1 *)Kelompok 5B
Laporan Praktikum Genetika
PEMBELAHAN SEL: MITOSIS DAN MEIOSIS
Diki Prawisuda*, A. R. Widyaningrum, E. R. Utami, G. M. Imantaka, H. N. Fitri, M. I. Niam, N. Hanifah, T.
Puspadianti, W. Suffan, R. Y. K. Tirta, R. J. Pranoto
Universitas IndonesiaFakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi
Februari 2014
Abstrak
Suatu organisme yang hidup membutuhkan pertumbuhan dan perkembangan. Proses pertumbuhan dan per-kembangan ini diperankan oleh satuan unit hidup terkecil, yaitu sel. Terdapat dua jenis pembelahan sel pada umumnya, yaitu secara mitosis dan meiosis. Mitosis dan meiosis memiliki beberapa perbedaan mendasar, yaitu jumlah set kromosom anakan dan tempat terjadinya masing-masing pembelahan. Suatu pengamatan telah dilakukan untuk mengetahui apa yang membedakan kedua jenis pembelahan ini. Pengamatan mitosis dilakukan dengan akar bawang, yang baru tumbuh, sebagai subjek dari pengamatan pembelahan mitosis dan preparat jaringan organ testis Rattus novergicus, yang sudah diawetkan, sebagai subjek pengamatan pembelahan meiosis. Proses interfase adalah satu-satunya fase yang dapat diamati sebagai hasil dari pengamatan bawang bombay. Struktur sel penyusun jaringan organ testis, seperti tubulus seminiferus, sel Leydig, dan spermatogonium, adalah hasil dari pengamatan preparat jaringan organ testis Rattus novergicus.
Kata kunci: mitosis, meiosis, bawang bombay, Rattus novergicus, interfase, spermatogonium, tubulus seminiferus, sel Leydig
1. Pendahuluan
Struktur materi genetik berupa dua rantai panjang paralel yang berpilin searah dengan jarum jam. Satu rantai ini terdiri dari nukleotida, yang tersusun oleh basa
nitrogen yang melekat pada molekul gula 5-carbon deoksiribosa terfosforilasi (Hartl & Jones 2005: 9). Siklus sel dibagi menjadi 5 fase, secara berurutan, yaitu fase G1 sebagai fase terlama dan utama dalam pertumbuhan sel; fase S sebagai fase sel untuk mereplikasi gen; fase G2
2 sebagai fase pertumbuhan sekunder sel untuk mem-persiapkan pemisahan gen; fase M sebagai fase terbentuknya mikrotubulus untuk mengikat kromosom dan memisahkan sister chromatid; fase C sebagai fase pembagian sitoplasma dan menghasilkan dua anak (Raven & Johnson 2001: 212).
Pada prokariota, seperti bakteri, pembelahan yang terjadi pembelahan biner. Pembelahan biner adalah pembelahan spontan tanpa melalui pemaketan DNA menjadi kromosom-kromosom. Pembelahan pada sel eukariota terjadi secara mitosis. Pada proses pembelahan mitosis, DNA dipaketkan dalam bentuk kromosom dan melewati tahapan tertentu (Raven & Johnson 2001: 208).
Pembelahan mitosis dibagi menjadi lima tahap, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Profase adalah proses awal pembelahan mitosis yang ditandai dengan memendek dan menebalnya kromosom dan meleburnya inti. Metafase adalah fase terbentuknya benang spindel. Benang spindel berperan dalam pemisahan sister chromatid. Metafase dicirikan dengan berjajarnya kromosom pada bidang equator sel. Anafase adalah proses pemisahan sister chromatid yang dilakukan saat semua kromosom telah bergerak ke tengah sel dan benang spindel dari tiap kutub menarik sentromer. Telofase adalah proses penyusunan membran inti baru pada kromosom anak dan menghilangnya benang spindel (Hartl & Jones 2005: 138-140).
Meiosis adalah pembelahan yang terjadi pada sel gonosom. Meiosis berlangsung dalam dua tingkatan, yaitu meiosis I dan meiosis II. Proses meiosis I terdiri dari profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Profase I terdiri dari 5 tahap, yaitu leptonema, zigonema, pakhinema, diplonema, dan diakinesis. Profase I me-rupakan tahap yang mengandung proses rekombinasi
materi genetik. Metafase I adalah tahap penempatan kromosom-kromosom di bidang ekuatorial dari sel. Anafase I adalah tahap berpisah dan bergeraknya kromosom homolog ke kutub sel yang berlawanan. Telofase I adalah tahap terbentuknya dua sel anakan yang masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom sel semula. Dinding inti langsung menghilang lagi dan terbentuk benang gelendong inti pada tiap kutub sel anakan segera setelah telofase I. Kromosom-kromosom menempatkan diri di bidang ekuatorial, sel mengalami metafase II. Anafase II, sentromer membelah dan kromosom yang terdiri dari satu kromatid bergerak ke masing-masing kutub sel. Meiosis II diakhiri dengan Telofase II, yaitu terbentuknya empat inti yang haploid (Suryo 2010: 59-62).
Pembentukan sel kelamin pada manusia me-rupakan contoh dari pembelahan meiosis. Sel kelamin laki-laki dinamakan spermatozoa dan pada perempuan dinamakan ovum. Proses pembentukan sel kelamin, disebut spermatogenesis, dimulai dari sel spermatogonium yang mengalami diferensiasi menjadi spermatosit primer. Spermatosit primer melakukan meiosis dan menghasilkan empat sel spermatid. Sel-sel spermatid selanjutnya berkembang menjadi spermatozoa. Proses pembentukan ovum, sel kelamin perempuan, diawali dengan sel oogonium yang mengalami diferensiasi menjadi oosit primer. Oosit primer kemudian mengalami meiosis dan menghasilkan satu sel ovum fungsional dan tiga badan kutub (Suryo 2010: 63-70).
Perbedaan mendasar dari mitosis dan meiosis adalah hasil jumlah set kromosom sel-sel anaknya. Meiosis mengurangi jumlah kromosom dan mitosis mempertahankan jumlah kromosom. Tempat terjadinya pembelahan mitosis juga berbeda dari pembelahan
3 meiosis. Mitosis biasa terjadi pada sel autosom dan meiosis terjadi pada sel gonosom (Campbell dkk. 2008: 272-276).
Praktikum yang telah kami lakukan memiliki tiga tujuan, yaitu untuk mengamati dan memahami tahap-tahap pembelahan secara mitosis, untuk mengamati dan memahami tahap-tahap pembelahan secara meiosis, dan untuk memahami perbedaan antara mitosis dan meiosis.
2. Metodologi
Alat yang digunakan pada praktikum pembelahan sel adalah cawan petri, cover glass, kertas tisu, korek api, mikroskop cahaya, object glass, pembakar spiritus, pinset, pipet, silet, dan stopwatch.
Bahan yang digunakan pada praktikum pembelahan sel adalah pewarna asetokarmin, larutan HCl 1 M, bagian meristem akar umbi bawang bombay (Allium sp.) yang masih aktif membelah (ujung akar), dan preparat jaringan organ testis Rattus novergicus.
Cara kerja pada pengamatan pembelahan sel secara mitosis, yaitu pertama, bagian meristem akar yang sedang aktif membelah dipotong menggunakan silet, lalu potongan ujung akar tersebut dipindahkan ke dalam cawan petri menggunakan pinset; kedua, seluruh hasil potongan ujung akar direndam dengan beberapa tetes pipet larutan HCl 1 M, lalu ditunggu minimal selama 5 menit dengan stopwatch; ketiga, ujung akar dipindahkan ke bagian lain cawan petri yang masih bersih menggunakan pinset; keempat, seluruh ujung akar direndam beberapa tetes pipet asetokarmin dan ditunggu minimal selama 2 menit; kelima, ujung akar dipindahkan ke atas object glass dan ditindih dengan cover glass; keenam, cover glass di atas ujung akar ditekan secara
perlahan menggunakan korek api hingga ujung akar memipih; ketujuh, asetokarmin berlebih di luar cover
glass dilap menggunakan kertas tisu; kedelapan, preparat dilewatkan beberapa kali di atas nyala api pembakar spirtus (fixation); kesembilan, preparat ujung akar bawang diletakkan dan diamati dengan mikroskop cahaya menggunakan perbesaran bertahap.
Cara kerja pada pengamatan pembelahan sel secara meiosis, yaitu pertama, preparat jaringan organ testis
Rattus novergicus, yang sudah disiapkan, diletakkan di mikroskop cahaya; kedua, preparat jaringan organ testis
Rattus novergicus diamati dengan mikroskop cahaya menggunakan perbesaran bertahap hingga mendapat fokus yang jelas.
3. Hasil dan Pembahasan
Pengamatan proses pembelahan mitosis akan sangat optimal jika dilakukan pada jaringan yang tepat. Jaringan meristem adalah jaringan yang aktif melakukan pembelahan mitosis. Contoh dari meristem apikal adalah akar (King dkk. 2006: 271). Proses mitosis diamati pada ujung akar tanaman bawang, karena akar pada tumbuhan bawang cepat tumbuh dan akan terus tumbuh untuk mencari nutrisi dan air. Hal ini membantu dalam pengamatan siklus sel, karena di akar yang hidup akan selalu terdapat sel yang sedang melakukan mitosis (http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/activities/cell_ cycle/cell_cycle.html, diakses 24 Februari 2014, pk. 15.35 WIB).
Praktikum pengamatan pembelahan sel pada akar bawang (Allium sp.) memerlukan HCl untuk melarutkan dinding sel. Terlarutnya dinding sel mempermudah pewarnaan kromosom oleh asetokarmin. Pewarnaan
4 asetokarmin berguna untuk mengindentifikasi kromosom pada sel yang sedang diamati (Sabnis 2010: 88).
Proses penekanan (squashing) pada proses pembuatan preparat akar bawang berguna untuk menyebarkan dan memipihkan tumpukan sel pada
jaringan yang diamati. Sel yang menumpuk pada jaringan menjadi kelompok-kelompok sel yang lebih kecil (http://people.bridgewater.edu/~lhill/plant%20chromoso mes.htm, diakses 27 Febuari 2014, pk. 15.50 WIB).
Interfase dengan perbesaran 400x (sumber: dokumentasi pribadi)
Interfase
(sumber: https://lh4.googleusercontent.com/-Etd773Nm1xo/T_d3XKWEnRI/AAAAAAAAV7o/OJ6v4
XZCbqM/s1600/mitosis2.jpg) Gambar 1. Perbandingan model Interfase
Praktikum pengamatan pembelahan sel yang kami lakukan hanya mendapatkan interfase dari seluruh siklus sel. Kesalahan yang mungkin kami lakukan, adalah salah dalam melakukan pemotongan jaringan yang diinginkan,
perendaman subjek pengamatan ke dalam HCl 1 M yang terlalu singkat, pewarnaan asetokarmin yang kurang, dan kesalahan dalam prosedur squashing. Berikut adalah keseluruhan tahapan pembelahan mitosis.
Profase Metafase
Anafase Telofase
Gambar 2. Fase-fase mitosis
(sumber:
5 Pengamatan proses pembelahan sel secara meiosis menggunakan Rattus novergicus sebagai subjek pengamatan. Spesies ini dipilih karena cepat menuju kematangan seksual, sehingga jika ada kesalahan dapat segera dilakukan uji ulang tanpa mengubah subjek
(http://www.nsrl.ttu.edu/tmot1/rattnorv.htm, diakses 27 Februari 2014, pk 22.18 WIB). Testis adalah organ yang digunakan dalam pengamatan, karena di dalam testis banyak mengandung sel-sel kelamin (sperm) yang sedang membelah (Rittner & McCabe 2004: 323).
Gambar 3. Jaringan organ testis Rattus novergicus (sumber: dokumentasi pribadi)
Pengamatan pembelahan sel secara meiosis yang diamati pada preparat jaringan organ testis Rattus
novergicus yang kami lakukan, telah teramati beberapa tempat terjadinya dan penunjang pembelahan meiosis. Tempat-tempat tersebut, yaitu (1) lumen; (2) sel Leydig; (3) lamina basal; (4) spermatogonium; (5) spematid; (6) tubulus seminiferus. Lumen adalah rongga pada bagian tengah tubulus seminiferus. Sel Leydig adalah sel berbentuk segitiga yang berfungsi untuk menghasilkan testosteron dan mencegah sperma untuk keluar dari tubulus seminiferus. Spermatogonium adalah sel yang induk yang akan menghasilkan sperma. Spermatid adalah calon spermatozoa yang belum mengalami
spermiogenesis (Rittner & McCabe 2004: 418).
Perbedaan mendasar antara meiosis dan mitosis yang kami amati dari percobaan pengamatan pembelahan sel adalah letak terjadinya pembelahan sel. Pembelahan secara meiosis terjadi di dalam sel-sel organ kelamin. Pembelahan secara mitosis terjadi di daerah yang aktif melakukan pemanjangan, seperti akar (Campbell dkk. 2008: 276). 1 2 3 4 5 6
6 4. Kesimpulan
Akar bawang yang baru tumbuh adalah salah satu contoh organ yang aktif melakukan pembelahan mitosis. Bagian ujung akar dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan fungsinya, yaitu zona pemanjangan, zona pembelahan, dan zona tudung akar. Zona pembelahan adalah letak terjadinya proses pembelahan mitosis. Mitosis terdiri dari profase, metafase, anafase, dan telofase. Pengamaatan preparat jaringan organ testis, proses meiosis ditemukan pada proses spermatogenesis di sel spermatogonium di dalam tubulus seminiferus. Pembelahan sel secara meiosis terjadi di sel kelamin, dan menghasilkan empat anakan yang haploid, sedangkan pembelahan sel secara mitosis terjadi pada sel selain sel kelamin dan menghasilkan sel anakan yang identik.
Daftar Pustaka
Campbell, N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L. Cain, S. A. Wasserman, P. V. Minorsky & R. B. Jacson. 2008. Biology. 8th ed. Benjamin Cummings, California: xlvi + G-39 + I-54 + 1267 hlm.
Davis, W. B. & D. J. Schmidly. 1997. The Mammals of
Texas - Online Edition: Norway Rat. 1 hlm. http://www.nsrl.ttu.edu/tmot1/rattnorv.htm, diakses 27 Februari 2014, pk. 23.42 WIB.
Hartl, D. L. & E. W. Jones. 2005. Genetics: Analysis of
genes and genomes. 6th ed. Jones and Bartlett Publishers Inc., Massachusetts: xxvi + 854 hlm.
Hill, M. L. 2011. Technique for Staining and Studying
Plant Chromosomes. 1 hlm.
http://people.bridgewater.edu/~lhill/plant%20chro mosomes.htm, diakses 27 Febuari 2014, pk. 15.50 WIB.
King, R. C., W. D. Stansfield & P. K. Mulligan. 2006. A
Dictionary of Genetics. 7th ed. Oxford University Press, New York: 596 hlm.
Raven, P. H. & G. B. Johnson. 2001. Biology. 6th ed. McGraw-Hill Science, New York: 1238 hlm. Rittner, D. & T. L. McCabe. 2004. Encyclopedia of
Biology. Facts On File, Inc., New York: xvi + 400 hlm.
The University of Arizona. 2004. Intro to Onion Root
Tips Activity. 9 hlm.
http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/activities /cell_cycle/cell_cycle.html, diakses 25 Februari 2014, pk. 18.55 WIB.
Sabnis, R. W. 2010. Handbook of Biological Dyes and
Stains: Synthesis and Industrial Applications. John Wiley and Sons Inc., New Jersey: xix + 521 hlm. Suryo. 2010. Genetika manusia. Gadjah Mada University
