Reproduksi Sel

Tahukah kalian bahwa sel sebagai organisme terkecil melakukan berbagai aktivitas seperti makhluk hidup pada umumnya. Mereka melakukan respirasi, memperoleh makanan, dan bereproduksi, walaupun dengan cara yang berbeda. Untuk aktivitas terakhir, yaitu reproduksi, sel melakukannya dengan cara membelah diri. Setiap sel dapat memperbanyak diri membentuk sel-sel yang baru melalui proses pembelahan. Untuk mengetahui lebih lanjut mengenai reproduksi sel, simak ulasan di bawah ini !

1. Pembelahan Sel

     Sel bertambah banyak karena proses pembelahan. Setiap sel dapat memperbanyak diri membentuk sel-sel yang baru melalui proses pembelahan. Pada makhluk hidup bersel satu, pembelahan sel tersebut merupakan cara untuk berkembang biak. Misalnya pada bakteri atau protozoa, terjadi proses pembelahan sel dari satu sel menjadi dua, empat, delapan dan seterusnya.

     Pada makhluk hidup bersel banyak, reproduksi sel mengakibatkan bertambah banyaknya sel-sel tubuh dan demikian terjadilah pertumbuhan tubuh makhluk hidup. Misalnya, sel-sel pada tubuh anak kucing membelah diri mengakibatkan tubuh anak kucing bertambah besar. Selain itu, reproduksi sel juga menyebabkan dihasilkannya sel-sel gamet (sel kelamin),guna berlangsungnya proses perkawinan antar individu. Misalnya, setelah dewasa sel kelenjar kelamin kucing tersebut melakukan pembelahan membentuk sel-sel kelamin.

     Pada dasarnya, reproduksi sel dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu pembelahan sel secara langsung dan secara tak langsung. Pembelahan sel secara tak langsung dibedakan menjadi pembelahan mitosis dan pembelahan meiosis. Mitosis menghasilkan 2 sel anak yang identik satu sama lain dan identik pula dengan induknya dalam hal jumlah kromosom dan komposisi genetik. Meiosis menghasilkan 4 sel anak inti, masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom induk dan dengan komposisi genetika berbeda. Meiosis merupakan bagian siklus hidup seksual.

2. Pembelahan Sel Secara Langsung

    Pada organisme uniseluler seperti bakteri, protozoa, dan ganggang bersel satu, terjadi proses pembelahan secara langsung yang artinya proses pembelahan itu tidak melalui tahapan-tahapan pembelahan. Pembelahan sel secara langsung dikenal juga sebagai pembelahan amitosis. Satu sel induk akan membelah secara langsung menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan dan seterusnya hingga sel itu bertambah banyak. Jadi, setiap sel membelah menjadi dua sel yang sama (identik) sehingga disebut juga sebagai pembelahan biner.

    Pada proses pembelahan langsung ini setiap sel anak mewarisi sifat-sifat induknya. Dengan kata lain, pembelahan langsung senantiasa menghasilkan keturunan yang identik. Prosesnya didahului oleh pembelahan inti menjadi dua, diikuti oleh pembelahan sitoplasma dan akhirnya sel itu terbagi menjadi dua sel anak. Perhatikan gambar di bawah ini !

Gambar 1. Pembelahan sel secara langsung
(Sumber : novarin88.blogspot.com)

3. Pembelahan Sel Secara Tak Langsung
    Pembelahan sel secara tak langsung adalah pembelahan sel melalui tahapan-tahapan tertentu. Tahapan-tahapan pembelahan itu diperlihatkan dengan penampakan yang berbeda-beda dari kromosom yang dikandungnya. Sebagaimana diketahui, di dalam inti sel terdapat benang-benang kromatin, yaitu benang-benang yang dapat menyerap zat pewarna lebih banyak sehingga bila diamati di bawah mikroskop tampak lebih jelas. Ketika sel akan membelah diri, benang-benang kromatin ini menebal dan memendek yang kemudian disebut kromosom. Penelitian lebih lanjut menunjukkan bahwa kromosom merupakan benang pembawa sifat yang di dalamnya terdapat gen.
      Pada waktu sel sedang membelah diri, terjadi proses pembagian kromosom di dalamnya. Tingkah laku kromosom selama sel membelah dibedakan menjadi fase-fase pembelahan sel. Oleh karena pembelahan terjadi melalui fase-fase itulah maka disebut sebagai pembelahan tak langsung. Pada dasarnya, pembelahan sel secara tak langsung dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu pembelahan mitosis dan meiosis.

A. Mitosis
Proses pembelahan mitosis terjadi pada semua sel tubuh makhluk hidup, kecuali pada jaringan yang menghasilkan sel gamet. Proses pembelahan satu sel zigot menjadi sel tubuh yang banyak jumlahnya terjadi secara mitosis. Melalui mitosis terjadi proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan dan organ tubuh makhluk hidup.
Pada pembelahan mitosis, satu sel induk membelah diri menjadi dua sel anak yang mewarisi semua sifat sel induk. Kedua sel anak itu bersifat identik. Jika sel induk memiliki 2n kromosom, maka setiap sel anak akan memiliki 2n kromosom pula. Tujuan pembelahan mitosis adalah mewariskan semua sifat induk kepada kedua sel anaknya. Pewarisan sifat induk kepada kedua sel anaknya terjadi secara bertahap, fase demi fase. Fase-fase tersebut adalah profase, metafase, anafase, telofase, dan interfase.

I. Profase
Profase atau fase awal adalah tahapan ketika sel akan membelah diri. Tanda-tanda fase ini adalah sebagai berikut :

• Benang-benang kromatin yang semula berbentuk seperti jala berubah semakin menebal dan memendek menjadi kromosom. Pada fase ini kita dapat menghitung jumlah pasangan kromosom di dalam sel. Benang-benang kromosom tersebut berpasangan. Tiap-tiap benang kromosom menggandakan diri sehingga membentuk struktur simetris yang disebut sebagai kromatid. Jadi, jumlah benang kromosom menjadi dua kali lipat. Kromatid tersebut saling berhubungan melalui suatu bentukan yang bulat yang disebut sentromer.
• Membran nukleus melebur sehingga sel tidak memiliki membran inti. Nukleolus (anak inti) tidak tampak lagi yang berarti kegiatan transkripsi (DNA mengkopi diri membentuk RNA) tidak berlangsung lagi.
• Pada sel hewan terdapat sentriol yang membelah diri kemudian memisah, masing-masing menuju ke kutub. Dari kutub, sentriol membentuk benang-benang spindel yang menghubungkan kedua kutub sel. Melalui benang spindel inilah nantinya tiap-tiap kromosom berjalan menuju kutub masing-masing. Perhatikan gambar fase profase di bawah ini :

Gambar 2. Profase
(Sumber : berbagaireview.com)

II. Metafase
Ciri penting dari metafase adalah terjadinya pembagian kromatid di daerah ekuator. Adapun ciri-ciri metafase adalah sebagai berikut :

• Kromatid terletak di bidang ekuator, menggantung pada benang spindel melalui sentromer. Pada metafase, tampak adanya dua kromatid hasil penggandaan pada profase (satu kromatid mengandung satu bendel/set kromosom) yang sedang mengalami pembagian menjadi dua. Tiap-tiap sel anak akan mendapatkan satu kromatid.
• Benang-benang spindel tampak semakin jelas.

Gambar 3. Metafase
(Sumber : ilmuwiki.com & alamhutagg16.wordpress.com)

III. Anafase

Proses pembagian kromatid di daerah ekuator dilanjutkan dengan membawa semua kromosom itu ke kutub masing-masing. Dengan demikian, ciri penting dari anafase adalah adanya satu kromatid (berisi satu set kromosom) yang sedang bergerak menuju ke kutub masing-masing. Sebagaimana diuraikan sebelumnya, yang menyebabkan kromosom itu bergerak ke kutub adalah benang-benang spindel. Jumlah benang kromosom yang menuju ke kutub yang satu sama dengan yang menuju ke kutub yang lain. Jadi, jika sel induk memiliki 2n kromosom, setiap sel anak akan memperoleh 2n kromosom.

Gambar 4. Anafase
(Sumber : utakatikotak.com)

IV. Telofase

Fase ini merupakan fase akhir pembelahan dengan ciri-ciri sebagai berikut :

• Benang-benang kromosom sudah berada di daerah kutub masing-masing, yang semakin lama semakin menipis, kemudian berubah menjadi benang-benang kromatin yang tipis.
• Membran nukleus mulai terbentuk.
• Nukleolus mulai muncul kembali.
• Pada bidang ekuator terbentuk penebalan plasma, yang selanjutnya akan membagi sel menjadi dua. Maka terbentuklah dua sel anak yang identik.

   

     Gambar 5. Telofase
                                                  (Sumber : nafiun.com & hisham.id)

V. Interfase

Fase ini merupakan fase antara yang merupakan periode antara mitosis yang satu dengan yang lain. Interfase bukan fase istirahat karena justru pada fase ini metabolisme sel giat dilakukan. Meskipun tingkah laku kromosom tidak tampak karena berbentuk benang-benang kromatin yang halus, sel anak yang baru terbentuk itu melakukan metabolisme. Sel perlu tumbuh dan melakukan berbagai sintesis sebelum memasuki proses pembelahan berikutnya. Kegiatan sel pada saat interfase adalah mula-mula sel mengalami pertumbuhan primer, kemudian melakukan sintesis, dan selanjutnya mengalami pertumbuhan sekunder. Penjelasannya adalah sebagai berikut :

a. Fase Pertumbuhan Primer (Growth 1 disingkat G1)

Sel yang terbentuk mengalami pertumbuhan tahap pertama. Organel-organel yang ada di dalam sel, seperti mitokondria, retikulum endoplasma, kompleks golgi, dan organel lainnya memperbanyak diri guna menunjang kehidupan sel.

b. Fase Sintesis (disingkat S)

Pada tahap ini, sel melakukan sintesis terutama sintesis materi genetik. Materi genetik adalah bahan-bahan yang akan diwariskan kepada keturunannya. Materi genetik yang disintesis adalah DNA.

c. Fase Pertumbuhan Sekunder (Growth 2 disingkat G2)

Menjelang mitosis berikutnya, sel melakukan pertumbuhan kedua dengan memperbanyak organel-organel yang dimilikinya. Hal ini dimaksudkan agar organel-organel itu dapat diwariskan kepada setiap sel keturunannya. Dengan demikian, sel mengalami daur sel (siklus sel) seperti diagram berikut:

Gambar 6. Siklus mitosis
(Sumber : nafiun.com)

B. Meiosis
      Meiosis biasanya hanya berlangsung pada organ reproduksi, yakni ketika organ reproduksi akan menghasilkan sel-sel gamet. Proses pembentukan sperma pada organ reproduksi jantan disebut spermatogenesis, sedangkan proses pembentukan ovum pada organ reproduksi betina disebut oogenesis.
      Pada pembelahan meiosis, satu sel induk membelah dua kali sehingga dihasilkan empat sel anak. Setiap sel anak yang dihasilkan hanya mendapatkan separo dari kromosom sel induk. Jadi, jika sel induk memiliki 2n kromosom, maka tiap-tiap sel anak memperoleh n kromosom (disebut sel haploid). Tujuan pembelahan meiosis adalah untuk menghasilkan sel anak yang memiliki separo dari sifat sel induknya. Jika terjadi peleburan antara sel gamet jantan dan betina, akan terbentuk satu sel zigot yang memiliki 2n kromosom (disebut sel diploid), yakni membawa separo dari sifat induk jantan dan separo dari sifat induk betina.
    Proses pembelahan meiosis berlangsung didahului oleh meiosis I (pembelahan reduksi) dan kemudian dilanjutkan oleh meiosis II. Pada meiosis I, berlangsung tahap-tahap profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Hasil telofase I adalah dua sel anak yang haploid. Selanjutnya sel anak tersebut melakukan meiosis II dengan tahap-tahap profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II. Pada akhir telofase II dihasilkan empat sel anak yang haploid.
       Setiap fase pada meiosis memiliki ciri-ciri tersendiri. Ciri-ciri itu berupa tingkah laku kromosom yang hampir sama dengan pembelahan mitosis. Namun karena adanya beberapa perbedaan, maka akan diuraikan secara singkat ciri-ciri setiap fase tersebut.
1. Meiosis I
a. Profase It
Didalam pembelahan meiosis, tahap profase merupakan periode panjang dan penting. Benang-benang kromatin semakin tebal dan pendek, membentuk kromosom. Kromosom menggandakan diri, jumlahnya dua kali lipat. Kromosom yang homolog berpasangan membentuk sinapsis. Pasangan kromosom yang homolog itu tersusun atas 4 kromatid sehingga disebut tetrad. Karena kromatid saling menempel, maka ada kemungkinan terjadi tukar-menukar gen antara kromatid-kromatid tersebut. Peristiwa tukar-menukar gen ini disebut pindah silang.

b. Metafase I
Pasangan kromosom homolog/tetrad berada di daerah ekuator. Pasangan kromosom homolog itu mengatur diri di daerah ekuator sehingga separo dari pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang satu dan separo pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang lain. Sentromer menuju ke kutub dan mengeluarkan benang-benang spindel.

c. Anafase I
Kromosom bergerak menuju ke kutub masing-masing. Tidak seperti pada mitosis yang mengalami pembelahan sentromer, pada meiosis tidak terjadi pembelahan sentromer. Akibatnya, setiap kromosom yang bergerak menuju ke kutub itu masih mengandung dua kromatid atau masih berpasangan.

d. Telofase II
Setelah kromosom yang berpasangan itu tiba  di kutub masing-masing, terbentuklah membran nukleus, yang diikuti pula oleh proses sitokinesis (pembagian sitoplasma). Kini terbentuk dua sel anak, setiap sel anak mengandung n kromosom sehingga pada akhir telofase I terbentuk dua sel anak yang haploid. Pada saat ini, sel sudah siap memasuki pembelahan meiosis II.

Gambar 7. Proses pembelahan meiosis I
(Sumber : berbagaireview.com)

2. Meiosis II
Meiosis II mirip dengan mitosis. Tahapan selengkapnya adalah sebagai berikut :
a. Profase II
Pada fase awal, benang kromatin menebal dan memendek membentuk kromosom. Pada fase ini tidak terjadi proses penggandaan kromosom sehingga jumlah set kromosom tetap.

b. Metafase II
Kromosom mengumpul di daerah ekuator. Separo kromosom mengarah ke kutub masing-masing. Sentromer terbagi dua, masing-masing mengarah ke kutub, sebagai tempat melekatnya kromosom pada benang-benang spindel.

c. Anafase II
Kromosom bergerak menuju ke kutub masing-masing.

d. Telofase II
Setelah kromosom sampai di kutub masing-masing, terbentuklah membran inti. Tiap-tiap inti mengandung n kromosom (sel haploid). Akhirnya diikuti oleh proses sitokinesis sehingga seluruhnya terbentuk empat sel anak haploid.

Gambar 8. Proses pembelahan meiosis II
(Sumber : berbagaireview.com)

Untuk lebih memahami tentang meiosis I dan meiosis II, perhatikan gambar di bawah ini :

Gambar 9. Proses pembelahan meiosis I dan II
(Sumber : brainly.co.id)

Jadi, berdasarkan uraian di atas, perbedaan antara pembelahan mitosis dengan meiosis dapat ditunjukkan oleh tabel berikut ini :

Gambar 10. Tabel perbedaan pembelahan mitosis dan meiosis
(Sumber : biologitopibiru.blogspot.com)

4. Proses Pembentukan Gamet (Gametogenesis)

Proses pembentukan sel gamet disebut gametogenesis. Dalam peristiwa ini terjadi proses pembelahan meiosis. Gametogenesis berlangsung pada jaringan kelenjar kelamin. Proses pembentukan sperma disebut spermatogenesis dan proses pembentukan ovum disebut oogenesis.

A. Spermatogenesis
      Spermatogenesis merupakan proses pembentukan sperma yang terjadi di dalm testis. Sel kelamin jantan atau spermatozoid (sering disingkat sperma) berbentuk kecil, lonjong, berflagela, dan secara keseluruhan bentuknya menyerupai kecebong. Flagela tersebut digunakan sebagai alat gerak di dalam medium cair. Organ penghasil sperma disebut testis. Pada mamalia, testis terdapat pada hewan jantan sebagai buah pelir atau buah zakar. Buah pelir pada manusia berjumlah sepasang.
    Di dalam testis terdapat saluran-saluran kecil (tubulus seminiferus) dan pada dinding saluran sebelah dalam itulah terjadi proses spermatogenesis. Pada bagian tersebut terdapat sel-sel induk sperma yang disebut spermatogonium. Spermatogonium mengalami mitosit menjadi spermatosit primer (sel sperma primer). Selanjutnya, satu spermatosit primer mengalami meiosis I menjadi dua sel spermatosit sekunder (haploid). Tiap-tiap sel spermatosit sekunder mengalami meiosis II sehingga terbentuk 4 sel spermatid yang sama besar dan haploid. Mula-mula spermatid berbentuk bulat, kemudian tumbuh menjadi sel sperma yang berflagela dan dapat bergerak aktif. Jadi, dari satu spermatosit primer akan dihasilkan dua spermatosit sekunder dan akhirnya terbentuk 4 sel sperma. Tahapan spermatogenesis dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 11. Spermatogenesis
(Sumber : pak.pandeni.web.id)

B. Oogenesis
      Sel telur atau ovum adalah sel kelamin betina. Bentuknya lebih besar dari pada sperma dan tidak dapt bergerak (pasif). Sel telur dihasilkan oleh sepasang ovarium atau kelenjar telur, kiri dan kanan. Berbeda dengan testis yang berada di luar badan, ovarium berada di dalam rongga tubuh, di sekitar pinggang.
      Proses oogenesis berlangsung di dalam ovarium dan didahului oleh pembelahan mitosis sel induk ovum (oogonium). Hasil pembelahan adalah oosit primer. Pada proses meiosis I, oosit primer membelah menjadi dua sel yang tidak sama, yaitu satu sel berukuran besar disebut oosit sekunder dan satu sel lagi berukuran kecil disebut badan kutub pertama (polar body). Pada proses meiosis II, oosit sekunder membelah menjadi dua sel yang tidak sama besarnya. Satu sel berukuran besar disebut ootid yang mengandung nukleus, semua kuning telur, dan sitoplasma sel. Sedangkan satu sel yang lain berukuran kecil dan hanya mengandung nukleus yang disebut dengan badan kutub kedua. Badan kutub pertama juga mengalami meiosis II membentuk dua sel kecil badan kutub kedua. Dengan demikian pada akhir meiosis II terbentuk 4 buah sel, yaitu satu sel yang besar yang disebut ootid dan tiga sel kecil yang disebut badan kutub.
      Ootid dapat tumbuh menjadi ovum dewasa tanpa mengalami pembelahan sel lagi. Sementara itu tiga sel badan kutub yang berukuran kecil mengalami degenerasi (penyusutan) dan tidak berfungsi, sehingga pada akhir proses oogenesis hanya tinggal satu sel ovum yang fungsional. Satu sel ovum yang tersisa mengandung nukleus, kuning telur, sitoplasma, ribosom, dan organel sel lainnya dalam jumlah yang cukup. Keadaan yang demikian penting untuk proses pertumbuhan zigot kelak dikemudian hari.
    Berbeda dengan individu jantan yang setiap kali dapat mengeluarkan sperma dalam jumlah banyak, individu betina biasanya hanya menghasilkan satu ovum dalam setiap ovulasi. Pada beberapa mamalia, misalnya tikus, kelinci, dan kambing, individu betina dapat mengahasilkan ovum lebih dari satu. Ovulasi lebih dari satu dapat terjadi pada ovarium sebelah kiri dan atau kanan atau secara bersamaan. Tahapan oogenesis dapat dilihat pada gambar di bawah ini :

Gambar 12. Oogenesis
(Sumber : edutafsi.com)

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa reproduksi sel merupakan cara untuk melestarikan diri dengan jalan memperbanyak sel-sel baru (organisme uniseluler). Pada organisme bersel banyak (multiseluler) reproduksi sel tubuh (sel soma) menyebabkan tubuh makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan juga dapat mengganti sel yang rusak (pada pembelahan mitosis). Reproduksi sel gamet (pada pembelahan meiosis) berfungsi membentuk sel kelamin (gametogenesis) dan reproduksi sel juga berhubungan dengan pewarisan sifat. Sifat makhluk hidup tersimpan di dalam kromosom dalam bentuk sepenggal DNA yang dikenal sebagai gen. Agar sifat-sifat induk dapat diwariskan kepada keturunannya, maka diperlukan mekanisme pembagian gen. Mekanisme pembagian gen pembawa sifat itu berlangsung pada proses pembelahan mitosis dan meiosis.

Semoga bacaan di atas bermanfaat
Terima kasih 🙏