Pembelahan Sel

• Mitosis

Mitosis dapat diartikan sebagai pembelahan normal sel tubuh (sel somatis) untuk membentuk sel anakan yang masing-masing mempunyai komplemen kromosom yang sama dengan sel orangtua. Dalam mitosis, satu sel induk (sel yang membelah) akan menghasilkan dua sel anakan (turunan) yang secara genetik identik.

Jika sel induk yang membelah mengandung kromosom diploid (2n), sel anakan yang dihasilkan dari pembelahan tersebut juga diploid (2n). Pembelahan mitosis bertujuan agar terjadi proses pertumbuhan pada tubuh manusia serta untuk mengganti sel-sel yang rusak. Dengan pembelahan mitosis, seseorang dapat bertambah tinggi, kuku-kuku jari mereka bertambah panjang, rambut mereka juga bertambah panjang. Apabila kulit manusia terluka, maka sel-sel pada jaringan yang terluka itu akan melakukan pembelahan untuk memperbaiki jaringan yang rusak.

1. Fase Interfase

Sel dikatakan berada pada tahap interfase apabila sedang tidak aktif membelah. Terdapat 3 tahap standar pada interfase. Ketiga tahap standar itu adalah G1, S, dan G2. Tahap keempat pada interfase disebut dengan tahap G0, yang mengacu pada tahap istirahat khusus.

Fase G1 (gap 1) adalah tahap persiapan sel untuk melakukan replikasi DNA dengan mensintesis protein baru dan mengaktifkan komponen sitoskeleton (mikrotubulus, filament intermediet, dan mikrofilamen). Secara metabolik dapat dikatakan bahwa sel sangat aktif karena semua komponen sel disintesis dan sel tumbuh dengan cepat. Pada tahap ini, di dalam nucleus setiap kromosom merupakan dobel heliks DNA tunggal yang belum tereplikasi. Dengan kata lain DNA yang ada masih berjumlah 1 salinan (1c) dan diploid (2n).

Fase S (sintesis) merupakan tahap dimana sel mulai melakukan replikasi (duplikasi) DNA. Pada setiap kromosom akan berisi dua dobel heliks DNA identik yang disebut kromatid, menyatu pada sentromer. Hasil dari tahapan ini adalah terbentuknya 2 salinan DNA yang diploid (2c, 2n).

Fase G2 (gap 2) merupakan periode yang sangat penting dalam metabolisme dan pertumbuhan sel sebelum mengalami mitosis. Karena pada tahap ini, sel memiliki kesempatan kedua untuk mengentikan tahap siklus sel apabila terjadi kesalahan dalam replikasi DNA, dengan melakukan perbaikan atau pemberian rangsangan untuk mengalami apoptosis (kematian sel terprogram). Pada fase ini, dapat dilihat bahwa kromosom belum mengalami penebalan dan masih dalam bentuk panjang, sementara sentriol mulai membelah dan spindel yang dihasilkan dari mikrotubulus mulai terbentuk untuk persiapan pembelahan.1 Tahapan terakhir yang masih tergolong dari tahap interfase adalah G0. Tahapan ini dapat disebut sebagai tahap istirahat. Apabila sel mendapat rangsangan untuk melewati tahap G0, sel tersebut akan maju ke tahap lain, bila tidak demikian, maka sel akan tetap berada pada tahap G0.

2. Fase Mitosis

Fase mitosis (M), adalah tahap pembelahan sel yang membutuhkan proses yang jauh lebih singkat daripada interfase. Waktu yang diperlukan pada fase M ini adalah sekitar 30 menit hingga 1 jam.7 Ada empat fase dalam pembelahan mitosis yaitu :

a. Profase

Tahap awal profase, kromsom yang sebelumnya telah bereplikasi akan berkondensasi (menjadi lebih pendek dan lebih tebal dengan cara penggulungan serat DNA) menjadi dua kromatid yang bergabung pada sentromer. Kemudian, pasangan sentriol akan berpisah dan mulai bergerak ke sisi nukleus yang berlawanan, dan apabila telah sampai di sisi nukleus, sentriol akan membentuk benang benang spindel.

Selanjutnya adalah tahap akhir profase, dimana nukleolus melebur dan membran nukleus menghilang, sehingga memungkinkan benang-benang spindel memasuki nukleus. Mikrotubulus yang muncul dari kinektokor (bagian kromosom yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti – struktur pada sentromer), dapat berinteraksi dengan benang spindel.

b. Metafase

Metafase adalah tahap dimana kromosom yang secara jelas tampak menjadi dua set pasangan berada di tengah-tengah sel (bidang ekuator). Sentromer pada semua kromosom akan saling berikatan dengan benang spindel untuk kemudian ditarik ke masing-masing kutub. Kinektokor memisah dan kromatid mulai bergerak menjauh.

c. Anafase

Anafase adalah tahap dimana mikrotubulus mulai menarik pasangan kromosom agar terpisah (menuju salah satu kutub sentriol dan kutub sentriol yang lainnya). Pergerakan ini dapat terjadi karena pemendekan dan pemanjangan mikrotubulus yang membentuk spindel. Akhir anafase ditandai dengan adanya dua set kromosom lengkap yang berkumpul pada kedua kutub sel.

d. Telofase

Pada tahap telofase, pada ujung-unjung sel terdapat masing-masing satu set kromosom lengkap.2 Kromosom mulai merenggang dan kembali menjadi masa kromatin. Dengan demikian, dua nukleus kembali terbentuk, diikuti dengan melebur dan terurainya kromosom serta terbentuknya membran nukleus dan terbentuknya kembali nukleolus. Pada akhirnya, sel akan mengalami sitokinesis yaitu pembelahan sitoplasma. Pembelahan sitoplasma berada tepat di pertengah masa kromosom, lalu berlanjut di sekitar sel hingga akhirnya membelah sel tersebut menjadi dua sel terpisah.

• Meiosis

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi dalam pembentukan sel-sel kelamin (sel telur dan sperma). Berbeda dengan mitosis, jumlah kromosom sel hasil pembelahan adalah setengah dari sel induknya (n = haploid). Pembelahan meiosis ini memiliki tujuan untuk menghasilkan sel telur maupun sel sperma yang matang.

Meiosis melibatkan replikasi DNA dalam sel serta diikuti dua kali pembelahan sel (meiosis I dan meiosis II). Nantinya, akan terbentuk empat sel anakan yang masing-masing memiliki 23 kromosom. Pada pria, keempat sel anak aan hidup dan berdiferensiasi menjadi sperma matang. Sementara pada wanita, hanya akan ada satu sel anakan yang hidup dan menjadi sel telur yang matang. Apabila sel sperma dan sel telur bertemu, maka akan dihasilkan embrio dengan kromosom total 46 (23 pasang kromosom).

Fase-fase meiosis adalah sebagai berikut: interfase, meiosis I (profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I), interkinase, dan yang terakhir adalah meiosi II (profase II, matafase II, anafase II, dan telofase II).  Fase-fase tersebut sedikit berbeda dari fase-fase pada pembelahan mitosis.

a. Interfase

Pada interfase, sel berada pada tahap persiapan untuk melakuan pembelahan. Sama seperti pada interfase mitosis, persiapan yng dimaksud adalah proses sintesis protein dan replikasi DNA. DNA akan direplikasi dari satu salinan menjadi dua salinan. Sel yang akan membelah mereplikasi DNA di setiap kromosomnya sehingga terbentuk dua kromatid yang bergabung pada sentromer (kromosom homolog).

b. Meiosis I

1. Profase I

Profase I adalah tahap yang cukup panjang karena masih dibagi menjadi lima sub tahapan, yaitu leptoten, zigoten, pakiten, diploten dan diakinesis. Leptoten adalah tahap dimana kromatin menjadi kromosom yang mengalami kondensasi dan terlihat sebagai benang tunggal yang panjang. Pada tahap zigoten, kromosom homolog akan saling berdekatan dan berpasangan atau sering disebut “melakukan sinapsis”.

Di tahapan pakiten, tiap kromosom akan melakukan replikasi menjadi dua kromatid dengan sentromer yang masih tetap menyatu. Tiap kromosom yang berpasangan mengandung empat kromatid disebut dengan tetrad atau bivalen. Selanjutnya adalah tahap diploten dimana kromosom homolog terlihat saling menjauhi. Saat kromosom homolog saing menjauh, terjadi pelekatan berbentuk X di tempat tertetu pada kromosom yang disebut kiasma (jamak: kiasmata). Kiasma adalah bentuk persilangan dua dari empat kromatid suatu kromosom dengan pasangan kromosom homolognya. Selain itu, kiasma juga merupakan tempat terjadinya peristiwa pindah silang (crossing over). Melalui pindah silang itulah tercipta keanekaragaan makhluk hidup.

Tahapan terkahir adalah diakinesis. Pada tahapan ini akan terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan dua sentriol kearah kutub yang berlawanan. Tahapn diakinesis ini diakhiri dengan menghilangnya nukleolus dan hancurnya selaput inti serta tetrad yang mulai bergerak ke bidang ekuator.

2. Metafase I

Tertad atau bivalen kromosom berada pada bidang ekuator. Kedua kromatid dalam satu kromosom pada setiap pasangan kromosom homolog menghadap ke kutub sel yang sama, sehingga sisanya menghadap ke kutub yang berlawanan. Benang-benang spindel melekat pada sentromer setiap kromosom. Pada tahap ini, terdapat perbedaan dengan pembelahan mitosis. Untuk metafase I, sentromer tidak mengalami pembelahan.

3. Anafase I

Pada anafase I, setiap kromosom yang homolog masing-masing mulai ditarik oleh benang spindel menuju ke kutub yang berlawanan arah. Dengan demikian, didapati bahwa satu kelompok kromosom haploid (n) telah tersusun disetiap kutub. Hal tersebut sesuai dengan tujuan dari anafase yaitu untuk membagi isi kromosom diplod menjadi haploid.

4. Telofase I

Pada dasarnya tahapan ini sama seperti telofase mitosis. Seperti dalam pembelahan itosis, tefase membalik peristiwa yang terjadi daam profase. Kromosom akan melebur, membrane nukleus akan terbentuk begitu juga dengan nucleolus, benang spindel pun akan terurai. Pada akhirnya sitokinesis akan terjadi dan kedua sel akan terpisah

c. Interkinesis

Interkinesis adalah tahap di antara dua pembelahan meiosis. Pada tahap ini tetap terjadi sintesis protein namun tidak terjadi replikasi DNA. Perlu di ingat kembali bahwa hasil dari pembelahan meiosis I menghasilkan dua sel anakan yang haploid (n) namun masih berisi sepasang kromatid yang mengartikan bahwa kandungan DNAnya masih rangkat (2c). Oleh karena itu, akan dilakukan pembelahan meiosis II yang bertujuan unuk membagi kedua salinan tersebut pada sel anakan yang baru.

d. Meiosis II

Pada meiosis II, terdapat empat tahap yang sama dengan meiosis I. Tahap yang pertama adalah profase I. Pada tahap ini peristiwa yang terjadi sama dengan peristiwa pada profase mitosis. Sentriol akan memisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan, dan mikrotubulus dari setiap sentromer melekat pada benang dari sentriol di kutub berlawanan.

Tahap yang kedua adalah metafase II. Pada tahap ini, kromatid berbaris ada bidang ekuator sel. Kromatid yang ada tersusun berpasangan namun tidak lagi dalam bentuk tetrad melainkan disebut dengan dyad. Tahap berikutnya adalah anafase II, pada tahap ini sentromer membelah dan kromatid terpisah menjadi kromosom. Berbeda dengan pembelahan mitsis, kromatid yang terpisah tidak identik secara genetic akibat persilangan atau kombinasi ulang. Pada akhirnya, sel akan memasuki tahapan akhir yang disebut telofase II. Di telofase II, membrane nukleus terbentuk kembali, kromosom melebur, dan terjadi sitokinesis. Sel yang dihasilkan akan bersifat haploid.