Laporan Praktikum Genetika
PEMBELAHAN SEL: MITOSIS DAN MEIOSIS
Nadia Rizki Shabrina*, A. N. Latifah, F. M. Normasiwi, I. Nurazizah, M. Fitroh, M. Farhan, M. F.
Purwanto, R. D. Rachmawati, S. J. Sindhuarta, Y. Wulandari, K. Karima, L.H. Ikramani, L. Putri
Universitas Indonesia
Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam
Departemen Biologi
Februari 2015
Abstrak
Salah satu ciri makhluk hidup adalah bereproduksi, karena makhluk hidup butuh bereproduksi untuk melanjutkan keturunannya. Setiap Makhluk hidup akan bereproduksi secara langsung maupun tidak langsung. Reproduksi secara tidak langsung dengan cara fragmentasi, sedangkan reproduksi langsung dapat dibedakan menjadi mitosis dan meiosis. Mitosis dan meiosis hanya dilakukan oleh sel eukariot, sedangkan sel prokariot akan melakukan pembelahan biner yaitu mitosis secara sederhana. Telah dilakukan percobaan praktikum pengamatan reproduksi sel, mitosis pada ujung akar bawang bombay (Allium sp.) dan meiosis pada preparat awetan testis tikus (Rattus norvegicus). Berdasarkan hasil pengamatan, ditemukan fase-fase pembelahan mitosis pada akar bawang dan bagian dari peristiwa spermatogenesis pada sel testis tikus.
1. Pendahuluan
Sel adalah susunan dasar terkecil dari suatu organisme, dan semua organisme tersusun dari satu atau lebih sel. Sel yang ada sekarang berasal dari sel yang ada sebelumnya (Schleiden-Schwann: 1838). Setiap organisme
membutuhkan reproduksi untuk
mempertahankan keturunannya. Reproduksi sel dapat dilakukan dengan seksual maupun aseksual. Reproduksi secara aseksual dapat dengan cara pertunasan maupun membelah secara biner, seperti pada amoeba. Reproduksi secara seksual melibatkan meiosis (Sadava dkk 2004: 175). Sel organisme eukariota dapat dibedakan menjadi dua, yaitu sel tubuh atau sel somatik dengan sel kelamin atau sel germanial. Sel somatik akan melakukan mitosis sedangkan sel germanial akan melakukan meiosis. dkk: 2000). Contoh dari materi genetik adalah DNA/RNA, gen dan kromosom. DNA dan RNA dimiliki oleh organisme prokariotik, sedangkan eukariotik hanya memiliki RNA. DNA/RNA adalah informasi genetik yang dibentuk oleh asam deoksiribonukleat untuk DNA atau Ribosanukleat untuk RNA (Solomon dkk 2005: 38). Sebagian besar DNA terdapat didalam inti sel dan sebagian kecil ada di dalam mitokondria.
menghasilkan biodiversitas tingkat gen (Solomon dkk 2005: 62).
DNA selanjutnya akan menggulung bersama protein histon dan dipadatkan membentuk kromatin, helain kromatin ini akan membentuk kromosom (Raven dkk 2001: 88). Setiap sel dalam tubuh organisme mengandung sejumlah kromosom, misalnya kromosom manusia berjumlah 46, yaitu 22 pasang kromosom autosom + XX/XY. XX/XY adalah sepasang kromosom sex yang berasal dari orang tua (Medical News: 2015). Ketika kromosom melakukan replikasi, kromosom akan menggandakan dirinya dan dinamakan kromatid saudara (sister chromatid). Kromatid bersaudara ini akan saling menempel disatu titik yang dinamakan sentromer (Starr dkk 2007: 100-105). Sentromer ini nantinya merupakan tempat menempelnya benang spindel saat proses pembelahan sel terjadi.
Menurut Schleiden-Schwann dalam salah satu poin the cells theory, sel yang ada sekarang berasal dari sel yang ada sebelumnya. Hal ini membuktikan bahwa sel beregenerasi, tumbuh dan memperbaiki jaringannya. Beberapa sel tidak akan membelah diri, seperti sel darah merah namun sebagian besar sel akan membelah diri, dan sel tersebut akan mengalami beberapa fase yang dibutuhkan untuk menggandakan diri. Aktivitas ini disebut dengan siklus sel (cell cycle) (Solomon dkk 2005:211). Dibutuhkan waktu kira-kira 8-20 jam untuk melakukan satu kali pembelahan, baik di sel hewan maupun 213). Sel yang tidak membelah diri akan terhenti pada fase G1 dan dinamakan fase G0. Diakhir
fase G1, enzim pensintesis DNA akan lebih
aktif. Enzim pensintesis bersama dengan protein tertentu akan bekerja sama untuk membelah diri dan memasuki fase selanjutnya, yaitu fase S (Solomon dkk 2005: 215).
Mulai memasuki tahap S atau synthesis phase. Hanya di fase ini, DNA akan menggandakan diri. Selanjutnya adalah fase pertumbuhan yang kedua, yaitu G2. Di fase ini
protein pensintesa akan meningkat (Solomon dkk 2005: 216), juga terdapat dua untaian DNA yang sama. Beberapa organel juga ikut menduplikasikan dirinya termasuk sentriol, kromosom memadat, dan mulai terlihat benang-benang halus. Fase G2 merupakan fase
tersingkat dalam interfase disbanding G1 dan S
(Solomon dkk 2005: 216).
Transisi dari fase G2 ke fase M merupakan
di fase ini. Fase ini selanjutnya akan menginisiasi proses mitosis (Sadava dkk 2004: 169). Lalu memasuki fase M yang dibedakan menjadi mitosis dan meiosis (Solomon dkk 2005: 215). Pada mitosis terdiri dari 4 fase yaitu profase, metafase, anafase dan telofase atau sitokinesis.
Tahap profase adalah tahapan pertama dalam proses mitosis maupun meiosis. Pada tahap awal profase, kromosom masih terlihat jelas jika dilihat menggunakan mikroskop cahaya, sentriol mulai saling menjauh dan menuju sisi kutub sel yang berlawanan. Benang spindel (serat mikrotubulus dari sentriol yang memanjang) mulai bermunculan, sedangkan selubung nukleus pecah dan selanjutnya akan diserap oleh retikulum endoplasma (Raven dkk 2001: 215). Dalam sel tumbuhan, karena tidak terdapat Kinetokor (protein tertentu yang akan mengikat sentromer) lalu menangkap benang spindel, sehingga menempel di sentromer (satu titik penyempitan yang menghubungkan kromosom homolog). Benang spindel yang menempel merupakan milik kedua kutub sel yang berlawanan di masing sisi-sisi kromosom. Selanjutnya benang spindel akan memendek dan
mengarahkan kinetokor ke midplane, atau garis imajiner yang membelah sel menjadi dua, tepat ditengah (Solomon dkk 2005: 218).
Tahap metafase dimulai saat kromosom yang tertempel benang spindel telah berada di garis equator sel atau bisa juga disebut dengan metaphase plate, dan berjajar secara sempurna. Masing-masing sisi kinetokor telah terpasang dengan benang spindel yang berada di kedua sisi kutub sel (Solomon dkk 2005: 219). Metafase adalah tahap terlama dalam fase M, yaitu sekitaran 20 menit (Campbell dkk 2008: 280).
tahapan mitosis, yang membedakan adalah saat di profase I, kromosom homolog melakukan proses berpasangan, yang disebut dengan sinapsis, dan membentuk pasangannya dinamakan bivalen (Suryo 2008: 44). Setiap pasangan dari kromosom homolog ini disebut tetrad. Lengan kromosom homolog ini nantinya akan saling menempel. Proses menempel ini dinamakan dengan crossing over, dan disinilah terjadi perpindahan materi genetik, sehingga kromosom anak akan berbeda dengan kromosom induknya dan terjadi rekombinasi genetik (Postlethwait dkk 2006: 161).
Pada tahap metafase I hampir sama dengan tahap meiosis, hanya saja yang berbaris di midplane adalah tetrad, yaitu pasangan kromosom homolog yang masih saling menempel. Pada saat anafase I, tetrad ini berpisah, sehingga memisahkan pasangan kromosom homolog, namun sisters chromatid masih saling menempel (Pierce 2005: 31). Pada tahap telofase I, sitoplasma pun terbelah dan tercipta 2 sel anakan yang bersifat haploid (n). waktu jeda antara meiosis I dan meiosis II disebut interkinase. Tahapan meiosis II, sama dengan tahapan pada mitosis. Pada tahap anafase II, sister chromatid berpisah, dan akhirnya pada saat telofase II telah tercipta 4 sel anakan (Suryo 2008: 46).
Pada manusia peristiwa meiosis dibedakan menjadi spermatogenesis yaitu proses pembentukan sperma pada laki-laki dan oogenesis yaitu proses pembentukan ovum pada wanita. Spermatogenesis terjadi testis, dan
diawali dengan proses mitosis untuk memperoleh lebih banyak spermatogonium (2n), lalu masuk ke tahap profase I dan menjadi spermatosit primer (2n). Spermatosit primer ini akan melakukan meiosis I dan berubah menjadi spermatosit sekunder (n) yang berjumlah dua. Lalu selanjutnya akan diteruskan dengan proses meiosis II dan berubah menajdi spermatid, lalu melalui proses pematangan dan siap menjadi sperma (Pierce 2005: 39).
Oogenesis dimulai dengan proses mitosis untuk untuk mempersiapkan oogonium (2n) memasuki fase selanjutnya. Oogonium memasuki tahap profase I dan berubah menjadi oosit primer (2n). Oosit primer ini akan melakukan meiosis I dan menghasilkan oosit sekunder (n) yang berbentuk lebih besar dibandingkan dengan badan polar (n) yang lebih kecil. Badan polar akan berdegenerasi, atau meluruh dan tidak ikut andil dalam proses selanjutnya. Oosit sekunder ini lalu melakukan proses meiosis II, dan menghasilkan ootid dan dua badan polar. Badan polar ini juga akan berdegenerasi. Sedangkan ootid akan menjadi gamet betina yang disebut ovum (Pierce 2005: 39).
Mitosis dilakukan untuk pertumbuhan vegetatif, sedangkan meiosis untuk pertumbuhan seksual. Mitosis terjadi disepanjang tubuh kecuali sel darah dan saraf, ditumbuhan terjadi di meristem dan kambium vaskular. Meiosis terjadi di sel kelamin, bagi manusia dan hewan ada di testis
dan kantung indung telur, bagi tumbuhan di mikrosporangium dan makrosporangium (Coursera Washington). Sifat mitosis akan identik dengan sel induk, namun meiosis akan berbeda dengan sel induk karena terjadinya crossing over, atau pertukaran material genetik.
2. Metodologi
Alat yang digunakan dalam praktikum adalah mikroskop cahaya, gelas objek, gelas penutup, silet, pinset, sonde, gelas arloji, bunsen/pembakar spiritus, dan tisu. Antara lain bahan yang digunakan adalah akar bawang Bombay (Allium sp.), preparat awetan testis tikus (Rattus norvegicus), pewarna asetokarmin, dan larutan HCl 1 M.
Cara kerja untuk pengamatan mitosis adalah pertama-tama menumbuhkan bawang bombay dengan media air. Setelah seminggu, bawang bombay akan berakar. Ujung akar bawang
bombay, dipotong dengan ukuran kira-kira 1-2 mm, dan diletakkan di kaca arloji. Kedua, preparat tersebut diteteskan dengan larutan HCl , lalu didiamkan selama 4 menit. Larutan HCl diserap atau diseka dengan menggunakan tisu, dan preparat dipindahkan ke kaca objek. Selanjutnya, preparat tersebut diteteskan dengan pewarna asetokarmin dan dibiarkan selama 2 menit atau lebih. Preparat kemudian ditutup dengan cover glass, lalu ditekan-tekan dengan tujuan agar sel tidak menumpuk. Proses terlebih dahulu. Preparat langsung diletakkan di
mikroskop dan amati. Hasil pengamatan baik
membuat sel tidak saling bertumpuk) tanpa merusak sel tersebut, sel mudah untuk diwarnai sehingga mudah untuk dilakukan pengamatan (Marietta.edu).
Penggunaan HCl pada akar bawang bombay bertujuan untuk melunakkan dinding sel karena dinding sel akan mengalami pengkerutan atau plasmolisis. Penggunaan larutan asam ini juga memudahkan agar sel dapat tersebar dan tidak bertumpuk. Penggunaan HCl juga agar aldehida pada kromosom DNA dapat terlihat (csus.edu). Pewarna asetokarmin berfungsi sebagai zat
pewarna yang dapat menembus DNA, sehingga kromosom dapat diamati dengan mudah.
Hasil yang didapat dari pengamatan kelompok 4D pada mitosis adalah interfase, metafase, dan telofase. Interfase merupakan saat sel masih aktif bekerja dan selubung nukleus masih terlihat jelas. Metafase adalah saat kromosom berjajar disepanjang garis equator sel. Telofase adalah saat sel sudah terlihat titik pembelahannya dan masing-masing sel terlihat telah mempunyai inti yang jelas. (Pierce 2005: 24)
Gambar 2. Sel akar bawang bombay. (b)Metafase [Sumber: Dokumen pribadi. Perbesaran 10x40]
Fase mitosis yang tidak didapatkan adalah profase dan anafase. Profase merupakan proses awal dalam mitotic phase, yaitu disaat selubung nukleus hancur dan kromosom buyar, sehingga terlihat jelas di mikroskop cahaya. Anafase adalah saat benang spindel
mulai menarik kromosom, sehingga sisters chromatid mulai terpisah dan menuju masing-masing kutub sel yang berlawanan (Starr 2007: 204). Fase ini tidak kami dapatkan dalam pengamatan karena, keterbatasan waktu dan kesalahan pada saat pemotongan bawang.
Gambar 4. Sel akar bawang bombay. (d) Propase
[Sumber: Dokumen pribadi kelompok 2C. Perbesaran 10x40]
Gambar 5. Sel akar bawang bombay. (e) Anafase
Pengamatan selanjutnya adalah pengamatan meiosis dengan menggunakan preparat awetan testis tikus (Rattus norvegicus), dikarenakan spermatogonium mamalia ini hampir menyerupai manusia, dan mudah untuk didapatkan karena ukuran testis yang tidak terlalu kecil, dan tikus coklat juga mudah untuk didapatkan.
Dari hasil pengamatan kelompok, ditemukan tubulus seminiferus, lumen, sel leydig dan sel sertoli.
Tubulus seminiferus berbentuk lingkaran dengan lingkaran berwarna yang lebih terang dari sekitarnya dan berada ditengah yang bernama lumen. Sel sertoli yang berlokasi tersebar di tubulus seminiferus. Fungsi dari sel sertoli adalah sebagai nutrisi bagi spermatozoa, sehingga letak sel sertoli tidak jauh dari spermatogonium. Sel leydig terletak diantara tubulus seminiferus dan berfungsi sebagai penghasil hormon testosteron dalam spermatogenesis (Cheng 2008: 255).
Gambar 6. Preparat awetan testis tikus. (a) sel sertoli. (b) lumen. (c) tubulus seminiferous. (d) sel leydig. [Sumber: Dokumen pribadi. Perbesaran 10x40]
Pada pengamatan mitosis dan meiosis, terdapat beberapa perbedaan, diantaranya adalah dari segi kemudahan membuat preparat. Jika pada percobaan meiosis, tidak diperlukan menyaya t testis tikus dikarenakan preparat sudah disediakan, namun pada percobaan mitosis, akar bawang harus ditumbuhkan
terlebih dahulu dengan risiko kemungkinan akarnya
busuk, lalu pada proses penyayatan pun harus
setipis mungkin, dan pada proses pemberian larutan
HCl dan pewarna asetokarmin, tidak menyerap
kedalam sel sehingga kurang maksimal.
Pengamatan mitosis berbeda dengan pengamatan
meiosis. Jika pada proses pengamatan mitosis
memperlihatkan fase, maka pada pengamatan
d
c
meiosis memperlihatkan struktur sel dalam organ.
pengamatan mitosis memperlihatkan fase interfase,
profase, metafase, anafase, dan telofase. Sedangkan
pengamatan meiosis memperlihatkan
tubulus seminiferous, lumen, sel leydig dan sel sertoli.4. Kesimpulan
Terdapat dua jenis pembelahan sel pada eukariotik, yaitu pembelahan sel tubuh dan sel kelamin. Pembelahan sel tubuh dinamakan dengan proses mitosis, sedangkan pembelahan sel kelamin dinamakan dengan proses meiosis. Pada mitosis terdapat dua fase utama yaitu interfase dan fase M. Fase M terdiri dari profase, metafase, anafase dan telofase. Masing-masing fase menunjukan keadaan yang berbeda. Hasil
dari proses mitosis adalah dua sel anakan yang bersifat diploid dan sama dengan induknya. Salah satu media pengamatan pada proses mitosis adalah dengan me
Pada meiosis, terjadi dua kali pembelahan, yaitu meiosis I dan meiosis II. Pembelahan pada meiosis hampir sama dengan mitosis, hanya saja pada meiosis I terdapat proses crossing over, yaitu proses pertukaran material genetic pada pasangan kromosom homolog. Meiosis menghasilkan empat sel anakan yang bersifat diploid dan mengalami variasi dari induknya.
Daftar Pustaka
Biology Arizona. 2004. Cell Theory. 1 hlm.
http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/ cells/cells3.html, 28 Februari 2015, pk. 12.33 Campbell, N. A., dkk. 2008. Biology. 8th ed. Pearson
Education Inc, San Fransisco: 1465 hlm.
Cheng, C. Y., 2008. Molecular Mechanism in Spermatogenesis. Springer-Verlag, New York: 274 hlm. hlm. 3 Maret 2015 pk. 14.12
4_zCi9cA&bvm=bv.87269000,d.c2E. 3 hlm. 3 Maret 2015 pk. 22.01
Genetic Home Refrence. 2015. What is DNA?. 1 hlm.
http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/basics/dna. 28 Februari 2015, pk.21.35
Marietta. Mitosis in Onion Root Tip Cells. 6 hlm. http:// www.marietta.edu/~biol/introlab/Onion%20root %20mitosis.pdf. 3 Maret 2015 pk. 21.29
Medical News. 2015. What are genes?. 1 hlm.
http://www.news-medical.net/health/Genes-What-are-Genes.aspx. 1 Maret 2015, pk 10.07
NCBI. 2000. Buku: An Introduction to Genetic
Analysis. 7th ed. 1 hlm.
http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK22104/. 28 Februari 2015, pk. 20.57
Pierce, B. A. 2005. Genetics: A Conceptual Approach. 2nd ed. W. H. Freeman. New York: 709 hlm.
Postlethwait, J. H., J. L. Hopson. 2006. Modern Biology. 1st ed. Steck-Vaughn Corp. 1152 hlm.
Raven, P. H, & G. B. Johnson. 2001. Biology. 6th ed.
McGraw-Hill Corporation: 1344 hlm.
Sadava, D., C. Heller, G. H. Orians & W. K. Purves. 2004. Life: The Science of Biology. 7th ed. Sinauer
Associates, Sunderland, MA, and W. H. Freeman, New York: 1121 hlm.
Solomon, E. P., D. W. Martin, & L. R. Berg. 2005. Biology. 8th ed. Thomson Corporation, Belmont,
USA: 1379 hlm.
Starr, C., C. A. Evers, L. Starr. 2007. Biology Today and Tomorrow with Physiology. 3rd ed. Cengage
Corporation, USA: 653 hlm.
