Pembelahan Mitosis Buku Biologi kelas12 BSE siti nur rochimah

104 Biologi Kelas XII Pada tahap metafase sesungguhnya, sentrosom telah berada pada kutub sel. Dinding inti sel menghilang. Sementara itu, kromosom me- nempatkan diri pada bidang pembelahan yang disebut bidang metafase. Bidang ini merupakan bidang khayal yang terletak tepat di tengah sel, seperti garis katulistiwa bumi sehingga disebut juga bidang ekuator. Pada bidang ini, sentromer dari seluruh kromosom terletak pada satu baris yang tegak lurus dengan gelendong pembelahan. Kinetokor pada setiap kromatid menghadap pada kutub yang berlainan perhatikan Gambar 4.7. 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. c Anafase Setelah berakhirnya tahap metafase, pembelahan sel berlanjut pada tahap anafase. Tahap anafase ditandai dengan berpisahnya kromatid saudara pada bagian sentromer kromosom. Gerak kromatid ini disebabkan tarikan benang mikrotubulus yang berasal dari sentriol pada kutub sel. Kalian telah mengetahui bahwa mikrotubulus melekat pada sentromer. Hal ini menyebabkan sentromer tertarik terlebih dahulu. Akibatnya, sentromer berada di depan dan bagian lengan kromatid berada di belakang. Struktur ini seperti huruf V. Gerakan ini menempuh jarak sekitar 1μm 10-6 meter tiap menit. 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. Untuk menjalankan tugasnya ini, mikrotubulus telah mengalami peruraian pada bagian kinetokornya. Lalu bagaimanakah bidang pembelahan sel pada hewan dan tumbuhan? Salah satu perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan adalah ada ti- daknya 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. Gambar 4.8 Tahap pembelahan anafase ditandai berpisahnya pasangan kromatid ke kutub berlawanan. Kromosom anak Gambar 4.7 a Metafase awal prometafase ditandai dengan interaksi kromosom dan mikrotubulus. b Metafase ditandai dengan adanya bidang metafase sebagai tempat kromosom berbagi DNA pada setiap kromatid. Mikrotubula nonkinetokor Kinetokor Fragmen selubung nukleus Kutub gelondong Mikrotubula kinetokor Gelondong Pelat metafase a b Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 225 Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 225 Pembelahan Sel 105 d Telofase 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. Dengan demikian, fase kariokinesis yang menghasilkan dua inti sel anak yang identik secara genetik telah berakhir, namun dua inti sel masih berada dalam satu sel. Perhatikan Gambar 4.9. Agar kedua inti terpisah menjadi sel baru, perlu adanya pembelahan sitoplasma yang disebut sitokinesis. Sitokinesis terjadi, segera setelah telofase selesai. Pada fase sitokinesis terjadi pembelahan sitoplasma diikuti pembentukan sekat sel baru, sehingga terbentuk dua sel anakan. 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. Berbeda dengan sel hewan, 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. Perhatikan Gambar 4.10. Kalian telah mempelajari tahap-tahap pembelahan sel hewan, dan sedikit menyinggung pembelahan sel tumbuhan. Pembelahan pada sel hewan dan sel tumbuhan memang sedikit berbeda. Di manakah letak perbedaannya? Untuk mengetahuinya, lakukan Percobaan di halaman berikutnya. Gambar 4.9 Tahap telofase merupakan tahap akhir kariokinesis. Pembentukan Pembentukan selubung nukleus Pembentukan nukleolus Alur pembelahan Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 225 Gambar 4.10 a Sitokinesis pada sel hewan b Sitokinesis pada sel tumbuhan Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 228 Alur pembelahan Kontraksi cincin mikrofi lamen Sel anak a Dinding sel Dinding sel baru Sel anak Pelat sel Vesikula yang mengandung materi dinding sel b 106 Biologi Kelas XII P e r c o b a a n Tahap Mitosis pada Ujung Akar Bawang Putih Allium sativum A. Dasar Teori Pembelahan mitosis merupakan pembelahan yang terjadi pada sel-sel tubuh sel somatik. Pembelahan mitosis terjadi melalui fase istirahat interfase, profase, metafase, anafase, dan telofase serta sitokinesis. Pembelahan mitosis pada tanaman terjadi pada jaringan-jaringan meristem yang sel-selnya aktif membelah, seperti sel pada ujung akar, ujung batang, dan kam- bium. Pembelahan mitosis menghasilkan dua sel anakan yang identik dengan sel induknya. B. Tujuan Mengetahui dan memahami tahapan mitosis pada ujung akar, khususnya akar bawang putih dan menemukan perbedaan pembelahan sel hewan dan sel tumbuhan. C. Alat dan Bahan 1. Cawan Petri petridish 2. Gelas benda dan kaca penutup 3. Silet atau cutter 4. Pipet tetes 5. Jarum jala 6. Lampu spiritus 7. Mikroskop 8. Kertas tisu 9. Karton hitam 10. Air 11. Larutan fiksatif carnoy etanol: kloroform : asam asetat glacial perbandingan 6:3:1 12. Kloroform atau asam asetat 45 13. Larutan HCl 1 N 14. Larutan asetoorcein 15. Bawang putih segar 16. Cutex D. Langkah Percobaan 1. Sebelumnya, kalian tumbuhkan akar bawang putih dengan langkah sebagai berikut: a. Bersihkan bagian pangkal bawang putih dari sisa-sisa akar. Kemudian, masukkan ke dalam cawan Petri yang telah diisi air agar bagian pangkal bawang sedikit teren- dam. b. Bungkus cawan Petri dengan karton hitam, lalu letakkan di tempat yang gelap dan hangat. Tambahkan air secara kontinyu agar bagian pangkal bawang tetap teren- dam. Tunggulah tumbuhnya akar bawang putih tersebut setelah satu minggu. 2. Setelah akar tumbuh, potong akar bawang putih sekitar 3-5 mm dari ujung akar dengan hati-hati. Bila tidak segera digunakan, preparat dapat diawetkan pada larutan fiksatif car- noy. 3. Cucilah akar tersebut dengan akuades 2 kali dan difiksasi dengan asam asetat 45 pada suhu 4° C selama 15 menit. 4. Cucilah kembali ujung akar tersebut, kemudian pindahkan potongan akar ke dalam gelas benda yang telah ditetesi HCl 1 N. Panaskan pada suhu 55° C selama 2-5 menit sehingga ujung akar menjadi lunak. 5. Ujung-ujung akar tersebut dicuci bersih dan warnailah dengan acetoorcein 1 selama 30 menit. Pembelahan Sel 107 6. Setelah terwarnai, pindahkan potongan akar pada gelas benda menggunakan jarum jala dan seraplah bagian pinggirnya dengan tisu. Lalu teteskan gliserin dan haluskan poton- gan akar menggunakan jarum jala. 7. Letakkan potongan akar pada gelas benda, tutup dengan kaca penutup. Lekatkan den- gan cutex. Tekan pelan-pelan kaca penutup agar potongan akar menjadi pipih. 8. Amati preparat menggunakan mikroskop. 9. Gambarlah sel-sel ujung akar yang tampak. Kemudian, identifikasikan tahap-tahap pem- belahan yang sedang berlangsung. Perhatian dan Catatan: a. Hati-hatilah dalam menggunakan larutan HCl karena larutan ini berbahaya bagi kulit. b. Fiksatif berfungsi memelihara keadaan sel agar tidak melanjutkan proses pembelahan. E. Pembahasan 1. Adakah bagian akar bawang bombay yang sedang mengalami interfase, profase, meta- fase, anafase, telofase, dan sitokinesis? Ciri-ciri apakah yang tampak pada setiap fase tersebut? 2. Apakah pada sel tumbuhan yang kalian amati terdapat sentriol? Jika tidak ada, apakah yang berperan dalam orientasi pembelahan sel? 3. Bagaimanakah jumlah kromosom pada sel akar bawang pada setiap tahap pembelahan? 4. Kadang kala dijumpai sel-sel yang sedang tidak membelah pada ujung akar bawang bombay. Jelaskan kemungkinan yang terjadi pada peristiwa ini. 5. Buatlah tabel perbedaan antara pembelahan sel pada hewan dan tumbuhan. Gambar 4.11 Fase pembelahan mitosis pada ujung akar bawang. a Profase, b metafase, c anafase, d telofase, dan e sitokinesis. Nukleus Nukleolus Kromatin memadat Kromosom Pelat sel a b c d e Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 229. Bagaimanakah hasil percobaan kalian? Dengan melakukan per- cobaan tersebut, tentunya kalian telah mengetahui perbedaan antara pembelahan sel hewan dan sel tumbuhan. Coba bandingkan fase-fase pembelahan mitosis pada ujung akar bawang bombay hasil pengamatan kalian dengan gambar berikut ini: 108 Biologi Kelas XII Nah, berdasarkan gambar dan hasil pengamatan kalian, pembelah an mitosis pada ujung akar bawang bombay dapat dijelaskan sebagai berikut: 1. Tahap profase dimulai dengan memadatnya benang kromatin. Meskipun tampak jelas, nukleolus akan segera menghilang. Selain itu, gelendong pembelahan mulai terbentuk walaupun belum ter- lihat pada mikroskop. 2. Tahap metafase awal prometafase dimulai dengan pemisahan kromosom. Setiap kromosom terdiri dari dua kromatid berpa- sangan. Pada fase ini, membran nukleus terfragmentasi dan mikrotubulus kinetokor melekat pada sentromer. Pada tahap metafase, gelendong terbentuk lengkap. Kromosom ditarik dengan kuat oleh mikrotubulus kinetokor yang datang dari kutub sel berlawanan. Akhirnya, kromosom berbaris pada bidang metafase. 3. Tahap anafase ditandai dengan pemisahan kromosom. Kromosom anak berpindah ke kutub-kutub sel seiring memendeknya mikro- tubulus kinetokor. 4. Tahap telofase ditandai dengan terbentuknya inti sel nukleus anak. Pada tahap ini, sitokinesis mulai terjadi. Pelat sel yang membagi sitoplasma menjadi dua, mulai tumbuh di sekeliling sel induknya. Kemudian dua sel anak terpisah, seperti tampak pada Gambar 4.11. Dari keterangan tersebut tampak bahwa pada sel tumbuhan ti- dak terdapat sentriol. Orientasi pembelahan dilakukan secara langsung oleh kromosom. Mudah dan mengasyikkan bukan? Agar tahu sejauh mana pema- haman kalian, coba kerjakan Uji Kompetensi di bawah ini. Kalian telah mempelajari proses-proses yang terjadi pada pembelah- an mitosis. Sekarang, marilah mempelajari proses-proses yang terjadi pada pembelahan sel secara meiosis. Untuk lebih lengkapnya, simaklah penjelasan berikut. Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 1. Apa yang perlu dilakukan sel sebelum meng- alami pembelahan? 2. Jelaskan pengertian dan tahapan siklus sel. 3. Sebutkan tahapan-tahapan pada interfase sebelum sel membelah secara mitosis. 4. Sebutkan ciri-ciri setiap tahap pembelahan mitosis. Kemudian, gambarkan proses yang terjadi pada setiap tahapan. 5. Jelaskan fungsi sentriol dan sentromer dalam pembelahan mitosis. 6. Hasil pembelahan mitosis adalah dua sel yang identik. Begaimanakah penjelasan pernyataan tersebut? 7. Sebutkan perbedaan pembelahan mitosis pada sel hewan dan sel tumbuhan. 8. Jelaskan dengan gambar fase pembela- han mitosis pada sel tumbuhan. Uji Kompetensi Pembelahan Sel 109 C. Pembelahan Meiosis Pernahkah kalian berpikir mengapa seekor kambing hanya mela- hirkan kambing, manusia melahirkan manusia, atau sapi melahirkan sapi? Secara kodrati, makhluk hidup tertentu hanya melahirkan makh- luk yang sejenis. Ini dikarenakan adanya mekanisme tertentu pada saat awal perkembangbiakan. Bahkan, sebelum terbentuk calon anak di dalam rahim, mekanisme ini sudah dimulai. Mekanisme ini dimulai pada sel-sel kelamin sel reproduksi calon bapak dan calon ibu. Me- kanisme tersebut adalah pembelahan sel secara meiosis. Makhluk hidup yang sejenis mempunyai jumlah kromosom yang sama pada setiap sel. Misalnya, manusia mempunyai 46 kromosom, ke- cuali pada sel reproduksi atau sel kelaminnya. Sel kelamin pada manusia hanya mempunyai setengah jumlah kromosom sel tubuh lainnya, yaitu 23 kromosom. Jumlah setengah kromosom haploid ini diperlukan untuk menjaga agar jumlah kromosom anak tetap 46. Kalian telah mengetahui bahwa anak terbentuk dari perpaduan antara sel kelamin betina sel telur dan sel kelamin jantan sperma. Perpadu an kedua sel kelamin yang ma- sing-masing memiliki 23 kromosom ini akan menghasilkan sel anak calon janin yang mempunyai 46 kromosom. Oleh sebab itu, pembelahan meio- sis sangat berpengaruh dalam perkembang an makhluk hidup. Pembelahan meiosis disebut juga pembelahan reduksi, yaitu pe- ngurangan jumlah kromosom pada sel-sel kelamin sel gamet jantan dan sel gamet betina. Sel gamet jantan pada hewan mamalia diben- tuk 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 pu- tik. 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. Bagaimanakah ciri-ciri setiap tahap pembelahan meiosis tersebut? Kalian akan mengetahuinya setelah mempelajari uraian berikut.

1. Tahap Meiosis I

Seperti halnya pembelahan mitosis, sebelum mengalami pembe- lahan 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. Tingkah laku kromosom masih be- lum jelas terlihat karena masih berbentuk benang-benang halus kro- matin sebagaimana interfase pada mitosis. Selain itu, sentrosom juga bereplikasi menjadi dua masing-masing dengan 2 sentriol, seperti tampak pada gambar di samping. Sentriol berperan dalam menentu- kan arah pembelahan sel. Galeri Pada manusia, ovulasi satu ovum berlangsung secara bergantian dari ovarium kiri atau kanan, biasanya setiap 28 hari sekali. Jika ovulasi berlangsung sejak usia 14 tahun hingga 40 tahun, maka banyaknya ovum yang dihasilkan wanita sekitar 26 x 13 = 338 ovum. Padahal sebenarnya sejak lahir, setiap wanita mengandung 400.000 oosit primer. Ini berarti bahwa tidak semua oosit primer dapat tumbuh menjadi ovum karena men- galami kematian. Kwan Lam, Biology, hlm. 343 Gambar 4.12 Tahap interfase pada pembelahan meiosis. Sentrosom dengan pasangan senriol Kromatin Selubung nukleus Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 248 110 Biologi Kelas XII Setelah terbentuk salinan DNA, barulah sel mengalami tahap pembelahan meiosis I yang diikuti tahap meiosis II. Tahap meiosis I ter- diri atas profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I, serta sitokinesis I. Bagaimanakah ciri-ciri setiap fase pembelahan tersebut? Berikut akan dibahas fase-fase meiosis I pada sel hewan dengan 4 kromosom diploid 2n = 2. Untuk lebih jelasnya, simaklah penjelasan di bawah ini.

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. Profase I dapat berlangsung dalam beberapa hari. 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. 1 Leptoten Subfase leptoten ditandai adanya benang-benang kromatin yang memendek dan menebal. Pada subfase ini mulai terbentuk sebagai kromosom homolog. Kalian perlu membedakan kromosom homolog dengan kromatid saudara. Gambar 4.13 memperlihatkan perbedaan pasangan kromosom homolog dengan kromatid saudara. 2 Zigoten Kromosom homolog saling berdekatan atau berpasangan menurut panjangnya. Peristiwa ini disebut sinapsis. Kromosom homolog yang berpasangan ini disebut bivalen terdiri dari 2 kro- mosom homolog. Amati kembali Gambar 4.13. 3 Pakiten Kromatid antara kromosom homolog satu dengan kromosom homolog yang lain disebut sebagai kromatid bukan saudara non sister chromatids. Dengan demikian, pada setiap kelompok sinap- sis terdapat 4 kromatid 1 pasang kromatid saudara dan 1 pasang kromatid bukan saudara. Empat kromatid yang membentuk pa- sangan sinapsis ini disebut tetrad Gambar 4.14. 4 Diploten Setiap bivalen me ngandung 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 kromatid- kromatid disebut pindah silang crossing over. Pada proses pin- dah silang, dimungkinkan terjadinya pertukaran materi genetik DNA dari homolog satu ke homolog lainnya. Pindah silang ini- lah yang memengaruhi variasi genetik sel anakan. 5 Diakinesis Pada subfase ini terbentuk benang-benang spindel pembela- han gelendong mikrotubulus. Sementara itu, membran inti sel atau karioteka dan nukleolus mulai lenyap. Gambar 4.14 Terbentuknya tetrad pada subfase pakiten. Kromatid saudara Kromatid bukan saudara Kiasmata Gelendong Tetrad Gambar 4.13 Pasangan kromosom homolog berbeda dengan kromatid saudara. Pasangan homolog berisi kromosom yang direplikasi Kromatid saudara Campbell, R eece, M itchell, B iologi 1, hlm. 247 dengan pengembangan