TugasKu Genetika: Paper tentang Mitosis dan Meiosis

Nama    : Diana Putri Hapsari                                                                        Genetika, 28 Pebruari 2012

NIM       : m0410018

PAPER TENTANG MITOSIS DAN MEIOSIS

PENDAHULUAN

                Siklus sel berguna untuk menduplikat DNA yang berada di dalam kromosom, lalu membelah menjadi dua sel anakan yang serupa. Dalam siklus sel terdapat 2 proses yang penting, yaitu mitosis dan meiosis. Pada proses mitosis, kromosom mengalami berkondensasi dan kromosom bereplikasi. Mitosisi terdiri dari empat fase, yaitu profase, metafase, anafase dan telefase. Mitosis bermanfaat untuk meregenerasi serta memperbaiki sel-sel tubuh yang telah rusak. Meiosis merupakan pembelahan kromosom homolog menjadi gamet yang baru dengan adanya reduksi jumlah kromosom. Sel anakan yang dihasilkan oleh meiosis berbeda dengan induknya (Tiara Ayu Murti, 2009).

Meiosis terbagi menjadi dua, yaitu meiosis I dan meiosis II. Sebenarnya tahapan meiosis I dan meiosis II sama dengan mitosis, hanya saja terdapat sedikit perbedaan yang terjadi. Mitosis dan meiosis dalam tubuh hewan dan tumbuhan sering terdapat pada proses gametogenesis. Gametogenesis pada hewan terdiri dari spermatogenesis dan oogenesis. Sedangkan gametogenesis pada tumbuhan terdiri dari pembentukan sporogenesis yang merupakan spora. Gametogenesis pada alat kelamin jantan mengalami mikrosporogenesis sedangkan gametogenesis pada alat kelamin betina mengalami megasporogenesis (L.V. Crowder, 1997).

ISI

                Daur sel dapat digambarkan dengan bentuk berupa diagram yang isinya meliputi G₁, S, G₂, mitosis dan sitokinesis. G₁, S, dan G₂ terjadi pada interfase. Interfase disebut dengan fase istirahat. Dalam tahap ini terjadi interaksi antar DNA, RNA, dan protein. Tahap interfase merupakan tahap yang penting untuk mitosis karena terjadi sintesis DNA, menuju ke proses replikasi kromosom dan sintesis protein. Mitosis merupakan proses yang akan menghasilkan dua sel anakan yang serupa. Biasanya proses ini terjadi pada sel somatis secara terus menerus dengan mempertahankan jumlah kromosom yang sama. Proses ini berlangsung secara bersama-sama dengn terjadinya pembelahan sitoplasma serta bahan-bahan yang berada di luar ini sel atau sitokinesis. Mitosis pada tumbuhan biasanya terjadi selama 30 menit sampai beberapa jam. Pada tahap mitosis terdapat beberapa fase, antara lain:

1. Profase

Kromosomnya akan memendek dan menjadi tebal, memendeknya kromosom karena terpilin. Kromosom ganda dan terlihat adanya kromatid-kromatid yang dihubungkan dengan sentromer.  Nukleolus hilang pada saat akhir proses profase. Selaput inti menghilang dan mulai terbentukny benang-benang gelendong. Kemudian kromosom mulai bergerak ke daerah ekuator sel.

2. Metafase

Pada fase ini kromosom sudah berkumpul di bidang ekuator sel. Benang-benang gelendong mulai terlihat jelas dan berbentuk seperti kumparan. Benang gelendong ini terdiri dari serabut protein halus yang terbentuk dari mikrotubula yang sangat kecil. Fungsi dari benang gelendong ini untuk keteraturan penyebaran kromosom. Sentromer menempel pada benang gelendong. Sentromer membelah dan semua kromatid akan menjadi kromosom tunggal.

3. Anafase

Anafase merupakan fase dimana kromosom bergerak ke arah kutub. Sentromer ini tertarik karena adanya kontarksi dari benang gelendong, selain itu juga mungkin adanya gaya tolak menolak dari belahan sentromer tersebut. Kromosom dan DNA yang sama menyebar di dalam sel. Pada akhir proses anafase mulai terbentuk sekat di bidang ekuator.

4. Telefase

Telefase merupakan pembentukan sel anakan yang mana sel sebelumnya terbagi menjadi dua. Benang-benang gelendong menghilang. Selaput inti dan nukleolus terlihat kembali atau terbentuk kembali. Sekat sel terbentuk kembali dan sel terbagi menjadi dua. Kemudian akan terjadi sitokenesis yaitu pembelahan sitoplasma.

                Meiosis merupakan pembelahan sel anakan yang kromosomnya mengalami reduksi, sehingga kromosom yang terdapat di dalam setiap sel hanya 1n jadi gamet jantan dan betina memiliki kromosom yang haploid. Ini terjadi agar jumlah kromosom tetap, karena saat terjadi pembuahan maka kromosom gamet jantan (1n) dengan kromosom gamet betina (1n) akan menjadi diploid (2n).  Dalam proses meiosis terbentuk kombinasi gen yang akan menyebabkan keragaman genetik. Terdapat empat sifat dari meiosis:

1. Kromosom homolognya berpasangan
2. Terjadi pindah silang yang terjadi pada kromatid
3. Kromosom akan menyebar yang telah tersusun kembali ke dalam sel
4. Bahan genetik kromosom yang terkandung berbeda dengan induknya

Proses ini lebih lama dari pada mitosis. Meiosis dibagi menjadi dua, yaitu meiosis I dan meiosis II.

Fase yang terdapat pada meiosis I:

1. Profase I

Profase meiosis lebih lama dari profase pada mitosis dan profase pada meiosis ini dibagi menjadi lima subfase, yaitu:

a.       Leptoten

Fase dimana terjadi pengumpulan kromosom. Pada fase ini terjadi perenggangan kromonemata dan terlihat seperti benang-benang halus. Kromomer terlihat dan filamennya mungkin telah menggandakan diri namun tidak terlihat. Nukleolus dan selaput inti masih ada. Filamen protein terbentuk secara lateral kemudian melekat pada sentromer.

b.      Zigoten

Fase dimana kromosom memendek dan berpasangan atau sering disebut dengan sinapsis. Kromosom homolog saling mengalami tarik menarik dan berpasangan. Kejadian ini merupakan pembeda dengan proses mitosis. Pada kejadian sinapsis ini memungkinkan terjadinya pertukaran bahan genetik anatar kromosom jantan dengan kromosom betina.

c.       Pakhiten

Fase ini merupakan tahap akhir dari proses berpasangan yang terjadi saat fase zigoten. Kromosom terpilin sehingga ukurannya memendek. Masing-masing bivalen yang merupakan pasangan kromosom homolog terbagi menjadi dua dan menjadi empat benang (tetrad). Terjadi pindah silang (crossing over) yang mana terjadi pertukaran timbal balik antar kromosom homolog. Proses sintesis DNA masih terjadi dan mungkin ada hubungannya dengan adanya pindah silang.

d.      Diploten

Pada fase ini kromosom mulai memisah. Kromosom masih memendek terus. Mulai terjadi pemisahan kromosom yang berpasangan. Terdapat kiasma yang merupakan bukti adanya pindah silang karena adanya kiasma merupakan tempat terjadinya crossing over.

e.      Diakinesis

Bivalen berjauhan pada fase ini. Pemendekan kromosom sudah mencapai kemaksimalan sehingga sudah tidak memendek lagi. Kiasmata berkurang sejalan dengan menujunya kiasmata ke ujung. Benang gelendong mulai terbentuk namun selaput inti mulai menghilang.

2. Metafase I

Pada fase ini kromosom-kromosom yang berpasangan berderet pada daerah ekuator. Benang gelendong melekat pada sentromer. Kromosom yang berderet di daerah ekuator bukan merupakan kromosom tunggal yang ada pada metafase dari mitosis namun merupakan kromosom yang berpasangan. Pengaturan kromosom akibat dari pengaruh genetik.

3. Anafase I

Pada fase ini terjadi pemisahan kromosom homolog dan reduksi jumlah kromosom. Proses pemisahan kromosom homolog telah selesai, setelah itu masing-masing kromosom homolog tersebut tertarik ke kutub yang berlawanan. Namun dalam proses ini sentromer tidak membelah. Pada proses ini kromosom mempunyai kromatid sendiri-sendiri. Pengaturan kromosom homolog dan pindahnya ke kutub yang berbeda di dasarkan pada hukum pemisahan bebas (Independent assortment) dan segregasi dari Mendel. Bila gen dominan dan resesif terdapat pada satu pasangan kromosom homolog diberi simbol A dan a, maka gen-gen tersebut akan memisah pada kutub yang berlawanan. Namun jika gen dominan dan resesif pada satu pasangan kromosom homolog diberi simbol B dan b, maka kedua pasang gen itu akan memisah secara bebas.

4. Telefase I

Fase ini kromatid yang berasal dari kromosom (dyad) telah sampai pada kutub yang berlawan. Reduksi jumlah kromosom telah terjadi menjadi kromosom haploid. Setiap kromosom terdiri dari dua kromatid. Pada sel tumbuhan, akan terbentuk kembali selaput inti dan nukleolus (nukleoli), namun pada yang lainnya selaput inti tidak terbentuk. Replikasi DNA sudah tidak berlangsung tapi sintesis protein terjadi terus menerus.

Pembelahan meiosis II hampir sama dengan mitosis, tapi sebenarnya bukan merupakan mitosis jika diamati melalui mikroskop. Pada meiosis II tidak terdapat kromosom homolog. Mungkin karena kromatidnya bukan merupakan belahan dari kromosom yang sama, ini merupakan akibat dari pindah silang serta pertukaran bahan genetik anatara kromatid yang berasal dari kromosom lain. Fase-fase yang terdapat pada meiosis II ini antara lain:

1.       Profase II

Pada fase ini dyad masih dihubungkan oleh sentromer. Kromosom memendek dan menebal sehingga terlihat kembali. Kromosom-kromosom tersebut mulai bergerak ke bidang metafase.

2.       Metafase II

Pada fase ini dyad terletak berderet pada bidang ekuator. Kromosom terdiri dari dua kromatid. Penyebaran kromatid ke arah kutub. Benang gelendong melekat pada sentromer, kemudian sentromer mulai membelah.

3.       Anafase II

Fase ini kromatid mengalami pemisahan. Sentromer telah mengalami pembelahan reduksi serta kromosom telah terpisah dan menjadi satu kromosom. Kromosom yang telah terbuat akan menuju ke arah kutub.

4.       Telefase II

Pada fase telefase II ini berbeda dengan telefase I karena sel anakan yang dihasilkan oleh telefase I hanya berjumlah 2 sel anakan, sedangkan sel anakan yang dihasilkan oleh telefase II sebanyak empat sel anakan (tetrad). Selaput inti terbentuk dan mengelilingi empat sel anakan. Kromosom yang terbentuk tidak jelas bentuknya. Maing-masing inti mengandung satu dari pasangan kromosom dalam keadaan haploid. Pada fase ini terjadi modifikasi sel lebih lanjut untuk menghasilkan gamet.

                Perbedaan dari mitosis dan meiosis adalah seperti dibawah ini:

Mitosis	Meiosis
1.  Merupakan pembelahan yang memisahkan pasangan kromosom yang sama	1.  Diawali dengan pembelahan reduksi yang memisahkan kromosom homolog saat anafase I, pasangan kromosom akan memisah pada anafase II
2.  Terjadi satu pembelahan setiap siklus ini, yaitu terdiri dari satu kali pembelahan sitoplasma (sitokinesis) setiap satu pembelahan kromosom yang sama	2.  Terjadi dua pembelahan setiap siklus ini, yaitu dua pembelahan sitoplasma, satu pembelahan yang dilakukan setelah pembelahan reduksi dan satu juga mengikuti pembelahan kromosom yang sama
3.  Kromosom tidak berpasangan, sehingga tidak membentuk kiasmata dan tidak terjadi pertukaran genetik antar kromosom yang ada	3.  Kromosom berpasangan sehingga membentuk kiasmata dan terjadi pertukaran genetik pada kromosom homolog
4.  Satu sel akan membelah menjadi 2 sel anakan	4.  Satu sel akan membelah sebanyak empat sel anakan
5.  Genetiknya identik	5.  Genetik yang dikandung tidak identik, banyak kombinasi yang diciptakan dari kromosom jantan dan kromosom betina karena adanya pindah silang
6.  Jumlah kromosom sel induk dengan sel anakan sama	6.  Mengalami reduksi kromosom
7.  Sel anakan dari proses mitosis ini dapat membelah secara mitosis lagi	7.  Tidak dapat membelah secara meiosis lagi, namun dapat membelah secara mitosis
8.  Terjadi hampir disemua sel somatis	8.  Terjadi pada sel-sel khusus dari sel generatif
9.  Pembelahan mitosis ini terjadi dari zigot terus menerus di kehidupan organisme	9.  Pembelahan meiosis terjadi pada organisme tingkat tinggi yang dewasa, terjadi pada zigot dari banyak ganggang dan cendawan

                Gametogenesis merupakan pembentukan gamet-gamet. Gametogenesis dapat terjadi pada tumbuhan maupun hewan. Gametogenesis pada hewan terdapat dua macam, yaitu spermatogenesis dan oogenesis. Spermatogenesis merupakan pembentukan sel gamet jantan. Tahap pembentukan spermatogenesis dibagi menjadi tiga, yaitu:

1. Spermatocytogenesis

Pada tahap ini spermatogonia (diploid atau 2n) yang mengalami mitosis, sehingga akan menjadi spermatosit primer. Spermatogonia tersebut berkumpul di tepi membran epitel germinal yang disebut dengan spermatogonia tipe A. Spermatonia tipe A mengalami mitosis menjadi spermatogonia tipe B. spermatosit tipe B ini akan mengalami pembelahan berkali-kali sampai membentuk spermatosit primer yang bersifat diploid. Spermatosit primer mengandung kromosom diploid (2n) pada inti selnya dan juga mengalami meiosis. Satu spermatosit akan menghasilkan dua sel anakan yang merupakan spermatosit sekunder.

2. Tahap meiosis

Spermatosit primer akan menjauh dari lamina basalis, sitoplasma makin bertambah dan akan segera mengalami meiosis I yang akan menjadi spermatosit sekunder yang bersifat haploid (n). Spermatosit sekunder kemudian membelah secara meiosis II yang membentuk empat buah spermatid yang bersifat haploid.

3. Tahap spermiogenesis

Pada tahapan ini merupakan tahap perubahan dari spermatid menjadi spermatozoa yang terdiri dari empat fase, yaitu fase golgi, fase tutup, fase akrosom dan fase pematangan. Hasil dari spermatozoa ini akan menghasilkan empat sperma.

Sedangkan oogenesis merupakan pembentukan sel gamet betina. Tahap pembentukan oogenesis terdiri dari:

1. Sel-sel kelamin primordial

Sel-sel kelamin primordial (oogonium) mula-mula akan terlihat di dalam ektoderm embrional dari saccus vitellinus. Masing-masing oogonium dikeliling oleh sel-sel pregranulosa yang melindungi dan memberi nutrisi kepada oogonium dan bersamaan membentuk folikel primordial.

2. Folikel primordial

Di dalam folikel ini terdapat sedikit sitoplasma. Saat waktu pubertas satu folikel dapat menuju ke hasil yang lebih masak dengan sebutan folikel de Graaf yang di dalamnya terdapat sel kelamin yang disebut dengan oosit primer.

3. Oosit primer

Di inti oosit primer terdapat jumlah kromosom diploid. Satu pasang kromosom tersebut merupakan penentu jenis kelamin yang disebut dengan kromosom XX, dan yang lainnya disebut dengan autosom.

4. Pembelahan meiosis I

Meiosis di sini terjadi di ovarium saat folikel de Graaf sudah masak dan akan selesai saat terjadi ovulasi. Inti oosit akan membelah menjadi dua yang di dalamnya terdapat masing-masing 23 kromosom. Salah satu dari hasil pembelahan tersebut ukurannya akan lebih besar dari pada satunya, karena di dalamnya terdapat banyak sitoplasma, sel ini disebut dengan oosit sekunder. Sedangkan sel yang satunya merupakan badan polar I. Pembelahan meiosis I ini akan menyebabkan jumlah kromosom menjadi haploid pada oosit sekunder dan badan polar primer, serta akan menyebabkan pertukaran kromatid dan bahan genetiknya.

5. Oosit sekunder

Pembelahan meiosis II hanya akan terjadi jika kepala dari spermatozoa menembus zona pellucida oosit. Oosit sekunder membelah membentuk ovum yang masak dan menjadi satu badan polar lagi, sehingga akan terbentuk 3 badan polar dan satu ovum matur yang di dalamnya terkandung bahan genetika yang berbeda.

                Gametogenesis pada tumbuhan kadang disebut juga dengan sporogenesis yang terdiri dari dua jenis, yaitu mikrosporogenesis dan megasporogenesis. Mikrosporogenesis merupakan proses pembentukan tepung sari atau mikrospora. Proses pembentukan tepung sari yang pertama adalah di dalam kepala sari terdapat sel induk serbuk sari yang bersifat diploid, yang disebut dengan mikrosporofit. Sel induk serbuk sari mengalami meiosis dan menghasilkan empat mikrospora haploid namun masih dalam bentuk yang menyatu. Lalu, inti mikrospora masing-masing membelah menjadi dua dengan bersifat haploid. Satu inti disebut inti buluh serbuk sari yang merupakan inti vegetatif, sedangkan inti yang satu lagi menjadi inti generatif. Setelah itu, inti generatif membelah menjadi dua inti sperma yang haploid. Lama kelamaan inti vegetatif akan mati dalam perkembangan.

Sedangkan megasporogenesis merupakan proses pembentukan satu sel telur fungsional yang terdapat di dalam kantong embrio. Proses yang terjadi adalah di dalam ovulum terdapat sel induk megaspora yang diploid, yang dinamakan dengan megasporofit. Di dalam ovulum, megasporofit mengalami meiosis dan menghasilkan empat megaspora yang hiploid. Kemudian tiga megaspora mengalami degenerasi dan mati. Satu megaspora yang masih hidup mengalami pembelahan inti secara mitosis sebanyak tiga kali berturut-turut tanpa diikuti pembelahan plasma, jadi akan terbentuk sebuah sel kandung lembaga yang mengandung 8 inti haploid. Dari kedelapan inti tersebut, 3 inti menuju ke arah mikrofil, 3 inti menuju ke arah yang berlawanan dengan mikrofil, sedangkan 2 inti terakhir menuju ke tengah. 3 inti yang berada di arah mikrofil, yang berada di tengah akan menjadi ovum sedangkan dua inti yang berada di tepinya akan menjadi sinergid (pendamping). 3 inti yang berada di arah yang berlawanan dengan mikrofil akan menjadi antipoda yang nantinya akan mengalami degenerasi dan mati. Sedangkan 2 inti yang berada di tengah akan menjadi kandung lembaga sekunder yang bersifat diploid. Setelah ovum dan kandung lembaga masak, maka ovum dibuahi.

                Fase yang menyebabkan terjadinya variasi genetik terjadi pada meiosis I, fase profase I yang lebih tepatnya pada sub-fase Diploten. Kenapa pada meiosis I, karena pada meiosis I akan membentuk kombinasi gen baru dari penggabungan dan pertukaran bahan genetik antar kromosom jantan dan betinanya. Kenapa harus pada profase I dan sub-fase diploten, karena di sini lah terjadinya pindah silang yang merupakan penyebab utama dari variasi genetik dengan terbentuknya kiasmata yang merupakan bentuk silang dari lengan kromosom.

PENUTUP

                Mitosis merupakan proses pembelahan yang biasanya terjadi pada sel somatis, tanpa mengalami reduksi jumlah kromosom dan hasil akhir dari mitosis ini adalah dua sel anakan yang diploid atau identik dengan induknya. Tahap mitosis antara lain profase, metafase, anafase dan telefase. Meiosis merupakan proses pembelahan yang biasanya terdapat pada sel khusus dengan contoh sel kelamin. Pada meiosis ini biasanya jumlah kromosom akan mengalami reduksi dari diploid menjadi haploid. Meiosis dibagi menjadi dua yaitu, meiosis I dan meiosis II. Meiosis I terdiri dari profase I, metafase I, anafase I dan telefase I. Profase I sendiri terdiri dari sub-fase antara lain leptoten, zigoten, pakhiten, diploten dan diakinesis. Pembelahan meiosis II hampir serupa dengan mitosis, namun bukan merupakan mitosis jika dilihat dari mikroskop. Meiosis II terdiri dari profase II, metafase II, anafase II dan telefase II. Pembelahan meiosis biasanya mengalami keanekaragaman genetika pada kromosom sel anakan yang dihasilkan karena terjadi pertukaran dan penggabungan bahan genetika antar kromosom jantan dan betina. Fase yang merupakan tempat terjadinya variasi genetika, yaitu profase I yang lebih tepatnya adalah pada sub-fase diploten. Pembelahan mitosis dan meiosis biasanya terjadi pada gametogenesis atau pembuatan sel gamet. Gametogenesis dapat terjadi pada hewan dan tumbuhan. Pada hewan, gametogenesisnya dibagi menjadi dua, yaitu spermatogenesis (sel gamet jantan) dan oogenesis (sel gamet betina). Sedangkan pada tumbuhan, gametogenesis juga dibagi menjadi dua, yaitu mikrosporogenesis (tepung sari) dan megasporogenesis (sel telur).

DAFTAR PUSTAKA

Murti, Tiara Ayu. 2010.  “Mitosis dan Meiosis” (online), (seisyuhada.wordpress.com), diakses 22 Pebruari 2012.

Crowder,L.V. 1997. Genetika Tumbuhan. Terjemahan Lilik Kusdiarti. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.