Proses Pembelahan dan Komunikasi Sel pada Tubuh ManusiaAurelia Claudia Iben

NIM : 102012416/ D3Email: Aurelia.iben@civitas.ukrida.ac.id

Fakultas Kedokteran Universitas Kristen Krida WacanaAlamat Korespondensi : Jalan Terusan Arjuna Utara 6, Jakarta Barat

Pendahuluan

Setiap orang pernah mengalami luka pada bagian tubuhnya dan pada bagian yang luka akan mengalami penutupan. Sel merupakan bagian terkecil yang menyusun tubuh kita. Setiap sel dapat memperbanyak diri dengan membentuk sel-sel baru melalui proses yang disebut pembelahan sel atau reproduksi sel.1 Sel-sel mengalami pembelahan melalui serangkaian proses yang terjadi dalam pertumbuhan dan perkembangan sel itu sendiri. Pembelahan sel ini sendiri dinamakan siklus sel, siklus sel sendiri mempunyai tahap-tahapnya yaitu G1, S, G2, mitosis dan sitokenesis.2

Mitosis umumnya diikuti sitokenesis yang membagi sitoplasma dengan membrane sel.3

Mitosis dibagi atas empat fase, yaitu profase, metaphase, anaphase, dan telofase. Meiosis disebut juga pembelahan reduksi, artinya pengurangan. Karena dalam pembelahan meiosis terjadi pengurangan jumlah kromosom pada sel anak menjadi separuh  jumlah kromosom sel induk.4 Sel juga melakukan komunikasi antar sel dalam jarak dekat maupun jarak jauh. Komunikasi sel sangat penting untuk mempertahankan homeostasis dan mengontrol pertumbuhan dan perkembangan tubuh keseluruhan.

Pembahasan

Setiap tahapan pembelahan ditandai dengan penampakan kromosom yang berbeda-beda. Di dalam inti sel terdapat benang-benang kromatin . Ketika sel akan membelah, benang-benang kromatin ini menebal dan memendek, yang kemudian disebut kromosom.  Kromosom dapat berikatan dengan warna tertentu, sehingga mudah diamati dengan mikroskop. Hasil penelitian menunjukkan bahwa kromosom merupakan benang pembawa sifat.

Di dalam kromosom terdapat gen sebagai faktor pembawa sifat keturunan.Pada waktu sel sedang membelah, terjadi proses pembagian kromosom di dalamnya. Tingkah laku kromosom selama sel membelah dibedakan menjadi fase-fase atau tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan sel yang terjadi melalui fase-fase itulah yang disebut pembelahan secara tidak langsung. Mengenai fase-fase pembelahan mitosis akan dibahas pada subab tersendiri.Pembelahan sel secara tidak langsung dibedakan menjadi dua, yaitu pembelahan mitosis dan meiosis.1

Siklus sel adalah rangkaian peristiwa perkembangan sel dengan urutan tertentu yang akan kembali pada tahap semula. Siklus sel terdiri dari dua tahap, yaitu interfase dan tahap mitotik. Interfase merupakan fase antara mitosis yang satu dengan mitosis berikutnya. Interfase terdiri atas tiga tahap yaitu GI (awal dari interfase), tahap S, dan tahap G2 (akhir dari interfase). Pada fase S terjadi sintesis atau duplikasi DNA.2 Untuk lebih jelasnya, lihatlah gambar 1.

Gambar 1. Siklus Sel

Pada interfase dibagi atas fase G1, S, dan G2. Fase G1 ( G = gap ), pada fase ini sel akan aktif tumbuh. Pertumbuhan sel ditandai oleh bertambahnya sitoplasma, organela dan sintesis bahan-bahan yang dibutuhkan untuk fase S. fase S ( sintesis ), terjadi replikasi ( perbanyakan jumlah DNA dan sintesis ), fase ini sangat menentujan mitosis akan terulang atau tidak. Fase G2, pada fase ini benang-benang spindle ( gelondong ) disintesis DNA dan jumlah DNA sudah berlipat.1

Pembelahan Mitosis

Proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan atau organ tubuh organisme terjadi melalui proses pembelahan sel secara mitosis. Pembelahan mitosis adalah pembelahan sel yang menghasilkan sel anakan dengan jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom induknya. Pada mitosis, telofase akan diikuti dengan pembelahan sitoplasma (sel). Satu putaran reproduksi sel akan diikuti interfase. Dalam interfase ini sel akan bertumbuh, aktivitas metabolism, damn pembelahan kromosom. Interfase membutuhkan 90% dari seluruh waktu reproduksi sel.1

Proses pembelahan mitosis terjadi pada semua sel tubuh makhluk hidup, kecuali pada jaringan yang menghasilkan gamet (sel kelamin). Pada pembelahan mitosis, satu sel induk membelah diri menjadi dua sel anakan. Sel anakan ini mewarisi sifat sel induknya dan memiliki jumlah kromosom yang sama dengan induknya. Jika sel induk memi-liki 2n kromosom, maka setiap sel anakan juga emiliki 2n kromosom. Jumlah 2n ini disebut juga kromosom diploid. Pembelahan mitosis terjadi selama pertumbuhan dan reproduksi secara aseksual. Pada manusia dan hewan, pembelahan mitosis terjadi pada sel meristem somatik (sel tubuh) muda yang mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Sebagai contoh, sel telur yang telah dibuahi sperma akan membelah beberapa kali secara mitosis untuk membentuk embrio. Sel-sel pada embrio ini terus-menerus membelah secara mitosis dan akhirnya terbentuk bayi. Pertumbuhan manusia dari bayi hingga dewasa juga melalui mekanisme pembelahan sel secara mitosis.2 berikut adalah gambar pembelahan mitosis pada gambar 2.

Gambar 2. Pembelahan Mitosis

Interfase

Pada tahap ini, sel dianggap sedang istirahat dan tidak melaku-kan pembelahan. Namun, interfase merupakan tahap yang penting untuk mempersiapkan pembelahan atau melakukan metabolisme sel. Pada interfase, tingkah laku kromosom tidak tampak karena berbentuk benang-benang kromatin yang halus. Walaupun begitu, sel anak yang baru terbentuk sudah melakukan metabolisme.3 Sel perlu tumbuh dan melakukan berbagai sintesis sebelum memasuki proses pembelahan berikutnya.

Pada saat interfase, sel mengalami subfase berikut yaitu Fase Pertumbuhan Primer (Growth 1 disingkat G1) Sel yang baru terbentuk mengalami pertumbuhan tahap pertama. Pada subfase ini, sel-sel belum mengadakan replikasi DNA yang masih bersifat 2n (diploid). Sementara organel-organel yang ada di dalam sel, seperti mitokondria, retikulum endoplasma, kompleks golgi, dan organel lainnya memperbanyak dirinya guna menunjang kehidupan sel.3

Fase Sintesis (S), pada subfase ini, sel melakukan sintesis materi genetik. Materi ge-netik adalah bahan-bahan yang akan diwariskan kepada keturunannya, yaitu DNA. DNA dalam inti sel mengalami replikasi (penggandaan jumlah salinan). Jadi, subfase sintesis (penyusunan) menghasilkan 2 salinan DNA. 3

Fase Pertumbuhan Sekunder (Growth 2 disingkat G2) yakni setelah DNA mengalami replikasi, subfase berikutnya adalah pertumbuhan sekunder (G2). Pada subfase ini, sel memperbanyak organel-organel yang dimilikinya. Ini bertujuan agar organel-organel tersebut dapat diwariskan kepada setiap sel turunannya. Pada subfase ini, rep-likasi DNA telah selesai dan sel bersiap-siap mengadakan pembelahan secara mitosis. Selain itu, inti sel (nukleus) telah terbentuk dengan jelas dan terbungkus membran inti.Pada subfase ini, inti sel mempunyai satu atau lebih nukleolus (membran inti sel). Di luar inti terdapat dua sentrosom yang terbentuk oleh replikasi sentrosom pada tahap sebelumnya. Sentrosom mengala-mi perpanjangan menyebar secara radial yang isebut aster (bintang). Pada sentrosom terdapat sepasang sentriol yang berfungsi menentukan orientasi pembelahan sel. Walaupun kromosom telah diduplikasi pada fase S, namun pada fase G2, kromosom belum dapat dibedakan secara individual karena masih berupa benang-benang kromatin.3 Gambar interfase dapat dilihat di gambar 3.

Gambar 3. Interfase

Profase

Kromatin berubah menjadi kromosom terkondensasi dengan jalan berpilin-pilinnya kromatin itu sehingga kian pendek dan tebal. Kromatin yang semula berupa jala yang halus sekali dan sukar terlihat di bawah mikroskop cahaya, setelah menjadi kromosom besar-besar dan tampak jelas. Kromosom muncul sudah rangkap dua disebut kromatid. Nukleolus mula-mula membesar, kemudian menghilang. Sentrosom membelah jadi dua, pergi ke kutub berseberangan inti. Tiap sentrosom terdiri dari sepasang sentriol. Sentriol membentuk serat gelendong, dari kutub ke kutub. Serat gelendong ini terutama terdiri dari mikrotubul, diantaranya terdapat mikrofilamen. Selaput inti menipis dan akhirnya hilang. Mikrotubul yang lain dari pilinan yang terus menerus yang membentang di antara sentriol Kelompok lain dari mikrotubul yang membentang dari sentriol ke kinetokor dari dua kromatid. Seluruh kerangka mikrotubul disebut gelendong mitosis. Pada akhir profase, selubung inti dan anak inti (nukleolus) telah menghilang.5 Untuk lebih jelasnya lihat gambar 4.

Gambar 4. Profase

Metafase Serat gelendong terbentuk sempurna antara kutub, kromosom menggantung pada serat

gelendong melalui sentromernya, dan semua bergerak ke bidang ekuator. Ada beberapa buku yang menulis bahwa pada saat pembelahan metafase dua kromatid mulai bergerak ke arah ekuator sel. Kromatid ditarik di sepanjang jalur mikrotubul yang disebut serat gelendong. Gerakan akan berhenti bila semua pasangan kromatid mencapai ekuator sel. 1 Untuk lebih jelas lihat gambar 5.

Gambar 5. Metaphase

Anafase

Sentromer mengganda, sehingga setiap kromatid memiliki sentromer sendiri-sendiri. Kromatid yang berasal dari satu kromosom kemudian berpisah dan pindah kekutub berseberangan. Sementara itu, sel sendiri jadi memanjang menurut poros serat gelendong. Bergeraknya kromatid ke kutub berseberangan inti diduga oleh peranan mikrotubul dan mikrofilamen yang memendek dan memanjang. Mikrotubul yang menggantung kromosom memendek, sedangkan yang menghubungkan kedua kutub memanjang, mengakibatkan sel jadi ikut panjang pula.1 Untuk lebih jelas lihat gambar 6.

Gambar 6. Anafase

TelofaseSelama awal telofase, krmosom mulai merenggang, menjadi massa kromatin sekali lagi.

Fragmen selubung inti terpasang kembali di sekitar masing-masing kromatin yang ada. Sebuah anak inti (nukleolus) muncul kembali di dalam setiap inti. Diluar inti sel, serat-serat gelendong mulai terpecah (terpisah). Sepanjang seluruh proses mitosis, sentriol anakan telah tumbuh hingga pada akhir telofase, dan sentriol dewasa muncul pada setiap kutub.1 Untuk lebih jelas lihat gambar 7.

Gambar 7. Telofase.

Sitokinesis

Sitokinesis atau pembelahan sel, berbeda hasilnya pada sel hewan dan sel tumbuhan. Selama sitokinesis pada sel-sel hewan, struktur protein yang disebut mikrofilamen membentuk cincin di sekitar ekuator. Ketika mikrofilamen bergerak, mikrofilamen mengencangkan membran plasma untuk membentuk kurva, atau lipatan di ekuator.3 Untuk lebih jelasnya dapat dilihat pada gambar 8.

Gambar 8. Sitokinesis

Pembelahan MeiosisPembelahan 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.6 Antara meiosis I dengan II terdapat fase istirahat yang dinamakan Interkinesis . Profase pada meiosis I dibagi menjadi 5 sub fase : leptoten .zigoten, pakiten , diplote, diakinesis.1

Meiosis IProfase I

Leptoten Kromosom mula-mula mulai tampak . DNA kromatin berpilin rapat dan padat .Tiap benang kromatin terdiri atas rangkap dua DNA yang berasal dari replikasi waktu periode S.Zigoten Pilinan DNA kian rapat dan padat . Kromosom berpasangan pasangan dengan homolognya (sinopsis). Homolog yang berpasangan itu disebut Bivalen. Pada beberapa tempat terjadi persilangan antara kromatin yang bergandengan disebut chiasma. Pakiten DNA kian rapat dan padat. Kromosom homolog yang bergandengan rapat dengan kromatid masing masing rangkap dua disebut dalam susunan tetrad. Diploten Kedua homolog saling menjauh . Pada setiap chiasma ,kromatid tak seasal bertukaran segmen-segmen (alih silang). Fase ini berlangsung agak lama (pada oogenesis pembelahan terhenti pada fase ini pada waktu bayi dan baru dilanjutkan pada masa akil balik. Selaput inti & nukleolus hilang (kromosom berada dalam sitoplasma. Sentrosom pindah kekutub berseberangan . Diantaranya terbentuk gelendongyang terdiri dari mikrofilamen (benang spindel). Kromosom menggantung lewat sentromer pada serat ini dan tersebar seimbang banyaknya diantara kedua kutub.1 untuk lebih jelas dapat dilihat pada gambar 9.

Gambar 9. Profase I

Metaphase IPembentukan serat gelendong lengkap. Kromosom pindah kebidang ekuator. Sentromer

setiap pasang homolog menempel pada gelendong, satu diatas dan satu lagi dibawah ekuator.3

Anafase ISel memanjang dari kutub ke kutub, kromosom homolog berpisah, masing-masing

pindah ke kutub berseberangan, tapi kromatidnya belum berpisah.3

Telofase IKromosom 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.3

Meiosis IIProfase II

Waktunya singkat. Selaput inti hilang sentrosom mengganda jadi dua dengan masing-masing mengandung sepasang sentriol. Serat gelendong terbentuk ditempat inti dan kromosom menggantung lewat sentromernya. Kromosom tersebar seimbang dikedua kutub yang berseberangan.4

Metafase IIKromosom yang telah membelah menjadi dua kromatid berjajar pada bidang

pembelahan. Selanjutnya sentromer menempatkan diri di tengah sel.4

Anafase IISel memanjang menurut poros kutub kekutub. Sentromer membelah menjadi dua dan

lepas, lalu kromatid dengan sentromer sendiri sendiri berpisah dan pindah kekutub berseberangan.4

Telofase II

Selaput inti terbentuk. Pilinan DNA melonggar sehingga jadi panjang dan halus. Nukleolus muncul dan melkat pada suatu bagian kromatin. Sentrosom menempatkan diri disatu sisi selaput inti.4

Untuk lebih jelas lihat gambar 10.

Gambar 10. Meiosis I dan Meiosis II

Siklus sel merupakan proses vital dalam kehidupan setiap organisme. Secara normal, siklus sel menghasilkan pembelahan se. pembelahan sel terdiri dari 2 proses utama, yaitu replikasi DNA dan pembelahan kromosom yang telah digandakan ke 2 sel anak. Secara umum, pembelahan sel terbagi menjadi 2 tahap, yaitu mitosis (pembelahan 1 sel mkenjadi 2 sel) dan interfase (proses diantara 2 mitosis). Interfase terdiri dari fase gap 1 (G1), sintesis DNA (S), gap 2 (G2). Setiap tahap dalam siklus sel dikontrol secara ketat oleh regulator siklus sel, yaitu:

a. CyclinJenis cyclin utama dama siklus sel adalah cyclin D,E, A dan B. Cyclin diekspresikan secara periodic sehingga konsentrasi cyclin berubah-ubah pada setiap fase siklus sel. Berbeda dengan cyclin yang lain, cyclin D tidak diekpresikan secara periodic akan tetapi selalu disintesis selama ada stimulasi growth factor.5

b. Cyclin dependent kinases (Cdk). Cdk utama dalam siklus sel adalah 4, 6, 2 dan 1. Cdk merupakan treonin atau serin protein kinase yang harus berikatan dengan cyclin untuk aktivitasnya. Konsentrasi Cdk relative konstan selama siklus sel berlangsung. Cdk dalam keadaan bebas (tak berikatan) adalah inaktif karena catalytic site, tempat ATP dan substrat berikatan di blokoleh ujung C-terminal dan CKI. Cyclin akan menghilangkan pengeblokan tersebut. Ketika diaktifkan, Cdk akan memacu proses downstream dengan cara memfosforilasi protein spesifik.5

c. Cyclin dependent kinase inhibitor (CKI), merupakan protein yang dapat menghambat aktivitas CDK dengan cara mengikat CDK, atau kompleks cyclin-CDK. CDK terdiri dari 2 kelompok protein yaitu INK4 (p15, p16, p18 dan p19) dan CIP/KIP (p21, p27 dan p57). Keluarga INK4 membentuk kompleks yang stabil engan CDK, sehingga mencegah

CDK mengikat cyclin D. INK 4 bertugas mencegah progress fase G1 cyclin CIP/KIP eregulasi fase G1 dan S dengan menghambat kompleks G1 cyclin-CDK dan cyclin B-CDK1. Protein p21 juga menghambat sintesis DNA dengan menonaktfkan proliferating cell nuclear antigen (pcna. Ekspresi p21 diregulasi oleh p53 karena p53 merupakan factor transkripsi untuk ekspresi p21.5

Komunikasi sel

Komunikasi sel berperan penting dalam menyelenggarakan homeostasis karena tubuh harus selalu memantau adanya perubahan-perubahan nilai berbagai parameter, lalu mengkoordinasikan respons yang sesuai sehingga perubahan yang terjadi dapat diredam. Untuk itu sel-sel tubuh harus mampu berkomunikasi satu dengan yang lainnya. Komunikasi antar sel merupakan media yang menopang pengendalian fungsi sel atau organ tubuh. Pengendalian yang paling sederhana terjadi secara local yaitu dengan komunikasi antar sel jarak dekat. Pengendalian jarak jauh lebih kompleks dan dimungkinkan melalui reflex yang dapat melibatkan system saraf (lengkung reflex) maupun system endokrin.

Dalam penyampaian molekul sinyal terdapat empat tipe, yaitu:

1. Endokrin : sel target jauh, menggunakan mediator hormone. Hormone dibawa melalui pembuluh darah. Contohnya komunikasi hipofisis ke gonad . harus menggunakan substansi tertentu untuk menghantarkan sinyal.

2. Parakrin : mediator local. Mempengaruhi sel target tetangga, dirusak oleh suatu enzim ekstraseluler atau atau dimobilisasi oleh ekstra selularmatriks. Contohnya sel folikel menghasilkan esterogen yang hanya diketahui oleh sel folikel saja.

3. Autokrin : selresponsif terhadap substansi yang dihasilkan oleh sel itu sendiri, contohnya komunikasi yang terjadi ketika pertukaran ion pada sel dalam jaringan.

4. Sinaptik : penyampaian sinyal dapat dilakukan dengan cara protein dari suatu sel berikatan langsung dengan protein lain pada sel lain.5

Penutup

Sel-sel berkomunikasi satu sama lain untuk melaksanakan aktivitas terpadu terutama dengan mengeluarkan pembawa pesan kimiawi ekstrasel, yang bekerja pada sel tertentu untuk menimbulkan respon yang diinginkan. Dengan berjalan baiknya komunikasi sel makanya pembelahan sel dapat berjalan dengan baik dan normal.

Daftar Pustaka

1. Bechtel, William. Discovering Cell Mechanism. 2006 hal 1622. Campbell, N.A.; Reece J.B. 2004. Biologi. Jakarta: erlangga. ISBN 97897968847043. Fried, George H.; Hademenos 2006. Schaum’s Outlines ed 2. Jakarta. Erlangga. ISBN

97897978171384. Universitas Indonesia. siklus sel. Diunduh dari http://staff.ui.ac.id pada 11 Desember

2013.5. Karp, Gerald 2009. Cell and molecular biology: concepts and experiments ed6. Jakarta .

erlangga ISBN 9780470483374