Pembelahan Sel dan Pewarisan Sifat

Pembelahan Sel dan Pewarisan Sifat- Dalam proses perkembangan makhluk hidup, sifat-sifat dari kedua induk akan diwariskan kepada keturunannya. Cabang ilmu biologi yang mempelajari pewarisan sifat dari induk kepada keturunan (hereditas) dan seluk-beluknya disebut genetika. G. J. Mendell diangkat sebagai Bapak Genetika karena dianggap sebagai peletak dasar prinsip-prinsip hereditas yang terkenal sebagai Hukum Mendell.

Menurut Mendell, sifat-sifat yang diturunkan dari induk kepada keturunannya dikendalikan oleh faktor genetik yang terdapat di dalam kromosom yang disebut gen. Pada makhluk hidup, sel penyusun tubuh terdiri atas berikut.

1.    Sel somatis (sel tubuh) yang dapat memperbanyak diri melalui pembelahan yang berlangsung secara mitosis.

2.    Sel gamet (sel kelamin) yang berupa sperma dan ovum yang dapat diproduksi melalui pembelahan yang berlangsung secara meiosis.

Sel adalah satuan kehidupan terkecil sebagai makhluk hidup. Sifat terpenting sel adalah kemampuan untuk tumbuh dan membelah diri yang menghasilkan molekul-molekul seluler baru dan memperbanyak dirinya. Dalam pertumbuhan dan pembelahan, sel memerlukan sumber energi luar untuk menjamin agar reaksireaksi kimia selnya berjalan sesuai dengan biosintesis yang dikehendaki. Di dalam sel terdapat kromosomyang merupakan pembawa sifat keturunan. Kehidupan sel somatis maupun sel gamet melalui dua fase, yaitu interfase (fase istirahat) dan fase pembelahan. Pada interfase, sel tidak mengadakan aktivitas baik secara fisik maupun reaksi kimia.

Dalam bidang genetika, pembelahan mitosis merupakan proses yang menghasilkan dua sel anak yang identik. Pembelahan mitosis terjadi secara tidak langsung karena melalui tahap-tahap fase pembelahan, atau dikatakan sebagai pembelahan secara tidak langsung yang melibatkan benang-benang gelendong untuk mengatur tingkah laku kromosom. Pembelahan mitosis mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti dari sel somatis secara berturut-turut. Pembelahan ini diawali dengan pembelahan inti (kariokinesis) dan dilanjutkan dengan pembelahan sitoplasma (sitokinesis).

A. Mitosis

Pembelahan mitosis disebut juga pembelahan biasa yang memiliki ciri-ciri antara lain:

1. pembelahan berlangsung satu kali;

2. jumlah sel anak yang dihasilkan adalah dua buah;

3. jumlah kromosom sel anak sama dengan jumlah kromosom pada induknya, yaitu 2n (diploid);

4. sifat sel anak sama dengan sifat pada induknya;

5. terjadi pada sel tubuh (sel somatik) misalnya pada jaringan embrional antara lain ujung akar, ujung batang, lingkaran kambium;

6. tujuan pembelahan mitosis adalah untuk memperbanyak sel-sel seperti pertumbuhan atau perbaikan sel yang rusak;

7. melewati tahapan pembelahan yaitu interfase, profase, metafase, anafase, dan telofase, namun secara umum tahap-tahap tersebut akan kembali ke tahap semula sehingga membentuk suatu siklus sel.

Adapun fase pembelahan melalui beberapa tahapan sebagai berikut.

1. Fase Interfase. Fase interfase disebut juga fase istirahat karena tidak menampakkan tanda-tanda pembelahan. Pada fase ini terjadi peristiwa pertumbuhan dan pengumpulan energi yang besar untuk persiapan pembelahan sel. Proses interfase memerlukan waktu yang paling lama. Interfase dapat dibedakan menjadi tiga, antara lain:

a. fase pertumbuhan primer;

b. fase sintesis, pada fase ini terjadi sintesa DNA dan organel sel;

c. fase pertumbuhan sekunder;

Selama interfase, kromosom tidak kelihatan karena benang-benang kromatin tidak berpilin. Interaksi antara DNA, RNA, dan protein terjadi selama tahap-tahap tertentu dari interfase.

2. Fase Mitotik. Fase mitotik merupakan fase terjadinya replikasi kromosom. Fase ini meliputi, tahap-tahap berikut.

a. Tahap Profase. Profase merupakan fase awal dalam pembelahan sel. Profase memiliki subfase sebagai berikut.

Leptonema, ditandai dengan adanya penampakan kromomer.

1.    Zygonema, ditandai dengan terbentuknya kromatid (kromosom mengganda).

2.    Pakhinema, terlihat kromosom masih tetap berpasangan.

3.    Diplonema, pasangan kromatid mulai memisah.

4.    Diakinesis, ditandai dengan nukleolus menghilang dan terbentuk gelendong inti.

b. Tahap Metafase. Pada tahap metafase ini terjadi proses-proses berikut.

1) Benang-benang gelendong menjadi jelas pada permulaan metafase dan teratur seperti kumparan. Benang-benang ini terdiri atas serabut protein halus yang terbuat dari mikrotubule yang sangat kecil. Pada banyak hewan dan tanaman tingkat rendah, benang gelendong ini dibentuk dalam hubungannya dengan sentriol (badan yang menandai kutub dari mekanisme benang gelendong). Benang gelendong ini penting untuk penyebaran kromosom secara teratur.

2) Masing-masing kromosom terletak berbaris pada bidang ekuator. Sentromermelekat pada benang gelendong. Beberapa benang gelendong mencapai kutub tanpa melekat pada sentromer.

3) Sentromer membelah dan masing-masing kromatid menjadi kromosom tunggal.

c. Tahap Anafase. Tahap anafase pada pembelahan mitosis terjadi proses-proses berikut.

1) Dua sister kromatid (kromosom) bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Sentromernya tertarik karena kontraksi dari benang gelendong, selain itu mungkin ada gaya tolak menolak dari pembelahan sentromer itu.

2) Terjadi penyebaran kromosom dan DNA yang seragam di dalam sel.

3) Pada akhir anafase sekat sel mulai terbentuk dekat bidang ekuator.

Tahap anafase ini merupakan fase yang terpendek dari fase-fase mitotik.

d. Tahap Telofase. Pada tahap telofase terjadi proses-proses antara lain:

1) benang-benang gelendong itu hilang;

2) selaput inti dan nukleolus terbentuk kembali;

3) struktur kromosom istirahat dan dianggap proses selesai;

4) sekat sel terbentuk kembali dan sel membelah menjadi dua sel anak, terjadi sitokinesis (pembelahan sitoplasma), semua benda-benda dalam sitoplasma membelah dan pindah ke dalam. Untuk lebih jelasnya perhatikan gambar 4.1.

Gambar 4.1 Fase-fase pembelahan sel mulai dari interfase, profase, metafase, anafase dan telofase

Di dalam tipe sel tubuh, bermacam-macam kromosom yang berbeda selalu muncul dalam dua kopi (berjumlah 2n kromosom homolog). Adapun sel kelamin diketahui setengah dari jumlah 2n yang ditemukan pada sel-sel somatik. Pada pembagian kromosom selama mitosis, setiap sel anakan menerima 1 kopi dari setiap kromosom yang terdapat dalam sel induk. Sebaliknya, selama pembentukan sel kelamin (meiosis), jumlah kromosomnya tereduksi menjadi n. Jadi, proses pembuahan antara sperma dan telur memulihkan kembali jumlah 2n kromosom yang karakteristik untuk sel somatik. Satu kromosom dalam setiap pasangan berasal dari induk jantan, sedangkan lainnya berasal dari induk betina.

Gambar 4.2 Suatu perbandingan pembelahan sel secara mitosis dan meiosis

No.	Mitosis	Meiosis
1	Pembelahan yang memisahkan sister kromatid	Tahap pertama adalah pembelahan kromosom reduksi yang memisahkan kromosom homolog pada anafase I, sister kromatid memisah pada anafase II.
2	Satu pembelahan tiap daur, yaitu satu pembelahan kromosom yang sama.	Dua kali pembelahan tiap daur yaitu dua pembelahan sitoplasma, satu pembelahan setelah pembelahan reduksi dan satu mengikuti pembelahan kromosom yang sama.
3	Kromosom tidak berpasangan biasanya tidak terbentuk kiasmata, tidak terjadi pertukaran genetik antara kromosom homolog.	Kromosom berpasangan dan membentuk kiasmata, pertukaran genetik terjadi kromosom homolog.
4	Dari satu sel dihasilkan dua sel anak	Dari satu sel dihasilkan empat sel anak tiap daur.
5	Kandungan genetik dari hasil mitosis identik.	Kandungan genetik dari proses meiosis berbeda, kromosom dapat merupakan turunan dari kromosom induk atau bapaknya dengan kombinasi yang bermacam-macam karena adanya pengelompokan secara rambang dan derajat pindah silang.

Perbandingan antara Mitosis dan Meiosis

Aspek Perbedaan	Mitosis	Meiosis
1. Tempat Berlangsung	Sel somatik	Sel kelamin
2. Tujuan	Pertumbuhan serta penggantian sel rusak atau mati	Pembentukan gamet
3. Kandungan genetik pada sel-sel anak	Sama dengan sel induk	Berbeda dengan sel Induk
4. Jumlah sel anak	4 sel	2 sel
5. Jumlah pembelahan	Satu kali	Dua kali
6. Jumlah kromosom pada sel anak	Sama dengan sel induk (diploid)	Setenggah dari sel induk (haploid)
7. Pindah silang (crossing over)	Tidak terjadi	Terjadi pada akhir profase I

B. Meiosis

Meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom setengah dari induknya. Pembelahan meiosis disebut juga sebagai pembelahan reduksi karena dalam proses pembelahannya terjadi pengurangan atau reduksi jumlah kromosom akibat pembagian. Pengurangan jumlah kromosom tersebut bertujuan memelihara jumlah kromosom yang tetap dalam satu spesies.

Pada sel tumbuhan dan hewan, meiosis terjadi di dalam alat-alat reproduksi, yakni pada pembentukan sel kelamin atau sel gamet. Pada tumbuhan berbiji, meiosis terjadi pada putik dan kepala sari, sedangkan pada manusia dan hewan terjadi pada testis dan ovarium.

Pembelahan meiosis meliputi dua kali pembelahan secara lengkap dan menghasilkan 4 sel anak yang haploid (n). Pada manusia dengan 46 kromosom diploid akan dihasilkan 4 buah sel kelamin haploid dengan 23 kromosom. Pada pembelahan meiosis I, pembelahan disertai dengan profase yang cukup panjang dan terjadi pencampuran kromosom homolog. Pada pembelahan reduksi terjadi faktor hereditas menghasilkan dua sel anak yang haploid. Pada pembelahan meiosis II, sel haploid mengalami pembelahan secara mitosis dan dihasilkan 4 sel anak yang masing-masing haploid.