Pembelahan Amitosis Mitosis dan Meiosis Pada Makhluk Hidup

Penulis Abi - Friday, March 4, 2016

Makhluk hidup berasal dari pembelahan sel-sel yang menyusun tubuhnya. Berawal dari satu sel, kemudian membelah menjadi banyak sel. Setiap sel dapat memperbanyak diri dengan membentuk sel-sel baru melalui proses yang disebut pembelahan sel atau reproduksi sel. Pada organisme bersel satu (uniseluler), seperti bakteri dan protozoa, proses pembelahan sel merupakan salah satu cara untuk berkembang biak. Pada makhluk hidup bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel mengakibatkan bertambahnya sel-sel tubuh. sehingga terjadilah proses pertumbuhan pada makhluk hidup.

Pembelahan sel juga berlangsung pada sel kelamin atau sel gamet yang bertanggung jawab dalam proses perkawinan antar individu. Melalui pembentukan sel-sel gamet (sel kelamin), reproduksi sel merupakan cara makhluk hidup mewariskan sifat kepada keturunannya. Pada dasarnya, pembelahan sel dibedakan menjadi dua, yaitu pembelahan secara langsung (amitosis) dan pembelahan secara tidak langsung (mitosis dan meiosis).

I. Pembelahan Sel secara Langsung

Proses pembelahan secara langsung disebut juga pembelahan amitosis atau pembelahan biner. Pembelahan biner banyak dilakukan organisme uniseluler, seperti bakteri, protozoa, dan mikroalga. Setiap terjadi pembelahan biner, satu sel akan membelah menjadi dua sel yang identik (sama satu sama lain). 

Pembelahan biner dimulai dengan pembelahan inti sel menjadi dua, kemudian diikuti pembelahan sitoplasma. Akhirnya, sel terbelah menjadi dua sel anakan. Pembelahan biner pada organisme prokariotik terjadi pada bakteri. DNA bakteri terdapat pada daerah yang disebut nukleoid. DNA pada bakteri relatif lebih kecil dibandingkan dengan DNA pada sel eukariotik. DNA pada bakteri berbentuk tunggal, panjang dan sirkuler sehingga tidak perlu dikemas menjadi kromosom sebelum pembelahan.

Selain pada bakteri, pembelahan biner juga dijumpai pada organisme eukariot,yaitu pada Protozoa. Pada beberapa protozoa, benang-benang spindle terdapat di dalam inti, tidak dijumpai adanya sentriol. Pembelahan biner dijumpai pada Protozoa, seperti Euglena sp (Flagellata), Paramaecium sp (Ciliata), dan Arcella sp (Sarcodina).

Salah satu pembelahan pada protozoa adalah pada Euglena. Pada umumnya Euglena berkembang biak secara aseksual dengan pembelahan biner membujur. Pada mulanya membelah menurut poros bujur. Selnya yang mempunyai 2 bulu cambuk dan kloroplas yang berbentuk piala serta mengandung pirenoid. Sebelum membelah, pirenoid melebar melintang dan kedua bulu cambuknya saling berjauhan. Pirenoid dan kloroplas lalu mengadakan lekukan dan selnya akan membelah menjadi dua individu baru yang masing-masing dengan satu bulu cambuk disertai dengan pembentukan stigma.

II. Pembelahan Sel secara Tidak Langsung (Mitosis dan Meiosis)
Pembelahan sel secara tidak langsung adalah pembelahan yang melalui tahapan-tahapan tertentu. Setiap tahapan pembelahan ditandai dengan penampakan kromosom yang berbeda-beda. Pembelahan sel secara tidak langsung dibedakan menjadi dua, yaitu pembelahan mitosis dan meiosis. Pada tulisan ini hanya membahas mengenai pembelahan secara mitosis.

A. Pembelahan Mitosis
Pembelahan mitosis merupakan proses yang menghasilkan dua sel anak yang identik. 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). Pembelahan mitosis disebut juga pembelahan biasa yang memiliki ciri-ciri antara lain:

• Pembelahan berlangsung satu kali;
• Jumlah sel anak yang dihasilkan adalah dua buah;
• Jumlah kromosom sel anak sama dengan jumlah kromosom pada induknya, yaitu 2n (diploid);
• Sifat sel anak sama dengan sifat pada induknya;
• Terjadi pada sel tubuh (sel somatik) misalnya pada jaringan embrional antara lain ujung akar, ujung batang, lingkaran kambium;
• Tujuan pembelahan mitosis adalah untuk memperbanyak sel-sel seperti pertumbuhan atau perbaikan sel yang rusak;
• 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.

Secara garis besar, pembelahan sel secara mitosis terdiri dari fase istirahat (interfase), fase pembelahan inti sel (kariokinesis), dan fase pembelahan sitoplasma (sitokinesis).

1. Fase Interfase

Fase interfase disebut juga fase istirahat karena tidak menampakkan tanda-tanda pembelahan. interfase merupakan tahap yang penting untuk mempersiapkan pembelahan atau melakukan metabolisme sel. Proses interfase memerlukan waktu yang paling lama. Interfase dapat dibedakan menjadi tiga, antara lain:

• Fase Pertumbuhan Primer (Growth 1 disingkat G1).  Pada subfase ini, sel-sel belum mengadakan replikasi DNA yang masih bersifat 2n (diploid). Sementara organel-organel yang ada di dalam sel, seperti mitokondria, retikulum endoplasma, kompleks golgi, dan organel lainnya memperbanyak diri guna menunjang kehidupan sel.
• Fase sintesis (S), pada fase ini terjadi sintesa DNA dan organel sel.  Pada fase ini terjadi sintesis materi genetik, yaitu DNA. DNA dalam inti sel mengalami replikasi (penggandaan jumlah salinan). Jadi, subfase sintesis (penyusunan) menghasilkan 2 salinan DNA.
• Fase Pertumbuhan Sekunder (Growth 2 disingkat G2).  Pada subfase ini, sel memperbanyak organel-organel yang dimilikinya untuk dapat diwariskan kepada setiap sel turunannya. Pada subfase ini, replikasi DNA telah selesai dan sel bersiap-siap mengadakan pembelahan secara mitosis.

2. Fase Kariokinesis

Kariokinesis adalah proses pembagian materi inti yang terdiri dari beberapa fase, yaitu Profase, Metafase, Anafase, dan Telofase. Fase ini meunjukkan perbedaan yang mencolok pada tiap fasenya.

Profase

Pada permulaan profase, di dalam nukleus mulai terbentuk kromosom, yaitu benang-benang rapat dan padat yang terbentuk akibat menggulungnya kromatin. Tahap profase pada mitosis akan terjadi proses-proses sebagai berikut.

• Profase ditandai mulai menghilangnya membran inti sel dan benang kromatin mulai mengalami penebalan dan pemendekan membentuk kromosom.
• Kromosom membelah menghasilkan sister kromatid (kromatid kembar). Kromatid-kromatid (kromosom anakan) dihubungkan oleh sentromer (bagian kromosom yang menyempit dan membagi kromosom menjadi 2 lengan).
• Membran inti yang menghilang akan diikuti dengan terbentuknya benang gelendong pembelahan (spindel) yang berasal dari mikrotubulus di sitoplasma.
• Benang spindel membentang dari kutub-kutub pembelahan sel dan memegang sentromer dari setiap kromosom. Bagian sentromer yang berikatan dengan spindel ini dinamakan kinetokor yang merupakan bagian dari protein sentromer. Benang spindel akan berusaha untuk menarik kromosom menuju bidang pembelahan (bidang ekuator).

Metafase

Ciri penting dari metafase adalah terjadinya pembagian kromatid di daerah ekuator. Pada tahap metafase ini terjadi proses-proses berikut.

• Tahap awal metafase (prometafase) ditandai dengan semakin memadatnya kromosom dan terpecahnya membran inti (membran nukleus) sehingga mikrotubulus dapat menembus inti sel dan melekat kinetokor.
• Kromosom menempatkan diri pada bidang pembelahan yang disebut bidang metafase (ekuator). Pada bidang metafase sentromer dari seluruh kromosom terletak pada satu baris yang tegak lurus dengan gelendong pembelahan. Kinetokor pada setiap kromatid menghadap pada kutub yang berlainan.
• Sebagian mikrotubulus yang melekat pada kinetokor disebut mikrotubulus kinetokor, sedangkan mikrotubulus yang tidak memperoleh kinetokor disebut mikrotubulus non kinetokor. Sementara itu, mikrotubulus non kinetokor berinteraksi dengan mikrotubulus lain dari kutub sel yang berlawanan.
• Dengan letak kromosom berada di bidang pembelahan, maka pembagian jumlah informasi DNA yang akan diberikan kepada sel anakan yang baru, benar-benar rata dan sama jumlahnya. Tahapan ini merupakan akhir dari metafase.

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

• Tahap anafase ditandai dengan berpisahnya kromatid saudara ke arah yang berlawanan pada bagian sentromer kromosom. Gerak kromatid ini disebabkan tarikan benang mikrotubulus yang berasal dari sentriol pada kutub sel. Gerakan ini dilakukan dengan sentromer berada di depan dan bagian lengan kromatid berada di belakang.
• Pada saat bersamaan, mikrotubulus non kinetokor semakin memanjang sehingga jarak kedua kutub sel semakin jauh. Selanjutnya, masing-masing kromatid bergerak ke arah kutub yang berlawanan dan berfungsi sebagai kromosom lengkap, dengan sifat keturunan yang sama (identik).

Salah satu perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan adalah ada tidaknya sentriol. Pada sel tumbuhan, peran sentriol digantikan oleh kromosom sehingga arah pembelahan tetap menuju ke kutub sel. Pada sel hewan, sentriol pada kutub sel merupakan arah yang dituju oleh gerakan kromatid saat pembelahan.

Telofase
Fase ini merupakan fase akhir pembelahan. Pada tahap telofase terjadi proses-proses antara lain:

• Pada tahap telofase ini, inti sel anakan terbentuk kembali dari fragmen-fragmen nukleus. Bentuk selnya memanjang akibat peran mikrotubulus non kinetokor. Benang-benang kromatin mulai longgar.
• Fase kariokinesis yang menghasilkan dua inti sel anak yang identik secara genetik telah berakhir, namun dua inti sel masih berada dalam satu sel.
• Agar kedua inti terpisah menjadi sel baru, perlu adanya pembelahan sitoplasma yang disebut sitokinesis. Sitokinesis terjadi, segera setelah telofase selesai.

Sitokinesis adalah proses pemisahan sitoplasma yang menghasilkan dua sel anak dengan terbentuknya membran baru. Di dalam proses sitokinesis termasuk pula pembagian organel-organel sel. Dua sel anak hasil mitosis akan memiliki sifat yang sama (identik) dengan induk dan dengan satu sama lainnya.

Pada sel hewan, sitokinesis ditandai dengan pembentukan alur pembelahan melalui pelekukan permukaan sel di sekitar bekas bidang ekuator. Di sepanjang alur melingkar, terdapat mikrofi lamen yang terdiri dari protein aktin dan miosin. Protein tersebut berperan dalam kontraksi otot atau pergerakan sel yang lain. Kontraksi ini semakin ke dalam sehingga menjepit sel dan membagi isi sel menjadi 2 bagian yang sama.

Pada, sel tumbuhan mempunyai dinding sel yang keras. Oleh karena itu, pada sitokinensis tidak terbentuk alur pembelahan. Sitokinesis terjadi dengan pembentukan pelat sel (cell plate) yang terbentuk oleh vesikula di sekitar bidang ekuator. Vesikula-vesikula yang dibentuk oleh badan golgi tersebut saling bergabung. Penggabungan juga terjadi dengan membran plasma diikuti terbentuknya dinding sel yang baru oleh materi dinding sel yang dibawa oleh vesikula.

B. Pembelahan Meiosis
Pembelahan meiosis disebut juga pembelahan reduksi, yaitu pengurangan jumlah kromosom pada sel-sel kelamin (sel gamet jantan dan sel gamet betina). Sel gamet jantan pada hewan (mamalia) dibentuk di dalam testis dan gamet betinanya dibentuk di dalam ovarium. Gamet jantan pada tumbuhan dibentuk di dalam organ reproduktif berupa benang sari, sedangkan gamet betinanya dibentuk di dalam putik. Sel kelamin betina pada hewan berupa sel telur, sedangkan pada tumbuhan berupa putik. Pada dasarnya, tahap pembelahan meiosis serupa dengan pembelahan mitosis. Hanya saja, pada meiosis terjadi dua kali pembelahan, yaitu meiosis I dan meiosis II. Masing-masing pembelahan meiosis terdiri dari tahap-tahap yang sama, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase.

Pembelahan meiosis disebut juga dengan pembelahan reduksi karena pada pembelahan ini terjadi pengurangan jumlah kromosom menjadi separuhnya. Pembelahan meiosis ini memiliki sifat-sifat berikut.

• Pembelahan berlangsung dua kali.
• Jumlah sel anak yang dihasilkan adalah 4 buah.
• Jumlah kromosom sel anak adalah setengah dari jumlah kromosom induk, yaitu n (haploid).
• Sifat sel anak berbeda dengan sel induknya.
• Terjadi pada sel kelamin (sel gamet).
• Tujuan pembelahan meiosis yaitu agar generasi berikutnya mempunyai jumlah kromoson tetap.

1. Tahap Meiosis I
Sebelum mengalami pembelahan meiosis, sel kelamin perlu mempersiapkan diri. Fase persiapan ini disebut tahap interfase. Pada tahap ini, sel melakukan persiapan berupa penggandaan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan (seperti interfase pada mitosis). Kromosom masih berbentuk benang-benang halus (kromatin) sebagaimana interfase pada mitosis. Selain itu, sentrosom juga bereplikasi menjadi dua (masing-masing dengan 2 sentriol). Sentriol berperan dalam menentukan arah pembelahan sel.

Setelah terbentuk salinan DNA, barulah sel mengalami tahap pembelahan meiosis I yang diikuti tahap meiosis II. Tahap meiosis I terdiri atas profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I, serta sitokinesis I.

a. Profase I
Pada tahap meiosis I, profase I merupakan fase terpanjang atau terlama dibandingkan fase lainnya bahkan lebih lama daripada tahap profase pada pembelahan mitosis. Biasanya, profase I membutuhkan waktu sekitar 90% dari keseluruhan waktu yang dibutuhkan dalam pembelahan meiosis. Tahapan ini terdiri dari lima subfase, yaitu leptoten, zigoten, pakiten, diploten, dan diakinesis.

• Subfase leptoten ditandai adanya benang-benang kromatin yang memendek dan menebal. Pada subfase ini mulai terbentuk sebagai kromosom homolog.
• Subfase Zigoten. Kromosom homolog saling berdekatan atau berpasangan menurut panjangnya. Peristiwa ini disebut sinapsis. Kromosom homolog yang berpasangan ini disebut bivalen (terdiri dari 2 kromosom homolog).
• Subfase Pakiten. Kromatid antara kromosom homolog satu dengan kromosom homolog yang lain disebut sebagai kromatid bukan saudara (non sister chromatids). Pada setiap kelompok sinapsis terdapat 4 kromatid (1 pasang kromatid saudara dan 1 pasang kromatid bukan saudara). Empat kromatid yang membentuk pasangan sinapsis ini disebut tetrad.
• Subfase Diploten. Setiap bivalen mengandung empat kromatid yang tetap berkaitan atau berpasangan di suatu titik yang disebut kiasma (tunggal). Apabila titik-titik perlekatan tersebut lebih dari satu disebut kiasmata. Proses perlekatan atau persilangan kromatidkromatid disebut pindah silang (crossing over). Pada proses pindah silang, dimungkinkan terjadinya pertukaran materi genetik (DNA) dari homolog satu ke homolog lainnya. Pindah silang inilah yang memengaruhi variasi genetik sel anakan.
• Subfase Diakinesis. Pada subfase ini terbentuk benang-benang spindel pembelahan (gelendong mikrotubulus). Sementara itu, membran inti sel atau karioteka dan nukleolus mulai lenyap.

Profase I diakhiri dengan terbentuknya tetrad yang membentuk dua pasang kromosom homolog. Setelah profase I berakhir, kromosom mulai bergerak ke bidang metafase.

b. Metafase I
Pada metafase I, kromatid hasil duplikasi kromosom homolog berjajar berhadap-hadapan di sepanjang daerah ekuatorial inti (bidang metafase I). Membran inti mulai menghilang. Mikrotubulus kinetokor dari salah satu kutub melekat pada satu kromosom di setiap pasangan. Sementara mikrotubulus dari kutub berlawanan melekat pada pasangan homolognya. Dalam hal ini, kromosom masih bersifat diploid.

c. Anafase I
Setelah tahap metafase I selesai, gelendong mikrotubulus mulai menarik kromosom homolog sehingga pasangan kromosom homolog terpisah dan masing-masing menuju ke kutub yang berlawanan. Peristiwa ini mengawali tahap anafase I. Namun, kromatid saudara masih terikat pada sentromernya dan bergerak sebagai satu unit tunggal. Inilah perbedaan antara anafase pada mitosis dan meiosis. Pada mitosis, mikrotubulus memisahkan kromatid yang bergerak ke arah berlawanan. Coba pelajari lagi tahap anafase pada mitosis.

d. Telofase I
Pada telofase, setiap kromosom homolog telah mencapai kutubkutub yang berlawanan. Ini berarti setiap kutub mempunyai satu set kromosom haploid. Akan tetapi, setiap kromosom tetap mempunyai dua kromatid kembar. Pada fase ini, membran inti muncul kembali. Peristiwa ini kemudian diikuti tahap selanjutnya, yaitu sitokinesis.

e. Sitokinesis
Sitokinesis merupakan proses pembelahan sitoplasma. Tahap sitokinesis terjadi secara simultan dengan telofase. Artinya, terjadi secara bersama-sama. Tahap ini merupakan tahap di antara dua pembelahan meiosis. Alur pembelahan atau pelat sel mulai terbentuk . Pada tahap ini tidak terjadi perbanyakan (replikasi) DNA.

Hasil pembelahan meiosis I menghasilkan dua sel haploid yang mengandung setengah jumlah kromosom homolog. Meskipun demikian, kromosom tersebut masih berupa kromatid saudara (kandungan DNA-nya masih rangkap). Untuk menghasilkan sel anakan yang mempunyai kromosom haploid diperlukan proses pembelahan selanjutnya, yaitu meiosis II. Jarak waktu antara meiosis I dengan meiosis II disebut dengan interkinesis.

2. Tahap Meiosis II
Tahap meiosis II juga terdiri dari profase, metafase, anafase, dan telofase. Tahap ini merupakan kelanjutan dari tahap meiosis I. Masing-masing sel anakan hasil pembelahan meiosis I akan membelah lagi menjadi dua. Sehingga, ketika pembelahan meiosis telah sempurna, dihasilkan empat sel anakan. Hal yang perlu diingat adalah bahwa jumlah kromosom keempat sel anakan ini tidak lagi diploid (2n) tetapi sudah haploid (n). Proses pengurangan jumlah kromosom ini terjadi pada tahap meiosis II.

a. Profase II
Fase pertama pada tahap pembelahan meiosis II adalah profase II. Pada fase ini, kromatid saudara pada setiap sel anakan masih melekat pada sentromer kromosom. Sementara itu, benang mikrotubulus mulai terbentuk dan kromosom mulai bergerak ke arah bidang metafase. Tahap ini terjadi dalam waktu yang singkat karena diikuti tahap berikutnya.

b. Metafase II
Pada metafase II, setiap kromosom yang berisi dua kromatid, merentang atau berjajar pada bidang metafase II . Pada tahap ini, benang-benang spindel (benang mikrotubulus) melekat pada kinetokor masing-masing kromatid.

c. Anafase II
Fase ini mudah dikenali karena benang spindel mulai menarik kromatid menuju ke kutub pembelahan yang berlawanan. Akibatnya, kromosom memisahkan kedua kromatidnya untuk bergerak menuju kutub yang berbeda . Kromatid yang terpisah ini selanjutnya berfungsi sebagai kromosom individual.

d. Telofase II
Pada telofase II, kromatid yang telah menjadi kromosom mencapai kutub pembelahan. Hasil akhir telofase II adalah terbentuknya 4 sel haploid, lengkap dengan satu salinan DNA pada inti selnya (nuklei).

e. Sitokinesis II
Selama telofase II, terjadi pula sitokinesis II, ditandai adanya sekat sel yang memisahkan tiap inti sel. Akhirnya terbentuk 4 sel kembar yang haploid. Sel-sel anakan sebagai hasil pembelahan meiosis mempunyai sifat genetis yang bervariasi satu sama lain. Variasi genetis yang dibawa sel kelamin orang tua menyebabkan munculnya keturunan yang bervariasi juga.

Perbedaan Mitosis dan Meiosis

No.	Pembeda	Mitosis	Meiosis
1.	Replikasi DNA	Pada interfase	Pada interfase, sebelum meiosis I
2.	Sinapsis	Tidak terjadi	Pada profase I
3.	Jumlah dan sifat sel anakan	Dua sel, masing-masing diploid (2n) dan identik secara genetik dengan induknya	Empat sel, masing-masing haploid (n) dan tidak identik secara genetik, dengan induk maupun dengan sesamanya.
4.	Tahap pembelahan	Satu kali, meliputi profase, metafase, anafase, telofase, dan sitokinesis	Dua kali, yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis I meliputi profase I (leptoten, zigoten, pakiten, diploten, dandiakinesis). Meiosis II meliputi profase II, metafase II, anafase II, telofase II, dan sitokinesis II
5.	Tempat terjadinya : Pada hewan.	Di sel-sel tubuh (sel somatik)	Organ kelamin jantan (testis) dan organ kelamin betina (ovarium)
	Pada tumbuhan	Jaringan meristem (ujung akar, ujug batang, dan kambium)	Organ reproduktif jantan (benang sari) dan organ betina (putik)
5.	Peran : Organisma Uniseluler	Memperbanyak diri	-
	Organisma Multiseluler	Memperbanyak sel, pertumbuhan, atau memperbaiki sel yang rusak	Membentuk dan mengurangi jumlah kromosom sel kelamin