Reproduksi Sel

Siklus sel

Siklus sel adalah fungsi sel yang paling mendasar berupa duplikasi akurat sejumlah besar DNA di dalamkromosom, dan kemudian memisahkan hasil duplikasi tersebut hingga terjadi dua sel baru yang identik.^[1]

Siklus sel yang berlangsung kontinu dan berulang (siklik), disebut proliferasi. Keberhasilan sebuah proliferasi membutuhkan transisi unidireksional dan teratur dari satu fase siklus sel menuju fase berikutnya. Jenjangreaksi kimia organik yang terjadi seyogyanya diselesaikan sebelum jenjang berikutnya dimulai. Sebagai contoh, dimulainya fase mitosis sebelum selesainya tahap replikasi DNA akan menyebabkan sel tereliminasi.

Jenjang reaksi yang terjadi pada siklus sel, sangat mirip dengan relasi substrat-produk dari sebuah lintasan metabolik. Produk dari sebuah jenjang reaksi akan berfungsi sebagai substrat pada jenjang berikutnya, demikian pula dengan laju reaksi jenjang yang pertama akan menjadi batas maksimal laju reaksi pada jenjang berikutnya.

Transisi antara jenjang reaksi ditentukan oleh lintasan pengendali ekstrinsik dan intrinsik yang terdiri dari beberapa cekpoin, sebagai konfirmasi selesainya reaksi pada suatu jenjang sebelum jenjang berikutnya dimulai. Kedua lintasan kendali dapat memiliki cekpoin yang sama.

Lintasan kendali instrinsik akan menentukan setiap tahap berjalan sebagaimana mestinya. Fasa S, G₂ dan M pada sel mamalia dikendalikan oleh lintasan ini, sehingga waktu yang diperlukan untuk fase tersebut, tidak jauh bervariasi antara satu sel dengan sel lain.

Lintasan kendali ekstrinsik akan berfungsi sebagai respon terhadap kondisi di luar sel atau telisik defisiensi sel.

                                     Amitosis       

Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

                                                                                                       

Pembelahan Mitosis

Pembelahan mitosis merupakan tipe pembelahan sel yang mampu menghasilkan 2 sel anakan yang serupa secara genetis. Artinya, kedua sel anakan yang terbentuk mempunyai susunan genetika yang sama dengan induknya. Hampir semua makhluk hidup mengalami proses mitosis yang sama, kecuali pada prokaryot (makhluk hidup yang tidak memiliki inti sejati) seperti bakteri, virus dan ganggang biru. Siklus miotik dari sebuah sel dapat dibedakan atas dua stadia, yaitu interfase (stadium istirahat) dan mitosis (stadium pembelahan). Interfase Interfase adalah periode antara pembelahan yang satu dengan yang berikutnya dalam siklus pembelahan sel. Periode ini terjadi bila suatu sel molekul DNA yang berada dalam inti akan mengadakan replikasi atau membuat turunan seperti dirinya sendiri. Membran inti berhubungan dengan rangka dalam dari sitoplasma, di mana terdapat granula berwarna kelam dan disebut ribosom. Ribosom ini kaya akan asam ribonukleotida (ARN) dan mempunyai peranan penting dalam sintesa protein. Di dalam nukleus interfase, dapat dibedakan 2 komponen utama, yaitu karyolimf (cairan inti yang tampak jernih tak berwarna dan kolloidal) dan nukleolus (inti dari nukleus). Sisanya terdiri dari kromatin, berupa benang-benang halus yang tersusun atas asam deoksiribonukleat (ADN) dan protein sehingga membentuk nukleoprotein. Di dalam sitoplasma, tampak adanya mitokondria, yaitu organel di mana berlangsung pernafasan dari sel. Stadium interfase dibedakan atas beberapa fase: 1. G1 : secara spesifik, pada tahap G¬1 ukuran sel bertambah besar akibat pertumbuhan sel. 2. S  : Pada tahap S, terjadi duplikasi kromosom dan sintesis DNA (replikasi DNA). Kromosom yang semula tunggal akhirnya berubah menjadi ganda. 3. G2  : Pada tahap G2, sel tumbuh sempurna sebagai persiapan untuk pembelahan sel. Pada fase ini, ADN cepat sekali bertambah kompleks dengan protein kromosom dan pembentukan ARN (asam ribonukleat) serta protein berlangsung. Mitosis dibedakan atas beberapa fase, yaitu profase, metafase, anafase dan telofase.

• Profase

Begitu fase G2 berakhir, maka dimulailah profase. Pada tahap profase, terjadi perubahan pada nukleus dan sitoplasma. Di dalam nukleus, benang-benang kromatin menebal dan memendek membentuk kromosom. Kromosom tersebut dapat diamatidi bawah mikroskop cahaya. Tiap lengan kromosom, berduplikasi membentuk dua kromatid (kromatid kembar) yang terikat pada sentromer. Selama profase, nukleolus dan membran nukleus menghilang. Mendekati akhir profase, terbentuklah spindel (gelendong pembelahan yang terdiri atas mikrotubula dan protein). Dengan berakhirnya profase, kromosom-kromosom yang dobel dan memanjang itu menempatkan diri di bidang ekuator dari sel.
 

• Metafase

Fase ini adalah fase paling mudah untuk menghitung banyaknya kromosom dan mempelajari morfologinya, karena kromosom-kromosom tersebar di bidang tengah dari sel. Hal ini terjadi karena pada fase ini sentromer dari kromosom-kromosom dobel longitudinal terletak di bidang ekuator dari sel.Pada metafase ,kromosom menyusun diri secara acak pada satu bidang ekuator atautengah-tengah sel. Pada awal fase ini, membran nukleus dan nukleolus lenyap. Sentromer,suatu daerah vital bagi pergerakan kromosom, melekat pada serabut gelendong yangbertanggung jawab terhadap arah pembelahan kromosom selama pembelahan.Metafase dicirikan oleh barisan kromosom yang amat rapi sepanjang bidang equatorial. Pada tahapan ini sedikit terlihat adanya gambaran benang-benang spindelnya. Pada tahap ini kromosom atau kromatid mudah diamati atau dipelajari.Mudahnya, setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah seldan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer atau kinetokor.
 

• Anafase

Pada fase ini, sentromer membelah dan kedua buah kromatid memisahkan diri dan bergerak menuju ke kutub sel dari spindel yang berlawanan. Tiap kromatid hasil Pada akhir anafase sekat sel mulai terbentuk dekat bidang equator Sentromer dari setiap kromosom membelah menjadi dua dengan masing-masing satukromatida.Kemudian setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan menuju kekutubyang berlawanan. Pada akhir nanfase, semua kroatida sampai pada kutub masing-masing. Pembelahan itu memiliki sifat keturunan yang sama. Pada saat itu kromosom-kromosom tersebut berlaku sebagai kromosom baru.

• Telofase

Datangnya kromosom anakan yang tunggal di kutub spindel merupakan tanda dimulainya telofase. Terbentuklah membran nukleus baru, spindel menghilang dan nukleolus dibentuk oleh nucleolar organizer dari sebuah kromosom. Dengan terbentuknya dua buah nuklei baru, maka di tengah sel terjadi dinding baru. Berlangsunglah sitokenesis (pembelahan sel).
 

MAKROSPOROGENESIS

Megasporogenesis adalah proses pembentukan gamet betina (ovum) yang berlangsung dalam bakal buah (ovarium) dan menghasilkan kandung lembaga. Proses megasporogenesis berlangsung sebagai berikut. Sebuah sel induk megaspora diploid (megasporosit) dalam ovarium mengalami meiosis I dan menghasilkan 2 sel diploid. Selanjutnya mengalami meiosis II menghasilkan 4 megaspora haploid yang letaknya berderet dan 3 megaspora mengalami degenerasi dan mati. Satu megaspora yang tersisa mengalami pembelahan mitosis tiga kali berturut-turut tanpa diikuti sitokinesis (pembelahan plasma) dan menjadi 8 inti megaspora (kandung lembaga muda) yang haploid, kemudian 4 inti kelompok di kalaza (bagian antara bakal biji dan tangkai biji) dan 4 inti berada di dekat mikrofil. Satu inti dari masing-masing kelompok bergerak ke tengah dan menyatu membentuk inti kandung lembaga sekunder (2n) sedangkan 3 inti yang berada pada kalaza dinamakan inti antipoda dan 3 inti yang berada di mikrofil berkembang menjadi 1 inti sel telur atau ovum (n) yang di tengah dan 2 inti sinergid (n) yang di sampingnya maka pada kandung lembaga yang masak terdapat:

1)      3 inti antipoda2)

2)      2 inti sinergid (n)

3)      3) 1 inti ovum (n)

4)      4) 1 inti kandung lembaga sekunder (2n).

      Pada ontogeni ovulum , nuselus terbentuk lebih dahulu merupakan massa sel yang di selubungi oleh epidermis, berasal dari poliferasi sel-sel plasenta. Suatu sel hipodermal pada nuselus mempunyai ukuran yang besar , sitoplasma padat dan inti besar berfungsi sebagai sel arkesporium. Sel ini membelah secara periklinal , sel arkesporium tersebut kearah dalam menghasilkan sel sporogen primer dan ke arah luar  menghasilkan sel parietal primer. sel sporogen berfungsi langsung sebagai sel induk megaspora.

    Sel induk megaspora membelah secara meiosis membentuk empat megaspora yang haploid dan umumnya bertipe linear, tetapi ada yang berbentuk huruf T , antara lain pada Orchis maculatadan Drymis winteri . Sementara pada beberapa suku Crassulaceae , Hydrochaetaceae, dan Musaceae dilaporkan mempunyai tipe berturut-turut isobilateral , tetrahidris, dan bentuk T.

     Dari empat sel megaspora hasil meiosis yang tersusun linear tersebut hanya satu sel megaspora yang berfungsi , yaitu yang letaknya paling bawah dari tetrad, sedang tiga lainya mengalami degenerasi.

Makrosporogenesis / Megasporogenesis
 

Tempat : bakal buah

Alat : putik

 

MIKROSPOROGENESIS

              Mikrosporogenesis adalah proses pembentukan gamet jantan (sperma)

yang berlangsung pada bunga yaitu di dalam serbuk sari bagian dari kepala

sari (antenna) yang di dalamnya terdapat kantong serbuk sari atau

mikrosporangium.                                   

 Proses mikrosporogenesis berlangsung sebagai berikut:

·         Sebuah sel induk mikrospora diploid (mikrosporosit) dalam antenna membelah secara meiosis I dan menghasilkan sepasang sel haploid.

·         Pada meiosis II menghasilkan 4 mikrospora haploid (n) yang berkelompok membentuk tetrad.

·         Setiap mikrospora akan mengalami kariokinesis (pembelahan inti), sehingga menghasilkan 2 inti yang haploid yaitu satu inti dinamakan inti saluran serbuk sari dan satu inti generatif.

·          Inti generatif membelah secara mitosis tanpa disertai sitokinesis dan terbentuklah 2 inti sperma (n) dan inti serbuk sari tidak membelah.

·         Dengan demikian maka sebutir serbuk sari yang telah masak mengandung 3 inti yang haploid, yaitu serbuk inti saluran serbuk sari dan 2 buah inti sperma.

Gb. Mikrosporogenesis

Gametogenesis
 

Spermatogenesis

Tingginya kadar FSH dan LH akan menghambat sekresi hormon GnRH oleh hipothalamus. Sedangkan peningkatan kadar estrogen dan progesteron dapat menstimulasi (positif feedback, pada fase folikuler) maupun menghambat (inhibitory/negatif feedback, pada saat fase luteal) sekresi FSH dan LH di hipofisis atau GnRH di hipothalamus. . 

Spermatogenesis adalah proses pembentukan sel spermatozoa (tunggal : spermatozoon) yang terjadi di organ kelamin (gonad) jantan yaitu testis tepatnya di tubulus seminiferus. Sel spermatozoa, disingkat sperma yang bersifat haploid (n) dibentuk di dalam testis melewati sebuah proses kompleks. Spermatogenesis mencakup pematangan sel epitel germinal dengan melalui proses pembelahan dan diferensiasi sel. Pematangan sel terjadi di tubulus seminiferus yang kemudian disimpan dalam epididimis. Tubulus seminiferus terdiri dari sejumlah besar sel germinal yang disebut spermatogonia (jamak). Spermatogonia terletak di dua sampai tiga lapis luar sel-sel epitel tubulus seminiferus. Spermatogonia berdiferensiasi melalui tahap-tahap perkembangan tertentu untuk membentuk sperma.  I

Pada proses spermatogenesis terjadi proses-proses dalam istilah sebagai berikut :   

Spermatositogenesis (spermatocytogenesis) adalah tahap awal dari spermatogenesis yaitu peristiwa pembelahan spermatogonium menjadi spermatosit primer (mitosis), selanjutnya spermatosit melanjutkan pembelahan secara meiosis menjadi spermatosit sekunder dan spermatid. Istilah ini biasa disingkat proses pembelahan sel dari spermatogonium menjadi spermatid.

Spermiogenesis (spermiogensis) adalah peristiwa perubahan spermatid menjadi sperma yang dewasa. Spermiogenesis terjadi di dalam epididimis dan membutuhkan waktu selama 2 hari. Terbagi menjadi tahap 1) Pembentukan golgi, axonema dan kondensasi DNA, 2) Pembentukan cap akrosom, 3) pembentukan bagian ekor, 4) Maturasi, reduksi sitoplasma difagosit oleh sel Sertoli.  

Spermiasi (Spermiation) adalah peristiwa pelepasan sperma matur dari sel sertoli ke lumen tubulus seminiferus selanjutnya ke epididimidis. Sperma belum memiliki kemampuan bergerak sendiri (non-motil). Sperma non motil ini ditranspor dalam cairan testicular hasil sekresi sel Sertoli dan bergerak menuju epididimis karena kontraksi otot peritubuler. Sperma baru mampu bergerak dalam saluran epidimis namun pergerakan sperma dalam saluran reproduksi pria bukan karena motilitas sperma sendiri melainkan karena kontraksi peristaltik otot saluran.  

Hormon - Hormon Yang Berperan Dalam proses Spermatogenesis

Proses pembentukan spermatozoa dipengaruhi oleh kerja beberapa hormon, diantaranya:

a.  Kelenjer hipofisis menghasilkan hormon peransang folikel (Folicle Stimulating Hormon / FSH) dan hormon lutein (Luteinizing Hormon / LH).

b. LH merangsang sel leydig untuk menghasilkan hormon testosteron. Pada masa pubertas, androgen/testosteron memacu tumbuhnya sifat kelamin sekunder.

c. FSH merangsang sel Sertoli untuk menghasilkan ABP (Androgen Binding Protein) yang akan memacu spermatogonium untuk memulai spermatogenesis.   

d. Hormon pertumbuhan, secara khusus meningkatkan pembelahan awal pada spermatogenesis.
 

Oogenesis

Oogenesis adalah proses pembentukan sel telur (ovum) di dalam ovarium. Oogenesis dimulai dengan pembentukan bakal sel-sel telur yang disebut oogonia (tunggal: oogonium). Pembentukan sel telur pada manusia dimulai sejak di dalam kandungan, yaitu di dalam ovari fetus perempuan. Pada akhir bulan ketiga usia fetus, semua oogonia yang bersifat diploid telah selesai dibentuk dan siap memasuki tahap pembelahan.  Semula oogonia membelah secara mitosis menghasilkan oosit primer. Pada perkembangan fetus selanjutnya, semua oosit primer membelah secara miosis, tetapi hanya sampai fase profase. Pembelahan miosis tersebut berhenti hingga bayi perempuan dilahirkan, ovariumnya mampu menghasilkan sekitar 2 juta oosit primer mengalami kematian setiap hari sampai masa pubertas. Memasuki masa pubertas, oosit melanjutkan pembelahan miosis I. hasil pembelahan tersebut berupa dua sel haploid, satu sel yang besar disebut oosit sekunder dan satu sel berukuran lebih kecil disebut badan kutub primer.

Pada tahap selanjutnya, oosit sekunder dan badan kutub primer akan mengalami pembelahan miosis II.  Pada saat itu, oosit sekunder akan membelah menjadi dua sel, yaitu satu sel berukuran normal disebut ootid dan satu lagi berukuran lebih kecil disebut badan polar sekunder. Badan kutub tersebut bergabung dengan dua badan kutub sekunder lainnya yang berasal dari pembelahan badan kutub primer sehingga diperoleh tiga badan kutub sekunder. Ootid mengalami perkembangan lebih lanjut menjadi ovum matang, sedangkan ketiga badan kutub mengalami degenerasi (hancur). Dengan demikian dapat disimpulkan  bahwa pada oogenesis hanya menghasilkan satu ovum. 

Hormon - Hormon Yang Berperan Dalam proses Oogenesis

Proses pembentukan oogenesis dipengaruhi oleh kerja beberapa hormon, diantaranya:

Pada wanita usia reproduksi terjadi siklus menstruasi oleh aktifnya aksis hipothalamus -hipofisis - ovarium. Hipothalamus menghasilkan hormon GnRH (gonadotropin releasing hormone) yang menstimulasi hipofisis mensekresi hormon FSH (follicle stimulating hormone) dan LH (lutinuezing hormone). FSH dan LH menyebabkan serangkaian proses di ovarium sehingga terjadi sekresi hormon estrogen dan progesteron. LH merangsang  korpus luteum untuk menghasilkan hormon progesteron dan meransang ovulasi. Pada masa pubertas, progesteron memacu tumbuhnya sifat kelamin sekunder. FSH merangsang ovulasi dan meransang folikel untuk membentuk estrogen, memacu perkembangan folikel. Hormon prolaktin merangsang produksi susu.

Mekanisme umpan balik positif dan negatif aksis hipothalamus hipofisis ovarium.

Gambar :