang identik secara genetic, sekarang sudah selesai.

6. Sitokinesis 

 Pembelahan sitoplasma biasanya sudah berlangsung cukup jauh pada akhir telofase, sehingga kedua sel anakan muncul tak lama setelah mitosis berakhir. Pada sel hewan, sitokinesis melibatkan pembentukan lekukan penyibakan, yang membagi sel menjadi dua.

B. Meiosis

Meiosis berlangsung pada gametosit, yakni gametogonium yang telah mengalami perbanyakan (proliferasi). Bersal dari kata meion = lebih kecil; artinya jumlah kromosomnya lebih sedikit. Diperkenalkan oleh E. van Beneden (1883). 

Meiosis dibagi atas dua tingkat utama:

1. Meiosis I

2. Meiosis II

Masing masing memiliki empat fase seperti pada mitosis: profase, metaphase, anaphase dan, telofase. Mas istirahat pendek terdapat antara meiosis I dan meiosis II, ddisebut interkinase.

Meiosis I

1. Profase

 Leptoten: kromosom masih berbentuk benang halus panjang, sedikit lebih besar dari kromatin. Berasal dari kata leptos = tipis, tenia= pita. Disebut juga leptonema (nema = benang). 

• Zigoten: kromosom homolog bergandeng. Dari kat zigon= berpasangan. Disebut juga zigonema
• Pakiten: tiap kromosom menebal dan mengganda jadi dua kromatid, sentromer masih satu. Disebut juga pakinema
• Diploten: kromosom membesar dan memendek, pergandengan yang homolog jadi rapat. Dari kata diploos= double. Disebut juga diplonema
• Diakinesis: kromosom lebih membesar dan memendek, pergandengan merenggang, terjadi chiasma (persilangan). Dari kata dia= berpisah, kinesis= gerakan.
• Karyotecha hilang, nucleolus hilang, dan sentriol berpisah, diselaputi serat-serat radial pendek, pergi ke kutub berseberangan menjadi bintang kutub. Sementara itu serat gelendongterbentuk antara kedua bintang kutub. 

2. Metaphase

  Pasangan kromosom homolog kini tersusun pada lempeng metaphase, dengan satu kromosom pada setiap pasangan menghadap ke kutub yang berbeda.  Kedua kromatid dari satu homolog melekat ke mikrotubulus kinetekor dari salah satu kutub. Kromatid homolog melekat ke mikrotubulus dari kutub yang berseberangan.

3. Anaphase

  Penguraian protein-protein yang menyebabkan kohesi kromatid saudara di sepanjang lengan-lengan kromatid memungkinkan homolog-homolo memisah.  Kedua homolog bergerak ke kutub-kutub yang berlawanan, dipandu oleh apparatus gelendong. Kohesi kromatid saudara masih bertahan di sentromer menyebabkan lkedua kromatid bergerak sebagai satu kesatuan ke kutub yang sama

4. Telofase

  Pada awal telofase I, setiap paruhan sel memiliki satu set haploid lengkap yang terjadi atas kromosom-kromosom tereplikasi. Setiap kromosom terdiri atas dua kromatid saudara. Salah satu atau kedua kromatid mengandung bagian DNA kromatid non saudara.Sitokinesis (pembelahan sitoplasma) biasnya terjadi secara bersamaan dengan telofase I, membentuk dua sel anakan haploid

Meiosis II

1. Profase

  Apparatus gelendong terbentuk. Pada profase II akhir, kromosom, masing-masing terdiri atas dua kromatid yang tergabung di sentromer, bergerak ke lempeng metaphase II

2. Metaphase

  Kromosom-kromosom berjejer di lempeng metaphase seperti pad mitosis.

  Karena pindah silang pada meiosis I, dua kromatid saudara dari masing-masing kromosom tidak identik secara genetik. Kinetekor kromatid saudara melekat ke mikrotubulus yang menjulur dari kutub-kutub yang berseberangan 

3. Anaphase

  Kromatid bisa terpisah karena penguraian protei-protein yang menggabungkan kromatid-kromatid saudara di sentromer.

4. Telofase

  Nucleus terbentuk kromosom mulai terurai, dan sitokinesis terjadi

  Pembelahan meiosis satu sel menghasilkan empat sel anakan, masing-masing dengan satu set haploid kromosom (tak tereplikasi)

  Masing-masing dari keempat sel anakan berbeda secara genetic dari sel-sel anakan lain dan juga dari sel induk.

C. Gametogenesis

Setiap makhluk pada umumnya dalam keadaan 2n (diploid). Ini berarti semua sel tubuh, baik dalam gonad maupun dalam jaringan soma, memiliki 2n. Gametogonium  (sel induk gamet) pun begitu, tapi waktu proses pematangan gamet (gametogenesis) terjadi reduksi pada jumlah kromosom, sehingga gamet yang terjadi memiliki susunan kromosom n (haploid).

Kalau dua jenis gamet jantan dan betina melakukan pembuahan (konsepsi, fertilisasi), maka zigot pun akan kembali memiliki kromosom 2n. embrio dan individu baru yang tumbuh dari zigot itu tetap memiliki susunan kromosom 2n, karena seluruh selnya berasal dari perbanyakan sel zigot sendiri. Dengan demikian terjadilah daur antara n dan 2n dalam kehidupan mekhluk, maka dalam pelakanaan membawa sifat keturunan kepada anak-cucu, terjadi proses berikut:

1. Gametogonium dalam gonad individu dewasa mengalami perbanyakan membentuk gemetosit.

2. Jumlah kromosom gametosit diredduksi jadi separo, terbentuk gamet.

3. Gamet jantan dan betina membuahi, terbentuk zigot.

4. Zigot tumbuh jadi embrio, sampai jadi individu dewasa dan gonadnya mampu menghasilkan gamet.

Perbanyakan gametongium (poliferasi) perlu, agar cadangan gametogonium selalu ada dalam gonad dan gamet dapat dibuat berulang-ulang. Perbanyakan berlaangsung secara mitosis.

1. Spermatogenesis

Spermatogenesis ialah gametogenesis pada hewan jantan.

Sel-sel primordial diploid di dalam testis membelah mitose berkali-kali dan membentuk spermatogonium. Selama pertumbuhan sel spermatosit primer (diploid) yang kemudian membelah secara meiosis. Hasilnya berupa dua buah selspermatosit sekunder yang masing-masing haploid selanjutnya sel-sel ini mengalami meiosis II dan menghasilkan 4 spermatid haploid. Selama proses maturasi terbentuklah bagian seperti ekor  dan tiap spermatid menjaddi gamet jantan yang dinamakan spermatozoon (jamak: spermatozoa)

2. Oogenesis

Oogenisis ialah gemetogenesis pada hewan beetina

Sel primordial diploid dalam ovarium (dinamakan oogenium) mengalami pertumbuhan menjadi oosit primer (masih diploid).

Pada meiosis I jumlah kromosom diparoh, kemudian sel membelaahh menjadi sebuah sel besar (oosit sekunder) dan sebuah sel kecil (badan kutub primer). Badan kutub mengalami degenerasi (sangat mundur) dan tidak ikut mengambil bagian dalam pembuahan.

Pada meiosis II dari oosit dihasilkan dua buah sel tak sama besar, yang besar disebut ootid, sedangkan yang kecil adalah badan kutub sekunder, setelah mengalami pertumbuhan, ootid menjadi gamet betina yang dinamakan sel telur atau ovum. Persatuan gamet jantan dan betina dinamakan fertilisasi. Sel telur yang dibuahi menjadi zigot (bersifat diploid) yang kemudian berkembang menjaadi janin (embrio) melalui mitosis berkali-kali. 

D. Amitosis

Pembelahan amitosis merusalah satu cara reproduksi aseksual pada organism uniseluler seperti protozoa dan bakteri. Pembelahan ini diawal dengan penggandaan DNA yang diikuti dengan pembelahan kromosom sehingga terbentuk dua kromosom yang identik, kemudian terbentuk membrane pemisah yang terbentang di antara kedua kromosom tersebut. Jadi pada pembelahan amitosis pembelahan nucleus diikuti dengan pembagian sitoplasma. Setiap sel membelah menjadi dua dan identik tanpa melalui tahapan-tahapan atau fase-fase seperti pada mitosis dam meiosis.