REPRODUKSI SEL

Reproduksi sel membahas tentang macam pembelahan sel, mekanisme pembelahannya, serta contoh dari pembelahan sel. Esensi proses pembelahan sel adalah mengenai penggandaan kromosom serta mekanisme pewarisan kromosom dari ‘sel induk’ ke ‘sel anak’
Reproduksi sel bertujuan untuk menambah jumlah dan jenis sel, atau membentuk sel-sel lain dengan tujuan tertentu. Ada tiga jenis pembelahan sel, yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis.
Pembelahan Amitosis

Pembelahan amitosis merupakan pembelahan sel yang tidak melalui urutan tahap-tahap tertentu. Pada pembelahan ini nukleus langsung membelah menjadi dua lalu didistribusikan pada sel anak tanpa didahului oleh pembentukan benang spindel, peleburan membran inti, penampakan kromosom, atau ciri lain. Contoh pembelahan ini terjadi pada bakteri, Amoeba, Paramecium, atau alga biru.
Pembelahan Mitosis

Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang melalui tahap-tahap pembelahan tertentu, yaitu: profase, metafase, anafase, dan telofase (PMAT). Pembelahan ini memiliki ciri sebagai berikut:

• terjadi pada pembelahan sel tubuh (somatis)
• bertujuan untuk pertumbuhan dan regenerasi
• menghasilkan dua sel anak yang identik dengan sel induk semula (diploid menjadi diploid/haploid menjadi haploid)
• berlangsung dalam satu kali PMAT

Tahap-tahap yang berlangsung pada pembelahan mitosis adalah sebagai berikut:

1. Profase : Tahap ini merupakan fase pembelahan mitosis yang paling lama dan paling banyak memerlukan energi. Peristiwa yang berlangsung selama profase adalah sebagai berikut:

• benang kromatin menjadi kromosom, lalu kromosom mengganda menjadi dua kromatid tetapi masih melekat dalam satu sentromer
• membran inti dan nukleolus lenyap
• sentrosom memisah menjadi dua sentriole, dan diantaranya terbentang benang spindel

2. Metafase : Pada tahap ini kromosom terletak berjajar pada bidang ekuator. Bagian sentromer kromosom berikatan dengan kinetokor yang berhubungan dengan benang spindel. Pada fase ini kromosom tampak paling jelas terlihat sehingga jumlahnya mudah diidentifikasi. Metafase adalah tahap yang memerlukan energi terkecil dan waktu yang paling singkat.

3. Anafase : Saat anafase sentromer membelah, lalu benang spindel menarik kromosom menuju kutub sel yang berlawanan. Pergerakan kromosom tersebut dipengaruhi oleh enzim dynein.

4. Telofase : Pada tahap ini terjadi peristiwa sebagai berikut:

• Kromosom berubah menjadi benang kromatin
• Membran inti dan nukleolus terbentuk kembali
• Terjadi sitokinesis (pembagian sitoplasma) sehingga dihasilkan dua sel yang identik dengan sel semula

Siklus sel
Di antara mitosis pertama dan mitosis berikutnya terdapat interfase. Saat interfase sel tidak membelah melainkan aktif melakukan metabolisme untuk pertumbuhan dan pembentukan energi untuk pembelahan mitosis berikutnya. Interfase tidak termasuk dalam tahap PMAT dan dibedakan dalam tiga tahap, yaitu:

• G1 (gap 1) : merupakan akhir mitosis dan awal sintesis (presintesis), pada fase ini sel mulai tumbuh membesar
• S (sintesis) : terjadi duplikasi organel dan sintesis DNA, pada tahap ini sel aktif melakukan metabolisme, tumbuh, dan berkembang
• G2 (gap2) : merupakan akhir fase sintesis (postsintesis) dan awal dari mitosis berikutnya

Demikian seterusnya, setelah selesai melakukan pembelahan pada tahap mitotik, sel akan masuk interfase, dilanjutkan mitosis lagi, dan seterusnya. Hampir pada setiap kasus misalnya pembelahan sel untuk penyembuhan luka (regenerasi), sel akan berhenti membelah manakala luka telah sembuh. Itulah salah satu kehebatan sel. Tahu kapan harus membelah, dan tahu kapan harus berhenti. Sel yang tahu diri untuk berhenti dari pembelahan akan masuk ke fase G0 atau fase stationer. Pada tahap ini sel tidak akan melakukan pembelahan. Jika terjadi luka, sel segera memasuki fase G1 untuk melakukan pembelahan. Sel yang tidak tahu diri, harusnya masuk G0 tetapi nekat masuk ke G1, itulah yang disebut sel tumor atau kanker.

Meiosis
Pembelahan meiosis memiliki ciri sebagai berikut:

• terjadi dalam peristiwa pembentukan sel kelamin (gametogenesis) pada kelenjar kelamin (gonad)
• menghasilkan empat sel yang tidak identik dengan sel semula (diploid menjadi haploid), karena terjadi pengurangan kromosom pembelahan ini sering disebut pembelahan reduksi
• bertujuan untuk mengurangi jumlah kromosom, agar komposisi kromosom anak sama dengan komposisi kromosom induk
• berlangsung dalam dua kali PMAT, yaitu PMAT I (pembelahan reduksi) dan PMAT II tanpa diselingi interfase

Peristiwa yang berlangsung saat meiosis adalah sebagai berikut:
Meiosis I
1. Profase 1
Tahap ini terbagi menjadi beberapa tahap lagi sebagai berikut:

• Leptonema : benang kromatin berubah menjadi kromosom
• Zigonema : kromosom homolog berpasangan dan disebut bivalen. Peristiwa saat kromosom homolog berpasangan membentuk bivalen disebut sinapsis
• Pakinema : kromosom homolog yang berpasangan (bivalen) mengganda sehingga terdapat empat kromatid yang berpasangan dan disebut tetrad
• Diplonema : terjadi pindah silang (crossing over)
• Diakinesis : membran inti dan nukleolus lenyap, telah terbentuk benang spindel lengkap

2. Metafase 1
• Tetrad terletak pada bidang pembelahan sel/ekuator





3. Anafase 1
• Tetrad memisah menjadi dua kromatid, lalu masing-masing bergerak ke kutub sel yang berlawanan




4. Telofase 1

• Kromosom yang terdiri dari dua kromatid sampai di kutub sel
• Membran inti dan nukleolus muncul
• Terjadi sitokinesis
• Kromosom berubah menjadi benang kromatin
• Benang spindel lenyap

Pada telofase 1 ini sel hasil pembelahan telah memiliki separo jumlah kromosom sel induk (haploid). Itu sebabnya Meiosis I sering disebut pembelahan reduksi karena ada pengurangan kromosom dari 2n ---> n.

Meiosis II
5. Profase 2

• benang kromatin berubah menjadi kromosom (yang terdiri dari dua kromatid)
• membran inti dan nukleolus lenyap
• berbentuk benang spindel

6. Metafase 2
• Kromosom yang terdiri dari dua kromatid terletak di bidang pembelahan sel/ekuator
7. Anafase 2
• Kromosom yang terdiri dari dua kromatid memisah, lalu masing-masing bergerak ke kutub sel yang berlawanan
8. Telofase 2

• kromosom sampai di kutub sel
• membran inti dan nukleolus muncul
• benang spindel lenyap
• terjadi sitokinesis
• terbentuk 4 sel yang haploid

Pada pembelahan Meiosis II tidak ada perubahan struktur kromosom, jadi semula n (haploid) pada akhir pembelahan tetap n. Oleh karena itu Meiosis II sebenarnya sama dengan Mitosis.

Perbedaan pembelahan mitosis dengan meiosis

SINTESIS POLIPEPTIDA

Polipeptida merupakan rangkaian asam amino . Polipeptida dibentuk menjadi protein structural dan fungsional sel.
Protein ( polipeptida ) dibentuk berdasarkan perintah DNA. DNA akan menyampaikan informasi genetic menggunakan kode atau perintah dalam bentuk kode – kode genetic untuk sintesis polipeptida. Kode – kode genetic tersusun dalam bentuk rangkaian basa nitrogen yang terdiri atas 3 macam basa nitrogen untuk satu macam asam amino.
Di dalam sel, sintesis protein terjadi di dalam ribosom, yang terdapat di sitoplasma. Pada hal, DNA hanya terdapat di dalam inti sel. Oleh karena itu, DNA tidak dapat melaksanakan fungsinya secara langsung. DNA hanya menyampaikan “ perintah” mengenai polipeptida yang akan disintesis, dengan jalan membentuk RNA pembawa pesan (RNA-duta atau mesegger RNA) untuk melaksanakan perintah tersebut.

Bahan baku untuk sintesis polipeptida atau protein adalah asam amino. Ada 20 macam asam amino penting yang dapat dirangkai membentuk polipeptida.
Asam amino ditulis secara singkat dengan mencantumkan tiga huruf pertama dari nama asam amino itu.
Nama 20 asam amino dengan singkatannya.
Istilah – istilah yang berhubungan dengan proses sintesis polipeptida :

1. Kode Genetika Terdiri dari 3 urutan basa

Dari hasil berbagai eksperimen dibuktikan bahwa kode genetika merupakan urutan 3 basa ( 3 nukleotida ) yang terdapat disepanjang RNA-d. Setiap 3 basa memiliki arti khusus sebagai sandi genetika. Urutan 3 basa atau triplet basa pada RNA-d ini disebut kodon.

Contoh : AAU, USA, GUS, DAN UUA

2. Anti Kodon merupakan komplemen kodon

Pada ujung RNA-t yang tumpul terdapat urutan basa ( urutan nukleotida) tertantu yang komplemen terhadap kodon. Urutan basa ini disebut antikodon .

Contoh :

Jika kodon memiliki urutan : ASU, GUA, SUA, GUS, ASA

Maka antikodonnya adalah : UGA, SAU, GAU, SAG, UGU

3. Kodon dan macam asam amino yang dipesannya.

Urutan basa baru bias “ dibaca” jika terdapat kodon AUG ( sebagai kodon permulaan ) dan kodon UAA, UAG dan UGA ( pada prokariot) dan UAA ( pada eukariot) sebagai kodon terminasi / penghentian

Dengan adanya kodon permulaan dan kodon penghentian berarti tidak semua urutan nukleotida pada RNA-t berfungsi sebagai kodon.. Bagian yang berfungsi sebagai kodon hanyalah urutan nukleotida yang berada diantara kodon permulaan dan kodon penghentian. Urutan nukleotida yang terletak sebelum kodon permulaan dan setelah kodon penghentian tidak dibaca sebagai kodon.

Kodon yang dibaca pada RNA-d akan didatangi oleh RNA-t yang memiliki antikodon komplemennya.

4. Ribosom

Ribosom adalah lokasi utama berlangsungnya proses sintesis polipeptida.

TAHAP - TAHAP SINTESIS PROTEIN :

1. ADN membentuk RNA – d sesuai dengan urutan basa – basa nitrogenya ( proses ini disebut proses transkripsi)
2. ARN-d yang membawa kode – kode genetika (kodon-kodon) meninggalkan inti menuju ribosom
3. RNA-t membawa asam amino tertentu dengan kode yang tersusun pada RNA-duta
4. RNA-transfer masuk ke dalam ribosom, asam amino berjejer sesuai dengan kode
   

DNA (Deoxyribonucleic Acid)

DNA adalah pembawa sebagian besar atau seluruh sifat-sifat genetik di dalam kromosom. DNA terdapat di dalam nukleus dan bersama senyawa protein membentuk nukleo protein.

Selain di dalam nukleus, molekul DNA juga terdapat dalam mitokondria, plastid, dan sentriol.

Susunan kimia DNA adalah sebuah makromolekul yang kompleks. Molekul DNA disusun oleh dua rantai polinukleotida yang amat panjang. Satu rantai polinukleotida terdiri atas rangkaiannukleotida.
Sebuah nukleotida tersusun atas:
a) Gugus gula deoksiribosa (gula dengan lima atom karbon atau pentosa)
b) Gugus asam fosfat (fosfat terikat pada C kelima dari gula)
c) Gugus basa nitrogen (gugus ini terikat pada C pertama dari gula)





Basa nitrogen terdiri atas :
1. Basa pirimidin, yaitu basa yang terdiri atas timin (T) dan sitosin (S).
2. Basa purin, yaitu basa yang terdiri atas guanin (G) dan adenin (A)

Menurut Watson dan Cricks (1953), berdasarkan analisis foto defraksi sinar X, model DNA digambarkan sebagai tangga tali rangkap yang terpilin yang disebut double helix. Deretan gugusan gula dan asam fosfat merupakan ibu tangga, sedangkan dua dari empat basa nitrogen sebagai anak tangga



Basa-basa nitrogen yang berpasangan senantiasa tetap, yaitu:
1. guanin dengan sitosin (G – S) atau
2. adenin dengan timin (A-T)
Rangkaian kimia antara deoksiribosa dengan purin danpirimidin disebut nukleosida (deoksiribonukleosida). Nukleosida tersebut akan berikatan dengan fosfat membentuk
nukleotida (deoksiribonukleotida). Gabungan dari nukleotidanukleotida akan membentuk suatu DNA.
Jadi, molekul DNA merupakan polimer panjang dari nukleotida yang dinamakan polinukleotida.

Fungsi atau peranan DNA ini sebenarnya tidak sekadar sebagai pembawa materi genetik, melainkan juga menjalankan fungsi yang sangat kompleks pula, antara lain:
a. Sebagai pembawa materi genetika dari generasi ke generasi berikutnya.
b. Mengontrol aktivitas hidup secara langsung maupun tidak langsung.
c. Melakukan sintesis protein.
d. Sebagai autokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk menggandakan diri (replikasi).
e. Sebagai heterokatalis, yaitu kemampuan DNA untuk dapat mensintesis senyawa lain.

Replikasi DNA
Replikasi adalah kemampuan DNA untuk dapat menggandakan diri.
Proses-proses yang terjadi saat terjadinya replikasi adalah sebagai berikut.

1. Ikatan hidrogen membuka sehingga kedua pita akan memisah.
2. Pita saling memisah. Basa nitrogen pada masing-masing pita berfungsi sebagai cetakan yang mengatur pengikatan basa komplementer (basa pelengkap) pada pita baru yang dibentuk.
3. Masing-masing pita lama membentuk pita baru, sehingga menghasilkan dua pita double helix.

Proses yang terjadi tersebut dipengaruhi oleh enzim helikase, enzim polimerase, dan ligase.
Replikasi DNA dapat terjadi melalui tiga kemungkinan:

1. Konservatif , Replikasi konservatif ini melalui cara, yaitu pita double heliks DNA induk tetap tidak berubah, kemudian digunakan untuk mencetak dua pita double heliks DNA yang baru.
2. Semikonservatif Replikasi semikonservatif ini melalui cara, yaitu pita double heliks DNA induk terpisah, kemudian mensintesis pita DNA yang baru dengan cara melengkapi (komplementasi) pada masing-masing pita DNA induk tersebut.
3. Dispersif, Dispersif ini melalui cara, yaitu kedua pita double heliks induk terputus membentuk segmen-segmen pita DNA yang baru, kemudian segmen pita DNA induk akan disambung dengan segmen pita DNA baru. Sehingga pada peristiwa ini hasil akhirnya adalah segmen pita DNA induk dengan segmen pita DNA yang baru yang tersebar pada pita double heliks DNA yang terbentuk

tessss

GEN

Gen merupakan unit terkecil materi genetik. Gen terdapat dalam setiap lokus yang khas pada kromosom. Gen adalah substansi genetik terkecil yang terdiri atas sepenggal DNA yang menentukan sifat individu melalui pembentukan polipeptida.Jadi, gen berperan penting dalam mengontrol sifat-sifat individu yang diturunkan.
Gen-gen yang ada dalam kromosom tidak memiliki batasbatas yang jelas. Walaupun demikian, gen-gen dapat diumpamakan dalam satu deretan berurutan dan teratur pada benang Kromosom.
Di dalam sel tubuh, kromosom biasanya berpasangan. Sepasang kromosom merupakan homolog sesamanya, artinya keduanya mempunyai bentuk yang sama dan lokus gen-gen yang
bersesuaian. Gen-gen yang terdapat pada lokus yang bersesuaian ini disebut alel.

Gen merupakan suatu kesatuan kimia. Sebagai materi hereditas, gen memiliki beberapa fungsi, antara lain:
a) Sebagai zarah tersendiri yang ada pada kromosom. Zarah adalah zat terkecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi.
b) Menyampaikan informasi genetik dari induk kepada keturunannya.
c) Mengatur proses metabolisme dan perkembangan.

Gen mengendalikan kegiatan sel melalui sintesis protein. Sintesis protein ini dilakukan dengan cara membuat substansi tertentu. Substansi ini kemudian dikirimkan ke sitoplasma, dan berfungsi sebagai cetakan atau matriks untuk membentuk molekul-molekul protein. Protein-protein ini merupakan komponen enzim yang mengatur reaksi metabolisme dalam plasma sel. Diduga setiap gen hanya membuat satu macam komponen enzim.
Dari keterangan tersebut dapat disimpulkan bahwa sifat gen adalah sebagai berikut.
1) Substansi tersendiri dalam kromosom.
2) Mengandung informasi genetis.
3) Dapat menduplikasikan diri pada waktu pembelahan sel.

KROMOSOM

Kromosom (bahasa Yunani: chroma, warna; dan soma, badan) merupakan struktur di dalam sel berupa deret panjang molekul yang terdiri dari satu molekul DNA dan berbagai protein terkait yang merupakan informasi genetik suatu organisme, seperti molekul kelima jenis histon dan faktor transkripsi yang terdapat pada beberapa deret, dan termasuk gen unsur regulator dan sekuens nukleotida. Kromosom yang berada di dalam nukleus sel eukariota, secara khusus disebut kromatin.

Gambar 1: Kromosom. (1) Kromatid. Salah satu dari dua bagian identik kromosom yang terbentuk setelah fase S pada pembelahan sel.

(2) Sentromer. Tempat persambungan kedua kromatid, dan tempat melekatnya mikrotubulus.

(3) Lengan pendek

(4) Lengan panjang.

Berdasarkan letak sentromer dan lengan, bentuk kromosom dibedakan menjadi empat macam sebagai berikut.

1. Bentuk telosentrik, yaitu jika letak sentromer berada di ujung.

2. Bentuk akrosentrik, yaitu jika letak sentromer mendekati ujung.

3. Bentuk submetasentrik, yaitu jika letak sentromer agak jauh dari ujung kromosom dan biasanya membentuk huruf L atau J.

4. Bentuk metasentrik, yaitu jika letak sentromer berada di tengah sehingga panjang masing-masing lengan sama.

a) Telosentrik, b) Akrosentrik, c) Submetasentrik, dan d)Metasentrik

Susunan dan jumlah kromosom dari setiap individu bervariasi.

Berikut gambaran variasi jumlah kromosom pada beberapa organisme

Tabel Jumlah kromosom pada beberapa organisme

Berdasarkan tabel tersebut menunjukkan bahwa jumlah kromosom tidak ada hubungannya dengan tingkat atau derajat individu. Makhluk hidup yang diploid (2n) akan menghasilkan sel

yang haploid (n) pada sel kelaminnya. Hal ini mengakibatkan zigot yang terbentuk pada peristiwa fertilisasi (pembuahan) bersifat diploid.

Cara penulisan kromosom pada individu adalah sebagai berikut. Pada manusia, misalnya, setiap sel tubuh mengandung 46 buah kromosom, yang terdiri atas 22 pasang autosom dan 1 pasang kromosom seks. Jika ditulis, 22 AA + XX untuk individu wanita dan 22 AA + XY untuk individu laki-laki. Namun, pada sel kelamin (gamet) yang memiliki 23 buah kromosom dapat ditulis 22 A + X untuk sel telur (ovum) dan 22 A + X atau 22 A + Y untuk sperma