LAPRAK PEMBELAHAN SEL: MITOSIS DAN MEIOSIS

Laporan Praktikum Genetika PEMBELAHAN SEL: MITOSIS DAN MEIOSIS Diki Prawisuda*, A. R. Widyaningrum, E. R. Utami, G. M. Imantaka, H. N. Fitri, M. I. Niam, N. Hanifah, T. Puspadianti, W. Suffan, R. Y. K. Tirta, R. J. Pranoto Universitas Indonesia Fakultas Matematika dan Ilmu Pengetahuan Alam Departemen Biologi Februari 2014 Abstrak Suatu organisme yang hidup membutuhkan pertumbuhan dan perkembangan. Proses pertumbuhan dan perkembangan ini diperankan oleh satuan unit hidup terkecil, yaitu sel. Terdapat dua jenis pembelahan sel pada umumnya, yaitu secara mitosis dan meiosis. Mitosis dan meiosis memiliki beberapa perbedaan mendasar, yaitu jumlah set kromosom anakan dan tempat terjadinya masing-masing pembelahan. Suatu pengamatan telah dilakukan untuk mengetahui apa yang membedakan kedua jenis pembelahan ini. Pengamatan mitosis dilakukan dengan akar bawang, yang baru tumbuh, sebagai subjek dari pengamatan pembelahan mitosis dan preparat jaringan organ testis Rattus novergicus, yang sudah diawetkan, sebagai subjek pengamatan pembelahan meiosis. Proses interfase adalah satu-satunya fase yang dapat diamati sebagai hasil dari pengamatan bawang bombay. Struktur sel penyusun jaringan organ testis, seperti tubulus seminiferus, sel Leydig, dan spermatogonium, adalah hasil dari pengamatan preparat jaringan organ testis Rattus novergicus. Kata kunci: mitosis, meiosis, bawang bombay, Rattus novergicus, interfase, spermatogonium, tubulus seminiferus, sel Leydig 1. Pendahuluan nitrogen yang melekat pada molekul gula 5-carbon Struktur materi genetik berupa dua rantai panjang deoksiribosa terfosforilasi (Hartl & Jones 2005: 9). Siklus paralel yang berpilin searah dengan jarum jam. Satu rantai sel dibagi menjadi 5 fase, secara berurutan, yaitu fase G1 ini terdiri dari nukleotida, yang tersusun oleh basa sebagai fase terlama dan utama dalam pertumbuhan sel; fase S sebagai fase sel untuk mereplikasi gen; fase G2 *)Kelompok 5B 1 sebagai fase pertumbuhan sekunder sel untuk mem- materi genetik. Metafase I adalah tahap penempatan persiapkan pemisahan gen; fase M sebagai fase kromosom-kromosom di bidang ekuatorial dari sel. terbentuknya mikrotubulus untuk mengikat kromosom Anafase I adalah tahap berpisah dan bergeraknya dan memisahkan sister chromatid; fase C sebagai fase kromosom homolog ke kutub sel yang berlawanan. pembagian sitoplasma dan menghasilkan dua anak Telofase I adalah tahap terbentuknya dua sel anakan yang (Raven & Johnson 2001: 212). masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom sel semula. Dinding inti langsung menghilang lagi dan Pada prokariota, seperti bakteri, pembelahan yang terbentuk benang gelendong inti pada tiap kutub sel terjadi pembelahan biner. Pembelahan biner adalah anakan segera setelah telofase I. Kromosom-kromosom pembelahan spontan tanpa melalui pemaketan DNA menempatkan diri di bidang ekuatorial, sel mengalami menjadi kromosom-kromosom. Pembelahan pada sel metafase II. Anafase II, sentromer membelah dan eukariota terjadi secara mitosis. Pada proses pembelahan kromosom yang terdiri dari satu kromatid bergerak ke mitosis, DNA dipaketkan dalam bentuk kromosom dan masing-masing kutub sel. Meiosis II diakhiri dengan melewati tahapan tertentu (Raven & Johnson 2001: 208). Telofase II, yaitu terbentuknya empat inti yang haploid Pembelahan mitosis dibagi menjadi lima tahap, (Suryo 2010: 59-62). yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Profase Pembentukan sel kelamin pada manusia me- adalah proses awal pembelahan mitosis yang ditandai rupakan contoh dari pembelahan meiosis. Sel kelamin dengan memendek dan menebalnya kromosom dan laki-laki dinamakan spermatozoa dan pada perempuan meleburnya inti. Metafase adalah fase terbentuknya benang spindel. Benang spindel dinamakan ovum. Proses pembentukan sel kelamin, berperan dalam disebut pemisahan sister chromatid. Metafase dicirikan dengan spermatogenesis, dimulai dari sel spermatogonium yang mengalami diferensiasi menjadi berjajarnya kromosom pada bidang equator sel. Anafase spermatosit primer. Spermatosit primer melakukan adalah proses pemisahan sister chromatid yang dilakukan meiosis dan menghasilkan empat sel spermatid. Sel-sel saat semua kromosom telah bergerak ke tengah sel dan spermatid selanjutnya berkembang menjadi spermatozoa. benang spindel dari tiap kutub menarik sentromer. Proses pembentukan ovum, sel kelamin perempuan, Telofase adalah proses penyusunan membran inti baru diawali pada kromosom anak dan menghilangnya benang spindel dengan sel oogonium yang mengalami diferensiasi menjadi oosit primer. Oosit primer kemudian (Hartl & Jones 2005: 138-140). mengalami meiosis dan menghasilkan satu sel ovum Meiosis adalah pembelahan yang terjadi pada sel fungsional dan tiga badan kutub (Suryo 2010: 63-70). gonosom. Meiosis berlangsung dalam dua tingkatan, Perbedaan mendasar dari mitosis dan meiosis yaitu meiosis I dan meiosis II. Proses meiosis I terdiri dari adalah hasil jumlah set kromosom sel-sel anaknya. profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Profase I Meiosis mengurangi jumlah kromosom dan mitosis terdiri dari 5 tahap, yaitu leptonema, zigonema, pakhinema, diplonema, dan diakinesis. Profase I mempertahankan jumlah kromosom. Tempat terjadinya me- pembelahan mitosis juga berbeda dari pembelahan rupakan tahap yang mengandung proses rekombinasi 2 meiosis. Mitosis biasa terjadi pada sel autosom dan perlahan menggunakan korek api hingga ujung akar meiosis terjadi pada sel gonosom (Campbell dkk. 2008: memipih; ketujuh, asetokarmin berlebih di luar cover 272-276). glass dilap menggunakan kertas tisu; kedelapan, preparat dilewatkan beberapa kali di atas nyala api pembakar Praktikum yang telah kami lakukan memiliki tiga spirtus (fixation); kesembilan, preparat ujung akar tujuan, yaitu untuk mengamati dan memahami tahap- bawang diletakkan dan diamati dengan mikroskop cahaya tahap pembelahan secara mitosis, untuk mengamati dan menggunakan perbesaran bertahap. memahami tahap-tahap pembelahan secara meiosis, dan untuk memahami perbedaan antara mitosis dan meiosis. Cara kerja pada pengamatan pembelahan sel secara meiosis, yaitu pertama, preparat jaringan organ testis Rattus novergicus, yang sudah disiapkan, diletakkan di 2. Metodologi mikroskop cahaya; kedua, preparat jaringan organ testis Alat yang digunakan pada praktikum pembelahan Rattus novergicus diamati dengan mikroskop cahaya sel adalah cawan petri, cover glass, kertas tisu, korek api, menggunakan perbesaran bertahap hingga mendapat mikroskop cahaya, object glass, pembakar spiritus, fokus yang jelas. pinset, pipet, silet, dan stopwatch. Bahan yang digunakan pada praktikum 3. Hasil dan Pembahasan pembelahan sel adalah pewarna asetokarmin, larutan HCl Pengamatan proses pembelahan mitosis akan 1 M, bagian meristem akar umbi bawang bombay (Allium sangat optimal jika dilakukan pada jaringan yang tepat. sp.) yang masih aktif membelah (ujung akar), dan Jaringan meristem adalah jaringan yang aktif melakukan preparat jaringan organ testis Rattus novergicus. pembelahan mitosis. Contoh dari meristem apikal adalah Cara kerja pada pengamatan pembelahan sel secara akar (King dkk. 2006: 271). Proses mitosis diamati pada mitosis, yaitu pertama, bagian meristem akar yang sedang ujung akar tanaman bawang, karena akar pada tumbuhan aktif membelah dipotong menggunakan silet, lalu bawang cepat tumbuh dan akan terus tumbuh untuk potongan ujung akar tersebut dipindahkan ke dalam mencari nutrisi dan air. Hal ini membantu dalam cawan petri menggunakan pinset; kedua, seluruh hasil pengamatan siklus sel, karena di akar yang hidup akan potongan ujung akar direndam dengan beberapa tetes selalu terdapat sel yang sedang melakukan mitosis pipet larutan HCl 1 M, lalu ditunggu minimal selama 5 (http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/activities/cell_ menit dengan stopwatch; ketiga, ujung akar dipindahkan cycle/cell_cycle.html, diakses 24 Februari 2014, pk. ke bagian lain cawan petri yang masih bersih 15.35 WIB). menggunakan pinset; keempat, seluruh ujung akar Praktikum pengamatan pembelahan sel pada akar direndam beberapa tetes pipet asetokarmin dan ditunggu bawang (Allium sp.) memerlukan HCl untuk melarutkan minimal selama 2 menit; kelima, ujung akar dipindahkan dinding sel. Terlarutnya dinding sel mempermudah ke atas object glass dan ditindih dengan cover glass; pewarnaan kromosom oleh asetokarmin. Pewarnaan keenam, cover glass di atas ujung akar ditekan secara 3 asetokarmin berguna untuk mengindentifikasi kromosom jaringan yang diamati. Sel yang menumpuk pada jaringan pada sel yang sedang diamati (Sabnis 2010: 88). menjadi kelompok-kelompok sel yang lebih kecil Proses penekanan (squashing) pada (http://people.bridgewater.edu/~lhill/plant%20chromoso proses mes.htm, diakses 27 Febuari 2014, pk. 15.50 WIB). pembuatan preparat akar bawang berguna untuk menyebarkan dan memipihkan tumpukan sel pada Interfase (sumber: https://lh4.googleusercontent.com/Etd773Nm1xo/T_d3XKWEnRI/AAAAAAAAV7o/OJ6v4 XZCbqM/s1600/mitosis2.jpg) Interfase dengan perbesaran 400x (sumber: dokumentasi pribadi) Gambar 1. Perbandingan model Interfase Praktikum pengamatan pembelahan sel yang kami perendaman subjek pengamatan ke dalam HCl 1 M yang lakukan hanya mendapatkan interfase dari seluruh siklus terlalu singkat, pewarnaan asetokarmin yang kurang, dan sel. Kesalahan yang mungkin kami lakukan, adalah salah kesalahan dalam prosedur squashing. Berikut adalah dalam melakukan pemotongan jaringan yang diinginkan, keseluruhan tahapan pembelahan mitosis. Profase Metafase Anafase Telofase Gambar 2. Fase-fase mitosis (sumber: https://lh4.googleusercontent.com/Etd773Nm1xo/T_d3XKWEnRI/AAAAAAAAV7o/OJ6v4XZCbqM/s1600/mitosis2.jpg) 4 Pengamatan proses pembelahan sel secara (http://www.nsrl.ttu.edu/tmot1/rattnorv.htm, diakses 27 meiosis menggunakan Rattus novergicus sebagai subjek Februari 2014, pk 22.18 WIB). Testis adalah organ yang pengamatan. Spesies ini dipilih karena cepat menuju digunakan dalam pengamatan, karena di dalam testis kematangan seksual, sehingga jika ada kesalahan dapat banyak mengandung sel-sel kelamin (sperm) yang sedang segera dilakukan uji ulang tanpa mengubah subjek membelah (Rittner & McCabe 2004: 323). 2 4 6 1 3 5 Gambar 3. Jaringan organ testis Rattus novergicus (sumber: dokumentasi pribadi) Pengamatan pembelahan sel secara meiosis yang Perbedaan mendasar antara meiosis dan mitosis diamati pada preparat jaringan organ testis Rattus yang kami amati dari percobaan pengamatan pembelahan novergicus yang kami lakukan, telah teramati beberapa sel adalah letak terjadinya pembelahan sel. Pembelahan tempat terjadinya dan penunjang pembelahan meiosis. secara meiosis terjadi di dalam sel-sel organ kelamin. Tempat-tempat tersebut, yaitu (1) lumen; (2) sel Leydig; Pembelahan secara mitosis terjadi di daerah yang aktif (3) lamina basal; (4) spermatogonium; (5) spematid; (6) melakukan pemanjangan, seperti akar (Campbell dkk. tubulus seminiferus. Lumen adalah rongga pada bagian 2008: 276). tengah tubulus seminiferus. Sel Leydig adalah sel berbentuk segitiga yang berfungsi untuk menghasilkan testosteron dan mencegah sperma untuk keluar dari tubulus seminiferus. Spermatogonium adalah sel yang induk yang akan menghasilkan sperma. Spermatid adalah calon spermatozoa yang belum mengalami spermiogenesis (Rittner & McCabe 2004: 418). 5 4. Kesimpulan Hill, M. L. 2011. Technique for Staining and Studying Plant Chromosomes. 1 hlm. Akar bawang yang baru tumbuh adalah salah satu http://people.bridgewater.edu/~lhill/plant%20chro contoh organ yang aktif melakukan pembelahan mitosis. mosomes.htm, diakses 27 Febuari 2014, pk. 15.50 Bagian ujung akar dibagi menjadi tiga bagian berdasarkan WIB. fungsinya, yaitu zona pemanjangan, zona pembelahan, dan zona tudung akar. Zona pembelahan adalah letak King, R. C., W. D. Stansfield & P. K. Mulligan. 2006. A terjadinya proses pembelahan mitosis. Mitosis terdiri dari Dictionary of Genetics. 7th ed. Oxford University profase, metafase, anafase, dan telofase. Pengamaatan Press, New York: 596 hlm. preparat jaringan organ testis, proses meiosis ditemukan Raven, P. H. & G. B. Johnson. 2001. Biology. 6th ed. pada proses spermatogenesis di sel spermatogonium di McGraw-Hill Science, New York: 1238 hlm. dalam tubulus seminiferus. Pembelahan sel secara Rittner, D. & T. L. McCabe. 2004. Encyclopedia of meiosis terjadi di sel kelamin, dan menghasilkan empat anakan yang haploid, sedangkan pembelahan sel secara Biology. Facts On File, Inc., New York: xvi + 400 mitosis terjadi pada sel selain sel kelamin dan hlm. menghasilkan sel anakan yang identik. The University of Arizona. 2004. Intro to Onion Root Tips Activity. 9 hlm. Daftar Pustaka http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/activities Campbell, N. A., J. B. Reece, L. A. Urry, M. L. Cain, S. /cell_cycle/cell_cycle.html, diakses 25 Februari A. Wasserman, P. V. Minorsky & R. B. Jacson. 2014, pk. 18.55 WIB. 2008. Biology. 8th ed. Benjamin Cummings, Sabnis, R. W. 2010. Handbook of Biological Dyes and California: xlvi + G-39 + I-54 + 1267 hlm. Stains: Synthesis and Industrial Applications. John Davis, W. B. & D. J. Schmidly. 1997. The Mammals of Wiley and Sons Inc., New Jersey: xix + 521 hlm. Texas - Online Edition: Norway Rat. 1 hlm. Suryo. 2010. Genetika manusia. Gadjah Mada University http://www.nsrl.ttu.edu/tmot1/rattnorv.htm, Press, Yogyakarta: xvi + 523 hlm. diakses 27 Februari 2014, pk. 23.42 WIB. Hartl, D. L. & E. W. Jones. 2005. Genetics: Analysis of genes and genomes. 6th ed. Jones and Bartlett Publishers Inc., Massachusetts: xxvi + 854 hlm. 6