MAKALAH BIOLOGIReproduksi Sel

dan Variasi pada Makhluk Hidup

Oleh:ridhoanwar.blogspot.com

REPRODUKSI SEL

Semua organisme eukariotik yang berkembang biak secara seksual tergantung

dari reproduksi sel. Hal ini karena zigot yang terbentuk berasal dari sel telur yang dibuahi

oleh sel sperma. Zigot yang bersel tunggal harus mengalami pembelahan atau reproduksi

untuk mencapai ukuran tertentu. Bagaimanakah caranya?

Pada dasarnya, pembelahan sel dibedakan menjadi 2 macam, yaitu pembelahan

sel secara langsung dan secara tak langsung. Pembelahan sel secara langsung jika proses

pembelahan tidak didahului dengan pembentukan gelondong pembelahan dan

penampakan kromosom. Adapun pembelahan sel secara tak langsung jika proses

pembelahan didahului dengan pembentukan gelondong pembelahan dan penampakan

kromosom. Pembelahan sel secara langsung disebut amitosis, sedangkan pembelahan

secara tidak langsung meliputi pembelahan mitosis dan pembelahan meiosis.

Pembelahan amitosis terjadi pada bakteri, Protozoa, dan ganggang bersel satu.

Proses pembelahan ini tidak melalui tahapan-tahapan pembelahan. Satu sel induk akan

membelah secara langsung menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan, dan

seterusnya hingga sel tersebut bertambah banyak. Proses pembelahan langsung didahului

oleh pembelahan inti menjadi dua, diikuti oleh pembelahan sitoplasma dan akhirnya sel

terbagi menjadi dua sel anak.

A. Siklus Sel

Siklus sel adalah peristiwa pertumbuhan sel menurut tahapan tertentu, dan setelah

melalui semua tahapan akan kembali kepada tahapan semula. Siklus sel dapat dibagi

menjadi dua tahapan, yaitu tahapan interfase dan tahapan mitotik (fase pembelahan).

a. Interfase

Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini tidak tepat, karena dalam tahap ini

sel dalam keadaan aktif melakukan metabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelum

pembelahan. Pada tahap ini, di dalam sel terdapat membran yang membungkus inti sel.

Page 1 of 16

Kromosom tidak tampak karena kromosom dalam bentuk utas molekul DNA yang halus

dan tidak menggulung sehingga tidak dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya.

Interfase dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:

1) Fase G1 : Sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan sel baru dan terus menerus melakukan pembelahan organel.

2) Fase S : Dalam sel terjadi proses replikasi DNA sebagai materi genetik yang akan diturunkan.

3) Fase G2 : Sel tumbuh membesar dan menyiapkan segala keperluan untuk pembelahan sel.

Fase ini disebut juga fase mitotik. Pada fase ini terjadi proses pembelahan sel,

baik proses mitosis maupun meiosis. Untuk lebih mengetahui tentang siklus sel. Mari kita

cermati gambar di bawah ini.

Page 2 of 16

B. Pembelahan Mitosis

Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang terjadi apabila sel anak

mempunyai jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom induknya. Fase-fase

pembelahan mitosis adalah profase, metafase, anafase, dan telofase. Dalam sekali

membelah terdapat interfase. Selama interfase tidak tampak adanya struktur kromosom .

a) Interfase

Pada fase ini sel belum melakukan kegiatan pembelahan tetapi sel sudah siap

untuk membelah. Selama interfase sel tampak keruh dan benang-benang kromatin

halus lama-kelamaan akan kelihatan. Beberapa ahli menganggap interfase bukan

merupakan salah satu tahap dalam mitosis sehingga interfase sering disebut fase

istirahat.

b) Profase

Fase terlama dan paling banyak memerlukan energi-energi yang terkumpul

selama interfase digunakan untuk membentuk gelondong-gelondong pembelahan.

Pada profase selaput inti dan membran inti melebur sehingga sel tidak tampak

memiliki membran inti.

Benang kromatin memendek dan menebal membentuk kromosom. Setiap

kromosom melakukan duplikasi menjadi kromatid.

Pada sel manusia dan sel hewan, sentriol berpisah kemudian menuju kutub

berlawanan dan terbentuk benang spindel.

c) Metafase

Membran inti sudah menghilang dan kromosom-kromosom berkumpul pada

bidang ekuator, yaitu bidang tengah dari sel sehingga kromosom tampak paling jelas.

Sentromer dari seluruh kromosom membuat formasi sebaris. Kromatid menggantung

pada benang-benang spindel melalui sentromer. Pada metafase, tampak adanya dua

kromatid hasil penggandaan pada profase yang sedang mengalami pembagian

menjadi dua.

d) Anafase

Pada fase ini sentromer membelah dan kedua kromatid dari setiap kromosom

berpisah. Selanjutnya kromatid bergerak menuju ke kutub sel melalui benang-benang

spindel. Karena benang spindel melekat pada sentromer maka sentromer bergerak

Page 3 of 16

terlebih dahulu pada pergerakan kromosom ke kutub sel. Tiap kromatid hasil

pembelahan mempunyai sifat yang sama dengan induknya sehingga setiap kromatid

merupakan kromosom baru.

e) Telofase

Kromosom yang telah berada di daerah kutub masing-masing makin lama

makin menipis, kemudian berubah menjadi benang-benang kromatin yang tipis.

Serabut gelondong lenyap, sedangkan membran inti dan inti mulai terbentuk

kembali. Selanjutnya terjadi peristiwa pembagian inti (kariokinesis) dan sitoplasma

terbagi menjadi dua bagian (sitokinesis). Masing-masing bagian mengandung satu

nukleus yang memiliki 2n kromosom (diploid). Terbentuknya 2 sel anak yang

mempunyai jumlah kromosom sama dengan induknya.

C. Pembelahan Meiosis

Pembelahan meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak

dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induknya. Meiosis terjadi

pada alat reproduksi, yaitu pada gametosit (sel kelamin jantan dan sel kelamin betina).

Pembelahan kromosom berlangsung dua kali berurutan tanpa diselingi interfase, yaitu

meiosis I dan meiosis II.

Page 4 of 16

a) Meiosis I

Profase I

Pada profase I terjadi beberpa tahapan, yaitu sebagai berikut.

Leptoten : merupakan tahap pertama profase, kromatin membentuk

benang halus leptonema (kromosom) sehingga kromosom tampak

seperti massa yang tidak teratur.

Zigoten : Proses penebalan berjalan terus dan kromosom mulai

berpasangan dengan homolognya.

Pakiten : Kromosom yang homolog terdiri atas 4 kromatid yang

disebut tetrad. Pasangan 2 kromosom homolog disebut bivalen.

Pasangan 3 atau 4 kromosom homolog disebut trivalen atau tetravalen.

Diploten : Kromatid pada kromosom homolog dapat saling melilit dan

bertukar ruas satu dengan yang lain, disebut pindah silang. Dua

kromatid yang disatukan oleh satu sentromer disebut kromatid

bersaudara. Kontak antar kromatid bersaudara disebut kiasma.

Diakinesis: Tahap akhir profase I, membran inti melarut.

Metafase I

Pasangan kromosom homolog mengatur diri dan saling berhadapan di daerah

ekuator. Setengah dari pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang satu

dan setengah pasangan kromosom homolog lainnya mengarah ke kutub yang lain.

Anafase I

Kromosom homolog berpisah dan menuju kutub yang berlawanan.

Kromatid belum berpisah karena sentromer masih satu untuk satu kromosom.

Telofase I

Kromosom yang masih terdiri dari dua kromatid berada di kutub. Selanjutnya

terbentuk membran nukleus yang diikuti oleh proses sitokinesis. Akhir telofase I

terbentuk dua sel anak. Setiap sel anak mengandung n kromosom sehingga pada

akhir meiosis I terbentuk dua sel anak yang haploid.

Page 5 of 16

b) Meiosis II

Profase II

Benang-benang kromatin kembali menebal menjadi kromosom.

Kromosom yang terdiri dari 2 kromatid tidak mengalami duplikasi lagi.

Nukleus dan dinding inti melebur.

Sepasang sentriol bergerak menuju ke kutub yang berlawanan, kemudian mulai

terbentuk benang-benang spindel.

Metafase II

Kromosom yang telah membelah menjadi dua kromatid berjajar pada bidang

pembelahan. Selanjutnya sentromer menempatkan diri di tengah sel.

Anafase II

Sentromer membelah menjadi dua. Masing-masing kromatid berpisah dan

bergerak ke kutub yang berlawanan.

Kromatid tersebut merupakan kromosom baru.

Telofase II

Kromatid sampai di kutub dan berubah menjadi benang kromatin.

Terbentuk kembali membran inti dan anak inti.

Terjadi sitokinesis dan terbentuk 4 sel anakan yang memiliki kromosom setengah

dari induknya.

Page 6 of 16

Skema Meiosis

Agar lebih jelas lagi inilah garis besar perbandingan Mitosis dan Meiosis.

Page 7 of 16

D. Gametogenesis

Gametogenesis adalah peristiwa pembentukan gamet (sel kelamin).

Gametogenesis dibedakan menjadi dua, yaitu spermatogenesis (pembentukan sel kelamin

jantan) dan oogenesis (pembentukan sel kelamin betina). Gametogenesis merupakan awal

perkembangbiakan individu secara seksual baik pada hewan dan tumbuhan.

a) Spermatogenesis

Gamet jantan atau sperma dibentuk dalam kelenjar yang disebut testis. Testis berfungsi membentuk sperma dan androgen (hormon jantan). Sperma dibentuk dalam epitelium nutfah (Seminiferus tubules) yang terdapat dalam testis. Jaringan epitelium nutfah disusun oleh lapisan-lapisan sel yang memproduksi sperma yang tersusun berdasarkan urutan perkembangan spermatogenesis, mulai spermatogonium pada lapisan dasar sampai sperma pada lumen tubuh. Spermatogonium tidak langsung bermeiosis membentuk gamet, tetapi melakukan mitosis terlebih dahulu untuk memperbanyak spermatogonium, kemudian membelah secara meiosis.

Page 8 of 16

Hasil pembelahan meiosis spermatogonium adalah spermatosit primer. Spermatosit primer mengalami meiosis I menjadi dua spermatosit sekunder, kemudian masing-masing spermatosit sekunder mengalami meiosis II, menjadi 4 spermatid yang sama besarnya dan jumlah kromosomnya haploid. Kemudian, sel spermatid akan berkembang menjadi sperma atau spermatozoa. Dalam proses perkembangan ini, spermatid akan kehilangan hampir seluruh sitoplasmanya, tetapi sperma memperoleh organ berupa ekor yang berfungsi untuk bergerak dalam proses pembuahan sperma mengandung mitokondria yang menyediakan ATP sebagai sumber energi untuk bisa beberapa minggu atau bulan (pada manusia berlangsung 74 hari).

b) Oogenesis

Pembentukan gamet betina atau oogenesis berlangsung di dalam ovarium organ kelamin betina. Gamet betina atau ovum dibentuk di dalam satu paket sel yang disebut folikel yang terdapat dalam ovarium. Folikel disusun oleh satu sel yang dapat bermeiosis disebut oogonium (sel induk ovum) yang mempunyai kromosom diploid. Oogonium ini dikelilingi satu lapis sel folikel yang akan melindungi dan memberi nutrisi sel telur yang dewasa. Oogonium (2n) akan bermitosis dan berkembang menjadi sel yang siap bermeiosis, disebut oosit primer. Oosit primer ini akan mengalami pembelahan meiosis I menjadi oosit sekunder dan badan kutub primer, kemudian pada akhir meiosis II, dari oosit sekunder dihasilkan satu sel oosit dan satu badan kutub sekunder. Sedangkan, dari badan kutub primer menghasilkan 2 badan kutub sekunder. Jadi, oosit primer mengalami pembelahan meiosis dan menghasilkan 1 ootid (sel telur) dan 3 badan kutub.

Dalam pembelahan meiosis I (oosit primer menjadi oosit sekunder) pembagian sitoplasma tidak sama sehingga menghasilkan satu sel besar yang disebut oosit sekunder dan satu sel kecil yang disebut badan kutub primer. Begitu pula pada saat meiosis II (oosit sekunder menjadi ootid). Oosit sekunder yang mengandung hampir semua sitoplasma dan kuning telur membelah secara tidak sama membentuk sebuah

ootid besar dan sebuah badan kutub sekunder yang berukuran kecil. Pada saat bersamaan, badan kutub primer membelah menjadi 2 badan kutub sekunder. Selanjutnya, ootid akan mengalami pertumbuhan dan perkembangan menjadi sel telur yang masak, sedangkan 3 badan kutub sekunder akan hancur. Telur merupakan sel paling besar karena telur merupakan sumber persediaan makanan, ribosom, RNA, dan komponen sitoplasma lainnya untuk membantu perkembangan embrio.

Page 9 of 16

c) Pembentukan Gamet pada Tumbuhan Biji

1) Mikrosporogenesis

Mikrosporogenesis adalah pembentukan gamet di dalam organ jantan bunga yang

menghasilkan serbuk sari. Dalam kepala sari (anther) terdapat empat

mikrosporangium. Setiap mikrosporangium mengandung mikrosporosit (diploid).

Mikrosporosit ini mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II. Pembelahan

meiosis ini menghasilkan empat mikrospora haploid dan berkelompok menjadi

satu yang disebut tetrad. Inti sel setiap mikrospora mengalami pembelahan inti

(kariokinesis) sehingga menghasilkan 2 nukleus haploid, yaitu nukleus saluran

serbuk sari dan nukleus generatif. Setelah serbuk sari terbentuk, nukleus generatif

mengalami pembelahan mitosis menghasilkan dua nukleus sperma, tetapi tidak

diikuti sitokinesis. Jadi, satu serbuk sari yang masak mempunyai tiga nukleus

haploid, yaitu satu nukleus vegetatif (saluran serbuk sari) dan dua nukleus

generatif (sperma).

Page 10 of 16

2) Megasporogenesis

Megasporogenesis adalah pembentukan gamet betina di dalam bakal buah

atau ovarium. Di dalam satu ovari (bakal buah) terdapat sel induk megaspora

(megasporosit). Sel induk megaspora yang bersifat diploid akan bermeiosis

menghasilkan empat sel haploid (tetrad). Dari keempat sel tersebut hanya satu

yang hidup menjadi sel megaspora. Sel megaspora ini, kemudian mengalami

serangkaian mitosis menghasilkan delapan inti haploid. Delapan inti ini berada di

dalam satu sel besar bernama kantung embrio (kandung lembaga muda) yang

dilingkupi oleh kulit dan bagian ujungnya terdapat sebuah lubang kecil yang

disebut mikrofil. Mikrofil berfungsi sebagai jalan masuk saluran serbuk sari ke

Page 11 of 16

dalam kandung lembaga. Tiga nukleus terletak di dekat mikrofil dan dua di

antaranya sinergid (mati). Nukleus yang mengalami pertumbuhan dan

perkembangan menjadi ovum (sel telur). Tiga nukleus yang lain terletak di

seberang mikrofil yang disebut antipoda, selanjutnya akan mati pula karena

degenerasi. Dua nukleus yang terletak di tengah akan bersatu di tengah kandung

lembaga menjadi satu nukleus diploid (2n) atau inti kandung lembaga sekunder.

VARIASI PADA MAKHLUK HIDUP

Proses perkembangbiakan pada makhluk hidup ada dua macam, ada yang secara

seksual dan aseksual. Pada makhluk hidup yang berreproduksi secara seksual, perilaku

kromosom selama meiosis dan fertilisasi akan menimbulkan variasi pada spesies disetiap

generasi. Hal ini dikarenakan pada proses meiosis dan fertilisasi terjadi penggabungan

gen antaran induk jantan dan induk betina sehingga keturunan akan memiliki kromosom

yang berbeda dengan kedua induknya.

Terdapat tiga mekanisme yang memberi kontribusi pada variasi genetik yang

muncul akibat reproduksi seksual, yaitu:

1. Pemilahan kromosom secara independen (bebas)

2. Pindah silang

3. Fertilisasi random.

1. PEMILAHAN KROMOSOM

Pada peristiwa metafase I, setiap kromosom induk akan memilih kromosom

induk lainnya secara bebas. Hal ini dikarenakan kromosom tersebut bersifat haploid yang

memiliki setengah sifat dari induknya, sehingga untuk menjadi zigot (bersifat diploid)

kromosom-kromosom tersebut harus menyatu (dari induk jantan dan betina).

Masing-masing gamet yang terdapat dalam kromosom akan mewakili satu dari

semua kemungkinan kombinasi gamet dari kedua-induknya yang akan terbentuk. Rumus

jumlah kemungkinan kombinasi secara independen adalah 2n. Dengan n merupakan nilai

haploid kromosom di suatu organisme. Manusia memiliki jumlah haploid 23, sehingga

Page 12 of 16

jumlah kemungkinan penggabungan yang terjadi pada manusia adalah 223 atau sekitar 8

juta lebih kemungkinan yang akan terjadi.

Pada kemungkinan ke-2

yang akan menyebabkan

variasi pada genetik

2. PINDAH SILANG

Pindah silang merupakan proses

penukaran segmen dari kromatin-kromatin

bukan kakak beradik (nonsister chromatids)

dari sepasang kromosom homolog.

Peristiwa pindah silang terjadi pada

setiap gametogenesis makhluk hidup yaitu

pada tahap meiosis profase I, atau ketika

kromosom telah mengganda menjadi dua

kromatid. Yang digabungkan oleh suatu

protein yang dinamakan kompleks

sinaptonemal (synaptonemal complex),

sehingga kromosom terikat kuat satu dengan

yang lainnya.

Pada waktu kromosom-kromosom

hendak memisah pada anafase I, kromatid-

kromatid yang bersilang itu melekat dan putus dibagian kiasma, kemudian tiap potongan

Page 13 of 16

Tipe rekombinan

itu melekat pada kromatid sebelahnya secara timbal balik. Berhubung dengan itu gen-gen

yang terletak pada bagian yang pindah itu akan berpindah pula tempatnya ke kromatid

sebelahnya (homolognya).

Pindah silang dikelompokan atas 2, yaitu :

1. Pindah silang tunggal, ialah pindah silang yang terjadi pada satu tempat. Pindah

silang ini akan terbentuk 4 macam gamet, dua gamet yang bertipe parental dan dua

gamet tipe rekombinasi. Gamet-gamet tipe parental dibentuk jauh lebih banyak

dibandingkan dengan gamet-gamet tipe rekombinasi.

2. Pindah silang ganda, ialah pindah silang yang terjadi pada dua tempat. Jika pindah

silang ganda (double crossing over) berlangsung diantara dua buah gen yang

terangkai (misalnya gen A dan B), maka terjadinya pindah silang ganda itu tidak

akan nampak dalam fenotip, sebab gamet-gamet yang dibentuk hanya dari tipe

Page 14 of 16

Tipe parental

Bagian yang berpindah

KIASMA

parental saja, atau keduanya akibat pindah silang tunggal. Akan tetapi jika diantara

gen A dan B masih ada gen ketiga, misalnya gen C, maka terjadinya pindah silang

ganda antara gen A dan B akan tampak.

Faktor yang mempengaruhi pindah silang :

1. Temperatur, temperatur yang lebih atau kurang dari temperatur biasa dapat

memperbesar kemungkinan terjadinya pindah silang.

2. Usia, makin tua suatu individu makin kurang kemungkinan untuk

mengalami pindah silang.

3. Zat kimia

4. Penyinaran dengan sinar X

5. Jarak antara gen-gen yang terangkai.

3. FERTILISASI RANDOM

Page 15 of 16

Sifat dari fertilisasi random akan menambah variasi genetik yang ditimbulkan dari

meiosis. Hal ini dikarenakan zigot yang dihasilkan dari perkembangbiakkan secara

seksual. Peleburan antara sel telur dan sel sperma pada manusia, masing-masing memiliki

satu dari 8 juta kemungkinan kombinasi kromosom.

Jadi, tanpa mempertimbangkan pindah silang sekalipun, pasangan orangtua akan

menghasilkan zigot dengan salah satu dari sekitar 64 triliun (8 juta X 8 juta) kombinasi

diploid yang mengakibatkan berbedanya duaorang kakak beradik.

KESIMPULAN

Tiga sumber variabilitas genetik dalam populasi organisme yang bereproduksi

secara seksual:

1. Pemilahan indepanden dari kromosom-kromosom homolog selama meiosis I

2. Pindah silang antara kromosom-kromosom selama profase meiosis I

3. Fertilisasi random sel telur oleh sel sperma

Ketiga mekanisme tersebut mengubah susunan variasi gen yang dibawa oleh

setiap anggota suatu populasi. Tetapi, pada akhirnya mutasi akan menciptakan diversitas

gen dalam suatu populasi.

Page 16 of 16