PEMBELAHAN SEL

PEMBELAHAN SEL

A.Mitosis

Mitosis adalah proses pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anak yang masing-masing memiliki sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan induknya.Fase-fase mitosis :

a.       Profase

Benang – benang kromatin berubah menjadi kromosom. Kemudian setiap kromosom     membelah menjadi kromatid dengan satu sentromer. Dinding inti (nukleus) dan anak inti (nukleolus) menghilang.Pasangan sentriol yang terdapat dalam sentrosom berpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan.Serat – serat gelendong atau benang – benang spindle terbentuk diantara kedua kutub pembelahan.

b.      Metafase

Setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah sel dan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer atau kinetokor.

c.       Anafase
Sentromer dari setiap kromosom membelah menjadi dua dengan masing – masing satu kromatida. Kemudian setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan menuju kekutub yang berlawanan. Pada akhir nanfase, semua kroatida sampai pada kutub masing – masing.

d.      Telofase

Kromatida yang berada jpada kutub berubah menjasadi benang – benangkromatin kembali.Terbentuk kembali dinding inti dan nucleolus membentuk dua inti baru.Serat – serat gelendong menghilang.Terjadi pembelahan sitoplasma (sitokenesis) menjadi dua bagian, dan terbentuk membrane sel pemisah ditengah bidang pembelahan. Akhirnya , terbentuk dua sel anak yang mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan kromosom induknya.

B. Meiosis

Meiosis adalah proses pembelahan sel dengan dua kali pembelahan yang menghasilkan empat sel anak, yang masing-masing memiliki  separuh dari jumlah kromosom induk.

a.      Meiosis I

Meiosis I melalui tahap berikut :

1.      Profase I

Profase terbagi lagi menjadi fase-fase sebagai berikut :

a)      Leptonema : benang-benang kromatin menjadi kromosom.

b)      Zigonema : kromosom yang sama bentuk-bentuk atau kromosom homolog berdekatan dan bergandengan.

c)      Pakinema : tiap bagian kromosom homolog mengganda, tetapi masih dalam satu ikatan sentromer sehingga terbentuk tetrad.

d)     Diplonema : kromatid dari tiap-tiap belahan kromosom memendek dan membesar.

e)      Diakinesis : sentrosom membentuk dua sentriol yang masing-masing membentuk benang gelendong pembelahan.

2.      Metafase I

Pada tahap ini, tetrad menempatkan dirinya pada bidang ekuator. Membrane inti sudah tidak tampak lagi dan sentromer terikat oleh spindel pembelahan.

3.      Anafase I

Pada tahap ini, spindel pembelahan memendek dan menarik belahan tetrad (diad) ke kutub sel berlawanan sehingga kromosom homolog dipisahkan. Kromosom hasil crossing over yang bergerak ke kutub sel membawa materi genetik yang berbeda.

4.      Telofase I

Pada tahap ini, membrane sel membentuk sekat sehingga terbentuk dua sel anak yang bersifat haploid, tetapi setiap kromosom masih mengandung dua kromatid (sisi kromatid) yang terhubung melalui sentromer.

b.      Meiosis II

Meiosis II melalui tahap berikut :

1.      Profase  II

Sentrosom membentuk dua sentriol yang terletak pada kutub yang berlawanan dan dihubungkan oleh benang gelendong.Membran inti dan nukleolus lenyap, kromatin berubah menjadi kromosom yang terjerat oleh benang gelendong.

2.      Metafase II

Kromosom kebidang ekuator menggantung pada serat gelendong melalui sentromernya.

3.      Anafase II

Kromatid berpisah dari homolognya dan bergerak menuju kutub berlawanan.

4.      Telofase II

Kromosom berubah menjadi benang-benang kromatin kembali. Nukleus dan dinding inti terbentuk kembali. Serat-serat gelendong menghilang dan terbentuk sentrosom kembali.

C.Perbedaan Mitosis dan Meiosis

      Pembeda  Mitosis :

a)      Lokasi pembelahan sel-sel tubuh (somatis) dan sel gonad.

b)      Jumlah pembelahan satu kali.

c)      Jumlah sel anak hasil pembelahan satu sel induk menghasilkan 2 sel anak.

d)     Jumlah kromosom anak diploid (2n).

e)      Pindah silang tidak terjadi.

f)       Komponen genetik sama dengan induk.

g)      Tujuan pertumbuhan dan regenerasi.

      Pembeda Meiosis

a)      Lokasi pembelahan sel gonad/sel kelamin.

b)      Jumlah pembelahan dua kali yaitu meiosis I dan II.

c)      Jumlah sel anak hasil pembelahan satu sel induk menghasilkan 4 sel anak.

d)     Jumlah kromosom anak diploid (2n) haploid (n).

e)      Pindah silang terjadi pada profase I.

f)       Komponen genetik berbeda dengan induknya.

D.Gametogenesis (Pembentukan Gamet)

a.      Gametogenesis pada Tumbuhan

Pada tunbuhan tingkat tinggi, yaitu tumbuhan bunga atau agiospermae, benang sari (alat kelamin jantan) terdiri atas kepala sari (anter) dan tangkai sari (filamen). Gamet jantan (serbuk sari) dibentuk di kepala sari. Di dalam kepala sari terdapat ruang serbuk sari yang jumlahnya tergantung spesiesnya.

 Ditiap ruang terdapat sejumlah sel induk, yaitu mikrosporosit (2n) yang kemudian membelah secara meiosis sehingga terbentuk empat mikrospora. Peristiwa pembentukkan gamet jantan di sebut Mikrosporogenesis.

Putik (alat kelamin betina) terdiri dari kepala putik (stigma), tangkai putik (stilus), dan ovarium yang berisi bakal biji (ovum). Di ovarium terdapat sel induk (megasporosit) yang bersifat diploid. Peristiwa pembentukan gamet betina disebut Megasporoginesis.

b.      Gametogenesis pada Hewan

Gametogenesis pada hewan berlangsung secara meiosis. Gametogenesis berlangsung didalam alat kelamin jantan dan betina. Gametogenesis dibedakan menjadi dua, yaitu spermatogenesis (pembentukan sperma) dan oogenesis (pembentukan ovum).

1.    Spermatogenesis

Proses ini berlangsung dalam alat kelamin jantan, yaitu testis. Spermatogonium bersifat diploid (2n). Sel induk sperma (spermatogonium) membesar menjadi spermatosit sekunder – meiosis II menjadi 4 spermatid – berkembang menjadi spermatozoa.

2.    Oogenesis

Oogenesis berlangsung dalam alat kelamin betina, yaitu ovarium. Sel induk telur (oogonium) membesar membentuk oosit primer – meiosis I membentuk oosit sekunder dan badan kutub I – meiosis II : oosit sekunder membelah menjadi ovum dan badan kutub, badan kutub I membelah menjadi 2 badan kutub. Hasilnya adalah I sel telur (ovum) yang fungsional dan 3 badan kutub.

METABOLISME

1.     Metabolisme

Metabolisme berasal dari kata metabole (Yunani) yang berarti berubah. Keseluruhan proses kimiawi yang terjadi dalam makhluk hidup yang melibatkan enzim sebagai biokatalisator. Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua, yakni proses penyusunan yang disebut Anabolisme dan proses pembongkaran Katabolisme.

Cairan yang mengelilingi sel disebut cairan ekstrasel. Cairan ini terdiri :

1.      Gas, terutama O₂ dan CO_2.

2.      Ion anorganik (terutama Na⁺, Cl^- , K⁺ , Ca²⁺, HCO₃^-, PO₄^3- ).

3.      Zat organik, yaitu makanan dan vitamin.

4.      Hormon.

2.     Enzim

Enzim merupakan katalisator biologi, yaitu suatu zat yang dapat mempercepat reaksi kimia tetapi tidak ikut bereaksi sehingga pada akhir reaksi akan terbentuk kembali.

Subtrat + enzim → produk +enzim

Beberapa hal mengenai enzim :

a.       Komponem penyusun enzim adalah protein dan non – protein. Komponen protein enzim di sebut Apoenzim, sedangkan komponen non – protein disebut gugus prostetik. Apoenzin dan gugus prostetik membentuk enzim yang lengkap disebut Holoenzim. Gugus prostetik terdiri dari Koenzim yang merupakan senyawa organik dan Kofaktor yang merupakan senyawa anorganik.

b.      Mekanisme kerja enzim, yaitu mempercepat reaksi dengan menurunkan energi aktivasi atau energi yang digunakan untuk memutus ikatan molekul.

c.       Mekanisme penggabungan enzim dengan subtrat dalam reaksi enzim dapat diterangkan dengan teori gembok dan kunci, dimana enzim bertindak sebagai gembok dengan bentuk sisi aktif yang tetap, sedangkan subtrat merupakan kunci dengan bentuk yang sesuai.

d.      Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim, yaitu :

·         Suhu

·         pH

·         Konsentrasi subtrat

·         Konsentrasi produk

·         Inhibitor

·         Aktivator

3.     Katabolisme

Katabolisme disebut pula desimilasi, adalah reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa organik yang lebih sederhana dan dihasilkan energi. Salah satu contoh katabolisme adalah respirasi yang dapat dibedakan menjadi respirasi aerob dan anaerob.

a)      Respirasi aerob

Reaksi umum pada respirasi aerob :

C₆ H₁₂ O₆  + 6O₂  → 6 CO₂ + 6 H₂O + Energi (ATP)

Pengubahan glukosa menjadi CO₂ dan H₂O dapat dibagi menjadi empat tahap, yaitu Glikolisis, Reaksi Antara (dekarboksilasi oksidatif / oksidasi piruvat), Siklus Krebs, dan transpor elektron.

·         Glikolisis

Glikolisis adalah rangkaian reaksi pengubah molekul glukosa menjadi asam piruvat dengan menghasilkan NADH dan ATP. Glikolisis berlangsung pada protoplasma.  Sifat-sifat glikolisis ialah :

1)      Dapat berlangsung secara aerob maupun anaerob.

2)      Dalam glikolisis terdapat kegiatan enzimatik, ATP (adenosin trifosfat), dan ADP (adenosin difosfat).

3)      ATP dan ADP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul satu ke molekul lain.

·         Reaksi Antara /Oksidasi Piruvat /Dekarboksilasi oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif merupakan reaksi antara yang berlangsung sebelum asam piruvat memasuki siklus Krebs.pada reaksi ini terjadi pelepasan gugus karboksil dari asam piruvat dan penambahan koenzim A (Ko-A) membentuk asetil koenzim A (asetil Ko-A). Dekarboksilasi oksidatif berlangsung dimembran luar mitokondria serta menghasilkan 2 asetil ko-A , 2 NADH dan 2 CO₂.

·         Siklus Krebs

Siklus krebs (siklus asam sitrat) diawali oleh reaksi antara asetil ko-A dengan asam oksaloasetat membentuk asam sitrat. Pada akhir tahap reaksi akan dibentuk kembali asam sitrat sehingga membentuk daur atau siklus. Siklus krebs berlangsung di matriks mitokondria dan menghasilkan 6 NADH, 2 FADH, 2 ATP, dan 4 CO₂.

·         Sistem transpor elektron

Sistem transpor elektron adalah pengangkutan elektron melalui rangkaian molekul penangkap elektron (sitokrom) yang menghasilkan ATP sampai akhirnya elektron terakhir ditangkap oleh O₂. Sistem transpor elektron berlangsung di  dalam membran dalam mitokondria.

ATP yang dihasilkan dari respirasi seluler adalah sebanyak 38 ATP. Perinciannya adalah sebagai berikut :

Secara tidak langsung lewat sistem transpor elektron :

Glikolisis                     : 2 NADH  = 6 ATP

Oksidasi piruvat          : 2 NADH  = 6 ATP

Siklus krebs                 : 6 NADH  =18 ATP

                                      2 FADH₂ = 4 ATP

                                             Jumlah      = 34 ATP

Secara langsung       :

Glikolisis               : 2 NADH =  2 ATP

Oksidasi piruvat    : 2 NADH =   −

Siklus krebs           : 6 NADH =  2 ATP

                                2 FADH₂ =   −

                                             Jumlah     = 4 ATP

b)     Respirasi anaerob

Respirasi anaerob adalah reaksi pemacehan karbohidrat untuk mendapatkan energi tanpa menggunakan oksigen. Ketiadaan oksigen yang berfungsi sebagai penangkap elektron terakhir mengakibatkan respirasi respirasi tidak dapat berlangsung secara sempurna (hanya sampai tahap glikolisis).

 Satu molekul glukosa hanya akan menghasilkan 2 molekul ATP dan asam piruvat yang kemudian di ubah menjadi alkohol atau asam laktat. Asam laktat bagi organismeaerobik bersifat racun.

4.     Anabolisme

Anabolisme adalah reaksi metabolisme yang merupakan proses pembentukan molekul kempleks dari molekul-molekul sederhana. Contoh reaksi Anabolisme adalah fotosintesis dan kemosintesis.

a.      Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pengubahan zat anorganik H₂O dan CO₂ oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat) dengan pertolongan oksigen. Secara umum reaksi fotosintesis, yaitu :

CO₂   +  12  H₂O  → C₆  H₁₂  O₆  +  6  O₂     

Fotosintesis berlangsung di kloroplas terbagi menjadi dua tahap, yaitu reaksi terang yang berlangsung di membran tilakoid / grana kloroplas dan reaksi gelap yang berlangsung di stoma kloroplas.

·         Reaksi terang adalah reaksi penangkapan energi cahaya oleh fotosistem dalam kloroplas untuk diubah menjadi ATP dan NADPH₂yang selanjutnya digunakan untuk sintesis glukosa pada reaksi gelap. Energi yang ditangkap oleh klorofil dan digunakan untuk memecah molekul air disebut fotolisis. Reaksi fotolisis dapat ditulis sebagai berikut :

2 H₂O ————> 2H₂ + O₂

Reaksi terang disebut jauga reaksi hill. Bentuk persamaan reaksi hill adalah

2 H₂O  ————>  2 NADPH  + 2H⁺  + O₂

 Reaksi terang menghasilkan O₂. Ada dua fotosistem, yaitu fotosistem I (P700) yang bersifat siklik dan fotosistem II (P680) yang bersifat non-siklik

·         Reaksi gelap (siklus Calvin – Benson) merupakan rangkaian reaksi penggunaan ATP dan NADPH dari reaksi terang untuk sintesis glukosa. Blackman adalah ilmuwan yang membuktikan bahwa reduksi CO₂ berlangsung tanpa cahaya. Reaksi gelap juga berlngsung pada siang hari pada stroma. Jika reaksi terang (hill) dan reaksi gelap (blackman) digabung, maka reaksinya :

Hill : 2 H₂O + 2 NADP⁺  ——> 2 NADPH + 2H⁺ + O₂

Blackman   : CO₂ + 2 NADPH + 2 H⁺ + O₂  ——>  CH₂O  +  2 NADPH⁺ + H₂O + O₂

Penggabungan : H₂O + CO₂  ——> CH₂O + O₂

Baris terakhir dikalikan 6, di peroleh :

  6 H₂O  +  6 CO₂   ——>  (CH₂O)₆  +  6 O₂

Reaksi ini tidak membutuhkan cahaya. Siklus Calvin – Benson, yaitu :

Ø  Fiksasi CO₂ oleh molekul RuBP (ribolosa bifosfat) yang mempunyai 5 atom C membentuk 2 molekul asam fosfogliserat (PGA) yang mempunyai 3 atom C.

Ø  Reduksi PAG menjadi PAGL (fosfogliseradehid) yang mempunyai 3 atom C dengan menggunakan energi ATP dan NADPH₂  yang berasal dari reaksi terang.

Ø  Setelah berlangsung 6 putaran siklus pembentukan PGAL, maka akan dihasilkan 12 PGAL. Dua PGAL kemudian digunakan untuk membentuk glukosa dengan 6 atom C dan 10 molekul PGAL digunakan untuk membentuk kembali molekul RuBP.

b.      Kemosintesis

Kemosintesis adalah reaksi pembentukan molekul kompleks dari molekul sederhana dengan menggunakan energi yang berasal dari oksidasi senyawa kimia. Contoh organisme yang bersifat kemoautotrof, yaitu :

Ø  Bakteri belerang (Thiobacilllus) mengoksidasi hidrogen sulfida menjadi sulfur

Ø  Bakteri nitrit (Nitrosomonas, Nitrisococcus) mengoksidasi amonia menjadi nitrit, dengan reaksi ::
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus

Ø  Bakteri nitrat (Nitrobacter) mengoksidasi nitrit menjadi nitrat.