REPRODUKSI SEL: MITOSIS DAN MEIOSIS

I. TUJUAN
1. Mengetahui dan mengamati tahapan mitosis pada akar bawang (Allium sp.).
2. Mengetahui dan mengamati tahapan meiosis pada spermatogenesis tikus (Rattus norvegicus).
3. Mengetahui dan memahami perbedaan mitosis dan meiosis.
II. TEORI
Setiap organisme yang tinggal di planet Bumi ini tersusun dari salah satu dari dua jenis sel yang secara struktural berbeda, yaitu sel prokariotik atau sel eukariotik. Jenis sel prokariotik hanya dimiliki oleh bakteri dan arkea. Umumnya, Arkea (Archaea) hidup di lingkungan yang ekstrem, seperti danau yang berkadar garam tinggi dan sumber-sumber air panas. Ini telah dibuktikan dengan molekuler bahwa arkea sangat tidak mempunyai kesamaan dengan eukariota sebanyak kesamaan yang dimilikinya dengan anggota domain bakteri. Perbedaan utama antara sel prokariotik dan eukariotik ditandai dengan namanya. Kata prokariota (prokaryote) berasal dari bahasa Yunani pro, yang berarti “sebelum”, dan karyon, yang berarti “kernel”, atau biasa disebut nukleus ( Sumber: Campbell, dkk. 2002: 115--116). Sel prokariotik tidak memiliki nukleus, melainkan materi genetiknya (DNA) terpusat pada suatu daerah yang disebut nukleoid, tetapi tidak ada membran yang memisahkan daerah ini dari bagian sel lainnya. Namun sebaliknya, sel eukariotik (bahasa Yunani, eu, yang berarti “sebenarnya”, dan karyon) mempunyai nukleus sesungguhnya yang dibungkus oleh membran nukleus. Dengan demikian baik ada mahupun tidak nukleus sesungguhnya, hanya merupakan contoh dari perbedaan kompleksnya suatu struktural dari kedua jenis sel tersebut
Perkembangan sel prokariotik dan eukariotik memiliki beberapa fase. Pada sel prokariotik adalah amitosis atau pembelahan biner, secara harfiah berarti “pembelahan menjadi separuh”. Sebagian besar gen bakteri terdapat pada kromosom tunggal yang terdiri atas molekul DNA sirkular dan protein yang terkait. Walaupun bakteri lebih kecil dan lebih sederhana daripada sel eukariotik, masalah replikasi genomnya secara teratur dan pendistribusian salinannya secara ke kedua sel anak masih sulit dimengerti sepenuhnya. Kromosom bakteri dilekatkan pada membran plasma. Setelah sel bakteri mereplikasi kromosomnya dalam persiapan untuk pembelahan, kedua salinannya tetap melekat pada membran di tempat yang bersebelahan. Pertumbuhan membran di antara kedua tempat pelekatan itu akan memisahkan kedua salinan kromosom tadi. Ketika bakteri telah mencapai sekitar dua kali ukuran awalnya, membran plasmanya melekuk ke dalam, memisahkan sel induk menjadi dua sel anak. Setiap sel mewarisi genom yang lengkap ( Sumber: Campbell, dkk. 2002: 228--230). Sebaliknya, pada sel eukariotik, terjadi perbedaan jenis pembelahan. Pertama, pada sel somatik (sel tubuh) terjadi secara mitosis dan yang kedua pada sel gamet (kelamin) terjadi secara meiosis.
Proses berlangsungnya pembelahan tersebut diperlukan waktu dan laju pembelahan sel (siklus sel) pada bagian tumbuhan dan hewan yang berbeda merupakan hal yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan yang normal. Misalnya antara sel kulit manusia dengan sel hati, frekuensi pembelahannya berbeda, ini disebabkan sel kulit manusia di program agar terus membelah sepanjang hidup, sedangkan pada sel hati mempertahankan kemampuannya tetapi hanya menggunakannya pada saat yang tepat misalnya untuk menyembuhkan luka. Perbedaan siklus sel ini disebabkan oleh pengaturan pada tingkatan molekuler ( Sumber: Campbell, dkk. 2002: 231).
Tahap yang pertama kali dilakukan dalam siklus sel ini adalah dengan fase Interfase yaitu periode saat sel tidak sedang melakukan aktifitas pembelahan. Selama Interfase, aktivitas metabolisme sangat tinggi, kromosom dan organel mengalami duplikasi (penggandaan) dan ukuran sel dapat meningkat. Interfase meliputi sekitar 90 % dari keseluruhan waktu setiap siklus sel. Untuk satu sel membutuhkan waktu ± 24 jam untuk satu kali proses pembelahan, G1 (Gap 1) selama 11 jam, S (Sintesis DNA) selama 8 jam, G2 (Gap 2) selama 4 jam dan M (Mitotik) selama 1 jam ( Sumber: Brooker, dkk. 2008: 185). Selama ketiga sub-fase ini yaitu G1, S, dan G2, sel mengalami pertumbuhan dengan menghasilkan organel dan protein-protein di dalam sitoplasma. Kromosom direplikasi hanya pada sub-fase S. Dengan demikian, suatu sel tumbuh (G1), terus tumbuh saat sel tersebut sudah menyalin kromosomnya (S), dan tumbuh lagi sampai sel tersebut menyelesaikan persiapannya untuk melakukan pembelahan (G2) yang ditandai dengan kromosom berkondensasi, dua pasang sentromer terbentuk, dan nukleolus mulai menghilang, kemudian dilanjutkan dengan fase M.
Pembelahan mitosis merupakan proses pembelahan inti sel menjadi dua inti sel baru, melalui tahapan dan proses tertentu menghasilkan dua jenis sel anak yang jumlah kromosomnya sama dengan induknya. Sedangkan pada meiosis adalah pembelahan inti sel dengan cara mereduksi kromosom. Pada meiosis, terjadi perpasangan dari kromosom homolog serta terjadi pengurangan jumlah kromosom induk terhadap sel anak. Disamping itu, pada meiosis terjadi dua kali periode pembelahan sel, yaitu pembelahan I (meiosis I) dan pembelahan II (meiosis II).
Setiap pembelahan-pembelahan yang akan dilakukan oleh sel harus melalui beberapa tahap fase. Pembelahan sel secara mitosis melalui beberapa fase, diantaranya fase Interfase, Profase, Metafase, Anafase, dan yang terakhir Telofase. Pembelahan mulai terjadi saat fase Profase dengan ciri-ciri membran nukleus melebur, nukleolus menghilang, kedua sentriol bergerak ke kutub berlawanan , dan kromosom mereplikasi hingga memproduksi sebanyak 12 kromatid, kemudian membentuk 6 pasang sister chromatids (sepasang kromatid identik). Kemudian, sebelum sel memasuki fase Metafase terlebih dahulu fase pro-Metafase dengan ciri-ciri membran inti berubah menjadi vesikel-vesikel dan benang spindel telah sempurna. Sister chromatids akan mengikat “garis-garis” spindel melalui mirotubul kinetotor, kemudian pada Metafase-nya sudah berada sejajar di bidang ekuator. Dilanjutkan fase Anafase, sister chromatids berpisah dari pasangannya dan bergerak menuju kutub-kutub berlawanan, kemudian selama fase Telofase kromosom sudah berada di setiap kutub masing-masing dan membran inti akan membentuk kembali serta kromosom membentuk kromatin kembali dan terakhir sel akan terbagi menjadi dua sel anakan setelah sitokinesis selesai (Sumber: Brooker, dkk. 2008: 310-312).
Namun pada pembelahan sel secara meiosis dilakukan melalui beberapa tahap. Pada Meiosis I, yaitu profase I dengan ciri-ciri kromosom homolog bersinapsis membentuk bivalen dan terjadi crossing over ( pertukaran genetik). Kromosom berkodensasi dan membran inti kembali membentuk vesikel-vesikel. Fase kedua yaitu pro-Metafase I dengan ciri-ciri membran inti telah menjadi vesikel-vesikel, dan bivalen menuju garis ekuator dan pada Metafase I-nya bivalen sudah berada di garis ekuator. Kemudian, pada anaphase I kromosom yang homolog bergerak ke kutub berlawanan dan pada Telofase I membran inti terbentuk kemblai dan kromosom berdekondensasi sel menjadi dua sel anakan. Pada Meiosis II, didahului dengan profase II dengan ciri-ciri sister chromatids berkondensasi dan benang spindel terbentuk dan membran inti kembali menjadi vesikel-vesikel. Kemudian, dilanjutkan dengan pro-Metafase II membran inti secara keseluruhan telah berubah menjadi vesikel. Sister chromatids bergerak menuju ke garis ekuator dan pada Metafase II berada di sepanjang garis ekuator. Pada Anafase II sister chromatids berpisah dan menjadi kromosom individu dan bergerak ke kutub berlawanan dan sitokinesis terjadi sehingga pada akhirnya terdapat 4 sel anak dengan jumlah kromosom haploid (Sumber: Brooker, dkk. 2008: 314-315).
Dari kedua pembelahan tersebut yaitu mitosis dan meiosis mempunyai tujuan. Pada pembelahan mitosis bertujuan untuk memperbaiki sel-sel somatik (sel tubuh selain sel kelamin) yang mati dan sel yang mengalami kerusakan serta sebagai regenerasi aseksual (vegetatif). Sebaliknya pada pembelahan meiosis, sel yang dihasilkan merupakan sel gamet yang bertujuan dalam proses fertilisasi untuk memproduksi individu baru dengan gen gabungan dari kedua induk ( reproduksi seksual).
Beberapa perbedaan yang ada pada pembelahan mitosis dan meiosis. Pertama, berdasarkan tempat terjadinya mitosis pada sel somatik sedangkan meiosis pada sel kelamin. Kedua, berdasarkan tujuannya mitosis untuk mengganti sel-sel yang rusak sedangkan pada meiosis untuk membentuk sel kelamin. Ketiga, berdasarkan pembelahannya mitosis hanya terjadi satu kali pembelahan saja sedangkan pada meiosis terjadi dua kali pembelahan. Keempat, berdasarkan hasilnya mitosis menghasilkan dua sel anak yang identik sedangkan pada meiosis menghasilkan 4 sel anak yang berbeda dan yang kelima, berdasarkan sel anaknya mitosis bersifat diploid (2n) sedangkan pada meiosis bersifat haploid (n).
Di setiap pembelahan, kita dapat menemukan beberapa tahapan pembentukan materi genetik pada membran inti. Kromatid merupakan dua molekul DNA yang identik (Sumber: Edward Willett. 2006: 18) dan membentuk dua kromatid yang identik yang kita kenal dengan nama sister chromatids. Kemudian, molekul DNA tersebut di dalam inti sel diorganisasikan bersama dngan protein histon yang dinamakan dengan kromatin, lalu kromatin mengalami pemendekan dan penebalan hingga akhirnya membentuk kromosom. Kemudian, kromosom tersebut membentuk kromosom homolog yaitu pasangan kromosom dengan panjang, posisi sentromer, dan pola pewarnaan yang sama yang memiliki gen untuk karakter yang sama pada lokus yang berkaitan (Sumber: Campbell, dkk. 2005: 244). Kromosom juga memilki bagian-bagiannya yaitu kinetokor yaitu daerah khusus sentromer yang menghubungkan masing-masing sister chromatids dengan gelendong mitotik (Sumber: Campbell, dkk. 2005: 244-246), lalu yang kedua yaitu telomer merupakan bagian ujung pada kromosom (Sumber: Edward Willett. 2006: 200) dan yang terakhir yaitu sentrosom adalah pusat pengorganisasian mikrotubul pada kromosom (Sumber: Edward Willett. 2006: 18).
Pembelahan sel berbeda antara sel hewan dan tumbuhan. Ini ditandai dengan pada tahap akhir pembelahan yaitu fase Telofase, lebih tepatnya pada proses sitokinesis (pembelahan sitoplasma). Pada sel hewan sitokinesis diawali dengan berakhirnya proses mitosis, kemudian “gelondong” (vesikel) melakukan pembongkaran sitoplasma dari luar. Kemudian membentuk garis ekuator, sebuah cincin mikrofilamen melakukan kontraksi membran plasma. Kemudian diameter tersebut menyusut dan membuat kerutan ke arah dalam. Kontraksi terus terjadi secara kontinu sampai tersebut memotong sel menjadi dua aanakan sel baru. Sebaliknya pada sel tumbuhan sitokinesis diawali dengan vesikel berkumpul di garis ekuator dan mereka juga mengandung material sejenis “semen” dan struktur materialnya untuk membentuk dinding sel yang baru. Kemudian, vesikel tersebut membentuk sumbu membran vesikel. Kemudian, enzim selulosa diendapkan di sebelah dalam membentuk “sandwich” (enzim tersebut berguna untuk membantu memisahkan sel) dan pada akhirnya sel menjadi dua anakan sel yang baru (Sumber: Starr. 2003: 134).
Pada proses pembelahan sel-sel gamet dikenal dengan istilah spermatogenesis dan oogenesis. Spermatogenesis merupakan proses pembentukan spermatozoa. Proses ini diawali dengan spermatogonium diploid membentuk spermatosit primer. Kemudian, meiosis I membentuk spermatosit sekunder dan membelah kembali dengan proses meiosis II dan menghasilkan 4 spermatid bersifat haploid dan menjadi sel spermatozoa. Oogenesis merupakan proses pembentukan ovum. Sebelum wanita lahir ke dunia, sebuah sel kelamin oogonium sudah ada sejak lahir dan membentuk oosit primer sampai wanita tersebut memasuki masa pubertas. Ketika masa pubertas terjadi, oosit primer aktif kembali karena dipengaruhi oleh hormon progesteron. Meiosis I terjadi dan menghasilkan dua sel anakan, yang pertama disebut badan kutub dan yang lainnya disebut oosit sekunder. Kemudian, pembelahan meiosis II menghasilkan 4 sel anakan. Kemudian, badan kutub menghasilkan dua badan kutub (haploid) dan oosit sekunder menghasilkan dua sel anak, yaitu badan kutub dan ovum, tetapi yang akan aktif hanya ovum saja dan untuk 3 badan kutub tadi akan didegradasi (Sumber: David Krogh.2009: 186-187).

III. ALAT, BAHAN, DAN CARA KERJA
A. ALAT
Alat yang digunakan dalam praktikum reproduksi sel mitosis dan meiosis adalah mikroskop, gelas objek dan gelas penutup, pisau bedah atau silet, cawan petri, pinset, pembakar spiritus.

B. BAHAN
Bahan yang digunakan dalam praktikum reproduksi sel mitosis dan meiosis adalah kertas hisap ( tissue ), akar umbi bawang Bombay ( Allium sp.), pewarna asetokarmin, 1M larutan HCL.

C. CARA KERJA
1. Akar umbi bawang Bombay akan tumbuh bila umbi ditempatkan di dalam air selama beberapa hari. Umbi hendaknya ditempatkan di dalam air sekitar 4--5 hari sebelum praktikum dimulai, yaitu dengan cara merendam di bagian cakram akar umbi. Jangan sampai terendam seluruhnya karena dapat menyebabkan umbi mudah membusuk dan ditumbuhi jamur. Menggunakan akar karena sel-sel yang terdapat pada ujung akar merupakan sel meristem yang sangat aktif membelah sehingga sangat baik untuk pengamatan mitosis.
2. Sebanyak 1--2 ml larutan HCL ditempatkan di dalam gelas arloji. Larutan HCL dijaga agar tidak mengenai tangan dan jas lab.
3. Akar umbi yang telah tumbuh dipotong sepanjang ± 5 mm dengan menggunakan pisau bedah atau silet dibagian ujung akar umbi, kemudian ditempatkan di atas gelas arloji yang telah diisi larutan HCL selama 2--3 menit untuk melunakkan jaringan akar dan dinding sel pada akar tersebut.
4. Ujung akar yang telah direndam, kemudian dipindahkan dengan menggunakan pinset ke atas gelas objek yang bersih dan steril. Setetes larutan pewarna asetokarmin diberikan pada sediaan akar tersebut.
5. Ujung akar yang telah diberi pewarna tersebut dipotong menggunakan silet menjadi potongan kecil-kecil.
Catatan: besi pada silet akan bereaksi dengan larutan pewarna asetokarmindan membantu reaksi pewarnaan.
6. Gelas penutup diletakkan di atas sediaan. Sediaan kemudian dipanaskan dengan cara melewatkan secara hati-hati diatas pembakar spiritus dan jangan terlalu lama. Sediaan ditutup dengan kertas hisap/tissue. Sediaan ditekan dengan ibu jari secara hati-hati, namun tekanan kuat. Sel akan menyebar dan memisah sehingga mudah diamati di bawah mikroskop, kemudian pemeriksaan dilakukan dengan perbesaran rendah dan secara bertahap diulangi dengan perbesaran yang lebih tinggi.

IV. PEMBAHASAN
A. MITOSIS
Mitosis terjadi di dalam sel somatik yang bersifat meristematik, yaitu sel-sel yang hidup terutama sel-sel yang sedang tumbuh (ujung akar). Proses pembelahan secara mitosis menghasilkan dua sel anak yang identik dan bertujuan untuk mempertahankan pasangan kromosom yang sama melalui pembelahan inti secara berturut-turut.
Pada praktikum ini digunakan akar bawang Bombay (Allium sp.) karena jaringan akar bawang Bombay (Allium sp.) merupakan jaringan yang sangat aktif dalam proses pembelahan mitosis dan mudah dikembangbiakkan.
Perlakuan berikutnya adalah perendaman dengan HCl, hal ini bertujuan untuk memudahkan dalam memotong tudung akar bawang Bombay (Allium sp.), karena dengan pemberian HCl dapat memperjelas batas tudung akar dengan sel-sel diatasnya, tudung akar akan terlihat lebih putih dibandingkan bagian lain dari akar bawang Bombay (Allium sp.), pemberian HCl ini juga dapat melunakkan dinding sel sehingga dapat melihat inti sel ketika akan mulai pembelahan. Selanjutnya dengan pemberian satu tetes asetokarmin, asetokarmin merupakan pewarna, sehingga jelas fungsinya adalah untuk memberi pigmen kepada sel-sel khususnya kromosom pada akar bawang sehingga mudah untuk diamati. Kemudian, ditutup menggunakan penutup gelas dan ditekan gelas tersebut dan jadilah preparat yang siap untuk diamati.
Pada saat pengamatan kami menemukan sel-sel yang sedang berada dalam fase Interfase, profase, Anafase, dan Telofase. Pada sel yang sedang dalam fase Interfase terlihat kromosom yang sedang berkondensasi dan bentuk kromosomnya terlihat tidak teratur. Pengamatan tersebut semakin menyakinkan kami setelah kami melihat model fase-fase pembelahan terdapat dalam panduan praktikum tidak sama persis dengan yang ada pada gambar.
Sel berikutnya yang diamati adalah adanya gari-garis yang mengarah ke sentriol dan benang-benang spindel terlihat jelas dan mengumpul, sehingga kelompok simpulkan sel tersebut sedang dalam fase Profase. Dan sel berikutnya adalah fase anafase yang kami amati memiliki ciri-ciri spindel sedang bergerak menuju kearah kutub berlawanan dan yang terakhir terlihat sel tampak adanya dinding pemisah yang berupa sekat yang belum sempurna sehingga kelompok kami menyimpulkan fase Telofase.
Pengamatan sel-sel pembelahan mitosis ini kurang maksimal karena masih ada fase yang belum kami temukan yaitu Metafase, serta keterbatasan waktu yang sebenarnya juga karena saya tidak cepat tanggap. Jika kami bandingkan dengan hasil literatur yang ada, ada beberapa perbedaan, misalnya saja pada visual pembelahan sel yang terjadi tidak semuanya mirip dengan literatur yang ada, tetapi secara konsep sudah sesuai.

B. MEIOSIS
Meiosis terjadi di dalam sel kelamin yang bersifat mereduksi, yaitu sel-sel yang dihasilkan merupakan sel hasil dari pengurangan materi genetik dari induk jantan mahupun betina. Proses pembelahan secara meiosis menghasilkan 4 sel anak yang berbeda, tetapi lain halnya pada mamalia betina. Mereka menghasilkan 4 sel anak, tetapi yang berfungsi menjadi telur hanya satu dan yang lainnya mengalami degradasi. Meiosis bertujuan untuk menghasilkan sel sperma dan ovum untuk memperbanyak keturunan.
Pengamatan yang dilakukan pada testis Rattus norvegicus terlihat adanya tubulus seminifirus pada sel testis sebagai tempat proses siklus spermatogenesis dari spermatogonium sampai menjadi spermatozoa yang siap membuahi ovum, lumen sebagai tempat penampungan sementara untuk sperma yang telah jadi dan sel leydig berfungsi sebagai penghasil hormon testosteron berfungsi untuk mempengaruhi pembangunan dari karakteristik laki-laki dan unsur larangan Mullerian yang menyebabkan pemerosotan dari saluran pipa reproduktif perempuan (Sumber: Pierce. 2002: 84). Namun, proses meiosisnya tidak berhasil kami amati karena sulitnya mencari secara detail proses tersebut dan dari mikroskop hanya terlihat struktur dalam sel seperti yang telah disebutkan di atas.

V. KESIMPULAN
1. Mengetahui tahapan pembelahan mitosis pada Allium sp. terdiri atas interfase, profase, prometafase, metafase, anafase dan telofase.
2. Mengetahui tahapan meiosis pada spermatogenesis tikus (Rattus norvegicus) ada dua yaitu meiosis I dan meiosis II serta bagian-bagian struktur dalam yang mendukungnya.
3. Perbedaan mitosis dan meiosis diantaranya berdasarkan tempat proses berlangsungnya pembelahan, tujuan dilakukan pembelahan, periode pembelahan, sifat sel anak yang dihasilkan, dan karakter dari sel anak tersebut.

VI. DAFTAR ACUAN
Anonim. 2004. The Cell Cycle & Mitosis Tutorial. (Online). http://www.biology. arizona.edu/cell_bio/tutorials/cell_cycle/cells3.html, diakses tanggal 28 Februari 2007
Brooker dkk. 2008. Biology. McGraw. Hill International edition. NewYork: xxxii + 1300 hlm.
Campbell dkk. 2002. Biologi,ed V. Terj dari Biology, 5th ed. Lestari, Rahayu. Erlangga, Jakarta: xxii + 438 hlm.
David Krogh. 2008. Biology a Guide to the natural world, 4th ed. Pearson Education, Inc. San Francisco: 856 hlm.
http://iqbalali.com/2007/04/15/. 7Februari 2010. Pukul: 14.36
http://ilmukeperawatan.files.wordpress.com/2008/06/gametogenesis1.jpg. 7Februari 2010. Pukul: 14.40
Starr. 2003. Biology concepts and applications, 5th ed . USA of The Wadsworth Group. New York: xxi + 799 hlm.
Willet, Edward. 2006. Genetics Demystified. The Mcgrow-Hill Companies, Inc. New York: xi + 211 hlm.
Pierce, Benjamin A. 2002. Genetics A Conceptual Approach. New York: 709 hlm.
GAMBAR