REPRODUKSI SEL (AMITOSIS, MITOSIS, MEIOSIS & GAMETOGENESIS) Sri Lestari Utami, S.Si., MKes.

REPRODUKSI SEL DAN ORGANISME Reproduksi merupakan pemanjangan keberadaan benda-benda hidup dalam ruang & waktu → memperbanyak diri & berketurunan. Pada skala luas : growth (pertumbuhan), healing (restitusi) dan regenerasi. Variasinya pada hewan : Aseksual : fission (pembelahan biner, anak  induk) ; budding/menguncup (pembelahan yang tidak sama, anak  induk & gemmule) ; fragmentasi (organisem pecah) & sporulasi/multiple fission (satu induk menjadi banyak anak)

2. Seksual : konjugasi (jenis kelamin individunya sukar dibedakan → isogamet & anisogamet); reproduksi biparental (dioe-cious) & hermaphroditisme (monocious) 3. Modifikasi seksual : partenogenesis (individu dapat berkembang dari telur yang tidak dibuahi, seleu bergantian dengan reproduksi biparental setelah beberapa generasi, contoh tawon dengan telur dibuahi → ♀ & tidak dibuahi → ♂)

Siklus Kehidupan Siklus sel & siklus kehisupan pada organisme → survival & perpetuative → proses pembelahan sel Siklus sel = siklus kehidupan pada organisme prokaryotik Pada organisme eukaryotik & multiseluler : ☻siklus kehidupan : pertumbuhan dan perkembangan sel zigot menjadi individu dewasa melalui proses cleavage, morulasi, blastulasi, gastrulasi, differensiasi dan spesialisasi pada organogenesis. ☻siklus sel : proses pembelahan sel : mitosis atau meiosis

Pembelahan sel melibatkan pewarisan salinan matari genetik induk pada keturunan → berupa DNA dalam kromosom : organisme prokaryotik → panjang molekulnya, rantai tungga yang sirkuler & pada nukleoid organisme eukaryotik → molekulnya panjang yang double heliks dengan ujung-ujung yang terbuka dan terlilit pada protein

Siklus sel dan siklus kehidupan Siklus sel dan siklus kehidupan. Pada gambar ini ditunjukkan beberapa siklus sel dan siklus kehidupan yang terjadi pada organisme multiseluler seperti manusia. Diantara siklus sel-siklus sel terdapat siklus sel yang akan menghasilkan sel gamet betina yang akan difertilisasi oleh sel gamet jantan sehingga dihasilkan sel zigot yang akan memasuki suatu siklus kehidupan. Siklus kehidupan ini akan menghasilkan organisme baru. Sehingga walaupun setiap organisme dewasa pada akhirnya akan mati, tetapi keturunannya akan terus hidup.

SIKLUS SEL PADA ORGANISME PROKARYOTIK – AMITOSIS Merupakan pembelahan biner → pembelahan langsung dari satu sel menjadi dua sel tanpa melalui fase-fase & tidak ada kondensasi DNA Terdiri atas tahap-tahap : melekatnya kromosom sirkuler pada suatu titik → berreplikasi (agar setiap sel anak harus memperoleh seperangkat informasi genetik yang identik) → 2 kromosom sirkuler yang saling bersisian dan masing-masing melekat pada satu titik di membran ;

saat sel memanjang maka titik-titik perlekatan ini akan bergerak ke ujung-ujung sel yang berlawanan dengan kromosom sirkuler yang diikatnya ; terbentuk sekat di bagian tengah sel → terbelah menjadi 2 sel anak, dengan kromosom yang lengkap ; ribosom dan struktur sel lain yang telah mengganda jumlahnya terbagi sama pada kedua sel anak selama pembelahan ; dan dihasilkan dua sel anak yang identik

Pembelahan sel pada Prokaryotik. (a) Bakteri seperti E Pembelahan sel pada Prokaryotik. (a) Bakteri seperti E. coli akan berrepro-duksi melalui pembelahan biner dimana DNAnya akan mengganda dan sel terbelah menjadi 2. (b). Tahapan-tahapan pada pembelahan biner yang melibatkan replikasi DNA (1-3), pemanjangan/elongasi sel (4) dan pembelahan menjadi 2 sel anak yang masing-masing sel anak mempunyai kromosom yang identik (5, 6, 7).

SIKLUS SEL PADA ORGANISME EUKARYOTIK – MITOSIS DAN MEIOSIS Siklus sel pada organisme eukaryotik terdiri atas 2 periode : interfase/istirahat (pemisah antara 2 pembelahan yang berurutan & terdiri : fase G1, S dan G2 ) & M (Mitosis)

Fase G1 : lamanya menentukan lama siklus sel (sangat cepat atau sangat lambat) yang tergan-tung jenis sel, peranan orga-nisme dan kondisi lingkungan. Jika terjadi pada masa dormansi (biji & kuncup tumbuhan) dan hewan (hibernasi) maka akan masuk fase G0 → aktivitas fisiologis ↓, pada musim dingin sel aktif mensintesis RNA (transkripsi) dan protein (translasi) seperti his-ton, nonhiston, enzim-enzim dan faktor-faktor pendukung transkripsi dan translasi ; seluruh bahan sitosol, membran sel dan organel akan dibuat rangkap sehingga inti dan sitoplasma sel akan terlihat membesar ; dan kromatin mulai terkondensasi. Fase S : sel aktif mensintesis DNA (replikasi atau duplikasi) Fase G2  G1

(a) 4 fase siklus sel : G1, S, G2 dan M pada sel eukaryotik.

Mitosis : didahului karyokinesis dan diakhiri sitokinesis Faktor yang berpengaruh pada mitosis sel hewan multiseluler Letak sel Titik batas (R point = restriction point) Besar kecil sel anak

Restriction point pada siklus sel

The Purines Pirimidin Purin

Base Pairing

Pemadatan dan pelilitan DNA menjadi krosomom

Bagaimana DNA memadat menjadi kromosom Bagaimana DNA memadat menjadi kromosom. (a) Nukleus dari sel darah putih manusia yang dihentikan di pertengahan Mitosis akan menunjukkan 46 kromosom. (b) Satu kromosom terlihat seperti massa benang kusut saat dilihat dengan SEM. (c, d) Satu benang saat diperbesar mungkin terlihat seperti tumpukan cakram. (e) Setiap cakram dibentuk oleh protein histon dan dikelilingi oleh DNA yang membelitnya membentuk suatu unit yang disebut nukleosom. (f) Akhirnya DNA yang terbelit di sekitar nukleosom mempunyai konfigurasi yang sudah lazim yaitu double helix atau untai ganda.

Pembagian siklus sel berdasarkan substansi-substansi yang terlibat : siklus sentrosom, siklus nukleus, siklus sitoplasma & siklus kromosom Terdapat 3 jenis mikrotubulus yang terkait dengan spindel : mikrotubulus astral, mikrotubulus kutub & mikrotubulus konetokhor

Anatomi dari kromosom. Kromosom yang terduplikasi akan tersusun dalam 2 tangkai yang disebut dengan kromatid dan terikat secara bersama-sama oleh sentomer. (a) Kromosom dengan lengan pendek dan lengan panjang. (b) Gambaran skematik kromosom yang tersusun atas kromatid dan sentromer.

Mikrotubulus dari spindel pembelahan Mikrotubulus dari spindel pembelahan. Terdapat 3 jenis mikrotubulus : astral, kutub dan kinetokhor.

Mitosis Mitosis terjadi pada sel-sel somatis/tubuh dari organisme multiseluler dan merupakan pembelahan equasi yaitu pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak yang identik yaitu sel-sel anak yang memiliki jumlah kromosom sebanyak yang dimiliki oleh sel induknya. Diantara tujuan dari pembelahan mitosis adalah memperbesar ukuran tubuh makhluk hidup bersel banyak yang merupakan proses pertumbuhan (Growth), mengganti sel tubuh yang mengalami kerusakan pada organisme multiseluler dan merupakan proses regenerasi, dan untuk reproduksi aseksual pada hewan multiseluler tingkat rendah dan tumbuhan. Tempat terjadinya pada organisme adalah pada jaringan yang selalu tumbuh, yaitu : pada tumbuhan terdapat di jaringan embrional dan jaringan meristem (titik tumbuh di ujung batang dan akar serta jaringan kambium) dan pada hewan terdapat di jaringan embrional dan jaringan meristem (jaringan tulang dan jaringan kelenjar serta epitel).

Profase, Metafase Anafase dan Telofase

Mitosis pada sel hewan

Mitosis pada sel tumbuhan

Sitokinesis pada sel hewan dan tumbuhan Sitokinesis pada sel hewan dan tumbuhan. (a) Sel hewan seperti terjepit pada 2 tempat di dekat membran sel karena adanya cincin kontraktil, yang akan membentuk kerutan dan akhirnya memisahkan sel-sel anaknya. (b) Sekat cell plate pada sel tumbuhan dari dalam ke luar akan membentuk dua sel anak.

Meiosis Merupakan proses pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel kelamin dari organisme yang mengadakan reproduksi secara seksual atau generatif. Prinsip : terjadi sekali duplikasi kromosom yang diikuti oleh 2 kali pembelahan yaitu Meiosis I dan Meiosis II serta terjadi karyokinesis melalui pasangan kromosom homolog (satu dari ayah dan satu dari ibu) dan akan memberikan rekombinasi antara informasi genetik yang berasal dari ayah dan ibu untuk masing-masing kromosom, yang kemudian diakhiri dengan sitokinesis. Hasil dari Meiosis I adalah 2 sel anak dengan jumlah kromosom separuh jumlah kromosom induknya (N/haploid).

Meiosis Hasil : sel induk diploid akan menghasilkan 4 sel anak yang haploid yang tidak identik dengan sel induk. Tujuan : 1. mempertahankan agar jumlah kromosom sel tubuh tetap dari generasi ke generasi ; 2. pembentukan sel-sel kelamin (sel gamet) yang merupakan sel haploid.

Organisme : Tumbuhan yaitu dalam kepala sari melalui pembentukan spermatozoid/ mikrospora (Gymnospermae) dan pembentukan inti sperma I dan inti sperma II (Angiospermae) serta pembentukan sel telur dan inti kandung lembaga dalam kandung lembaga putik. Hewan yang terjadi dalam testis untuk yang jantan dan menghasilkan spermatozoa (prosesnya disebut spermatogenesis) sedangkan yang betina di dalam ovarium menghasilkan ovum (prosesnya disebut oogensis).

Yang terjadi pada Meiosis : Pembelahan Meiosis I yang akan melibatkan pindah silang (crossing over) dan pertukaran informasi maternal (dari ibu) dan paternal (dari ayah) yang terjadi diantara kromatid-kromatid non sister. Pembelahan Meiosis II yang pada dasarnya merupakan siklus pembelahan sel yang sama dengan Mitosis untuk membentuk gamet-gamet yang haploid. Terdiri atas Profase I, Metafase I, Anafase I, Telofase I, Interkinesis, Profase II, Metafase II, Anafase II, Telofase II,

(a) Proses terjadinya pindah silang (crossing over) dan fotomikrograf elektron dari kromosom yang mengalami pindah silang. (b) Pasangan kromosom homolog. (c) Kompleks sinaptonemal.

Pembelahan Meiosis pada sel hewan Pembelahan Meiosis pada sel hewan. (a) Profase I : (1) Leptotene, (2) Zygotene, (3) Pachytene, (4) Diplotene dan (5) Diakinesis ; (b) Metafase I ; (c) Anafase I ; (d) Telofase I ; (e) Interfase ; (f) Profase II ; (g) Metafase II ; (h) Anafase II dan (i) Telofase II dan sitokinesis.

GAMETOGENESIS Terdapat beberapa penggolongan fase-fase pada gametogenesis. Diantara penggolongan tersebut adalah : Multiplication (perbanyakan atau atau proliferasi) yang terjadi melalui pembelahan Mitosis yang akan menghasilkan sel yang diploid. Growth (pertumbuhan) yang menunjukkan persiapan-persiapan intraseluler agar sel dapat mempunyai ukuran yang optimal agar dapat membelah. Maturation (pematangan/pemasakan/maturasi) melalui pembelahan Meiosis sebagai pembelahan reduksi \dan menghasilkan sel yang haploid.

Gametogenesis yang terdiri atas (a) oogenesis dan (b) spermatogenesis