Sel merupakan unit dasar kehidupan. Reproduksi sel adalah
proses memperbanyak jumlah sel dengan cara membelah diri,
baik pada organisme uniseluler maupun multiseluler.
Pembelahan sel pada organisme uniseluler merupakan suatu
cara bagi organisme tersebut untuk melestarikan jenisnya.
Sedangkan, bagi organisme multiseluler, pembelahan sel
menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan organisme.
Misalnya, pada manusia, sel-sel memperbanyak diri sehingga
tubuh manusia tersebut menjadi besar dan tinggi. Selain itu,
reproduksi sel pada organisme multiseluler juga menghasilkan
sel-sel gamet yang berguna pada saat perbanyakan secara
generatif (reproduksi organisme melalui proses perkawinan).
Reproduksi sel merupakan proses penggandaan materi
genetik (DNA) yang terdapat di dalam nukleus. Sehingga,
menghasilkan sel-sel anakan yang memiliki materi genetik yang
sama.
Berdasarkan organisasi sel, organisme dapat dibedakan
menjadi dua, yaitu organisme prokariotik dan eukariotik. Pada
organisme prokariotik, reproduksi sel dilakukan dengan cara
membelah diri (pembelahan biner). Sedangkan, reproduksi sel
pada organisme eukariotik dengan cara mitosis dan meiosis.
Pengertian
Reproduksi Sel
A
Gambar 4.1
Pertumbuhan anak
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
61
Reproduksi Sel
pada Organisme
Eukariotik
C Reproduksi sel pada organisme eukariotik terjadi melalui
proses pembelahan sel yang diawali dengan penggandaan
materi genetik (replikasi DNA), kemudian diikuti pembelahan
kromosom. Pembelahan kromosom ini akan diikuti oleh
pembelahan nukleus, lalu diakhiri dengan pembelahan sel.
Pembelahan sel pada organisme eukariotik dapat dibagi
menjadi dua macam, yaitu mitosis dan meiosis. Mitosis dapat
terjadi pada setiap organ dan berfungsi membentuk sel dengan
jumlah kromosom yang sama. Sedangkan, pembelahan meiosis
hanya berlangsung pada jaringan organ seks dan berfungsi
mereduksi jumlah kromosom menjadi separuhnya.
Mitosis dan meiosis merupakan pembelahan sel secara
tidak langsung, yaitu melalui tahapan-tahapan tertentu, dan
ditandai dengan penampakan yang berbeda-beda dari
kromosom yang dikandungnya. Pada saat pembelahan sel,
kromosom mudah diamati di bawah mikroskop, karena
benang-benang kromatin menebal dan memendek serta mudah
menyerap warna. Sebelum sel membelah, sel melakukan
persiapan, seperti pembelahan organel-organel sel, setelah
pembelahan sel selesai, terjadi proses pertumbuhan atau
pertambahan sel. Untuk mengetahui proses pembelahan sel
tersebut, mari cermati uraian berikut.
Gambar 4.2
Pembelahan sel bakteri
Proses pembelahan biner pada sel
bakteri diawali dengan sintesa bahanbahan
yang diperlukan untuk membuat sel
baru. Pada awal pembelahan sel, kromosom
yang terdapat bebas di dalam sel akan
menempel pada dinding sel, kemudian
bersama-sama dengan pembesaran ukuran
sel, berlangsung sintesis sel atau replikasi
DNA (penggandaan kromosom). Setelah
DNA baru selesai dibentuk, dan sel telah
mencapai pembesaran maksimum, akan
terjadi pembelahan sel menjadi dua bagian
yang memiliki bahan genetik yang sama.
kromosom
prokariotik
membran plasma
dinding sel
duplikasi kromosom
dinding sel dan selaput
plasma mulai membelah
terpisah menjadi
dua sel
Siklus sel adalah peristiwa pertumbuhan sel menurut
tahapan tertentu, dan setelah melalui semua tahapan akan
kembali kepada tahapan semula. Siklus sel dapat dibagi menjadi
dua tahapan, yaitu tahapan interfase dan tahapan mitotik (fase
pembelahan).
1. Siklus Sel
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
62
a. Interfase
Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini tidak tepat,
karena dalam tahap ini sel dalam keadaan aktif melakukan
metabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelum
pembelahan. Pada tahap ini, di dalam sel terdapat membran
yang membungkus inti sel. Kromosom tidak tampak karena
kromosom dalam bentuk utas molekul DNA yang halus dan
tidak menggulung sehingga tidak dapat dilihat di bawah
mikroskop cahaya.
Interfase dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:
1) Fase G1 : Sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan
sel baru dan terus menerus melakukan
pembelahan organel.
2) Fase S : Dalam sel terjadi proses replikasi DNA sebagai
materi genetik yang akan diturunkan.
3) Fase G2 : Sel tumbuh membesar dan menyiapkan segala
keperluan untuk pembelahan sel.
b. Fase Pembelahan
Fase ini disebut juga fase mitotik. Pada fase ini terjadi proses
pembelahan sel, baik proses mitosis maupun meiosis. Untuk
lebih mengetahui tentang siklus sel. Mari cermati Gambar 4.3.
di bawah ini.
Gambar 4.3
Siklus sel
Diskusikanlah dengan
teman sebangkumu.
Mengapa interfase sering
disebut tahap istirahat?
Bagaimana pendapatmu
tentang hal tersebut?
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
63
2. Pembelahan Mitosis
Mitosis terjadi pada proses perbanyakan sel atau proses
pertumbuhan suatu jaringan. Contohnya, pada pembentukan
sel-sel darah merah atau pertumbuhan jaringan di daerah
meristem. Mitosis merupakan periode pembelahan sel yang
menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom sama seperti
induknya, yaitu 2n. Mitosis dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu
profase, metafase, anafase, dan telofase. Untuk mengetahui
tahap-tahap pembelahan mitosis tersebut, mari cermati
pembelahan berikut ini.
a. Profase
1) Nukleolus tidak tampak lagi dan membran nukleus telah
melebur.
2) Kromatin mengalami penebalan dan memendek menjadi
kromosom sehingga bisa dilihat dibawah mikroskop.
Benang-benang kromosom berpasangan, tiap-tiap
kromosom menggandakan diri membentuk struktur simetris
yang disebut kromatid. Kedua kromatid masih disatukan
pada satu titik yang disebut sentromer.
3) Pada sel hewan terdapat sepasang sentriol yang memisahkan
diri ke kutub-kutub yang berlawanan. Setelah sampai
di kutub, sentriol membentuk benang-benang spindel yang
melekat pada sentromer di setiap kromatid.
b. Metafase
Kromosom terletak pada bidang di tengah sel dengan
sentromer menempel pada benang spindel. Bidang di tengah
sel ini disebut bidang equator. Posisi kromosom yang tersebar
pada bidang equator ini menyebabkan jumlah kromosom dapat
dihitung dengan tepat dan bentuk kromosom dapat dipelajari.
c. Anafase
Daya tarik benang-benang spindel akan menyebabkan
kedua kromatid terlepas dari ikatan sentromer menuju kutub
masing-masing menjadi 2 kromosom baru. Jumlah kromosom
yang menuju ke kutub yang satu sama dengan kromosom yang
menuju ke kutub yang lain.
d. Telofase
1) Kromosom telah berkumpul di kutub masing-masing.
2) Membran inti muncul dan membungkus dua kelompok
kromosom yang telah terpisah tersebut menjadi dua inti baru.
3) Kromosom makin lama makin menipis, kemudian menjadi
benang-benang kromatin kembali. Sehingga, tidak dapat
di lihat.
4) Nukleolus dapat dilihat kembali.
Gambar 4.4
Pembelahan mitosis
Interfase
Profase
Prometafase
Metafase
Anafase
Telofase
Sitokinesis
Sel anakan
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
64
e. Sitokinesis
Setelah terbentuk dua inti sel, kemudian akan terjadi
perpisahan sitoplasma dengan pembentukan dinding (sekat
pemisah) yang terbentuk dimulai dari pinggir sel menuju ke
tengah memisahkan kedua inti menjadi 2 sel baru.
3. Pembelahan Meiosis
Pembelahan meiosis berlangsung pada saat pembentukan
sel gamet pada organisme diploid atau pada saat pembentukan
spora nonseksual pada jamur. Meiosis berlangsung di jaringan
organ reproduksi seksual atau pada jaringan nutfah. Pada
pembelahan meiosis, setiap sel anak akan menerima separuh
dari jumlah kromosom yang terdapat pada sel induk. Misalnya,
manusia memiliki 46 kromosom dalam sel tubuhnya. Setelah
terjadi pembelahan meiosis pada organ reproduksinya, seperti
testis atau ovarium, akan terbentuk gamet yang mengandung
hanya 23 kromosom.
Meiosis dapat dibagi menjadi dua periode pembelahan,
yaitu Meiosis I dan Meiosis II. Masing-masing periode terdiri
atas tahap-tahap profase, metafase, anafase, dan telofase. Hasil
akhir pembelahan meiosis adalah 4 sel anak yang haploid.
a. Meiosis I
1) Profase I
a) Leptoten : merupakan tahap pertama profase, kromatin
membentuk benang halus leptonema
(kromosom) sehingga kromosom tampak seperti
massa yang tidak teratur.
b) Zigoten : Proses penebalan berjalan terus dan kromosom
mulai berpasangan dengan homolognya.
c) Pakiten : Kromosom yang homolog terdiri atas 4 kromatid
yang disebut tetrad. Pasangan 2 kromosom
homolog disebut bivalen. Pasangan 3 atau 4
kromosom homolog disebut trivalen atau
tetravalen.
d) Diploten : Kromatid pada kromosom homolog dapat
saling melilit dan bertukar ruas satu dengan
yang lain, disebut pindah silang. Dua kromatid
yang disatukan oleh satu sentromer disebut
kromatid bersaudara. Kontak antar kromatid
bersaudara disebut kiasma.
Apa perbedaan antara e) Diakinesis : Tahap akhir profase I, membran inti melarut.
meiosis I dan meiosis II?
Diskusikan dengan teman
sebangkumu.
Bab 4 Reproduksi Sel
65
2) Metafase 1
Benang spindel keluar dari kutub yang berlawanan dan
mengait pada sentromer kromosom yang telah berpasangan.
Semua bivalen terletak pada bidang equator.
3) Anafase 1
Kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang
berlawanan dengan dua kromatid bersaudara masih tetap
terikat pada sentromernya.
4) Telofase 1
Dua kelompok gugus kromosom tiba di dua kutub yang
berlawanan, masing-masing memiliki separuh jumlah gugus
kromosom sel induk. Masing-masing kromosom masih
membawa dua kromatid bersaudara. Selaput inti mulai
terbentuk dan sel-sel anakan memisah.
b. Meiosis II
Pada meiosis II, tahap-tahap yang terjadi dalam meiosis I
terulang kembali. Agar berbeda, tahap-tahap meosis II
dinamakan Profase II, Metafase II, Anafase II, dan Telofase II.
1) Profase II
Selaput inti dan nukleus dalam sel mulai menghilang dan
benang-benang spindel menarik sentromer kedua kutub yang
berbeda.
2) Metafase II
Kromosom terletak pada bidang equator dan setiap
sentromer pada kromosom diikat oleh benang spindel.
3) Anafase II
Sentromer membelah dan dua kromatid berpisah,
kemudian bergerak kearah berlawanan menuju kutub.
4) Telofase II
Kromosom berkumpul pada kutub yang berbeda, dan
membran inti muncul membungkus kelompok kromosom
tersebut. Setelah melewati 2 kali pembelahan, maka dari satu
sel akan dihasilkan 4 sel dengan masing-masing sel mengandung
kromosom separuh jumlah sel induknya.
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
66
Gambar 4.5
Reproduksi sel secara
meiosis
Terjadi pada semua sel tubuh (autosom) yang
sedang memperbanyak diri.
Hanya terdapat satu tahap pembelahan dalam
satu siklus pembelahan sel.
Tidak terdapat pasangan kromosom homolog,
yang berpisah adalah kromatid-kromatid yang
bergerak menuju kutub yang berbeda.
Tidak terjadi pertukaran segmen kromosom.
Sel baru yang dihasilkan dari suatu mitosis akan
mempunyai struktur genetik yang sama dengan
sel awal.
Hasil akhir dari pembelahan satu sel adalah dua
sel baru yang sama.
Hanya terjadi pada sel gonad pada saat
pembentukan gamet
Terdapat dua tahap pembelahan, yaitu meiosis I
dan meiosis II.
Terdapat pasangan kromosom homolog pada
meiosis I, kemudian setiap anggota pasangan
kromosom akan bermigrasi menuju kutub yang
berbeda. Pada meiosis II baru terjadi pemisahan
kromatid seperti pada mitosis.
Terjadi pindah silang antara kromosom homolog
yang berpasangan.
Sel yang dihasilkan melalui proses meiosis akan
mempunyai jumlah kromosom separuh dari sel
semula.
Hasil akhir dari pembelahan satu sel adalah
empat sel baru yang mempunyai jumlah
kromosom separuh daeri sel induk.
Mitosis Meiosis
Tabel 4.1 Perbandingan Mitosis dan Meiosis
(a) Leptoten (b) Zigoten (c) Pakiten (d) Diploten
(e) Diakinesis (f) Metafase I (g) Awal anafase I (h) Akhir anafase I
(i) Telofase I (j) Interfase (k) Profase II (l) Metafase II
(m) Anafase II (n) Telofase II (o) Tetrad (p) 4 sel anakan
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
67
Gambar 4.4
Perbandingan meiosis dan
mitosis
Bekerjalah dengan temanmu.
Judul
Proses Pembelahan Mitosis dan Meiosis
Tujuan
Untuk mengetahui perbedaan pembelahan mitosis dan
meiosis.
Bahan dan Alat
1) benang berwarna
2) karton berwarna
3) spidol berwarna
4) dua buah karton lebar berwarna putih
5) gunting
6) lem atau double tipe
Cara Kerja
1) Gambarlah fase-fase pembelahan mitosis di kertas putih
menggunakan spidol (lihat Gambar 4.4 Pembelahan
mitosis)
2) Buatlah gambar kromosom di karton berwarna sesuai
dengan fase-fase di atas. Kemudian potong-potong.
3) Tempelkan kromosom dalam setiap fase di karton putih.
Gunakan benang berwarna sebagai benang spindel.
Maarrii Meennccoobbaa
Untuk lebih mengetahui tentang pembelahan mitosis dan
meiosis, coba kamu lakukan kegiatan berikut ini.
Mitosis
Sel induk
Meiosis
Sel induk
Replikasi DNA
Replikasi DNA
2 sel anak
2 sel anak
4 sel anak
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
68
Proses
Pembentukan
Gamet pada Hewan
Tingkat Tinggi dan
Manusia
D Pada hewan tingkat tinggi dan manusia terjadi proses
pembentukan sel gamet pada jaringan organ reproduksinya.
Pembentukan sel kelamin jantan atau sperma yang terjadi di
dalam testis disebut spermatogenesis. Sedangkan, di dalam
ovarium terjadi pembentukan sel kelamin betina atau ovum
yang disebut Oogenesis. Spermatogenesis dan Oogenesis
termasuk pembelahan meiosis, karena terjadi di jaringan organ
reproduksi dan menghasilkan 4 sel anak yang haploid. Untuk
lebih mengetahui tentang spermatogenesis dan oogenesis, mari
cermati uraian berikut ini.
Gamet jantan atau sperma dibentuk dalam kelenjar yang
disebut testis. Testis berfungsi membentuk sperma dan
androgen (hormon jantan). Sperma dibentuk dalam epitelium
nutfah (Seminiferus tubules) yang terdapat dalam testis. Jaringan
epitelium nutfah disusun oleh lapisan-lapisan sel yang
memproduksi sperma yang tersusun berdasarkan urutan
perkembangan spermatogenesis, mulai spermatogonium pada
lapisan dasar sampai sperma pada lumen tubuh. Spermatogonium
tidak langsung bermeiosis membentuk gamet, tetapi
melakukan mitosis terlebih dahulu untuk memperbanyak
spermatogonium, kemudian membelah secara meiosis.
Hasil pembelahan meiosis spermatogonium adalah
spermatosit primer. Spermatosit primer mengalami meiosis
I menjadi dua spermatosit sekunder, kemudian masing-masing
spermatosit sekunder mengalami meiosis II, menjadi
4 spermatid yang sama besarnya dan jumlah kromosomnya
haploid. Kemudian, sel spermatid akan berkembang menjadi
1. Spermatogenesis
4) Beri keterangan dengan kata-katamu sendiri.
5) Lakukan hal yang sama untuk pembelahan meiosis.
Pertanyaan
1) Mengapa pada pembelahan meiosis, kromosom anakan
setengah dari induknya?
2) Mengapa dalam meiosis terjadi pindah silang, sedangkan
meiosis tidak?
3) Apa perbedaan yang mendasar antara mitosis dan meiosis?
Apa yang dapat disimpulkan? Diskusikan hasil kelompokmu
dengan kelompok lain.
Bab 4 Reproduksi Sel
69
sperma atau spermatozoa. Dalam proses perkembangan ini,
spermatid akan kehilangan hampir seluruh sitoplasmanya,
tetapi sperma memperoleh organ berupa ekor yang berfungsi
untuk bergerak dalam proses pembuahan sperma mengandung
mitokondria yang menyediakan ATP sebagai sumber energi
untuk bisa beberapa minggu atau bulan (pada manusia
berlangsung 74 hari).
2. Oogenesis
Gambar 4.8
Spermatogenesis
Pembentukan gamet betina atau oogenesis berlangsung di
dalam ovarium organ kelamin betina. Gamet betina atau ovum
dibentuk di dalam satu paket sel yang disebut folikel yang
terdapat dalam ovarium. Folikel disusun oleh satu sel yang dapat
bermeiosis disebut oogonium (sel induk ovum) yang mempunyai
kromosom diploid. Oogonium ini dikelilingi satu lapis sel folikel
yang akan melindungi dan memberi nutrisi sel telur yang
dewasa. Oogonium (2n) akan bermitosis dan berkembang
menjadi sel yang siap bermeiosis, disebut oosit primer. Oosit
primer ini akan mengalami pembelahan meiosis I menjadi oosit
sekunder dan badan kutub primer, kemudian pada akhir
meiosis II, dari oosit sekunder dihasilkan satu sel oosit dan satu
badan kutub sekunder. Sedangkan, dari badan kutub primer
Sitoplasma
penyuplai
Spermatogonium Penghubung antara
sel penyuplai
Basal lamina Inti sel penyuplai
Spermatogonium
mengganda
Spermatogonium
Spermatosit
primer
Spermatosit
sekunder
Spermatid primer
Spermatid sekunder
Spermatozoa
Jembatan sitoplasma
Lumen tubula seminiferus
Mitosis
Memasuki
Meiosis I
Meiosis I
selesai
Meiosis II
Diskusikan dengan teman
sebangkumu.
Apa perbedaan proses
pembentukan sperma dan
ovum?
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
70
Proses
Pembentukan
Gamet pada
Tumbuhan Tingkat
Tinggi
E
Mikrosporogenesis adalah pembentukan gamet di dalam
organ jantan bunga yang menghasilkan serbuk sari. Dalam
kepala sari (anther) terdapat empat mikrosporangium. Setiap
mikrosporangium mengandung mikrosporosit (diploid).
Mikrosporosit ini mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II.
Pembelahan meiosis ini menghasilkan empat mikrospora
haploid dan berkelompok menjadi satu yang disebut tetrad. Inti
sel setiap mikrospora mengalami pembelahan inti (kariokinesis)
sehingga menghasilkan 2 nukleus haploid, yaitu nukleus saluran
serbuk sari dan nukleus generatif. Setelah serbuk sari terbentuk,
nukleus generatif mengalami pembelahan mitosis menghasilkan
dua nukleus sperma, tetapi tidak diikuti sitokinesis. Jadi, satu
serbuk sari yang masak mempunyai tiga nukleus haploid, yaitu
satu nukleus vegetatif (saluran serbuk sari) dan dua nukleus
generatif (sperma).
1. Mikrosporogenesis
Gambar 4.9
Oogenesis
menghasilkan 2 badan kutub sekunder. Jadi, oosit primer
mengalami pembelahan meiosis dan menghasilkan 1 ootid (sel
telur) dan 3 badan kutub.
Dalam pembelahan meiosis I (oosit primer menjadi oosit
sekunder) pembagian sitoplasma tidak sama sehingga
menghasilkan satu sel besar yang disebut oosit sekunder dan satu
sel kecil yang disebut badan kutub primer. Begitu pula pada saat
meiosis II (oosit sekunder menjadi ootid). Oosit sekunder yang
mengandung hampir semua sitoplasma dan kuning telur
membelah secara tidak sama membentuk sebuah ootid besar
dan sebuah badan kutub sekunder yang berukuran kecil. Pada
saat bersamaan, badan kutub primer membelah menjadi
2 badan kutub sekunder. Selanjutnya, ootid akan mengalami
pertumbuhan dan perkembangan menjadi sel telur yang masak,
sedangkan 3 badan kutub sekunder akan hancur. Telur
merupakan sel paling besar karena telur merupakan sumber
persediaan makanan, ribosom, RNA, dan komponen sitoplasma
lainnya untuk membantu perkembangan embrio.
oogonia
oosit primer
oosit sekunder
badan
kutub
primer
badan
kutub
sekunder
oosit
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
71
Megasporogenesis adalah pembentukan gamet betina di
dalam bakal buah atau ovarium. Di dalam satu ovari (bakal
buah) terdapat sel induk megaspora (megasporosit). Sel induk
megaspora yang bersifat diploid akan bermeiosis menghasilkan
empat sel haploid (tetrad). Dari keempat sel tersebut hanya satu
yang hidup menjadi sel megaspora.
Sel megaspora ini, kemudian mengalami serangkaian
mitosis menghasilkan delapan inti haploid. Delapan inti ini
berada di dalam satu sel besar bernama kantung embrio
(kandung lembaga muda) yang dilingkupi oleh kulit dan bagian
ujungnya terdapat sebuah lubang kecil yang disebut mikrofil.
Mikrofil berfungsi sebagai jalan masuk saluran serbuk sari ke
dalam kandung lembaga. Tiga nukleus terletak di dekat mikrofil
dan dua di antaranya sinergid (mati). Nukleus yang mengalami
pertumbuhan dan perkembangan menjadi ovum (sel telur). Tiga
nukleus yang lain terletak di seberang mikrofil yang disebut
antipoda, selanjutnya akan mati pula karena degenerasi. Dua
nukleus yang terletak di tengah akan bersatu di tengah
kandung lembaga menjadi satu nukleus diploid (2n) atau inti
kandung lembaga sekunder.
proses memperbanyak jumlah sel dengan cara membelah diri,
baik pada organisme uniseluler maupun multiseluler.
Pembelahan sel pada organisme uniseluler merupakan suatu
cara bagi organisme tersebut untuk melestarikan jenisnya.
Sedangkan, bagi organisme multiseluler, pembelahan sel
menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan organisme.
Misalnya, pada manusia, sel-sel memperbanyak diri sehingga
tubuh manusia tersebut menjadi besar dan tinggi. Selain itu,
reproduksi sel pada organisme multiseluler juga menghasilkan
sel-sel gamet yang berguna pada saat perbanyakan secara
generatif (reproduksi organisme melalui proses perkawinan).
Reproduksi sel merupakan proses penggandaan materi
genetik (DNA) yang terdapat di dalam nukleus. Sehingga,
menghasilkan sel-sel anakan yang memiliki materi genetik yang
sama.
Berdasarkan organisasi sel, organisme dapat dibedakan
menjadi dua, yaitu organisme prokariotik dan eukariotik. Pada
organisme prokariotik, reproduksi sel dilakukan dengan cara
membelah diri (pembelahan biner). Sedangkan, reproduksi sel
pada organisme eukariotik dengan cara mitosis dan meiosis.
Pengertian
Reproduksi Sel
A
Gambar 4.1
Pertumbuhan anak
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
61
Reproduksi Sel
pada Organisme
Eukariotik
C Reproduksi sel pada organisme eukariotik terjadi melalui
proses pembelahan sel yang diawali dengan penggandaan
materi genetik (replikasi DNA), kemudian diikuti pembelahan
kromosom. Pembelahan kromosom ini akan diikuti oleh
pembelahan nukleus, lalu diakhiri dengan pembelahan sel.
Pembelahan sel pada organisme eukariotik dapat dibagi
menjadi dua macam, yaitu mitosis dan meiosis. Mitosis dapat
terjadi pada setiap organ dan berfungsi membentuk sel dengan
jumlah kromosom yang sama. Sedangkan, pembelahan meiosis
hanya berlangsung pada jaringan organ seks dan berfungsi
mereduksi jumlah kromosom menjadi separuhnya.
Mitosis dan meiosis merupakan pembelahan sel secara
tidak langsung, yaitu melalui tahapan-tahapan tertentu, dan
ditandai dengan penampakan yang berbeda-beda dari
kromosom yang dikandungnya. Pada saat pembelahan sel,
kromosom mudah diamati di bawah mikroskop, karena
benang-benang kromatin menebal dan memendek serta mudah
menyerap warna. Sebelum sel membelah, sel melakukan
persiapan, seperti pembelahan organel-organel sel, setelah
pembelahan sel selesai, terjadi proses pertumbuhan atau
pertambahan sel. Untuk mengetahui proses pembelahan sel
tersebut, mari cermati uraian berikut.
Gambar 4.2
Pembelahan sel bakteri
Proses pembelahan biner pada sel
bakteri diawali dengan sintesa bahanbahan
yang diperlukan untuk membuat sel
baru. Pada awal pembelahan sel, kromosom
yang terdapat bebas di dalam sel akan
menempel pada dinding sel, kemudian
bersama-sama dengan pembesaran ukuran
sel, berlangsung sintesis sel atau replikasi
DNA (penggandaan kromosom). Setelah
DNA baru selesai dibentuk, dan sel telah
mencapai pembesaran maksimum, akan
terjadi pembelahan sel menjadi dua bagian
yang memiliki bahan genetik yang sama.
kromosom
prokariotik
membran plasma
dinding sel
duplikasi kromosom
dinding sel dan selaput
plasma mulai membelah
terpisah menjadi
dua sel
Siklus sel adalah peristiwa pertumbuhan sel menurut
tahapan tertentu, dan setelah melalui semua tahapan akan
kembali kepada tahapan semula. Siklus sel dapat dibagi menjadi
dua tahapan, yaitu tahapan interfase dan tahapan mitotik (fase
pembelahan).
1. Siklus Sel
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
62
a. Interfase
Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini tidak tepat,
karena dalam tahap ini sel dalam keadaan aktif melakukan
metabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelum
pembelahan. Pada tahap ini, di dalam sel terdapat membran
yang membungkus inti sel. Kromosom tidak tampak karena
kromosom dalam bentuk utas molekul DNA yang halus dan
tidak menggulung sehingga tidak dapat dilihat di bawah
mikroskop cahaya.
Interfase dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:
1) Fase G1 : Sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan
sel baru dan terus menerus melakukan
pembelahan organel.
2) Fase S : Dalam sel terjadi proses replikasi DNA sebagai
materi genetik yang akan diturunkan.
3) Fase G2 : Sel tumbuh membesar dan menyiapkan segala
keperluan untuk pembelahan sel.
b. Fase Pembelahan
Fase ini disebut juga fase mitotik. Pada fase ini terjadi proses
pembelahan sel, baik proses mitosis maupun meiosis. Untuk
lebih mengetahui tentang siklus sel. Mari cermati Gambar 4.3.
di bawah ini.
Gambar 4.3
Siklus sel
Diskusikanlah dengan
teman sebangkumu.
Mengapa interfase sering
disebut tahap istirahat?
Bagaimana pendapatmu
tentang hal tersebut?
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
63
2. Pembelahan Mitosis
Mitosis terjadi pada proses perbanyakan sel atau proses
pertumbuhan suatu jaringan. Contohnya, pada pembentukan
sel-sel darah merah atau pertumbuhan jaringan di daerah
meristem. Mitosis merupakan periode pembelahan sel yang
menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom sama seperti
induknya, yaitu 2n. Mitosis dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaitu
profase, metafase, anafase, dan telofase. Untuk mengetahui
tahap-tahap pembelahan mitosis tersebut, mari cermati
pembelahan berikut ini.
a. Profase
1) Nukleolus tidak tampak lagi dan membran nukleus telah
melebur.
2) Kromatin mengalami penebalan dan memendek menjadi
kromosom sehingga bisa dilihat dibawah mikroskop.
Benang-benang kromosom berpasangan, tiap-tiap
kromosom menggandakan diri membentuk struktur simetris
yang disebut kromatid. Kedua kromatid masih disatukan
pada satu titik yang disebut sentromer.
3) Pada sel hewan terdapat sepasang sentriol yang memisahkan
diri ke kutub-kutub yang berlawanan. Setelah sampai
di kutub, sentriol membentuk benang-benang spindel yang
melekat pada sentromer di setiap kromatid.
b. Metafase
Kromosom terletak pada bidang di tengah sel dengan
sentromer menempel pada benang spindel. Bidang di tengah
sel ini disebut bidang equator. Posisi kromosom yang tersebar
pada bidang equator ini menyebabkan jumlah kromosom dapat
dihitung dengan tepat dan bentuk kromosom dapat dipelajari.
c. Anafase
Daya tarik benang-benang spindel akan menyebabkan
kedua kromatid terlepas dari ikatan sentromer menuju kutub
masing-masing menjadi 2 kromosom baru. Jumlah kromosom
yang menuju ke kutub yang satu sama dengan kromosom yang
menuju ke kutub yang lain.
d. Telofase
1) Kromosom telah berkumpul di kutub masing-masing.
2) Membran inti muncul dan membungkus dua kelompok
kromosom yang telah terpisah tersebut menjadi dua inti baru.
3) Kromosom makin lama makin menipis, kemudian menjadi
benang-benang kromatin kembali. Sehingga, tidak dapat
di lihat.
4) Nukleolus dapat dilihat kembali.
Gambar 4.4
Pembelahan mitosis
Interfase
Profase
Prometafase
Metafase
Anafase
Telofase
Sitokinesis
Sel anakan
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
64
e. Sitokinesis
Setelah terbentuk dua inti sel, kemudian akan terjadi
perpisahan sitoplasma dengan pembentukan dinding (sekat
pemisah) yang terbentuk dimulai dari pinggir sel menuju ke
tengah memisahkan kedua inti menjadi 2 sel baru.
3. Pembelahan Meiosis
Pembelahan meiosis berlangsung pada saat pembentukan
sel gamet pada organisme diploid atau pada saat pembentukan
spora nonseksual pada jamur. Meiosis berlangsung di jaringan
organ reproduksi seksual atau pada jaringan nutfah. Pada
pembelahan meiosis, setiap sel anak akan menerima separuh
dari jumlah kromosom yang terdapat pada sel induk. Misalnya,
manusia memiliki 46 kromosom dalam sel tubuhnya. Setelah
terjadi pembelahan meiosis pada organ reproduksinya, seperti
testis atau ovarium, akan terbentuk gamet yang mengandung
hanya 23 kromosom.
Meiosis dapat dibagi menjadi dua periode pembelahan,
yaitu Meiosis I dan Meiosis II. Masing-masing periode terdiri
atas tahap-tahap profase, metafase, anafase, dan telofase. Hasil
akhir pembelahan meiosis adalah 4 sel anak yang haploid.
a. Meiosis I
1) Profase I
a) Leptoten : merupakan tahap pertama profase, kromatin
membentuk benang halus leptonema
(kromosom) sehingga kromosom tampak seperti
massa yang tidak teratur.
b) Zigoten : Proses penebalan berjalan terus dan kromosom
mulai berpasangan dengan homolognya.
c) Pakiten : Kromosom yang homolog terdiri atas 4 kromatid
yang disebut tetrad. Pasangan 2 kromosom
homolog disebut bivalen. Pasangan 3 atau 4
kromosom homolog disebut trivalen atau
tetravalen.
d) Diploten : Kromatid pada kromosom homolog dapat
saling melilit dan bertukar ruas satu dengan
yang lain, disebut pindah silang. Dua kromatid
yang disatukan oleh satu sentromer disebut
kromatid bersaudara. Kontak antar kromatid
bersaudara disebut kiasma.
Apa perbedaan antara e) Diakinesis : Tahap akhir profase I, membran inti melarut.
meiosis I dan meiosis II?
Diskusikan dengan teman
sebangkumu.
Bab 4 Reproduksi Sel
65
2) Metafase 1
Benang spindel keluar dari kutub yang berlawanan dan
mengait pada sentromer kromosom yang telah berpasangan.
Semua bivalen terletak pada bidang equator.
3) Anafase 1
Kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang
berlawanan dengan dua kromatid bersaudara masih tetap
terikat pada sentromernya.
4) Telofase 1
Dua kelompok gugus kromosom tiba di dua kutub yang
berlawanan, masing-masing memiliki separuh jumlah gugus
kromosom sel induk. Masing-masing kromosom masih
membawa dua kromatid bersaudara. Selaput inti mulai
terbentuk dan sel-sel anakan memisah.
b. Meiosis II
Pada meiosis II, tahap-tahap yang terjadi dalam meiosis I
terulang kembali. Agar berbeda, tahap-tahap meosis II
dinamakan Profase II, Metafase II, Anafase II, dan Telofase II.
1) Profase II
Selaput inti dan nukleus dalam sel mulai menghilang dan
benang-benang spindel menarik sentromer kedua kutub yang
berbeda.
2) Metafase II
Kromosom terletak pada bidang equator dan setiap
sentromer pada kromosom diikat oleh benang spindel.
3) Anafase II
Sentromer membelah dan dua kromatid berpisah,
kemudian bergerak kearah berlawanan menuju kutub.
4) Telofase II
Kromosom berkumpul pada kutub yang berbeda, dan
membran inti muncul membungkus kelompok kromosom
tersebut. Setelah melewati 2 kali pembelahan, maka dari satu
sel akan dihasilkan 4 sel dengan masing-masing sel mengandung
kromosom separuh jumlah sel induknya.
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
66
Gambar 4.5
Reproduksi sel secara
meiosis
Terjadi pada semua sel tubuh (autosom) yang
sedang memperbanyak diri.
Hanya terdapat satu tahap pembelahan dalam
satu siklus pembelahan sel.
Tidak terdapat pasangan kromosom homolog,
yang berpisah adalah kromatid-kromatid yang
bergerak menuju kutub yang berbeda.
Tidak terjadi pertukaran segmen kromosom.
Sel baru yang dihasilkan dari suatu mitosis akan
mempunyai struktur genetik yang sama dengan
sel awal.
Hasil akhir dari pembelahan satu sel adalah dua
sel baru yang sama.
Hanya terjadi pada sel gonad pada saat
pembentukan gamet
Terdapat dua tahap pembelahan, yaitu meiosis I
dan meiosis II.
Terdapat pasangan kromosom homolog pada
meiosis I, kemudian setiap anggota pasangan
kromosom akan bermigrasi menuju kutub yang
berbeda. Pada meiosis II baru terjadi pemisahan
kromatid seperti pada mitosis.
Terjadi pindah silang antara kromosom homolog
yang berpasangan.
Sel yang dihasilkan melalui proses meiosis akan
mempunyai jumlah kromosom separuh dari sel
semula.
Hasil akhir dari pembelahan satu sel adalah
empat sel baru yang mempunyai jumlah
kromosom separuh daeri sel induk.
Mitosis Meiosis
Tabel 4.1 Perbandingan Mitosis dan Meiosis
(a) Leptoten (b) Zigoten (c) Pakiten (d) Diploten
(e) Diakinesis (f) Metafase I (g) Awal anafase I (h) Akhir anafase I
(i) Telofase I (j) Interfase (k) Profase II (l) Metafase II
(m) Anafase II (n) Telofase II (o) Tetrad (p) 4 sel anakan
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
67
Gambar 4.4
Perbandingan meiosis dan
mitosis
Bekerjalah dengan temanmu.
Judul
Proses Pembelahan Mitosis dan Meiosis
Tujuan
Untuk mengetahui perbedaan pembelahan mitosis dan
meiosis.
Bahan dan Alat
1) benang berwarna
2) karton berwarna
3) spidol berwarna
4) dua buah karton lebar berwarna putih
5) gunting
6) lem atau double tipe
Cara Kerja
1) Gambarlah fase-fase pembelahan mitosis di kertas putih
menggunakan spidol (lihat Gambar 4.4 Pembelahan
mitosis)
2) Buatlah gambar kromosom di karton berwarna sesuai
dengan fase-fase di atas. Kemudian potong-potong.
3) Tempelkan kromosom dalam setiap fase di karton putih.
Gunakan benang berwarna sebagai benang spindel.
Maarrii Meennccoobbaa
Untuk lebih mengetahui tentang pembelahan mitosis dan
meiosis, coba kamu lakukan kegiatan berikut ini.
Mitosis
Sel induk
Meiosis
Sel induk
Replikasi DNA
Replikasi DNA
2 sel anak
2 sel anak
4 sel anak
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
68
Proses
Pembentukan
Gamet pada Hewan
Tingkat Tinggi dan
Manusia
D Pada hewan tingkat tinggi dan manusia terjadi proses
pembentukan sel gamet pada jaringan organ reproduksinya.
Pembentukan sel kelamin jantan atau sperma yang terjadi di
dalam testis disebut spermatogenesis. Sedangkan, di dalam
ovarium terjadi pembentukan sel kelamin betina atau ovum
yang disebut Oogenesis. Spermatogenesis dan Oogenesis
termasuk pembelahan meiosis, karena terjadi di jaringan organ
reproduksi dan menghasilkan 4 sel anak yang haploid. Untuk
lebih mengetahui tentang spermatogenesis dan oogenesis, mari
cermati uraian berikut ini.
Gamet jantan atau sperma dibentuk dalam kelenjar yang
disebut testis. Testis berfungsi membentuk sperma dan
androgen (hormon jantan). Sperma dibentuk dalam epitelium
nutfah (Seminiferus tubules) yang terdapat dalam testis. Jaringan
epitelium nutfah disusun oleh lapisan-lapisan sel yang
memproduksi sperma yang tersusun berdasarkan urutan
perkembangan spermatogenesis, mulai spermatogonium pada
lapisan dasar sampai sperma pada lumen tubuh. Spermatogonium
tidak langsung bermeiosis membentuk gamet, tetapi
melakukan mitosis terlebih dahulu untuk memperbanyak
spermatogonium, kemudian membelah secara meiosis.
Hasil pembelahan meiosis spermatogonium adalah
spermatosit primer. Spermatosit primer mengalami meiosis
I menjadi dua spermatosit sekunder, kemudian masing-masing
spermatosit sekunder mengalami meiosis II, menjadi
4 spermatid yang sama besarnya dan jumlah kromosomnya
haploid. Kemudian, sel spermatid akan berkembang menjadi
1. Spermatogenesis
4) Beri keterangan dengan kata-katamu sendiri.
5) Lakukan hal yang sama untuk pembelahan meiosis.
Pertanyaan
1) Mengapa pada pembelahan meiosis, kromosom anakan
setengah dari induknya?
2) Mengapa dalam meiosis terjadi pindah silang, sedangkan
meiosis tidak?
3) Apa perbedaan yang mendasar antara mitosis dan meiosis?
Apa yang dapat disimpulkan? Diskusikan hasil kelompokmu
dengan kelompok lain.
Bab 4 Reproduksi Sel
69
sperma atau spermatozoa. Dalam proses perkembangan ini,
spermatid akan kehilangan hampir seluruh sitoplasmanya,
tetapi sperma memperoleh organ berupa ekor yang berfungsi
untuk bergerak dalam proses pembuahan sperma mengandung
mitokondria yang menyediakan ATP sebagai sumber energi
untuk bisa beberapa minggu atau bulan (pada manusia
berlangsung 74 hari).
2. Oogenesis
Gambar 4.8
Spermatogenesis
Pembentukan gamet betina atau oogenesis berlangsung di
dalam ovarium organ kelamin betina. Gamet betina atau ovum
dibentuk di dalam satu paket sel yang disebut folikel yang
terdapat dalam ovarium. Folikel disusun oleh satu sel yang dapat
bermeiosis disebut oogonium (sel induk ovum) yang mempunyai
kromosom diploid. Oogonium ini dikelilingi satu lapis sel folikel
yang akan melindungi dan memberi nutrisi sel telur yang
dewasa. Oogonium (2n) akan bermitosis dan berkembang
menjadi sel yang siap bermeiosis, disebut oosit primer. Oosit
primer ini akan mengalami pembelahan meiosis I menjadi oosit
sekunder dan badan kutub primer, kemudian pada akhir
meiosis II, dari oosit sekunder dihasilkan satu sel oosit dan satu
badan kutub sekunder. Sedangkan, dari badan kutub primer
Sitoplasma
penyuplai
Spermatogonium Penghubung antara
sel penyuplai
Basal lamina Inti sel penyuplai
Spermatogonium
mengganda
Spermatogonium
Spermatosit
primer
Spermatosit
sekunder
Spermatid primer
Spermatid sekunder
Spermatozoa
Jembatan sitoplasma
Lumen tubula seminiferus
Mitosis
Memasuki
Meiosis I
Meiosis I
selesai
Meiosis II
Diskusikan dengan teman
sebangkumu.
Apa perbedaan proses
pembentukan sperma dan
ovum?
Sumber: Image.google.co.id
Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA
70
Proses
Pembentukan
Gamet pada
Tumbuhan Tingkat
Tinggi
E
Mikrosporogenesis adalah pembentukan gamet di dalam
organ jantan bunga yang menghasilkan serbuk sari. Dalam
kepala sari (anther) terdapat empat mikrosporangium. Setiap
mikrosporangium mengandung mikrosporosit (diploid).
Mikrosporosit ini mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II.
Pembelahan meiosis ini menghasilkan empat mikrospora
haploid dan berkelompok menjadi satu yang disebut tetrad. Inti
sel setiap mikrospora mengalami pembelahan inti (kariokinesis)
sehingga menghasilkan 2 nukleus haploid, yaitu nukleus saluran
serbuk sari dan nukleus generatif. Setelah serbuk sari terbentuk,
nukleus generatif mengalami pembelahan mitosis menghasilkan
dua nukleus sperma, tetapi tidak diikuti sitokinesis. Jadi, satu
serbuk sari yang masak mempunyai tiga nukleus haploid, yaitu
satu nukleus vegetatif (saluran serbuk sari) dan dua nukleus
generatif (sperma).
1. Mikrosporogenesis
Gambar 4.9
Oogenesis
menghasilkan 2 badan kutub sekunder. Jadi, oosit primer
mengalami pembelahan meiosis dan menghasilkan 1 ootid (sel
telur) dan 3 badan kutub.
Dalam pembelahan meiosis I (oosit primer menjadi oosit
sekunder) pembagian sitoplasma tidak sama sehingga
menghasilkan satu sel besar yang disebut oosit sekunder dan satu
sel kecil yang disebut badan kutub primer. Begitu pula pada saat
meiosis II (oosit sekunder menjadi ootid). Oosit sekunder yang
mengandung hampir semua sitoplasma dan kuning telur
membelah secara tidak sama membentuk sebuah ootid besar
dan sebuah badan kutub sekunder yang berukuran kecil. Pada
saat bersamaan, badan kutub primer membelah menjadi
2 badan kutub sekunder. Selanjutnya, ootid akan mengalami
pertumbuhan dan perkembangan menjadi sel telur yang masak,
sedangkan 3 badan kutub sekunder akan hancur. Telur
merupakan sel paling besar karena telur merupakan sumber
persediaan makanan, ribosom, RNA, dan komponen sitoplasma
lainnya untuk membantu perkembangan embrio.
oogonia
oosit primer
oosit sekunder
badan
kutub
primer
badan
kutub
sekunder
oosit
Sumber: Image.google.co.id
Bab 4 Reproduksi Sel
71
Megasporogenesis adalah pembentukan gamet betina di
dalam bakal buah atau ovarium. Di dalam satu ovari (bakal
buah) terdapat sel induk megaspora (megasporosit). Sel induk
megaspora yang bersifat diploid akan bermeiosis menghasilkan
empat sel haploid (tetrad). Dari keempat sel tersebut hanya satu
yang hidup menjadi sel megaspora.
Sel megaspora ini, kemudian mengalami serangkaian
mitosis menghasilkan delapan inti haploid. Delapan inti ini
berada di dalam satu sel besar bernama kantung embrio
(kandung lembaga muda) yang dilingkupi oleh kulit dan bagian
ujungnya terdapat sebuah lubang kecil yang disebut mikrofil.
Mikrofil berfungsi sebagai jalan masuk saluran serbuk sari ke
dalam kandung lembaga. Tiga nukleus terletak di dekat mikrofil
dan dua di antaranya sinergid (mati). Nukleus yang mengalami
pertumbuhan dan perkembangan menjadi ovum (sel telur). Tiga
nukleus yang lain terletak di seberang mikrofil yang disebut
antipoda, selanjutnya akan mati pula karena degenerasi. Dua
nukleus yang terletak di tengah akan bersatu di tengah
kandung lembaga menjadi satu nukleus diploid (2n) atau inti
kandung lembaga sekunder.