Reproduksi sel

I.PENDAHULUAN

Setiap makhluk hidup dimulai dari sebuah sel. Pada kajian kali ini kita akan membahas bagaimana sel itu pembelahan atau bereproduksi. Topik tentang pembelahan sel ini telah menarik perhatian ilmuwan sejak pertama kali diobservasi menggunakan mikroskop lebih dari 100 tahun yang lalu.

Para ilmuwan benar-benar takjub mengamati bagaimana proses pembelahan sel dibawah mikroskop dan dapat menggambarkan ke
seluruhan proses tersebut secara rinci, sebagaimana pemahaman seseorang terhadap aturan permainan sepak bola atau catur.

kamu tidak perlu menggunakan mikrosokop untuk mengetahui keindahan pembelahan sel tersebut, tapi cukup dengan melihat gambar yang dihasilkan oleh para ilmuwan dengan menggunakan kamera mereka.

Topik yang akan dibawah tentang pembelahan sel dibawah ini adalah
1. jenis pembelahan sel
2. siklus sel
3. Gen cek poin (gen pengontrol siklus sel)
4. Tahapan mitosis
5. proses mitosis
6. Kanker dan hubungannya dengan pembelahan sel
7. Meiosis : jenis kelamin, hereditas dan sirvival
8. Keunikan benang spindel
9. Tahapan Meiosis
10.Penuaan sel telur dan kesalahan prosesnya
11.Perbedaan antara Mitosis dan meiosis
12. mengapa wajahmu tidak sama dengan saudaramu yang lain?
13.Aktivitas dan latihan

Jenis Pembelahan Sel
Ada dua jenis pembelahan sel: mitosis dan meiosis. Pembelahan Mitosis pada dasarnya adalah proses duplikasi: Proses pembelahan ini menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik dari satu sel induk. 

Tubuh kita tumbuh dari sebuah sel zigot yang membelah terus menerus melalui proses mitosis. Bahkan setelah kamu tumbuh besar, mitosis dilakukan sel untuk menggantikan sel-sel yang mati atau rusak. Sel-sel dipermukaan kulit adalah sel mati yang mudah lepas. dan sel-sel kulit baru terbentuk pada lapisan kulit bawah juga melalui proses mitosis. Jadi proses pembelahan sel secara mitosis terjadi di seluruh sel-sel penyusun tubuh kita. menjaga jaringan dan organ tubuh kita agar tetap bekerja dengan baik.

Gambar 1 : salah satu tahapan dari pembelahan sel

Meiosis merupakan proses sisi lain dari pembelahan sel yang berbeda. Proses ini menghasilkan sel-sel anakan yang berbeda dengan sel induknya. hampir semua sel tubuh kita dapat melakukan mitosis, dan hanya beberapa sel khusus yang mampu bermeiosis. Sel yang bermeiosis tersebut akan menjadi ovum bagi perempuan dan sperma bagi laki-laki. Jadi, dengan demikian dapat dikatakan bahwa pembelehan mitosis digunakan untuk pertumbuhan, pemeliharaan dan pembaharuan sel, sedangkan meiosis digunakan untuk reproduksi seksual.

Siklus Sel
Sebelum pembahasan kita fokuskan pada pembelahan mitosis ada baiknya untuk melihat ilustrasi siklus sel dibawah ini!

Gambar 2 : siklus sel

Anggaplah orang yang bersepeda itu sebuah sel, ketika roda berputar pada posisi tertentu, maka akan terlihat perubahan bentuk dan posisi kromosm pada sel, sampai roda kembali pada posisi semula. 

Siklus ini dimulai ketika sel anakan dihasilkan melalui proses mitosis dan berjalan sampai sel sampai sel membelah menjadi dua sel anakan. Siklus ini dibagi menjadi beberapa tahap yaitu: G 1 (gap 1) S (sintesis), G 2 (gap 2), dan M (mitosis). Dari seluruh waktu yang dibutuhkan untuk sekali berputar tahap mitotik (pembelahan) menempati hanya sebagian kecil dari siklus.

Gambar 3 : Salah satu siklus pembelahan sel pada sel hewan yang berlangsung sekitar 24 jam, tapi lamanya waktu pembelahan tergantung pada jenis selnya, yang paling cepat 8 jam untuk satu siklus dan 1 tahun pada jenis sel yang lainnya.

 Awalnya ilmuwan berpendapat interfase sebagai fase istirahat dari pembelahan sel, artinya tidak banyak aktivitas yang dilakukan sel, namun sekarang mereka tahu bahwa sebenarnya banyak aktivitas yang dilakukan sel. pada interfase inilah bahan-bahan genetik disalin atau di duplikasi, ukuran sel diperbesar menjadi dua kali lipat  dengan penimbunan bahan-bahan pengisi sel. 

Sementara interfase mitosis berlangsung, aktivitas sel yang menyusun organ tetap berjalan, sel-sel otot jantung tetap berkontraksi dan memompa darah, sel-sel usus mengabsorbsi sari-sari makanan yang kamu makan, sel-sel kelenjar tiroid  sel-sel kelenjar tiroid tetap mengeluarkan hormon tiroksin dan lain sebagainya. 

Nah ... ketika sel masuk fase mitotik yang terjadi adalah kebalikannya, yaitu aktivitas sel yang menyusun organ terhenti karena sel fokus melakukan pembelahan diri. Tetapi yang perlu kamu ketahui bahwa tidak semua sel yang menyusun organ tubuh mengalami mitosis pada waktu yang sama. Sementara sel yang satu sedang membelah, sel disebelahnya bekerja menjaga fungsi-fungsi tubuh.

Gen Pengontrol siklus sel 

Sekilas, fase siklus pembelahan sel tampak berlangsung sempurna. Sebagaimana Ketika sebuah rumah dibangun, dinding rumah tidak didirikan sebelum pondasi telah diletakkan. Demikian juga, dengan sel. Pembelahan mitosis tidak dimulai sampai materi genetik telah disalin atau digandakan (fase S). Jika tidak, maka sel anakan yang terbentuk akan memiliki perangkat set kromosom yang tidak lengkap atau atau sel anakan akan mati. Dengan demikian, dapat dikatakan bahwa siklus sel memiliki langkah-langkah yang sama dengan membangun sebuah gedung/rumah, yaitu harus setahap demi setahap dan dilakukan secara berurutan dan teratur.

lalu bagaimana sel mengetahui bahwa satu tahapan telah selesai dilakukan dan waktunya berpindah ke tahapan pembelahan berikutnya? Jawabannya adalah bahwa sel memiliki beberapa molekul "inspektur" ditempatkan antara tahap satu dengan tahap berikutnya (interval) dari pembelahan sel (interval), yang disebut gen pengontrol siklus sel.

Gen pengontrol siklus sel berfungsi seperti Mandor bangunan. Jika tukang bangunan telah menyelesaikan satu tahapan pekerjaan, mandor akan mengecek pekerjaan tersebut apakah sudah sempurna atau belum sempurna. Biasanya Mandor akan memberikan ijin untuk melakukan pekerjaan berikutnya jika pekerjaan sebelumnya memberikan hasil yang baik. Jika tidak, maka Mandor dapat menghentikan pekerjaan bangunan tahap berikutnya, sampai pekerjaan sebelumnya diselesaikan dengan sempurna. Ada tiga jenis gen pengontrol siklus sel : satu berada diantara fase G1 dan fase S, satu lagi berada antara fase G2 dan fase mitotik, dan satu lagi berada fase mitotik itu sendiri.

Konsep gen pengontrol siklus sel pertama kali diperkenalkan oleh Ted Weinert dari University of Arizona di Tucson, dan Leland Hartwell dari Fred Hutchinson Cancer Research Center di Seattle, Washington.

Gambar 4. Hans Mehlin menerima hadiah Nobel atas jasanya menemukan Gen Pengontrol siklus sel.

Dalam percobaannya menggunakan sel ragi, Weinert dan Hartwell menunjukkan bahwa protein yang disebut Rad9 adalah bagian dari gen pemeriksa siklus sel. Sel-sel normal akan menghentikan dan memperbaiki kerusakan DNA nya  sebelum proses mitosis dimulai.


Sel-sel yang kekurangan protein Rad9,  akan mengabaikan kerusakan atau ketidaksempurnaan tahapan pembelahan sel sebelumnya, jadi tidak ada kontrol atau cek pada pekerjaan sbelumnya tapi langsung dilanjutkan ketahapan mitotik, sehingga diwariskanlah DNA yang rusak pada sel anakan,  dengan DNA yang rusak hingga sel anakan yang terbentuk selalu dalam keadaan mati. kibat-setelah bencana mewarisi, sel anak selalu mati.

 Hartwell telah mengidentifikasi lebih dari 100 gen pengontrol siklus sel, dan sebagai penghargaan atas penemuan ini, ia mendapat Penghargaan Nobel dalam bidang Fisiologi atau Kedokteran pada tahun 2001.

Tumbuhan, hewan dan manusia tumbuh dan berkembang karena sel-sel dalam tubuhnya terus menerus bertambah. Biji tumbuhan berkecambah, ditandai dengan munculnya akar primer, batang (hipokotil dan epikotil), dan daun pertama tumbuh dan semakin membesar disebabkan peningkatan jumlah sel.
Luka pada tubuh dapat pulih seperti sediakala disebabkan sel-sel tubuh yang rusak telah diganti dengan sel-sel baru melalui pembelahan sel. Demikian halnya dengan pemutusan ekor pada kadal atau cecak. Mengapa ekor yang telah putih dapat tumbuh kembali. Hal tersebut disebabkan terjadi pembelahan sel, pada tempat yang putus tersebut, sehingga panjang ekor akan pulih seperti sediakala.

Pada makhluk hidup uniseluler (bersel satu) populasinya dapat bertambah dalam waktu yang sangat singkat disebabkan juga karena masing-masing sel terus-menerus membelah.
Tapi pembelahan sel yang tidak terkendali justru membawa suatu dampak yang merugikan makhluk hidup, seperti munculnya penyakit kanker. Demikian halnya jika pembelahan sel terlalu lambat, maka pertumbuhan dari makhluk hidup tersebut menjadi lambat sehingga terbentuk orang-orang kerdil (orang kate)

II. PEMBELAHAN SEL
Sel yang membelah disebut sel induk, dan hasil pembelahannya disebut sel anak. Sel induk memindahkan salinan informasi genetiknya (DNA) ke sel anak.
Untuk menyampaikan informasi genetik tersebut sel induk harus melipatgandakan informasi genetik yang dimilikinya (DNA) melalui replikasi (duplikasi) sebelum melaksanakan pembelahan atau reproduksi sel.

III. BENTUK-BENTUK PEMBELAHAN SEL
Berdasarkan ada tidaknya tahap-tahap pembelahan, reproduksi sel dibedakan atas:
1. Pembelahan langsung (Amitosis / pembelahan biner)
Pembelahan yang berlangsung spontan, tanpa tahapan pembelahan sel. Dilakulan oleh organisme prokariotik, seperti bacteria dan archaebacteria
2. Pembelahan tidak langsung (mitosis dan meiosis)
Pembelahan sel yang terjadi melalui tahap-tahap pembelahan. Dilakukan oleh organisme eukariotik seperti sel hewan, sel tumbuhan dan sel manusia.

IV. PEMBELAHAN MITOSIS
Pembelahan yang bertujuan untuk mengganti atau memperbaiki jaringan tubuh yang sudah rusak atau aus, dan untuk pertumbuhan. Pembelahan iniberlangsung pada sel somatik, menghasilkan 2 buah sel anakan yang identik dengan induknya.
Tahapan pembehan mitosis adalah :
a. Interfase
Merupakan fase istirahat dari pembelahan sel. Namun tidak berarti sel tidak beraktifitas justru tahap ini merupakan tahapn yang paling aktif dan dan penting untuk mempersiapkan pembelahan.
Fase ini membutuhkan waktu paling lama dibandingkan dengan fase fase pembelahan sel (fase mitotik).

Terbagi atas tiga fase, yaitu:
1. Fase G1 (growth 1/pertumbuhan 1)

Merupakan fase paling aktif berlangsung selama 9 jam. Pada fase ini sel mengadakan pertumbuhan dan perkembangan. Pada fase ini sel bertambah ukuran dan volumenya.

2. Fase S (Sintesis)
Merupakan fase sintesis DNA atau duplikasi kromosom, dengan waktu 10 jam

3. Fase G2 (Growth 2/Pertumbuhan 2)
Merupakan fase yang didalamnya terjadi proses sintesis protein. Pada fase ini sel siap untuk mengadakan pembelahan

b. Profase
Merupakan tahap awal dari pembelahan sel, yang ditandai dengan:
1. Kromatin memendek dan menebal disebut kromosom
2. membran nukleus dan nukleolus menghilang
3. sentriol memisah menuju kutub yang berlawanan
4. Benang spindel mengatur diri sedemikian rupa hingga menyerupai bentuk pancaran (aster)
c. Metafase
Tahap ini ditandai dengan :
1. kromatid / kromosom memgatur diri pada bidang equator / pembelahan.
2. Setiap sentromer memiliki dua kinetokor yang masing-masing dikaitkan oleh benang spindel
d. Anafase
Tahap ini ditandai dengan:
1. Kedua kromatid berpisah menuju kutub yang berlawanan
2. Membran sel melekuk, pada akhir anafase
e. Telofase
tahap ini ditandai dengan :
1. Kromosom / kromatid telah sampai di kutub-kutub yang berlawanan
2. Membran nukleus dan nukleolus mulai tampak
3. Kromosom menipis dan memanjang menjadi kromatin
4. Terjadi sitokinesis (Membran plasma melekuk, dan sel membelah menjadi 2
Gambar tahapan pembelahan meiosis!

V. PEMBELAHAN MEIOSIS
Pembelahan yang bertujuan untuk membentuk sel-sel kelamin. Disebut juga pembelahan reduksi, karena pada proses pembelahan ini terjadi pengurangan jumlah kromosom menjadi setengah dari kromosom induk. Pembelahan meiosis berlangsung melalui dua tahapan pembelahan, yaitu meiosis 1 dan meiosis 2.
Tahapan pembelahan meiosis adalah sebagai berikut:
a. Interfase I
Fase dimana sel tumbuh dan berkembang. Merupakan tahap persiapan untuk mengadakan pembelahan sel. Pada fase ini terjadi peristiwa penggandaan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan. Akhir dari fase dihasilkan dua salinan DNA dan siap berubah menjadi kromosom
b. Profase I
Profase I merupakan tahap terpanjang dibandingkan tahapan meiosis 1 lain
Dibedakan atas:
1. Leptoten
Fase ini ditandai dengan benang kromatin berubah menjadi kromosom.
2. Zigoten
Fase ini ditandai dengan kromosom homolog saling berdekatan dan berpasangan membentuk sinapsis atau bivalen.
3. Pakiten
Pada fase ini terjadi penggandaan atau replikasi kromosom, menjadi dua kromatid dengan sentromer yang masih tetap menyatu atau berlekatan dan belum membelah, sehingga disebut tetrad. Pada fase ini antar lengan kromosom dapat terjadi kiasma. Kiasma merupakan tempat terjadinya pindah silang.
4. Diploten
Kromosom homolog bergerak saling menjauh.
5. Diakinesis
Fase ini ditandai dengan munculnya benang spindle yang keluar diantara dua sentriol, yang telah berada di kutub-kutub yang berlawanan. Pada fase ini nucleolus dan membrane nucleus menghilang, dan tetrad mulai bergerak menuju budang equator.


c. Metafase I
Fase ini ditandai dengan :
1. Kromosom homolog (tetrad) mengatur diri di bidang equator / pembelahan
2. Masing-masing kromosom berikatan dengan benang spindel pada bagian sentromer
d. Anafase I
Fase ini ditandai dengan kromosom homolog (tetrad) berpisah dan bergerak menuju kutub-kutub yang berlawanan, dan membran sel mulai melekuk dibagian tengah.
e. Telofase I
Fase ini ditandai dengan masing-masing kromosom telah sampai di kutub-kutub yang berlawanan. Lekukan membrane sel semakin dalam. Nukleolus dan membrane inti mulai terbentuk kembali. Pada fase ini terjadi peristiwa sitokinens (pembagian plasma) sehingga terbentuk dua sel anakan dengan kromosom yang sudah haploid.
f. Interkines
Merupakan fase diantara pembelahan meiosis 1 ke meiosis 2, pada tahap ini tidak ada replikasi materi genetik dan dan kromosom tidak berubah menjadi kromatin seperti fase interfase pada pembelahan mitosis.

g. Profase II
Tahap awal pembelahan sel yang ditandai dengan membrane nucleus dan nucleolus mulai menghilang kembali. Sentrosom membelah dan sepasang sentriol memisah menuju kutub-kutub yang berlawanan, dan diantara keduanya muncul benang spindle yang memancar dari kedua stentriol.
h. Metafase II
Tahap ini ditandai dengan masing-masing kromosom mengatur diri di bidang pembelahan (equator). Benang spindle mengikat kromosom di bagian sentromer khususnya dibagian kinetokor
i. Anafase II
Tahap ini ditandai dengan kromatid-kromatid telah sampai di kutub-kutub yang berlawanan, membrane sel mulai melekuk di bagian tengah pada akhir anaphase.
j. Telofase II
Tahap ini ditandai dengan kromatid telah sampai di kutub dan berubah menjadi kromosom. Membran nucleus dan nucleolus mulai tampak. Kromosom menipis dan memanjang menjadi benang-benang kromatin. Terjadi sitokinesis (pembagian plasma) dan terbentuk dua sel anakan.

VI. PERBEDAAN MITOSIS DAN MEIOSIS
Tabel perbedaan antara mitosis dengan meiosis

Jika dilihat dari jumlah kromosom yang melakukan pembelahan dibandingkan dengan jumlah kromosom sel yang melakukan pembelahan, perbedaannya sebagai berikut:

VII. GAMETOGENESIS
Gametogenesis adalah proses pembentukkan sel-sel gamet, yang terjadi secara meiosis di dalam alat perkembangbiakan. Gametogenesis terjadi pada organisme dewasa. Pada hewan dan manusia gametogenesis terjadi di testis dan ovarium.
a. Spermatogenesis
Merupakan proses pembentukkan sperma yang terjadi di dalam testis
Tahapan spermatogenesis adalah:


b. Oogenesis
Merupakan proses pembentukan sel telur (ovum) yang terjadi di dalam ovarium


Keseluruhan materi reproduksi sel dalam bentuk ms.word download disini
Animasi reproduksiMultimedia
--> Bentuk slide multimedia pembelajaran reproduksi sel seperti gambar dibawah ini!

Peta Konsep Bakteri

Gunakan kata-kata yang tersedia dibawah ini untuk melengkapi peta konsep tentang karakteristik bakteri.

Bacilus
Coccus
Konjugasi
Peptidoglikan
Toksin
Transduksi
Transformasi
Spirilium

PERCOBAAN MITOSIS

Pendahuluan

Mitosis disebut juga karyokinesis, karena pada proses ini terjadi pembelahan kromosom dan inti. Hal ini di ikuti dengan pembagian sitoplasma yang disebut sitokinesis. Mitosis dan sitokinesis merupakan bagian dari daur hidup sel. Sebagian besar dari daur hidup sel berada dalam fase tidak membelah yang disebut Interfase. Fase interfase meliputi G1, merupakan fase pertumbuhan dan perbesaran ukuran sel, Fase S merupakan tahap pelipatgandaan jumlah kromosom, dan fase G2 merupakan tahap sintesis enzim dan bahan-bahan seluler lain yang dibutuhkan untuk proses mitosis.

Mitosis terdiri atas 4 tahapan utama yaitu:profase, metaphase, anaphase dan telofase. Mitosis bertujuan untuk memperbaiki kerusakan sel, untuk tumbuh dan untuk pertahanan tubuh.

Profase ditandai dengan adanya aktifitas DNS dan protein. Dua centriol bergerak ke kutub yang berlawanan pada sel hewan, sedangkan sel tumbuhan terbentuk dari mikrotubulus. Membrane nucleus dan nucleolus mulai menghilang.

Metafase ditandai dengan benang spindle mengikat kromosom dengan dua kromatid. Selutuh kromosom berderet di bidang equator.

Anafase ditandai benang spindle yang melekat pada kromosom dengan dua kromatid berkontraksi dan kromatid bergerak ke kutub-kutub sel yang berlawanan.

Telofase ditandai dengan menggenting dibagian tengah (untuk sel hewan) atau terbentuk sekat dinding sel (untuk sel tumbuhan), kromosom mulai memanjang dan kembali menjadi kromatin. Membran nucleus dan nucleolus terbentuk kembali.

Tujuan kegiatan

Kegiatan ini bertujuan untuk mengamati 4 tahapan proses mitosis pada sel bawang merah dan menentukan berapa laman waktu yang dibutuhkan pada masing-masing tahapan,

Sebagai pembanding kamu dapat menggunakan buku teks dan cacatan kelas untuk membantu mengidentifikasi ke empat tahap mitosis seperti yang terlihat dibawah mikroskop

Alat dan bahan

1. Bawang merah / bawang bombai

2. Gelas bekas air mineral

3. Air

4. Batang lidi

5. Silet

6. Mikroskop

7. Kaca benda dan penutup

8. Larutan metilen blue

9. Pipet tetes

Langkah kerja

A. Membuat Akar bawang

Buatlah perangkan eksperimen seperti gambar dibawah ini

- Biarkan selama 7 hari sampai tumbuh akar dibagian bawah

A. Membuat preparat

- Potong ujung akar bawang merah atau bawang Bombay sepanjang ½ cm

- Belah ujung bawang merah secara vertical

- Letakkan di atas kaca benda yang telah diberi setetes air

- Tutup dengan kaca benda

- Teteskan pada salah satu sudut kaca benda larutan metilen blue, dan pada sudut yang lain serat dengan menggunakan kertas tissue agar metilen blue mengalir masuk ke dalam preparat

- Amati dengan perbesaran lemah (100 X) sampai perbesaran 400 X

- Carilah fase profase, metaphase, anaphase dan telofase dan gambarkan bentuk-bentuk hasil pengamatan tersebut.

Data hasil pengamatan

Berdasarkan hasil pengamatanmu, dalam satu lapangan pandang mikroskop hitunglah jumlah sel yang sedang mengalami fase profase, metaphase, anaphase dan telofase beserta fase interfase pada table dibawah ini!

Tahapan mitosis	Jumlah sel	Prosentase (%0
Profase
Metafase
Anafase
Telofase
interfase

Untuk mencari prosentase setiap fase pembelahan mitosis

dengan cara total jumlah sel pada fase tersebut dibagi total jumlah sel di kali 100%.

Buatlah gtafik berdasarkan data di atas

Pertanyaan

1. Dari empat tahapan mitosis, tahap mana yang membutuhkan waktu paling lama?

2. Fase mana yang waktunya paling cepat

3. Apa yang akan terjadi jika fase metaphase tidak terjadi?

4. Apa pula yang akan terjadi jika fase telofase tidak terjadi?