Metabolisme-SelPengertian Metabolisme Sel

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam makhluk hidup, mulai makhluk hidup bersel satu yang sangat sederhana seperti bakteri, protozoa, jamur, tumbuhan, hewan; sampai mkhluk yang susunan tubuhnya kompleks seperti manuasia. Di dalam proses ini, makhluk hidup mendapat, mengubah dan memakai senyawa kimia dari sekitarnya untuk mempertahankan hidupnya.

Metabolisme meliputi proses sintesis (anabolisme) dan proses penguraian (katabolisme) senyawa atau komponen dalam sel hidup. Semua reaksi metabolisme dikatalis oleh enzim. Hal lain yang penting dalam metabolisme adalah peranannya dalam penawaracunan atau detoksifikasi, yaitu mekanisme reaksi pengubahan zat yang beracun menjadi senyawa tak beracun yang dapat dikeluarkan dari tubuh.

Metabolisme merupakan pertukaran zat pada organisme yang meliputi proses fisika dan kimia, pembentukan, dan penguraian zat di dalam badan yang memungkinkan berlangsungnya hidup. Proses metabolisme ada 2, yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah pembentukan molekul-molekul kompleks dari molekul sederhana, contoh fotosintesis. Kata- bolisme adalah penguraian molekul- molekul kompleks menjadi molekul-molekul sederhana, contoh respirasi Makanan yang dikonsumsi oleh organisme akan mengalami proses metabolisme.

Ketersediaan makanan hanya cukup untuk memenuhi kebutuhan energi. Jika jumlah makanan melebihi kebutuhan, maka kelebihannya akan disimpan di dalam jaringan terutama dalam bentuk lemak dan glikogen (gula otot). Apabila tubuh tidak mendapatkan energi yang cukup, maka simpanan lemak dan glikogen akan dipecah kembali menjadi energi.

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup atau sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim. Metabolisme terbagi menjadi 2 bagian, yaitu anabolisme dan katabolisme. Anabolisme adalah reaksi kimia yang memerlukan energi untuk membentuk senyawa kompleks dari senyawa sederhana. Katabolisme adalah reaksi kimia yang menghasilkan energi dengan memecah senyawa kompleks menjadi senyawa sederhana.

Metabolisme

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : 01 Bagian Sel Tumbuhan Dan Fungsinya Terlengkap

Komponen dan Sifat Enzim

Komponen Enzim

Apoenzim
Yaitu bagian enzim yang berupa protein, bersifat tidak tahan panas (termolabil), dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim.

Gugus prostetik
Yaitu bagian yang bukan protein dan bersifat aktif, terdiri dari kofaktor (molekul anorganik, misalnya Fe, Zn, Cu) dan koenzim (senyawa organik kompleks, misalnya NAD+, FAD, Koenzim A, dan vitamin B).

Sifat-sifat Enzim

Merupakan proteinBiokatalisator (mempercepat reaksi, tanpa ikut bereaksi).Bekerja secara spesifik (hanya mempengaruhi substrat tertentu saja).Diperlukan dalam jumlah sedikit.Bekerja secara bolak-balik.Termolabil (dipengaruhi oleh suhu)

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : enjelasan Organel Sel Beserta Fungsi Menurut Para Ahli

Mekanisme Kerja Enzim

Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan laju reaksi. Enzim meningkatkan reaksi dengan cara menurunkan energi ativasi. Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaitu:

Teori gembok dan kunci ( Lock and key theory)

Teori gembok dan kunci menyatakan bahwa enzim diumpamakan sebagai gembok dan substrat diumpamakan sebagai kunci yang dapat berikatan dengan sisi aktif enzim.

Teori gembok dan kunci ( Lock and key theory)

Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory)

Pada teori ini sisi aktif enzim bersifat fleksibel, sehingga ikatan antara enzim dan substrat dapat berybah menyesuaikan substrat.

Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory)

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Sel Tumbuhan

Faktor yang Memengaruhi Kerja EnzimSuhu, enzim hanya mampu bekerja optimum pada kisaran suhu tertentu (30-40)°C. Suhu yang tinggi dapat menyebabkan denaturasi, sedangkan suhu yang rendah dapat menghambat reaksi.PH optimum yang diperlukan tergantung pada jenis enzimnya.Konsentrasi enzim dan substrat, penambahan kosentrasi enzim mengakibatkan kecepatan reaksi meningkat, sehingga dicapai kecepatan konstan.Inhibator (zat penghambat), dibagi menjadi dua, yaitu:
a. Inhibator kompetitif adalah molekul penghambat yang bersaing dengan substrat mendapatkan aktif enzim
b. Inhibator nonkompetitif adalah molekil penghambat enzim yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktif enzim, sehingga bentuk enzim berubah dan sisi aktif enzim tidak dapat berfungsi. Hal ini menyebabkan substrat tidak masuk ke sisi aktif enzim

Inhibator (zat penghambat)

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Sel Hewan

Katabolisme

Katabolisme adalah serangkaian reaksi yang merupakan proses pemecahan senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang lebih sederhana dengan membebaskan energi, yang dapat digunakan organisme untuk melakukan aktivitasnya.

Fungsi reaksi katabolisme adalah untuk menyediakan energi dan komponen yang dibutuhkan oleh reaksi anabolisme. Katabolisme merupakan suatu proses yang berkebalikan dengan proses anabolisme, yaitu suatu proses pembongkaran, dimana energi yang tersimpan digunakan untuk menyelenggarakan proses-proses kehidupan.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Sejarah Penemuan Sel – Teori, Konsep, Perkembangan, Macam, Karakteristik

Macam Respirasi

Proses repirasi disebut aerob karena dibutuhkan oksigen sebagai akseptor elektron, selain itu disebut respirasi anaerob atau fermentasi. Respirasi aerob terdapat 4 tahap utama yaitu Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Siklus Krebs dan Transpor Elektron.

1. Glikolisis

Glikolisis adalah 10 tahap pertama biokimia yang menghasilkan ATP pada fosforilasi tingakt substrat. Untuk 1 molekul glukosa, 2 ATP digunakan pada 3 tahap pertama dan 4 ATP dihasilkan pada 4 tahap terakhir. Hasil kotor glikolisis yaitu 2 molekul asam piruvat (3C), 2 ATP, 2 NADH dan 2 H2O.

Glikolisis terjadi di sitosol atau sitoplasma dan bisa dianggap proses anaerob karena belum menggunakan oksigen. Ringkasan tahap glikolisis:

Fosforilasi glukosa oleh ATP.Penyusunan kembali struktur glukosa yang terfosforilasi, diikuti oleh fosforilasi kedua.Molekul glukosa(6C) akhirnya pecah menjadi 2 senyawa 3 karbon berlainan yaitu Glyceraldehyde 3 phosphate (G3P atau PGAL) dan satunya lagi yaitu Dihydroxylacetone phosphate (DHAP). DHAP segera diubah menjadi PGAL oleh enzim isomerase. (Proses perubahan ini mencapai kesetimbangan di dalam tabung reaksi namun hal ini tidak terjadi di dalam tubuh makhluk hidup).Oksidasi yang diikuti oleh fosforilasi dari fosfat anorganik(bukan dari ATP) menghasilkan 2 NADH dan 2 molekul difosfogliserat(BPG/PGA), masing-masing dengan 1 ikatan fosfat berenergi tinggi.Pelepasan ikatan berenergi tinggi dengan 2 ADP menghasilkan 2 ATP dan meninggalkan 2 molekul fosfogliserat(PGA).Pelepasan air menyebabkan 2 molekul fosfoenolpiruvat dengan ikatan fosfat energi tinggi.Pelepasan fosfat energi tinggi oleh 2 ADP menghasilkan 2 ATP dan hasil akhir glikolisis yaitu 2 molekul asam piruvat.

Ringkasan tahap glikolisis

Enzim-enzim dalam proses glikolisis yaitu:

Heksokinase: Fosforilasi glukosa oleh ATP sehingga menghasilkan glukosa 6 fosfat.Fosfoglukoisomerase: Penyusunan molekul glukosa terfosforilasi menjadi fruktosa terfosforilasi (fruktosa 6 fosfat).Fosfofruktokinase: Fosforilasi fruktosa 6 fosfat oleh ATP sehingga menghasilkan Fruktosa 1,6Aldolase: Memecah fruktosa 1,6 difosfat menjadi dihidroksilaseton fosfat dan gliseraldehida 3 fosfat.Isomerase: Mengubah semua dihidroksilaseton fosfat menjadi gliseraldehida 3 fosfat.Gliseraldehida 3 fosfat dehidrogenase atau triosa fosfat dehidrogenase: Fosforilasi Gliseraldehida 3 fosfat oleh fosfat anorganik dari sitosol, oksidasi untuk membentuk NADH sehingga menghasilkan 1,3 difosfogliserat.Fosfogliserokinase: Pelepasan gugus fosfat untuk membentuk ATP sehingga menghasilkan 3 fosfogliserat.Fosfogliseromutase: Merubah 3 fosfogliserat menjadi 2 fosfogliserat.Enolas: Menghasilkan air sehingga terbentuk fosfoenolpiruvat.Piruvat kinase: Pelepasan gugus fosfat untuk membentuk ATP sehingga hasil akhir berupa asam piruvat.

2. Dekarboksilasi oksidatif

Dekarboksilasi oksidatif adalah tahap kedua dimana 2 molekul asam piruvat yang dihasilkan dari 1 molekul glukosa dirubah menjadi senyawa berkarbon 2 yaitu: Asetil CoA (asetil koenzim A) dengan melepaskan 2 CO2 dan 2 NADH. Dekarboksilasi oksidatif terjadi di dalam membran luar mitokondria. Enzim yang berperan adalah CoA dan piruvat dehirogenase yang berfungsi mereduksi piruvat sehingga melepaskan CO2 dan NADH serta berikatan dengan piruvat tereduksi(asetil) untuk dibawa ke mitokondria.

3. Siklus Krebs (Asam Sitrat)

Siklus Krebs adalah tahap ketiga dengan 9 reaksi dimana gugus asetil dari piruvat dioksidasi sehingga menghasilkan 6NADH, 2FADH, 2ATP dan 4CO2. Siklus ini dinamakan siklus Krebs karena ditemukan oleh Hans Krebs. Siklus Krebs bisa disbut juga siklus asam sitrat karena senyawa yang pertama kali terbentuk adalah asam sitrat.

Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan ringkasan tahapannya sebagai berikut:

Siklus Krebs

Asetil CoA ditambah Oksaloasetat menghasilkan molekul sitrat yang berkarbon 6.Penyusunan kembali molekul sitrat dan dekarboksilasi. 5 reaksi berikutnya menyederhanakan sitrat ke molekul 5 karbon dan kemudian ke molekul 4 karbon yaitu suksinat. Selama reaksi ini berlangsung, dihasilkan 2 NADH dan 1 ATP.Regenerasi oksaloasetat. Suksinat melewati 3 reaksi tambahan untuk menjadi oksaloasetat. Selama proses ini, dihasilkan 1 NADH dan 2 FADH.

Enzim-enzim yang digunakan:

Sitrat sintetase: Membentuk sitrat dari oksaloasetat dan asetil CoA. Kerja enzim ini irreversible dan terhambat saat konsentrasi ATP tinggi dan dipicu ketika konsentrasi ATP rendah.Akonitase: Penyusunan kembali molekul sitrat dengan memindahkan gugus H dan OH pada karbon berlainan, membentuk isositrat.Isositrat dehidrogenase: Mengoksidasi isositrat sehingga dihasilkan NADH dan CO2, sehingga isositrat berubah menjadi molekul 5 karbon, α ketoglutarat.α ketoglutarat dehidrogenase: Mengoksidasi α ketoglutarat membentuk gugus suksinil yang bersatu dengan Coa sehingga terbentuk suksinil CoA.Suksinil KoA sintetase: Pelepasan ikatan antara gugus suksinil dan KoA untuk dijadikan ATP sehingga molekul tersisa menjadi Suksinat.Suksinat dehidrogenase: Mengoksidasi suksinat menjadi fumarat dan menghasilkan FADH.Fumarase: Menambahkan air ke fumarat untuk membentuk malat.Malat dehidrogenase: Mengoksidasi malat dan melepaskan NADH sehingga terbentuk kembali oksaloasetat.

4. Rantai transport elektron

Transport elektron adalah proses terakhir untuk mengahsilkan ATP, H2O yang terjadi di membran dalam/krista mitokondria. Pada tahap ini, elektron yang dibawa oleh NADH ditransfer ke berbagai pembawa elektron supaya energinya bisa digunakan untuk memompa proton. Gradien proton yang dibuat oleh transpor elektron digunakan oleh enzim ATP sintase untuk menghasilkan ATP. Proses pemompaan proton untuk menghasilkan ATP juga disebut kemiosmosis.

Enzim-enzim yang terlibat anatara lain NADH dehidrogenase (melepaskan ion H dari NAD dan mengoper elektron ke ubiquinon), ubiquinon (mengoper elektron ke komplek protein sitrokrom), kompleks bc1 (memompa proton dan mengoper elektron ke sitrokrom c), sitokrom c (mereduksi oksigen dengan 4 elektron membentuk air), ATP sintase (memompa proton untuk menghasilkan ATP).

Hasil akhir respirasi seluler:

Glikolisis, hasil 2 ATP, 2 piruvat, 2 NADH, 2 H2Dekarboksilasi oksidatif, hasil 2 NADH, 2 COSiklus Krebs, hasil 6 HADH, 2 FADH, 4 CO2, 2 ATP.Transpor elektron, hasil 34 ATP, H2

Jumlah bersih ATP : 38 ATP(36 ATP karena 2 ATP dipakai untuk memasukkan NADH ke mitokondria, 30 ATP karena membran mitokondria agak bocor sehingga proton bisa lewat tanpa melalui ATP sintase dan mitokondria terkadang memakai gradien proton untuk keperluan lain seperti memasukkan piruvat ke matriks daripada sintesis ATP).

Rantai transport elektron

Respirasi Anaerob

Fermentasi, atau respirasi anaerob, yaitu proses pemecahan molekul yang berlangsung tanpa bantuan oksigen. Jika tak ada oksigen, sel tidak memliki akseptor elektron alternatif untuk memproduksi ATP, sehingga terpaksa elektron yang didapatkan dari glikolisis diangkut oleh senyawa organik.

Termasuk ke dalam fermentasi adalah fermentasi asam laktat, fermentasi alkohol, dan fermentasi asam laktat. Fermentasi alkohol dilakukan oleh ragi dengan cara melepaskan gugus Co2 dari piruvat melalui dekarboksilasi dan menghasilkan molekul 2 karbon, asetaldehida. Asetaldehida kemudian menerima elektron dari NADH sehingga berubah menjadi etanol. Fermentasi alkohol dilakukan oleh tumbuhan. Fermentasi asam laktat dilakukan oleh sel hewan dengan cara mentransfer elektron dari NADH kembali ke piruvat sehingga dihasilkan asam laktat yang menyebabkan pegal-pegal.

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Penjelasan Ciri-Ciri Serta Fungsi Mikrofilamen Sel

Anabolisme

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis. Anabolisme yang menggunakan energi cahaya dikenal dengan fotosintesis, sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia dikenal dengan kemosintesis.

Fotosintesis

Fotosintesis (anabolisme karbohidrat), adalah proses anabolisme yang menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Tahapan fotosintesis adalah reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi terang (light-depending reaction)

Adalah reaksi yang bergantung pada cahaya, dan terjadi dalam tilakoid (grana). Reaksi terang secara singkat: H2O à O2 + NADP+ H+ e + ATP (reaksi tidak setara).

Reaksi terang (light-depending reaction)

Tahapan reaksi terang:

Cahaya diterima oleh fotosistem II menyebabkan fotoeksitasi 4e darinya.Fotolisis air adalah proses pemecahan molekul air oleh cahaya menurut reaksi: 2H2O d O2 + 4e + 4H+ O2 yang dihasilkan dibuang ke lingkungan atau digunakan untuk respirasi aerob, dan 4e digunakan untuk menetralkan fotosistem II.4e yang difotoeksitasi dari fotosistem II dibawa berjalan-jalan melalui plastokuinon, kompleks sitokrom dan plastosianin (aliran non-siklik), sehingga ruang tilakoid bermuatan negatif dan memacu pembentukan ATP (fotofosforilasi). Hal tersebut juga menyebabkan proton (H+ ) dari fotolisis air dipompa keluar membran tilakoid.Cahaya diterima fotosistem I menyebabkan fotoeksitasi 2e darinya.4e dari fotosistem II yang telah dibawa berjalan-jalan:2e nya digunakan untuk menetralkan fotosistem I.2e lainnya bersama dengan 2e dari fotosistem I bergerak menuju kompleks ferredoksin.2e yang digunakan untuk menetralkan fotosistem I akan berputar-putar di sekitar fotosistem I dan kompleks sitokrom (aliran siklik).Hasil dari aliran elektron:
a. Aliran elektron non-siklik: Melibatkan fotosistem II dan I, memacu pembentukan ATP pada plastosianin dan NADPH oleh NADP+ reduktase pada kompleks ferredoksin.
b. Aliran elektron siklik: Melibatkan fotosistem I, memacu pemompaan proton (H+) kembali ke ruang tilakoid dari kompleks sitokrom. Proton lalu bergerak melalui ATP-sintase memacu pembentukan ATP.

Jika perlakuan diberikan kepada fotosistem:

Isolasi fotosistem I masih memungkinkan pembentukan O2, dan menyebabkaN peningkatan NADPH dan penurunan ATP.Isolasi fotosistem II tidak memungkinkan pembentukan O2 dan NADPH, dan menyebabkan penurunan ATP.Reaksi gelap (light-independent reaction)

Adalah reaksi yang tidak bergantung pada cahaya, dan terjadi dalam stroma pada mesofil. Reaksi gelap dilakukan apabila telah terjadi reaksi terang.

RuBP + CO2 + NADPH + ATP d C6H12O6 + NADP+ (reaksi tidak setara)

Reaksi gelap dapat berlangsung menurut empat macam jalur:

Reaksi gelap

Jalur C3 (siklus Calvin) Jalur C3 dilakukan oleh tumbuhan pada umumnya. Pada jalur C3, fiksasi CO2 menghasilkan PGA (atom karbon 3). Siklus Calvin terjadi pada mesofil.

Jalur C4 (jalur Hatch-Slack) Jalur C4 dilakukan oleh tumbuhan yang hidup di lahan terbuka tidak teduh. Tumbuhan C4 tidak dapat membuka stomatanya secara penuh pada siang hari, sehingga CO2 ditimbun terlebih dahulu menjadi oksaloasetat (atom karbon 4) baru kemudian mengalami siklus Calvin. Pada tumbuhan C4, penimbunan terjadi pada mesofil, sedangkan siklus Calvin terjadi di jaringan penyokong vaskuler.

Jalur CAM (Crassulacean Acid Metabolism) Jalur CAM dilakukan oleh tumbuhan yang hidup di iklim gurun/kering atau epifit, contohnya famili Crassulaceae, Agavaceae dan Cactaceae. Tumbuhan CAM tidak dapat membuka stomatanya sama sekali pada siang hari, sehingga CO2 ditimbun seperti jalur C4 pada malam hari, namun siklus Calvin baru terjadi pada siang hari keesokannya.

Jalur C2/fotorespirasi (jalur Glikolat) Jalur C2 terjadi apabila tumbuhan mendapat intensitas cahaya yang terlalu tinggi. Akibat intensitas cahaya terlalu tinggi: a. Konsentrasi O2 dalam daun menjadi tinggi, sehingga CO2 tidak dapat masuk. b. O2 akan diikat oleh RuBP (fotorespirasi). c. Tidak terjadi fotosintesis (menurunkan produksi glukosa).

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Membran Sel – Pengertian, Struktur, Komponen, Kerangka, Fungsi, Komposisi

Kemosintesis

Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu. Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Aplikasi Bioteknologi Modern – Pengertian, Genetika, kedokteran, pertanian, peternakan, limbah, Biokimia, Virologi, Biologi sel

Pembelahan Sel

Pembelahan Sel

Mitosis dapat diartikan sebagai pembelahan normal sel tubuh (sel somatis) untuk membentuk sel anakan yang masing-masing mempunyai komplemen kromosom yang sama dengan sel orangtua. Dalam mitosis, satu sel induk (sel yang membelah) akan menghasilkan dua sel anakan (turunan) yang secara genetik identik.

Jika sel induk yang membelah mengandung kromosom diploid (2n), sel anakan yang dihasilkan dari pembelahan tersebut juga diploid (2n). Pembelahan mitosis bertujuan agar terjadi proses pertumbuhan pada tubuh manusia serta untuk mengganti sel-sel yang rusak. Dengan pembelahan mitosis, seseorang dapat bertambah tinggi, kuku-kuku jari mereka bertambah panjang, rambut mereka juga bertambah panjang. Apabila kulit manusia terluka, maka sel-sel pada jaringan yang terluka itu akan melakukan pembelahan untuk memperbaiki jaringan yang rusak.

1. Fase Interfase

Sel dikatakan berada pada tahap interfase apabila sedang tidak aktif membelah. Terdapat 3 tahap standar pada interfase. Ketiga tahap standar itu adalah G1, S, dan G2. Tahap keempat pada interfase disebut dengan tahap G0, yang mengacu pada tahap istirahat khusus.

Fase Interfase

Fase G1 (gap 1) adalah tahap persiapan sel untuk melakukan replikasi DNA dengan mensintesis protein baru dan mengaktifkan komponen sitoskeleton (mikrotubulus, filament intermediet, dan mikrofilamen). Secara metabolik dapat dikatakan bahwa sel sangat aktif karena semua komponen sel disintesis dan sel tumbuh dengan cepat. Pada tahap ini, di dalam nucleus setiap kromosom merupakan dobel heliks DNA tunggal yang belum tereplikasi. Dengan kata lain DNA yang ada masih berjumlah 1 salinan (1c) dan diploid (2n).

Fase S (sintesis) merupakan tahap dimana sel mulai melakukan replikasi (duplikasi) DNA. Pada setiap kromosom akan berisi dua dobel heliks DNA identik yang disebut kromatid, menyatu pada sentromer. Hasil dari tahapan ini adalah terbentuknya 2 salinan DNA yang diploid (2c, 2n).

Fase G2 (gap 2) merupakan periode yang sangat penting dalam metabolisme dan pertumbuhan sel sebelum mengalami mitosis. Karena pada tahap ini, sel memiliki kesempatan kedua untuk mengentikan tahap siklus sel apabila terjadi kesalahan dalam replikasi DNA, dengan melakukan perbaikan atau pemberian rangsangan untuk mengalami apoptosis (kematian sel terprogram). Pada fase ini, dapat dilihat bahwa kromosom belum mengalami penebalan dan masih dalam bentuk panjang, sementara sentriol mulai membelah dan spindel yang dihasilkan dari mikrotubulus mulai terbentuk untuk persiapan pembelahan.1 Tahapan terakhir yang masih tergolong dari tahap interfase adalah G0. Tahapan ini dapat disebut sebagai tahap istirahat. Apabila sel mendapat rangsangan untuk melewati tahap G0, sel tersebut akan maju ke tahap lain, bila tidak demikian, maka sel akan tetap berada pada tahap G0.

2. Fase Mitosis

Fase mitosis (M), adalah tahap pembelahan sel yang membutuhkan proses yang jauh lebih singkat daripada interfase. Waktu yang diperlukan pada fase M ini adalah sekitar 30 menit hingga 1 jam.7 Ada empat fase dalam pembelahan mitosis yaitu :

a. Profase

Tahap awal profase, kromsom yang sebelumnya telah bereplikasi akan berkondensasi (menjadi lebih pendek dan lebih tebal dengan cara penggulungan serat DNA) menjadi dua kromatid yang bergabung pada sentromer. Kemudian, pasangan sentriol akan berpisah dan mulai bergerak ke sisi nukleus yang berlawanan, dan apabila telah sampai di sisi nukleus, sentriol akan membentuk benang benang spindel.

Tahap AWAL Profase1

Selanjutnya adalah tahap akhir profase, dimana nukleolus melebur dan membran nukleus menghilang, sehingga memungkinkan benang-benang spindel memasuki nukleus. Mikrotubulus yang muncul dari kinektokor (bagian kromosom yang merupakan tempat pelekatan benang-benang spindel selama pembelahan inti – struktur pada sentromer), dapat berinteraksi dengan benang spindel.

Tahap Akhir Profase1

b. Metafase

Metafase adalah tahap dimana kromosom yang secara jelas tampak menjadi dua set pasangan berada di tengah-tengah sel (bidang ekuator). Sentromer pada semua kromosom akan saling berikatan dengan benang spindel untuk kemudian ditarik ke masing-masing kutub. Kinektokor memisah dan kromatid mulai bergerak menjauh.

Metafase

c. Anafase

Anafase adalah tahap dimana mikrotubulus mulai menarik pasangan kromosom agar terpisah (menuju salah satu kutub sentriol dan kutub sentriol yang lainnya). Pergerakan ini dapat terjadi karena pemendekan dan pemanjangan mikrotubulus yang membentuk spindel. Akhir anafase ditandai dengan adanya dua set kromosom lengkap yang berkumpul pada kedua kutub sel.

Anafase

d. Telofase

Pada tahap telofase, pada ujung-unjung sel terdapat masing-masing satu set kromosom lengkap.2 Kromosom mulai merenggang dan kembali menjadi masa kromatin. Dengan demikian, dua nukleus kembali terbentuk, diikuti dengan melebur dan terurainya kromosom serta terbentuknya membran nukleus dan terbentuknya kembali nukleolus. Pada akhirnya, sel akan mengalami sitokinesis yaitu pembelahan sitoplasma. Pembelahan sitoplasma berada tepat di pertengah masa kromosom, lalu berlanjut di sekitar sel hingga akhirnya membelah sel tersebut menjadi dua sel terpisah.

Telofase

Meiosis adalah pembelahan sel yang terjadi dalam pembentukan sel-sel kelamin (sel telur dan sperma). Berbeda dengan mitosis, jumlah kromosom sel hasil pembelahan adalah setengah dari sel induknya (n = haploid). Pembelahan meiosis ini memiliki tujuan untuk menghasilkan sel telur maupun sel sperma yang matang.

Meiosis melibatkan replikasi DNA dalam sel serta diikuti dua kali pembelahan sel (meiosis I dan meiosis II). Nantinya, akan terbentuk empat sel anakan yang masing-masing memiliki 23 kromosom. Pada pria, keempat sel anak aan hidup dan berdiferensiasi menjadi sperma matang. Sementara pada wanita, hanya akan ada satu sel anakan yang hidup dan menjadi sel telur yang matang. Apabila sel sperma dan sel telur bertemu, maka akan dihasilkan embrio dengan kromosom total 46 (23 pasang kromosom).

Fase-fase meiosis adalah sebagai berikut: interfase, meiosis I (profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I), interkinase, dan yang terakhir adalah meiosi II (profase II, matafase II, anafase II, dan telofase II).  Fase-fase tersebut sedikit berbeda dari fase-fase pada pembelahan mitosis.

a. Interfase

Pada interfase, sel berada pada tahap persiapan untuk melakuan pembelahan. Sama seperti pada interfase mitosis, persiapan yng dimaksud adalah proses sintesis protein dan replikasi DNA. DNA akan direplikasi dari satu salinan menjadi dua salinan. Sel yang akan membelah mereplikasi DNA di setiap kromosomnya sehingga terbentuk dua kromatid yang bergabung pada sentromer (kromosom homolog).

Interfase Meiosis

b. Meiosis I

1. Profase I

Profase I adalah tahap yang cukup panjang karena masih dibagi menjadi lima sub tahapan, yaitu leptoten, zigoten, pakiten, diploten dan diakinesis. Leptoten adalah tahap dimana kromatin menjadi kromosom yang mengalami kondensasi dan terlihat sebagai benang tunggal yang panjang. Pada tahap zigoten, kromosom homolog akan saling berdekatan dan berpasangan atau sering disebut “melakukan sinapsis”.

Di tahapan pakiten, tiap kromosom akan melakukan replikasi menjadi dua kromatid dengan sentromer yang masih tetap menyatu. Tiap kromosom yang berpasangan mengandung empat kromatid disebut dengan tetrad atau bivalen. Selanjutnya adalah tahap diploten dimana kromosom homolog terlihat saling menjauhi. Saat kromosom homolog saing menjauh, terjadi pelekatan berbentuk X di tempat tertetu pada kromosom yang disebut kiasma (jamak: kiasmata). Kiasma adalah bentuk persilangan dua dari empat kromatid suatu kromosom dengan pasangan kromosom homolognya. Selain itu, kiasma juga merupakan tempat terjadinya peristiwa pindah silang (crossing over). Melalui pindah silang itulah tercipta keanekaragaan makhluk hidup.

Tahapan terkahir adalah diakinesis. Pada tahapan ini akan terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan dua sentriol kearah kutub yang berlawanan. Tahapn diakinesis ini diakhiri dengan menghilangnya nukleolus dan hancurnya selaput inti serta tetrad yang mulai bergerak ke bidang ekuator.

Profase I (Diakinesis)

2. Metafase I

Tertad atau bivalen kromosom berada pada bidang ekuator. Kedua kromatid dalam satu kromosom pada setiap pasangan kromosom homolog menghadap ke kutub sel yang sama, sehingga sisanya menghadap ke kutub yang berlawanan. Benang-benang spindel melekat pada sentromer setiap kromosom. Pada tahap ini, terdapat perbedaan dengan pembelahan mitosis. Untuk metafase I, sentromer tidak mengalami pembelahan.

Metafase I

3. Anafase I

Pada anafase I, setiap kromosom yang homolog masing-masing mulai ditarik oleh benang spindel menuju ke kutub yang berlawanan arah. Dengan demikian, didapati bahwa satu kelompok kromosom haploid (n) telah tersusun disetiap kutub. Hal tersebut sesuai dengan tujuan dari anafase yaitu untuk membagi isi kromosom diplod menjadi haploid.

Anafase I

4. Telofase I

Pada dasarnya tahapan ini sama seperti telofase mitosis. Seperti dalam pembelahan itosis, tefase membalik peristiwa yang terjadi daam profase. Kromosom akan melebur, membrane nukleus akan terbentuk begitu juga dengan nucleolus, benang spindel pun akan terurai. Pada akhirnya sitokinesis akan terjadi dan kedua sel akan terpisah

c. Interkinesis

Interkinesis adalah tahap di antara dua pembelahan meiosis. Pada tahap ini tetap terjadi sintesis protein namun tidak terjadi replikasi DNA. Perlu di ingat kembali bahwa hasil dari pembelahan meiosis I menghasilkan dua sel anakan yang haploid (n) namun masih berisi sepasang kromatid yang mengartikan bahwa kandungan DNAnya masih rangkat (2c). Oleh karena itu, akan dilakukan pembelahan meiosis II yang bertujuan unuk membagi kedua salinan tersebut pada sel anakan yang baru.

d. Meiosis II

Pada meiosis II, terdapat empat tahap yang sama dengan meiosis I. Tahap yang pertama adalah profase I. Pada tahap ini peristiwa yang terjadi sama dengan peristiwa pada profase mitosis. Sentriol akan memisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan, dan mikrotubulus dari setiap sentromer melekat pada benang dari sentriol di kutub berlawanan.

Tahap yang kedua adalah metafase II. Pada tahap ini, kromatid berbaris ada bidang ekuator sel. Kromatid yang ada tersusun berpasangan namun tidak lagi dalam bentuk tetrad melainkan disebut dengan dyad. Tahap berikutnya adalah anafase II, pada tahap ini sentromer membelah dan kromatid terpisah menjadi kromosom. Berbeda dengan pembelahan mitsis, kromatid yang terpisah tidak identik secara genetic akibat persilangan atau kombinasi ulang. Pada akhirnya, sel akan memasuki tahapan akhir yang disebut telofase II. Di telofase II, membrane nukleus terbentuk kembali, kromosom melebur, dan terjadi sitokinesis. Sel yang dihasilkan akan bersifat haploid.

Meiosis II

Baca Juga Artikel Yang Mungkin Berhubungan : Fusi Sel – Pengertian, Proses, Manfaat, Antibodi, Hibridoma, Pembuatan, Contoh

Perbedaan Mitosis dan MeiosisSifatMitosisMeiosisJumlah pembelahan intiSatuDuaJumlah total sel saat selesai pembelahanDuaEmpatJumlah kromosom (n)2n dengan jumlah kromosom sama seperti sel induk (manusia 46)1n dengan jumlah kromosom setengah dari sel induk (manusia 23)Jenis selSel tubuh (sel somatik) Sel kelamin (sel gamet)Kejadian pada manusiaSeumur hidupSetelah pubertasFungsiPemeliharaan dan perbaikan sel, pertumbuhan, dan menghasilkan sel-sel yang secara genetik identik.Produksi sel telur dan sel sperma, serta memungkinkan terjadi rekombinasi genetik.

Daftar Pustaka

Aryulina D, Muslim C, Manaf S, Winarni EW. Biologi SMA dan MA untuk kelas XII. Jakarta: Penerbit Erlangga;2009.h 111-2.Corwin JE. Buku saku patofisiologi. Edisi 3. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2009.h 43-6.Marks DB, Marks AD, Smith CM. Biokimia kedokteran dasar: sebuah pendekatan klinis. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2000.h 166-7.Sloane E. Anatomi dan fisiologi untuk pemula. Jakarta: Penerbit Buku Kedokteran EGC; 2004.

Leave a comment

Your email address will not be published. Required fields are marked *