Fisiologi Sel dan Jaringan (proses pembentukan sel baru)

4. Fisiologi Sel dan Jaringan (proses pembentukan sel baru)

PEMBELAHAN SEL

A. Replikasi DNA, sebelum membelah, sel harus membuat salinan molekul DNA-nya, sehingga semua informasi yang dibawa dapat diturunkan kepada keturunannya.

1) Struktur DNA merupakan suatu dasar karena kemampuannya untuk

membawa informasi.

a. Bentuk molekul DNA menyerupai tangga yang berpilin menjadi dobel helix. Unit struktural DNA adalah empat nukleotida berbeda yang terpasang dalam satu rantai panjang DNA.

b. Setiap nukleotida mengandung fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen, yang tersusun dengan urutan demikian.

c. Keempat basa tersebut adalah adenin (A), guanin (G), sitosin (C),

dan timin (T).

d. Bagian amping tangga DNA terbentuk dari gabungan fosfat dan gula. Hubungan silang (anak tangga) terbentuk dengan cara memasangkan basa dengan basa melalui ikatan hidrogen lemah.

e. Dalam pasangan basa ynag lengkap, adenin hanya berikatan dengan timin (A-T, T-A), sedangkan guanin hanya berikatan dengan sitosin (G-C, C-G).

f. Meskipun hanya ada empat macam variasi ikatan, rangkaian linier tempat keempat ikatan tersebut berada dapat memberikan beragam kombinasi yang hampir tak terhitung.

2) Rangkaian pasangan nukleotida yang sebenarnya biasanya disebut kode genetik. Kode genetik inilah yang menjadi dasar informasi biologis dalam DNA.

3) Gen adalah suatu unit khas pada DNA, atau bidang pengkodean, dengan fungsi heriditer (genetik) khusus. Atau, gen memberi intruksi yang berkaitan dengan sintesis protein tertentu, yang pada gilirannya, bertanggung jawab terhadap aktivitas lain dalam sel.

4) Genoma adalah suatu tambahan yang melengkapi gen organisme. Karena DNA berantai ganda, maka setiap rantai yang membawa rangkaian nukleotida pasti merupakan pasangan dari rangkaian nukleotida pada rantai disebelahnya.

5) Tahapan replikasi

a. Kedua rantai DNA dibuka dan dipisah pleh enzim pembuka, yang memecah ikatan hidrogen lemah di antara pasangan basa.

b. Enzim polimerase DNA, dengan memakai keempat jenis nukleotida pelengkap yang ada dengan bebas dalam nukleus, memasangkan dan melekatkan nukleotida tersebut pada basa yang terlihat disetiap rantai tunggal DNA yang terbuka.

c. Dua dobel helixs DNA lengkap terbentuk, masing-masing identik dengan rangkaian nukleotida pada heliks DNA yang asli yang berfungsi sebagai pola. Dengan demikian, informasi, informasi genetik telah tersalin dengan tepat.

d. Replikasi seperti itu di sebut semikonservasuf karena replikasi tersebut mempertahankan setiap rantai dobel heliks DNA yang asli sementara setiap rantai juga menerima rantai psangan sintesis baru yang sesuai.

6) Kesalan dalam replikasi DNA

a. Mesin replikasi dapat melakukan kesalahan dengan melewatkan satu basa, menambahkan satu jenis bsas atau lebih, atau mengganti dengan jenis basa yang salah.

b. Perubahan dalam molekul DNA yang juga dapat terjadi akibat pajanan agen fisik atau kimia yang berpotensi merusak seperti sinar-x atau karsinogen dalam lingkungan.

c. Perubahan yang dihasilkan dalam rangkaian nukleotida disebut mutasi, yang akan terus disalin dalam replikasi selanjutnya dan dapat mengakibatkan konsekuensi yang membahayakan sel.

7) Perbaikan DNA adalah suatu proses yang konstan dan dapat meminimalkan perubahan aksidental. Beragam jenis enzim perbaikan DNA secara terus menerus akan memindai molekul DNA dan mengeluarkan nukleotida yang rusak.

B. Kromosom pada Sel Manusia

1) Kromosom merupakan rantai DNA yang berpilin dengan kuat dan mengandung protein. Kromosom merupakan kromatin yang menebal dan ditemukan dalam nukleus serta terlihat dengan jelas saat pembelahan sel.

2) Semua sel somatik normal, kecuali sel kelamin (ovum dan sprematozoa). Memiliki 46 kromosom atau 23 pasang kromosom. (sperma dan ovum hanya mempunyai 23 kromosom).

3) Dari 23 pasang kromosom, 22 pasang diantaranya merupakan pasangan yang homolog disebut autosom. Kromosom homolog membawa informasi genetik dengan karakter yang sama.

4) Pasangan keduapuluh tiga, dikenal sebagai kromosom kelamin, X dan Y. Kromosom ini homolog pada perampuan (X dan X), tetapi tidak pada laki-laki (X dan Y).

5) Sel yang memiliki anggota pasangan yang lengkap disebut diploid (2n). Suatu sel, seperti ovum dan spermatozoa disebut haploid.

6) Mitosis adalah istilah untuk pembelahan nuklear dan sitoplasma pada

sel somatik.

a. Mitosis mempertahankan jumlah diploid kromosom.

b. Dengan demikian, pembelahan mitosis merupakan sarana tuntuk mempertahankan informasi kromosom yang secara genetik identik.

C. Siklus dan mitosis sel. Siklus sel, pada sel yang mampu membelah diri, mengacu pada kejadian-kejadian dalam rentang kehidupan sel di periode anatar waktu sel tersebut terbentuk melalui pembelahan sel sampai waktu permulaan pembelahan sel berikutnya. Bagian terbesar siklus (sekitar 90%) digunakan untuk tumbuh dan bersintesis, disebut interfase, dan bagian yang lebih kecil digunakan untuk pembelahan nuklear dan sel, atau mitosis.

1) Interfase terdiri dari fase G 1 , fase S dan fase G 2 .

a. Pada fase G 1 , sel secara metabolik sangat aktif. Semua komponen sel disintesis dan sel tumbuh dengan cepat. Dalam nukleus setiap kromosom merupakan dobel heliks DNA tunggal belum tereplikasi yang terikat dengan histon dan protein kromosom lain. Sel yang tidak membelah pada umummnya tetap berada dalam

fase G 1 di sepanjang rentang kehidupannya.

b. Pada fase S (sintesis), sintesis protein berlanjut dan DNA serta protein kromosom (histon) direplikasi. Setiap kromosom kemudian berisi dua dobel heliks DNA identik yang disebut kromatid, menyatu pada sentromer.

2) Mitosis terdiri dari penebalan dan pembelahn kromosom serta sitokinesis, pembelahan aktual sitoplasma untuk membentuk dua sel anak. Meskipun pembelahan merupakan proses yang berkelanjutan

pembelahan dibagi menjadi empat subfase: profase, metafase, anafase, dan telofase.

a. Profase

(1) Kromosom menebal menjadi pilinan yang kuat dan besra, serta menjadi terlihat. Setiap kromosom berisi dua kromatid yang disatukan dengan sentromer. Kromatid akan menjadi kromosom dalam generasi sel berikutnya.

(2) Pasangan sentriol berpisah dan mulai bergerak ke sisi nukleus yang berlawanan, digerakkan dengan perpanjangan mikrotubulus pendek yang terbentuk diantara sentriol. Setelah sampai di sisi nukleus, sentriol membentuk benang spindel mitosis polar.

(3) Nukleolus melebur dan membran nuklear menghilang, sehingga memungkinkan spindel memasuki nukleus. Mikrotubulus pendek yang muncul dari kinetochore, struktur pada sentromer, sekarang dapat berinteraksi dengan benang spindel polar, menyebabkan kromosom bergerak cepat.

(4) Mikrotubulus lain menyebar ke luar sentriol untuk

membentuk aster.

b. Metafase (1) Kromosom (pasangan kromatid) berbaris pad bidang

metafase atau bidang ekuator sel, disebut demikian kareana metafase atau bidang ekuator sel, disebut demikian kareana

(2) Sentromer pada semua kromosom salng berikatan. (3) Kinetochore memisah dan kromatid bergerak menjauh.

c. Anafase

(1) Akibat perubahan panjang mikrotubulus di tempat perlekatannya pasangan kromatid bergerak dari bidang ekuator ke setiap tubuh.

(2) Akhir anafase ditandai dengan adanya dua set kromosom lengkap yang berkumpul pada kedua kutub sel. Organel sitoplasma yang sebelumnya telah bereplikasi juga tersebar merata di kedua kutub.

d. Telofase (1) Dua nuklei kembali terbentuk di sekitar kromosom.

Kromosom kemudian terurai dan melebur. Membran nuklear dan nukleolus terbentuk kembali.

(2) Sitokinesis adlah pembelahan sitoplasma. Alur pembelahan yang berada tepat di pertengahan antara kedua massa kromosom, mulai membelah sitoplasma, berlanjut di sekitar sel, dan membelah sel tersebut menjadi dua sel terpisah.

D. Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi dalama pembentukan sel-sel kelamin. Pembelahan tersebut mengurangi jumlah kromosom menjadi jumlah haploid (23). Saat pembuahan gabungan dari sel telur dan sperma

menghasilkan jumlah kromosom diploid (46). Meiosis terdiri dari dua pembelahan nuklear dan selular, disebut meiosis I dan meiosis II yang menghasilkan empat sel. Selama interfase sebelum pembelahan meiosis pertama, setiap kromosom bereplikasi untuk membentuk kromatid yang diikat sentromer, sama seperti mitosis.

1) Meiosis I memisahkan setiap pasangan kromosom homolog dan membagi anggota pasangan tersebut pada sel-sel anak.

a. Profase I

(1) Sinapsis terjadi saat kromosom belum menebal, yaitu kedua kromatid dari setiap kromosom masih mencari kedua kromatid pasangan homolognya dan kemudian mengambil tempat yang bersisian di sepanjang kromosom.

(2) Kromosom induk atau kedua kromatid pada setiap kromosom yang diwariskan dari ibu, bergabung dengan kromosom ayah atau kromatid pasangan kromosom homolognya yang diwariskan dari (2) Kromosom induk atau kedua kromatid pada setiap kromosom yang diwariskan dari ibu, bergabung dengan kromosom ayah atau kromatid pasangan kromosom homolognya yang diwariskan dari

(3) Selama sinapsis, keempat benang kromosom homolog saling melilit atau bersilangan. Pemecahan dan penyatuan kembali DNA terjadi dalam benang kromosom dan materi genetik dipertukarkan antara kromosom ibu dan ayah.

(a) Pertukaran silang dan pertukaran balasan fragmen DNA terjadi secara acak. Ada sekitar sepuluh fragmen dalam setiap tetrad manusia.

(b) Hasilnya adalah perubahan susunan atau atau penganturan ulang genetik yang yang memberikan variasi dan keunikan genetik pada setiap individu.

b. Metafase I

(1) Pasangan kromosom homolog, masing-masing dengan dua pasang kromatid yang disatuka sentromer, berbaris pada bidang ekuator. (2) Kedua kromatid dalam satu kromosom pada setiap pasangan homolog menghadap ke kutub sel yang ama, sehingga kromosm homolognya menghadap kutub yang berlawanan.

(3) Benang-benang spindel dari salah satu kutub melekat pada

sentromer setiap kromosom. (4) Sentromer tidak membelah seperti yang terjadi pada metafase I

pembelahan mitosis.

c. Anafase I

(1) Setiap kromosom (terdiri dari dua kromatid) ditarik ke salah satu

kutub. (2) Dengan demikian, satu kelompok kromosom haploid (23) telah

tersusun di setiap kutub.

d. Telofase I

(1) Seperti dalam pembelahan mitosis, telofase membalik peristiwa yang terjadi dalam profase. Kromosom melebur, membran nuklear kembali terbentuk, nukleolus kembali muncul dan spindel terurai.

(2) Sitokinesis terjadi dan kedua sel terpisah. (3) Interfase meiosis berlangsung singkat. Tidak terjadi replikasi

DNA.

2) Meiosis II serupa dengan mitosis.

a. Peristiwa dalam profase II sama dengan peristiwa pada profase mitosis. (1) Sentriol memisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan. (2) Mikrotubulus dari setiap sentromer melekat pada benang dan

sentriol di kutub yang berlawanan.

b. Metafase II (1) Kromatid berbaris pada bidang ekuator sel. (2) Kromatid tersusun berpasangan, bukan dalam bentuk tetrad seperti

metafase I, disebut dyad.

c. Anafase II

(1) Sentromer membelah, kromatid yang terpisah menjadi kromosom. (2) Kromatid yang terpisah pad anafase II bukanlah kromatid

berpasangan. Berlawanan dengan kromatid pada pembelahan mitosis, kromatid tersebut secara genetik tidak identik akibat persilanagan atau kombinasi silang.

d. Telofase II

(1) Membran nuklear terbentuk kembali, kromosom melebur, dan

terjadi sitokinesis. (2) Setiap sel baru berisi satu dari setiap jenis kromosom. Jumlah

kromosom adalah haploid. 14