I. Learning Objective
1. Bagaimana struktur dan jenis kromosom?
2. Bagaimana proses pembelahan meiosis?
3. Bagaimana proses pembelahan mitosis?
4. Apa saja abnormalitas kromosom?
II. Pembahasan
1. Bagaimana struktur dan jenis kromosom?
A. Struktur Kromosom
Struktur kromosom terdiri atas:
a. Kromonema : di dalam kromosom terdapat pita bentuk spiral.
b. Kromomer : kromonema mempunyai penebalan penebalan di beberapa tempat, yang disebut kromomer. ( disebut juga bahan nukloprotein yang mengendap )
c. Sentromer : bentuk kromosom ditentukan oleh letak sentromer , didalam sentromer terdapat granul kecil yang dinamakan sferul. Kromosom yang memiliki 1 sentromer disebut kromosom monosentrik, kromosom yang memiliki 2 sentromer dinamakan kromosom disentrik sedangkan yang memiliki banyak sentromer disebut kromosom polisentrik. Memisahkan kromosom menjadi dua bagian atau lengan. Lengan pendek dari kromosom disebut lengan p. Lengan yang panjang disebut lengan q.
d. Lekukan kedua : dapat mempunyai peranan yakni menjadi tempat terbentuknya nucleolus
e. Telomere : bagian dari ujung – ujung kromosom yang menghalang halangi bersambungnya kromosom satu dengan kromosom lainnya.
f. Satelit : bagian yang merupakan tambahan pada ujung kromosom. Tidak setiap kromosom memiliki satelit, kromosom yang memiliki satelit dinamakan kromosom satelit ( Suryo,2005).
B. Jenis Kromosom
Berdasarkan letak sentromer, kromosom dapat dibagi menjadi beberapa bentuk diantaranya :
a. Metasentris, jika sentromer terletak pada median (ditengah-tengah) sentromer sehingga kromosom terbagi menjadi 2 bagian yang sama dan berbentuk seperti huruf V.
b. Submetasentris, jika sentromer terletak submedian (kearah salah satu ujung kromosom) sehingga kromosom terbagi menjadi dua bagian lengan yang tidak sama panjangnya, dan berbentuk seperti huruf J.
c. Akrosentris, apabila sentromer terletak subterminal (didekat ujung kromosom) sehinggga kromosom tidak membengkok melainkan lurus seperti batang, satu lengan kromosom sangat panjang sedang lengan yang lain sangat pendek.
d. Telosentris, apabila sentromer terletak diujung kromosom, sehingga kromosom hanya memiliki satu lengan saja yang sangat panjang (Saladin, 2003)..
2. Bagaimana proses pembelahan meiosis?
1. Meiosis I
a. Interfase I
Meiosis didahului oleh interfase, dimana setiap kromosom mengalami proses replikasi. Proses ini menyerupai pada replikasi kromosom mitosis. Untuk setiap kromosom, setiap kromatid ( anak) menyerupai sifat genetik yang sama menambat pada sentromer. Ada sepasang sentriol (pada sel hewan) juga mengalami replikasi untuk membentuk dua pasang.
b. Profase I
Pasangan kromosom homolog dan terjadi crossing over atau recombination merupakan langkah yang unik dari meiosis. Kromosom yang berpasangan disebut Bivalent atau tetrads dimana mempunyai 2 kromosom dan 4 kromatid dengan satu kromosom dari masing Parent.
Profase meiosis I dibagi atas 5 sub-tahap: leptoten, zigoten, pakiten, diloten, dan diakinesis.
1) Leptoten adalah ketika kromatin terpilin menjadi kromosom. Terdapat 2 pasang kromosom homolog.
2) Zigoten adalah ketika kromosom homolog mengandeng; sebelah berasal dari kromosom induk (kromosom matroklin) dan sebelah lain dari kromosom bapak (kromosom patroklin). Dibeberapa tempat terjadi persilangan (chiasma; jamak: chiasmata).
3) Pakiten adalah kromosom homolog mengandeng rapat sepanjang lengannya, dari pangkal ke ujung terbentuk tetrade.
4) Diploten, Setiap kromosom membelah longitudinal membentuk dua kromatid, sentromer masih satu terjadi chiasmata pada beberapa tempat natara kromatid homolog; dari chiasmata timbul crossing over.
5) Diakinesis adalah kromosam (kromatid) mencapai pilinan maksimal, sehingga mencapai besar maksimal pula. Kromosom homolog merenggang, nukleus menghilang, selapu inti hancur, sentriol menganda dan setiap pasang menuju kutub berseberangan.
c. Metafase I
Selaput inti menghilang, serat gelondong terbentuk anatara kedua pasang sentriol, yang terdiri dari: mikrotubuli dan mikrofilia. Kromosom (berpasangan homolog) bergerak ke bidang ekuator.
c. Anafase I
Sel memanjang dari kutub ke kutub. Kromosom homolog berpisah ke kutub berseberangan dan kromatid belum terbentuk. Kromosom yang bersifat haploid akan terbentuk pada setiap kutub.
d. Telofase I
Selaput inti terbentuk kembali. Sepasang sentriol berada dipinggir luar selaput. Cytokinesis terjadi, sehingga sel induk menjadi sel anak. Gametosit I pada akhir meiosis I menjadi gametosit II.
2. Meiosis II
a. Profase II
Masanya pendek sekali. Selaput inti hilang. Sentriol mengganda dan menuju ke kutub berseberangan inti. Kromatid disetiap kromosom belum terpisah. Sentromer masih satu.
b. Metafase II
Serat gelondong terbentuk antara pasangan sentriol. Kromosom (sepasang kromatid) yang menggatung pada serat gelondong lewat sentromer pindah ke bidang equator.
c. Anafase II
Sel memanjang dari kutub ke kutub menurut poros serat gelondong. Sentromer pada setiap pasangan kromatid membelah sehingga kromatid bersaudara lepas. Kromatid berpisah dan bergerak ke kutub berseberangan.
d. Telofase II
Kromatid terbuka kembali pilinannya, terlepas-lepas, menjadi jala halus: kromatin. Selaput inti terbentuk kembali. Nucleolus muncul, melekat pada kromatin. Terjadi sitokinesis, sehingga dari dua gametaosit II terbentuk 4 gametid. Gametid mengandung kromosom separuh dari sel induk, dari 2N pada gametosit I, menjadi 1N pada gametid. Dengan proses transformasi gametid nanti akan berubah menjadi gamet, yakni sel benih matang.
Meiosis menghasilkan gamet yang mengandung bahan genetis yang:
1. Separuh dari bahan gametogonium
2. Bervariasi, karena terjadinya crossing over pada profase I (Siregar, Nirwana.dkk dan Yoni 2004).
3. Bagaimana proses pembelahan mitosis?
A. Siklus Hidup Sel
Siklus hidup sel adalah periode dari reproduksi sel ke reproduksi sel berikutnya. Jika sel mamalia tidak dihambat dan bereproduksi secepat mungkin, siklus hidupnya mungkin sekitar 10-30 jam. Siklus sel diakhiri oleh mitosis yang menyebabkan pembelahan sel menjadi dua sel anakan baru. Tahap mitosis yang sebenarnya hanya sekitar 30 menit, lebih dari 95 persen dari siklus hidupnya adalah tenggang waktu yang disebut interfase. Faktor penghambat atau inhibitori hampir selalu memperlambat atau menghentikan siklus sel. Oleh karena itu, sel yang berbeda dari tubuh memiliki periode siklus hidup yang bervariasi, dari sel sumsum tulang yang selalu membelah, sampai sel saraf yang bertahan seumur hidup (Guyton & Hall, 2006).
Siklus sel tersebut dibagi menjadi empat fase utama: G1, S, G2, dan M.
G1 merupakan fase gap (fase antara) pertama, interval antara pembelahan sel dan replikasi DNA. Selama fase ini, sel menyintesis protein, tumbuh, dan melakukan tugasnya untuk tubuh. Sel pada fase G1 juga mulai melakukan replikasi sentriol untuk mempersiapkan pembelahan berikutnya dan mengumpulkan material yang dibutuhkan untuk replikasi DNA pada fase selanjutnya.
S merupakan fase sintesis, yaitu ketika sel melakukan replikasi DNA, menghasilkan dua set molekul DNA identik, yang kemudian dibagikan pada dua sel anakan saat pembelahan.
G2 merupakan fase gap kedua, memakan waktu lebih singkat antara replikasi DNA dan pembelahan sel. Pada G2, sel selesai mereplikasi sentriol dan menyintesis enzim yang mengatur pembelahan sel. Fase G1, S dan G2 secara keseluruhan disebut interfase, fase di antara fase M.
M adalah fase mitosis, yaitu fase ketika sel mereplikasi nukleus dan terpisah menjadi dua untuk membentuk dua sel baru.
Panjang siklus sel bervariasi dari tipe sel satu ke tipe sel lainnya. Beberapa sel juga ada yang menghentikan siklusnya untuk “beristirahat” dan berhenti membelah dalam waktu sehari, setahun, atau seumur hidup. Sel demikian disebut sel yang berada pada fase G0 (G-zero). Keseimbangan antara sel yang aktif bersiklus dengan sel pada fase G0 merupakan faktor penting untuk menentukan jumlah sel pada tubuh. Ketidakmampuan untuk menghentikan siklus dan memasuki G0 merupakan karakteristik sel kanker (Saladin, 2003).
Replikasi kromosom berlangsung sekitar beberapa menit setelah replikasi DNA selesai. DNA baru mengumpulkan molekul protein secukupnya. Dua kromosom yang terbentuk masih melekat satu sama lain (sampai waktunya mitosis) pada titik yang disebut sentromer yang berlokasi di dekat pusat. Kromosom yang terduplikasi namun masih melekat disebut kromatid (Guyton & Hall, 2006).
B. Mitosis
Proses sel membelah menjadi dua sel baru disebut mitosis. Sekali setiap kromosom bereplikasi membentuk kromatid, pada kebanyakan sel, mitosis akan terjadi dengan sendirinya dalam waktu 1-2 jam (Guyton & Hall, 2006).
Mitosis memiliki 4 fungsi utama:
1. Membentuk embrio multiseluler dari sel telur yang difertilisasi.
2. Pertumbuhan jaringan.
3. Penggantian sel-sel yang tua dan sel mati.
4. Perbaikan jaringan yang rusak.
Sel telur dan sperma diproduksi dengan kombinasi dari mitosis dan bentuk pembelahan lain yang disebut meiosis. Semua sel pada tubuh diproduksi seluruhnya melalui mitosis. Empat fase mitosis telah dikenal: profase, metafase, anafase, dan telofase (Saladin, 2003).
1. Profase
Pada profase, yaitu permulaan mitosis, kromosom memendek dan memadat sehingga mudah didistribusikan ke sel anakan. Kromosom pada tahap ini berisi dua badan genetis identik yang disebut sister chromatids, bergabung bersama pada sentromer Pada saat profase, terdapat 2n kromosom, dua kromatid per kromosom, dan satu molekul DNA per kromatid. Selubung nukleus menghilang selama profase dan melepaskan kromosom ke sitosol. Sentriol mulai menumbuhkan mikrotubulus, yang mendorong sepasang sentriol sampai dua kutub sel.
2. Metafase
Kromosom berbaris secara acak pada garis tengah sel. Mikrotubulus tumbuh dari setiap sentriol dan beberapa menempel pada sentromer. Bentuk ini disebut spindel mitosis. Mikrotubulus menahan sentriol ke membran plasma terdekat.
3. Anafase
Setiap sentromer membelah menjadi dua dan kromatid memisah satu sama lain. Setiap kromatid sekarang merupakan kromosom yang berdiri sendiri. Dua kromosom anakan ini bermigrasi ke kutub sel yang berlawanan, dengan sentromer di ujung. Protein kompleks pada sentromer yang disebut kinetokor berperan sebaga motor molekuler yang mendorong kromosom sepanjang jalurnya. Salah satu dari kinetokor adalah protein dynein, suatu protein yang juga menyebabkan pergerakan pada silia dan flagela.
4. Telofase
Kromosom berkumpul pada kedua sisi sel. Retikulum endoplasma kasat memproduksi selubung nukleus baru yang mengelilingi setiap kumpulan kromosom, dan kromosom mulai terurai dan kembali ke bentuk kromatin. Spindel mitosis menghilang. Setiap nukleus yang baru akan membentuk nukleoli, mengindikasikan telah siap membuat RNA dan menyiapkan sintesis protein.
Telofase adalah akhir dari pembelahan inti, tetapi dilengkapi dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma). Sitokinesis terjadi dengan protein motor myosin yang menarik mikrofilamen aktin pada kerangka membran. Peristiwa ini menghasilkan alur pembelahan di sepanjang ekuator sel, dan sel secepatnya membelah menjadi dua. Interfase kemudian dimulai pada sel baru (Saladin, 2003).
Aktivasi dan inhibisi pada pembelahan sel merupakan subjek penelitian untuk penanganan kanker dan perbaikan jaringan. Sel akan membelah jika:
1. Telah cukup besar dan memiliki sitoplasma yang cukup untuk dibagikan ke dua sel anakan.
2. Telah mereplikasi DNA, sehingga dapat memberikan duplikat gen pada setiap sel anakan.
3. Menerima nutrisi yang cukup.
4. Dirangsang oleh faktor pertumbuhan, sinyal kimia yang disekresikan keping darah, sel ginjal, dan sumber lain.
5. Sel tetangganya mati, membuka ruang pada jaringan untuk membuat sel baru.
Sel akan berhenti membelah ketika nutrisi atau faktor pertumbuhan tidak ada, atau jika sel tersebut bersinggungan secara penuh pada sel-sel tetangga. Penghentian pembelahan sel dalam respon kontak/bersinggungan dengan sel lainnya disebut contact inhibition (Saladin, 2003).
4. Apa saja abnormalitas kromosom?
A. Kelainan Jumlah Kromosom
1. Aneuploidi
Jika kehilangan kromosom, akan terjadi monosomi dan adanya kromosom tambahan sehingga terjadi trisomi. Kedua bentuk ini memiliki kromosom lebih dari 2n, kondisi ini juga disebut aneuploidi (Yunani: “duplikasi yang tidak baik”). Yang bertanggung jawab terhadap kehadiran mono-trisomi adalah non-disjungsi pada gametogenetis proses meiosis.
Selama spermato/oogenesis, gamet dengan kromosom tambahan dan juga dengan kromosom yang hilang dapat terbentuk. Kelainan ini terjadi pada saat disjungsi pada pembelahan meiosis pertama atau meiosis kedua (Anonim, 2010)
2. Euploidi
Euploidi adalah suatu perubahan jumlah kromosom yang berupa perubahan kelipatan jumlah kromosom dari jumlah kromosom diploid (2n) sehingga menjadi triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n) dan seterusnya (Tuti, 2010).
a. Autopoliploid
Yaitu apabila jumlah kromosom suatu individu dilipatgandakan dengan zat mutagenik (misalnya: kolkhisin) atau perlakuan khusus (kejutan suhu dan tekanan). Contohnya tanaman tomat (2n) diberi perlakuan kolkhisin menjadi tomat tetraploid (4n).
b. Allopoliploid
Yaitu merupakan hibridisasi (persilangan) antara dua spesies yang berlainan tetapi masih mempunyai hubungan kekerabatan yang dekat. Hibrid interspesifik yang dihasilkan akan steril, sehingga jumlah kromosomnya harus dilipatgandakan agar fertil. Dengan demikian dari proses ini akan dihadirkan spesies baru. Pada alloploid, genom-genom yang berbeda bersatu melalui hibridisasi (Tuti, 2010).
B. Kelainan Struktur Kromosom
Kelainan struktural kromosom merupakan hasil dari putusnya kromosom yang terjadi selama meiosis. Delesi, duplikasi, dan pembentukkan isokromosom akan mengakibatkan abnormalitas fenotipe, sedangkan insersi, inversi, dan translokasi dapat diseimbangkan.
1. Delesi
Delesi dapat terjadi pada setiap kromosom dalam berbagai ukuran. Konsekuensi delesi tergantung dari ukuran segmen yang menghilang dan gen apa yang ikut hilang. Delesi parsial pada lengan pendek (p) dari kromosom 5 mengakibatkan sindrom cri du chat (gambar 4).
Ujung kromosom (telomer) dapat putus dan menghilang. Kasus ini disebut pembentukkan cincin kromosom yang bertempat pada dua ujung yang saling menempel. Jika tidak ada informasi genetik yang hilang, maka perubahan fenotipe tidak begitu terlihat. Masalah hanya terjadi pada saat pembentukkan gamet.
2. Duplikasi
Duplikasi kromosom merupakan penggandaan bagian kromosom. Seringkali dinamakan sebagai trisomi parsial.
3. Isokromosom
Pembentukkan isokromosom jarang terjadi, terjadinya terutama pada kromosom X. Kromosom tidak membelah secara memanjang, tetapi melintang. Hasil dari isokromosom yaitu adanya dua lengan yang pendek atau dua lengan panjang. Fenotip dari orang yang memiliki isokromosom mirip dengan sindrom Turner.
4. Insersi
Insersi terjadi jika bagian kromosom menyisipi kromosom pada bagian lain. Karena tidak ada informasi genetik yang hilang, maka kelainan secara fenotipe tidak terlihat.
5. Inversi
Jika ada bagian kromosom yang patah kemudian masuk kembali, namun terbalik, maka terjadilah inversi. Fenotipe dari kelainan ini biasanya tidak menunjukkan keanehan, karena informasi pada kromosom masih ada. Jika yang berpindah termasuk sentromernya maka disebut inversi perisentrik, lawannya disebut inversi parasentrik (Anonim, 2010).
6. Chimera
Adalah hewan yang memiliki populasi sel dari spesies berbeda, yaitu sel dengan karyotipe berbeda yang berasal dari 2 atau lebih zigot dengan karyotipe berbeda. Contohnya adalah Freemartin yang merupakan chimera XX:XY. Freemartin adalah contoh abnormalitas kromosom pada sapi dan tergolong chimera sekunder. Chimera primer terjadi jika 2 sperma memfertilisasi ovum yang sama.
Contoh lain adalah betina mule yang fertil. Mule memiliki sifat campuran antara kromosom kuda dengan keledai, dan digolongkan sebagai chimera daripada hybrid. Selain itu ada chimera domba-kambing yang dapat melangsungkan siklus estrus, menghasilkan ovum fertil, dan bunting dengan sempurna. Istilah chimera juga digunakan untuk menjelaskan organisme yang memiliki DNA asing di dalam genomnya (Boden, 2005).
III. Daftar Pustaka
Anonim. 2010. Deviating Chromosome Number or Structure. www.embryology.ch/anglais/kchromaber/ abweichende01.html. Diakses tanggal 19 Oktober 2011
Boden, E. 2005. Black's Veterinary Dictionary. London: A & C Black
Guyton, A. C., & Hall, J. E. 2006. Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: Elsevier Saunders
Saladin. 2003. Anatomy and Physiology: The Unity Form and Function, Third Edition. New York: McGraw-Hill
Siregar, Nirwana. Dkk. - .Biologi Kedokteran Biologi Reproduksi & Embryology. Departemen Biologi Fakultas Kedokteran UPN “Veteran” Jakarta.
Suryo. 2005. Genetik Manusia. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Tuti, A. 2010. Perubahan Jumlah dan Struktur Kromosom. Materi Kuliah Pengantar Tanggal 20 Oktober 2010. Fakultas Kedokteran Hewan UGM Yogyakarta
Yatim, Wildan. 2003. Genetika. Penerbit Tarsito: Bandung.
Yoni. 2004. Biologi Sel dan Molekuler. JICA: Yogyakarta.
1. Bagaimana struktur dan jenis kromosom?
2. Bagaimana proses pembelahan meiosis?
3. Bagaimana proses pembelahan mitosis?
4. Apa saja abnormalitas kromosom?
II. Pembahasan
1. Bagaimana struktur dan jenis kromosom?
A. Struktur Kromosom
Struktur kromosom terdiri atas:
a. Kromonema : di dalam kromosom terdapat pita bentuk spiral.
b. Kromomer : kromonema mempunyai penebalan penebalan di beberapa tempat, yang disebut kromomer. ( disebut juga bahan nukloprotein yang mengendap )
c. Sentromer : bentuk kromosom ditentukan oleh letak sentromer , didalam sentromer terdapat granul kecil yang dinamakan sferul. Kromosom yang memiliki 1 sentromer disebut kromosom monosentrik, kromosom yang memiliki 2 sentromer dinamakan kromosom disentrik sedangkan yang memiliki banyak sentromer disebut kromosom polisentrik. Memisahkan kromosom menjadi dua bagian atau lengan. Lengan pendek dari kromosom disebut lengan p. Lengan yang panjang disebut lengan q.
d. Lekukan kedua : dapat mempunyai peranan yakni menjadi tempat terbentuknya nucleolus
e. Telomere : bagian dari ujung – ujung kromosom yang menghalang halangi bersambungnya kromosom satu dengan kromosom lainnya.
f. Satelit : bagian yang merupakan tambahan pada ujung kromosom. Tidak setiap kromosom memiliki satelit, kromosom yang memiliki satelit dinamakan kromosom satelit ( Suryo,2005).
B. Jenis Kromosom
Berdasarkan letak sentromer, kromosom dapat dibagi menjadi beberapa bentuk diantaranya :
a. Metasentris, jika sentromer terletak pada median (ditengah-tengah) sentromer sehingga kromosom terbagi menjadi 2 bagian yang sama dan berbentuk seperti huruf V.
b. Submetasentris, jika sentromer terletak submedian (kearah salah satu ujung kromosom) sehingga kromosom terbagi menjadi dua bagian lengan yang tidak sama panjangnya, dan berbentuk seperti huruf J.
c. Akrosentris, apabila sentromer terletak subterminal (didekat ujung kromosom) sehinggga kromosom tidak membengkok melainkan lurus seperti batang, satu lengan kromosom sangat panjang sedang lengan yang lain sangat pendek.
d. Telosentris, apabila sentromer terletak diujung kromosom, sehingga kromosom hanya memiliki satu lengan saja yang sangat panjang (Saladin, 2003)..
2. Bagaimana proses pembelahan meiosis?
1. Meiosis I
a. Interfase I
Meiosis didahului oleh interfase, dimana setiap kromosom mengalami proses replikasi. Proses ini menyerupai pada replikasi kromosom mitosis. Untuk setiap kromosom, setiap kromatid ( anak) menyerupai sifat genetik yang sama menambat pada sentromer. Ada sepasang sentriol (pada sel hewan) juga mengalami replikasi untuk membentuk dua pasang.
b. Profase I
Pasangan kromosom homolog dan terjadi crossing over atau recombination merupakan langkah yang unik dari meiosis. Kromosom yang berpasangan disebut Bivalent atau tetrads dimana mempunyai 2 kromosom dan 4 kromatid dengan satu kromosom dari masing Parent.
Profase meiosis I dibagi atas 5 sub-tahap: leptoten, zigoten, pakiten, diloten, dan diakinesis.
1) Leptoten adalah ketika kromatin terpilin menjadi kromosom. Terdapat 2 pasang kromosom homolog.
2) Zigoten adalah ketika kromosom homolog mengandeng; sebelah berasal dari kromosom induk (kromosom matroklin) dan sebelah lain dari kromosom bapak (kromosom patroklin). Dibeberapa tempat terjadi persilangan (chiasma; jamak: chiasmata).
3) Pakiten adalah kromosom homolog mengandeng rapat sepanjang lengannya, dari pangkal ke ujung terbentuk tetrade.
4) Diploten, Setiap kromosom membelah longitudinal membentuk dua kromatid, sentromer masih satu terjadi chiasmata pada beberapa tempat natara kromatid homolog; dari chiasmata timbul crossing over.
5) Diakinesis adalah kromosam (kromatid) mencapai pilinan maksimal, sehingga mencapai besar maksimal pula. Kromosom homolog merenggang, nukleus menghilang, selapu inti hancur, sentriol menganda dan setiap pasang menuju kutub berseberangan.
c. Metafase I
Selaput inti menghilang, serat gelondong terbentuk anatara kedua pasang sentriol, yang terdiri dari: mikrotubuli dan mikrofilia. Kromosom (berpasangan homolog) bergerak ke bidang ekuator.
c. Anafase I
Sel memanjang dari kutub ke kutub. Kromosom homolog berpisah ke kutub berseberangan dan kromatid belum terbentuk. Kromosom yang bersifat haploid akan terbentuk pada setiap kutub.
d. Telofase I
Selaput inti terbentuk kembali. Sepasang sentriol berada dipinggir luar selaput. Cytokinesis terjadi, sehingga sel induk menjadi sel anak. Gametosit I pada akhir meiosis I menjadi gametosit II.
2. Meiosis II
a. Profase II
Masanya pendek sekali. Selaput inti hilang. Sentriol mengganda dan menuju ke kutub berseberangan inti. Kromatid disetiap kromosom belum terpisah. Sentromer masih satu.
b. Metafase II
Serat gelondong terbentuk antara pasangan sentriol. Kromosom (sepasang kromatid) yang menggatung pada serat gelondong lewat sentromer pindah ke bidang equator.
c. Anafase II
Sel memanjang dari kutub ke kutub menurut poros serat gelondong. Sentromer pada setiap pasangan kromatid membelah sehingga kromatid bersaudara lepas. Kromatid berpisah dan bergerak ke kutub berseberangan.
d. Telofase II
Kromatid terbuka kembali pilinannya, terlepas-lepas, menjadi jala halus: kromatin. Selaput inti terbentuk kembali. Nucleolus muncul, melekat pada kromatin. Terjadi sitokinesis, sehingga dari dua gametaosit II terbentuk 4 gametid. Gametid mengandung kromosom separuh dari sel induk, dari 2N pada gametosit I, menjadi 1N pada gametid. Dengan proses transformasi gametid nanti akan berubah menjadi gamet, yakni sel benih matang.
Meiosis menghasilkan gamet yang mengandung bahan genetis yang:
1. Separuh dari bahan gametogonium
2. Bervariasi, karena terjadinya crossing over pada profase I (Siregar, Nirwana.dkk dan Yoni 2004).
| perbedaan | Mitosis | miosis |
| Interphase | Lama | sebentar |
| Prophase | Sebentar, tak ada sub-phase | Terdapat 2x prophase; pada prophase I terdapat sub-phase |
| Terbentuknya kromosom | Awal prophase | Pertengahan prophase I (pakiten) |
| Kromosom homolog | Tidak bergandeng | Bergandeng |
| Tetrad | Tidak terbentuk | Terbentuk |
| Metaphase (sentromernya) | Terpisah | Terpisah saat metaphase II |
| Anaphase (kromatid) | Pindah ke kutub yang bersebrangan | Pindah saat anaphase II |
| Telophase | Terbentuk 2 sel anakan dengan kromosom diploid | Terbentuk 2 sel anakan; haploid sat telophase I dan terbentuk 4 sel anakan; haploid saat telophase II |
| Interkinesis | Tidak ada | Ada |
| Terjadi pada jaringan | Somatif dan germinatif | Germinatif |
(Wildan Yatim, 2003).
A. Siklus Hidup Sel
Siklus hidup sel adalah periode dari reproduksi sel ke reproduksi sel berikutnya. Jika sel mamalia tidak dihambat dan bereproduksi secepat mungkin, siklus hidupnya mungkin sekitar 10-30 jam. Siklus sel diakhiri oleh mitosis yang menyebabkan pembelahan sel menjadi dua sel anakan baru. Tahap mitosis yang sebenarnya hanya sekitar 30 menit, lebih dari 95 persen dari siklus hidupnya adalah tenggang waktu yang disebut interfase. Faktor penghambat atau inhibitori hampir selalu memperlambat atau menghentikan siklus sel. Oleh karena itu, sel yang berbeda dari tubuh memiliki periode siklus hidup yang bervariasi, dari sel sumsum tulang yang selalu membelah, sampai sel saraf yang bertahan seumur hidup (Guyton & Hall, 2006).
Siklus sel tersebut dibagi menjadi empat fase utama: G1, S, G2, dan M.
G1 merupakan fase gap (fase antara) pertama, interval antara pembelahan sel dan replikasi DNA. Selama fase ini, sel menyintesis protein, tumbuh, dan melakukan tugasnya untuk tubuh. Sel pada fase G1 juga mulai melakukan replikasi sentriol untuk mempersiapkan pembelahan berikutnya dan mengumpulkan material yang dibutuhkan untuk replikasi DNA pada fase selanjutnya.
S merupakan fase sintesis, yaitu ketika sel melakukan replikasi DNA, menghasilkan dua set molekul DNA identik, yang kemudian dibagikan pada dua sel anakan saat pembelahan.
G2 merupakan fase gap kedua, memakan waktu lebih singkat antara replikasi DNA dan pembelahan sel. Pada G2, sel selesai mereplikasi sentriol dan menyintesis enzim yang mengatur pembelahan sel. Fase G1, S dan G2 secara keseluruhan disebut interfase, fase di antara fase M.
M adalah fase mitosis, yaitu fase ketika sel mereplikasi nukleus dan terpisah menjadi dua untuk membentuk dua sel baru.
Panjang siklus sel bervariasi dari tipe sel satu ke tipe sel lainnya. Beberapa sel juga ada yang menghentikan siklusnya untuk “beristirahat” dan berhenti membelah dalam waktu sehari, setahun, atau seumur hidup. Sel demikian disebut sel yang berada pada fase G0 (G-zero). Keseimbangan antara sel yang aktif bersiklus dengan sel pada fase G0 merupakan faktor penting untuk menentukan jumlah sel pada tubuh. Ketidakmampuan untuk menghentikan siklus dan memasuki G0 merupakan karakteristik sel kanker (Saladin, 2003).
Replikasi kromosom berlangsung sekitar beberapa menit setelah replikasi DNA selesai. DNA baru mengumpulkan molekul protein secukupnya. Dua kromosom yang terbentuk masih melekat satu sama lain (sampai waktunya mitosis) pada titik yang disebut sentromer yang berlokasi di dekat pusat. Kromosom yang terduplikasi namun masih melekat disebut kromatid (Guyton & Hall, 2006).
B. Mitosis
Proses sel membelah menjadi dua sel baru disebut mitosis. Sekali setiap kromosom bereplikasi membentuk kromatid, pada kebanyakan sel, mitosis akan terjadi dengan sendirinya dalam waktu 1-2 jam (Guyton & Hall, 2006).
Mitosis memiliki 4 fungsi utama:
1. Membentuk embrio multiseluler dari sel telur yang difertilisasi.
2. Pertumbuhan jaringan.
3. Penggantian sel-sel yang tua dan sel mati.
4. Perbaikan jaringan yang rusak.
Sel telur dan sperma diproduksi dengan kombinasi dari mitosis dan bentuk pembelahan lain yang disebut meiosis. Semua sel pada tubuh diproduksi seluruhnya melalui mitosis. Empat fase mitosis telah dikenal: profase, metafase, anafase, dan telofase (Saladin, 2003).
1. Profase
Pada profase, yaitu permulaan mitosis, kromosom memendek dan memadat sehingga mudah didistribusikan ke sel anakan. Kromosom pada tahap ini berisi dua badan genetis identik yang disebut sister chromatids, bergabung bersama pada sentromer Pada saat profase, terdapat 2n kromosom, dua kromatid per kromosom, dan satu molekul DNA per kromatid. Selubung nukleus menghilang selama profase dan melepaskan kromosom ke sitosol. Sentriol mulai menumbuhkan mikrotubulus, yang mendorong sepasang sentriol sampai dua kutub sel.
2. Metafase
Kromosom berbaris secara acak pada garis tengah sel. Mikrotubulus tumbuh dari setiap sentriol dan beberapa menempel pada sentromer. Bentuk ini disebut spindel mitosis. Mikrotubulus menahan sentriol ke membran plasma terdekat.
3. Anafase
Setiap sentromer membelah menjadi dua dan kromatid memisah satu sama lain. Setiap kromatid sekarang merupakan kromosom yang berdiri sendiri. Dua kromosom anakan ini bermigrasi ke kutub sel yang berlawanan, dengan sentromer di ujung. Protein kompleks pada sentromer yang disebut kinetokor berperan sebaga motor molekuler yang mendorong kromosom sepanjang jalurnya. Salah satu dari kinetokor adalah protein dynein, suatu protein yang juga menyebabkan pergerakan pada silia dan flagela.
4. Telofase
Kromosom berkumpul pada kedua sisi sel. Retikulum endoplasma kasat memproduksi selubung nukleus baru yang mengelilingi setiap kumpulan kromosom, dan kromosom mulai terurai dan kembali ke bentuk kromatin. Spindel mitosis menghilang. Setiap nukleus yang baru akan membentuk nukleoli, mengindikasikan telah siap membuat RNA dan menyiapkan sintesis protein.
Telofase adalah akhir dari pembelahan inti, tetapi dilengkapi dengan sitokinesis (pembelahan sitoplasma). Sitokinesis terjadi dengan protein motor myosin yang menarik mikrofilamen aktin pada kerangka membran. Peristiwa ini menghasilkan alur pembelahan di sepanjang ekuator sel, dan sel secepatnya membelah menjadi dua. Interfase kemudian dimulai pada sel baru (Saladin, 2003).
Aktivasi dan inhibisi pada pembelahan sel merupakan subjek penelitian untuk penanganan kanker dan perbaikan jaringan. Sel akan membelah jika:
1. Telah cukup besar dan memiliki sitoplasma yang cukup untuk dibagikan ke dua sel anakan.
2. Telah mereplikasi DNA, sehingga dapat memberikan duplikat gen pada setiap sel anakan.
3. Menerima nutrisi yang cukup.
4. Dirangsang oleh faktor pertumbuhan, sinyal kimia yang disekresikan keping darah, sel ginjal, dan sumber lain.
5. Sel tetangganya mati, membuka ruang pada jaringan untuk membuat sel baru.
Sel akan berhenti membelah ketika nutrisi atau faktor pertumbuhan tidak ada, atau jika sel tersebut bersinggungan secara penuh pada sel-sel tetangga. Penghentian pembelahan sel dalam respon kontak/bersinggungan dengan sel lainnya disebut contact inhibition (Saladin, 2003).
4. Apa saja abnormalitas kromosom?
A. Kelainan Jumlah Kromosom
1. Aneuploidi
Jika kehilangan kromosom, akan terjadi monosomi dan adanya kromosom tambahan sehingga terjadi trisomi. Kedua bentuk ini memiliki kromosom lebih dari 2n, kondisi ini juga disebut aneuploidi (Yunani: “duplikasi yang tidak baik”). Yang bertanggung jawab terhadap kehadiran mono-trisomi adalah non-disjungsi pada gametogenetis proses meiosis.
Selama spermato/oogenesis, gamet dengan kromosom tambahan dan juga dengan kromosom yang hilang dapat terbentuk. Kelainan ini terjadi pada saat disjungsi pada pembelahan meiosis pertama atau meiosis kedua (Anonim, 2010)
2. Euploidi
Euploidi adalah suatu perubahan jumlah kromosom yang berupa perubahan kelipatan jumlah kromosom dari jumlah kromosom diploid (2n) sehingga menjadi triploid (3n), tetraploid (4n), pentaploid (5n) dan seterusnya (Tuti, 2010).
a. Autopoliploid
Yaitu apabila jumlah kromosom suatu individu dilipatgandakan dengan zat mutagenik (misalnya: kolkhisin) atau perlakuan khusus (kejutan suhu dan tekanan). Contohnya tanaman tomat (2n) diberi perlakuan kolkhisin menjadi tomat tetraploid (4n).
b. Allopoliploid
Yaitu merupakan hibridisasi (persilangan) antara dua spesies yang berlainan tetapi masih mempunyai hubungan kekerabatan yang dekat. Hibrid interspesifik yang dihasilkan akan steril, sehingga jumlah kromosomnya harus dilipatgandakan agar fertil. Dengan demikian dari proses ini akan dihadirkan spesies baru. Pada alloploid, genom-genom yang berbeda bersatu melalui hibridisasi (Tuti, 2010).
B. Kelainan Struktur Kromosom
Kelainan struktural kromosom merupakan hasil dari putusnya kromosom yang terjadi selama meiosis. Delesi, duplikasi, dan pembentukkan isokromosom akan mengakibatkan abnormalitas fenotipe, sedangkan insersi, inversi, dan translokasi dapat diseimbangkan.
1. Delesi
Delesi dapat terjadi pada setiap kromosom dalam berbagai ukuran. Konsekuensi delesi tergantung dari ukuran segmen yang menghilang dan gen apa yang ikut hilang. Delesi parsial pada lengan pendek (p) dari kromosom 5 mengakibatkan sindrom cri du chat (gambar 4).
Ujung kromosom (telomer) dapat putus dan menghilang. Kasus ini disebut pembentukkan cincin kromosom yang bertempat pada dua ujung yang saling menempel. Jika tidak ada informasi genetik yang hilang, maka perubahan fenotipe tidak begitu terlihat. Masalah hanya terjadi pada saat pembentukkan gamet.
2. Duplikasi
Duplikasi kromosom merupakan penggandaan bagian kromosom. Seringkali dinamakan sebagai trisomi parsial.
3. Isokromosom
Pembentukkan isokromosom jarang terjadi, terjadinya terutama pada kromosom X. Kromosom tidak membelah secara memanjang, tetapi melintang. Hasil dari isokromosom yaitu adanya dua lengan yang pendek atau dua lengan panjang. Fenotip dari orang yang memiliki isokromosom mirip dengan sindrom Turner.
4. Insersi
Insersi terjadi jika bagian kromosom menyisipi kromosom pada bagian lain. Karena tidak ada informasi genetik yang hilang, maka kelainan secara fenotipe tidak terlihat.
5. Inversi
Jika ada bagian kromosom yang patah kemudian masuk kembali, namun terbalik, maka terjadilah inversi. Fenotipe dari kelainan ini biasanya tidak menunjukkan keanehan, karena informasi pada kromosom masih ada. Jika yang berpindah termasuk sentromernya maka disebut inversi perisentrik, lawannya disebut inversi parasentrik (Anonim, 2010).
6. Chimera
Adalah hewan yang memiliki populasi sel dari spesies berbeda, yaitu sel dengan karyotipe berbeda yang berasal dari 2 atau lebih zigot dengan karyotipe berbeda. Contohnya adalah Freemartin yang merupakan chimera XX:XY. Freemartin adalah contoh abnormalitas kromosom pada sapi dan tergolong chimera sekunder. Chimera primer terjadi jika 2 sperma memfertilisasi ovum yang sama.
Contoh lain adalah betina mule yang fertil. Mule memiliki sifat campuran antara kromosom kuda dengan keledai, dan digolongkan sebagai chimera daripada hybrid. Selain itu ada chimera domba-kambing yang dapat melangsungkan siklus estrus, menghasilkan ovum fertil, dan bunting dengan sempurna. Istilah chimera juga digunakan untuk menjelaskan organisme yang memiliki DNA asing di dalam genomnya (Boden, 2005).
III. Daftar Pustaka
Anonim. 2010. Deviating Chromosome Number or Structure. www.embryology.ch/anglais/kchromaber/ abweichende01.html. Diakses tanggal 19 Oktober 2011
Boden, E. 2005. Black's Veterinary Dictionary. London: A & C Black
Guyton, A. C., & Hall, J. E. 2006. Textbook of Medical Physiology. Philadelphia: Elsevier Saunders
Saladin. 2003. Anatomy and Physiology: The Unity Form and Function, Third Edition. New York: McGraw-Hill
Siregar, Nirwana. Dkk. - .Biologi Kedokteran Biologi Reproduksi & Embryology. Departemen Biologi Fakultas Kedokteran UPN “Veteran” Jakarta.
Suryo. 2005. Genetik Manusia. Gadjah Mada University Press. Yogyakarta.
Tuti, A. 2010. Perubahan Jumlah dan Struktur Kromosom. Materi Kuliah Pengantar Tanggal 20 Oktober 2010. Fakultas Kedokteran Hewan UGM Yogyakarta
Yatim, Wildan. 2003. Genetika. Penerbit Tarsito: Bandung.
Yoni. 2004. Biologi Sel dan Molekuler. JICA: Yogyakarta.
0 komentar:
Posting Komentar