Bab 11. Siklus Pembelahan Sel

Sel bereptoduksi dengan caf^ menggandakan isinya dan kemudianmemisahkannya meniadi dua. Dua anak sel ini pada waktunya nann|uga akanbereproduksi seperti induknya. Pada otgarisme uniselulaf, sepefti bakteriadan sel ragi, setiap kali melakukan pembelahan sel menghasilkan otganismebaru. Sebelum melakukan pembelahan, sebuah sel harus mempersiapkandiri sampai persy^ratan untuk pembelahan terpenuhi. Sebagai hasil daripembelahan sel tersebut diperoleh 2 anak sel yang masih muda. Dua anaksel ini tumbuh menjadi dewasa sampai siap lagi membelah diri. Demikiansecafa tefus menefus bedangsung perubahan silih betganti, sehingga fenomatersebut dinamakan siklus pemb elahan sel. Siklus pembelahan sel tersebutmerupakan cafa mendas ar bag1 organisme uniselular untuk berkembangbiak.Demikian pula pada organisme multiselular, teriadt hal yang sama. Dalamtubuh organisme multiselulaf, di samping dibutuhkan untuk menggantikansel-sel yang rusak menjelang kematiaflnya, ^tav mati karena telah terprogram,dibutuhkan juga pembelahanbanyakkali dalam rangka persiapan untuk dapatmenghasilkan organisme baru. Pembelahan yang tetakhir ini bedangsungdalam kelenjaf gonade. Maka seorang dewasa harus membentuk iutaan sel barusetiap detik, hanya untuk mempeftahankas statss quo.Jlka semua pembelahansel dihentikan-sfs2|1y2 dengan radiasi intensif-hal ini menga.kibatkanindividu bersangkutan akan ma:d daLam beberapa han, sehingga tidak dapatmenetuskan spesiesnya. 317

BIOLOGI SEL Berdasarkan mekanismenya dikenal 3 macam cara pembelahan sel, yaitu amitosis, mitosis dan meiosis. Amitosis dinamakan pula sebagaipembelahan langsung, oleh karena dalam mekanismenya inti membelah tanpa mblibatkan pembentukan khromosom. Pembelahan se1 diawali dengan memanjangnya sel dan inti yang diikuti oleh pengecilan bagian tengah sampaiputus. Hal ini mengakibatkan tetpisahnya sitoplasma dan inti menjadi dua bagian membentuk 2 sel baru (sitokinesis). I{adang-kadang pembelahan inti tidak diikuti oleh pemisahan sitoplasma. Amitosis banyak ditemukan pada sel- sel prokariotik. Amitosis tidak menjamin bahwa unsur-unsur genetik dalam sel akan terbagi sama r^ta dalam anak sehya. Sedangkan mitosis dan meiosis sebelum dihasilkan 2 anak sel, untuk kepentingan pembelahannya dibutuhkanpersiapan yang cukup rumit yang khususnya melibatkan pembentukanbatang-batang khromosom. Mitosis ditujukan untuk sel-sel tubuh padaumumnya, sedangkan meiosis metupakan pembelahan sel yang terjadi dalamkelenjat gonade. Hasil pembelahan se1 dalam kelenjar gonade berbentuk sel spefmatozoa atau sel o\r.rm. walaupun secara rinci siklus pembelahan mitosis pada setiap jenis selsedikit berbeda, tetapi terdapar syarat-syarat tertentu yang berlaku umum.Untuk membentuk sepasaflg anak sel yang identik secara genetik, yangpert^ma dan utama harus digandakan dahulu molekul DNA dalam sel, vangkemudian hasil penggandaan tersebut harus dipisahkan dalam masing-masinganak sel. Siklus pembelahan sel paling sedikit harus mencakup seperangkatproses tersebut (penggandaan dan pemisahan) yang harus dituntaskan untukmenyelesaikan tugas pembelahan. Sebagian besar jenis sel juga melipatkandua kali massanya dan menggandakan semua organela dalam sitoplasmanyadalam setiap siklus sel. Maka seperangkat proses dalam sitoplasma dan intitersebut harus dikordinasikan satu sama lain selama siklus sel. Masalah utamayang dihadapi:bagaimana menjeiaskan kotdinasi kedua proses tersebut dapatberhasil dilakukan. I(inipemahaman tentang siklus pembelahan sel telah mengalami perubahanbesar. Semula ptoses siklus sel diikuti dengan pengamatan kejadian-kejadianvang melibatkan pemisahan khromosom dengan menggunakan mikroskopcahaya dan dengan mengikutr replikasi molekul DNA dengan cara mengukur

BAB I 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELjumlah radioaktivitas yang disisipkan dalam DNA. Pusat perhatian semuladitujukan kepada khromosom, dan rupanya tampak adanya perbedaan siklusdi antata berbagai ienis sel. Tetapi percobaan-percobaan yang telah dilakukanpada masa kini telah memberikan cakrawala baru yang lebih sedethana.Cakrawala tersebut telah mengungkap sistem pengendalian siklus sel yangmengkordinasikan seluruh siklus. Diperkitakan bahwa molekul protein darisistem pengendalian tersebut telah muncul pertama kali lebih dari satu milyardtahun lalu dan dipertahankan selama proses evolusi. Perkiraan tersebut diant^r^nya didukung dari hasil petcobaan dengan memindahkan moiekul-molekul tersebut dad sel manusia ke dalam sel tagi yang menghasilkanfungsi pembelahan yang berlangsung dengan sempurrra. Dengan percobaan-percobaan tersebut orang dapat mengkaji sistem pengendalian siklus selpada bermacam-macam jenis sel organisme ekariotik, dan memakai temuan-temuannya dari semua percobaan untuk dikumpulkan menjadi satu sehinggamemberikan gambaran jelas tentang bagaimana sel tumbuh dan membelah.STRAIEGI UMUM SIKLUS SEL\Waktu vang dipedukan untuk satu putaran siklus sel berbeda sangat besardari satu jenis se1 ke jenis se1 lain. Sebagai contoh misalnya: sel embriolalat mempunyai waktu siklus pembelahan sel tetpendek yang diketahui,yaitu 8 menit. Di pihak lain sel-sel hepat mamalia mempunyai waktu sikluspembelahan sampai mencapai lebih dari satu tahun. Dalam membahas sikluspembelahan sel berserta tahapannya, dipusatkan pada sel mamaka dengankecepatan sedang selama 24 jam. Siklus pembelahan se1 secara tradisional dibagi dalam beberapa fase yangjelas, yaitu mitosis yang mencakup proses pembelahan inti yang diikuti olehpembelahan sel itu sendiri. Pada fase mitosis tedihat perubahan penampilaninti dan perubahan butir-butir khtomatin menjadi batang-batang khtomosom.Selama perubahan penampilan tetsebut, mitosis dibedakan dalam beberapafase, yaitu: profase, prometafase, metafase, anafase dan telofase. Pada akhirtelofase terjadi pembelahan sel yang dinamakan sitokinesis. Fase mitosis (M)sendiri memakan waktu hanya sekitar 1jam, sehingga merupakan bagian kecildari seluruh siklus pembelahan. Fase yang jauh lebih lama, merupakan pedodedi antara fase mitosis sampai mitosis berikutnya, disebut interfase.

BIOLOGI SEL MITOSIS I1\TERFASE Gabarll-1. Siklus pembelahan sel.1. Periode lnterfaseSebagian besar dari komponen-komponeri sel selalu dibuat secara terus-menerus selama periode interfase yangbenda dt antara dua pembelahan sel.Dalam periode interfase tersebut bedangsung pertumbuhan sel. Sangadah sulitmembedakan tahap-tahap kejadian dalam pertumbuhan sel selama interfase.Dalam periode interfase tersebut terjadi juga sintesis DNA. Tetapitahap sintesisDNA yang bedangsung dalam inti sel hanya dalam kurun waktu terbatas. Tahapsintesis DNA dinamakan fase S (S = sintesis) berlangsung sekitar 7 -B jam dalamsiklus sel. Sisa waktu dalam periode interfase merupakan fase G, (G = gnp),yangberada dt antara awa) periode interfase dan awal fase S memedukan waktusekitar 25 iarn, dan fase G*yan1berada di antara akhir fase S dan akhir periodeinterfase, berlangsung selama 2-5 ia'r;'. (Gambar 1.1.-4).

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SEL sel interfase cvtoolasm-l,-'-*\ \ nu.rnu\" {ffiJffi \__,/1 .. rePllKasl I khromoro- I @,m I prometapnase h'.-{ii.i; I metaphase I anaphase I tetophase fase M 'x{,,-\ l Gambar 11-2. {*4ffiLangkah-langkah dalam perbanyakan sel 2 sel interfase D s Gr M o, N A G. 'fu Gambar 1 1-3. Siklus pembelahan sel dan kadar DNA. Tahap dalam interfase terdapat 3 langkah, dan dalam fase mitosisdihasilkan 2 anak sel (kiri). Kadar DNA pada berbagai tahap dalam siklus sel (kanan).

BIOLOGI SEL l-il \ tu)/aff*d(-\ \_-/ ProphEee /t\"'frf_i)i { * 1iarn} @z-]ti\ Melaphas€ (. 1 Jam) @ Anaphas8 l< ltz$al.l o@ T€lophars f tilenlt) waktu yans 0,0\",,,0\"\" 5l,T,liillo1;\"n*n daram sikrus ser. Pada otganisme uniselular seperti bakteri dan ptotozoa terdapat suatukecenderungan bahwa setiap sel akan tumbuh dan membelah secepatmungkin. I(ecepatan tumbuh dan membelzh hanya bergantung padakeberadaan bahan makanan di sekitarnya yang dapat dtmanfaatkan oleh selbersangkutan. Sebaliknya pada organisme multiselular kecepatan pettumbuhandan pembelahan betgantung pada faktor-faktor lain yang belum diketahui.Lagipula yang paling penting dalam proses pertumbuhan dan pembelahan selini bertujuan untuk kehidupan organismenya, bukan untuk kepentingan selsebagai individu. Dengan demikian sekitar 1013 sel-sel yang terdapat dalamtubuh manusia akan membelah dalam kecep^t^n y^ng berbeda. Beberapasel sepetti sel saraf, sel otot kerangka tidak akan membelah lag1 apablamereka telah dewasa, sebaLiknva sel-sel epitel seperti pada permukaan salutanpencernaan, saluran pernapasarr dan kuJit, dan sel-sel sumsum tulang akanmembelah secara terus-menerus sepanjang umur organisme bersangkutan.Sel-sel dari kelompok ini menempuh siklus pettumbuhan dan pembelahannyaselama kira-kira 8 jam. I{urun waktu sebuah siklus dinamakan juga sebagaiwaktu generasi. Untuk berbagai sel yang ada dalam tubuh, wakfu generasiberkisar aflt^r^ 8 jam - 100 hari. Perbedaan waktu generasi tersebut tedetak

BAB I 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELpada perbedaan waktu untuk fase G,. Fase G, untuk sel-sel yang bersikluslambat berkisar ^ntara beberapa hati sampai beberapa tahun. Sebaliknyawaktu yang diperlukan mulai awal fase S sampai berakhirnya mitosis dapatdikatakan tet^p t^np^ tergantBng pada kecepatan pembelahannya. Dari penelitian pada sel-sel yang dibiakkan in uitro, dapat disimpulkanbahwa apabtla sel tersebut telah melampaui fase G, maka sel tersebut harusmenyelesaikan siklusnya sampai tuntas yaitu sampai terjadi pembelahan. Padaakhir fase G, terdapat titik restriksi (titik R) yang merupakan batas untukmenentukan apakah sel tersebut akan membelah ataa tidak. Hal tetsebutmenunjukkan bahwa intervensi ataupun manipulasi terhadap kecepatanpembelahan sel hanya dapat efektif apablla dilakukan pada fase G,.Kegiatan dalam Setiap FaseI{egiatan sel selama intetfase berkaitan sekali dengan penampilan inti sebagaisatu integritas. I{egiatan biosintesis dalam fase G, teriadi sangat meningkat,hal ini sangat bedawanan apabtJa dibandingkan dengan kegiatan biosintesisselama pemb elahan sel yang sangat dihambat. Selama fase G, sel betsangkutanmemantau keadaan lingkungannya dan ukutannya sendiri. I{egiatan iru pentinguntuk mengambil keputusan apakah sel sudah matang untuk menggandakandiri atau tidak. Jika telah ada komitmen untuk menggandakan, segera diambilkeputusan untuk menggandakan molekul DNA (fase S) dan diteruskan sampaimenuntaskan pembelahan sel. Oleh karena sel membutuhkan waktu untuk tumbuh sebelum membelah,maka standar waktu siklus sel umumnya sangat 1ama, misalnya diperlukanwaktu 12 jam atau lebih bagi sel jartngan mamaLa yang betkembang cepat.\)Talaupun kecepatan pembelahan sel sangat bervariasi bagi berienis-ienis se1,namun secara umum dapat disimpulkan bahwa perbedaan waktu tersebutdisebabkan oleh proses selama fase Gr. Mentlai kecepatan pembelahan sel,pedu diperhitungkan apakah sel tersebut berhenti membelah atau tidak. Jikasel tidak berkomitmen untuk membelah diri, maka sel masuk dalam kondisiistirahat atau brasanya dinamakan fase Go. \Vaktu yang dibutuhkan dalamfase Go dapat selama berminggu-minggu, bahkan bertahun-tahun sebelumkembali dalam kegiatan membelah diri.

BIOLOGI SEL Sebenatnya dalam fase S bukan saia terjadt proses sintesis DNA, melain-kan terjadi proses lain yang termasuk sebagai persiapan pembelahan sel.Dalam persiapan pembelahan, semua komponen sel harus dipetbanyakmelalui biosintesis, termasuk pula sintesis protein. Maka dapat dtkatakanbahwa sepanjang interfase selalu terjadi sintesis protein. Fase S dimulaiapabtla telah diawali sintesis DNA dan berakhir apabtla jumlah DNA dalaminti telah meningkat dua kali semula. Pada saat ini khromosom - walaupuntidak nampak - terdiri atas dua khromatid. Sesungguhny^ orangbelum tahusecara pasti apa sebenarny^ y^ng memicu awal dati sintesis DNA, baik padabanyak tempat tertentu sepanjang rerrtangan genom ataupun pada tempat-tempat tertentu saja. Bahkan mungkin saja bahwa perbanyakanDNA tersebutdimulai dari picuan pada daerah tertentu DNA tersebut yang kemudianberlanjut sebagai suatu proses kaskade. Apapun penyebabnya, rramrtnnampaknya sintesis DNA dalam inti berdasarkan fenomena \"semua atautidak\" karena sekali telah dimulai sintesis DNA, proses sintesis tidak dapatdihentikan lagi. Gz Gambar 1 1-5. Perubahan bentuk substansi genetik selama siklus sel

BAB 1 1: S|KLUS PEMBELAHAN SEL Sintesis DNA dimulai dengan tetpisahnya dua untaian heliks DNA, yangkemudian diikuti oleh pembentukan untaian nukleosid mengikuti pola lkatanA-T ataa C-G. Agar sintesis DNA dapat selesai dalam waktu singkat, tetdapatpada sejumlah tempat (<ira-kira 50 tempat) yang memulai pemisahan untaianDNA yang kemudian dilanjutkan dengan sintesis DNA. (Gambar 11-6). hetu n'f'** asriiI gMW& tww& *.8* 4+ + *Ihelix Sf{A l- ur*a{an hrypfHs8\" rsr&iartre&ih#& W{ Sintesis DNA ll}ll:lJ,;l;r pada rase s Fase G, dimulai setelah jumlah DNA meningkat dua kali, dan berakhirpada awal mitosis. Fungsi fase G, yaitu untuk mempersiapkan mitosis.Berdasarkan hasil penelitian, pada akhir fase G, terjadt aktivasi enzim kinaseyang diperlukan untuk katalisator fosforilasi. Hal ini diduga berkaitan denganmelarutnya membran inti pada awal mitosis. Fosforilasi protein histon H1berlangsung karena dipedukan untuk merakit khromosom. Sebelum masuktahap mitosis, substansi genetik secara bertahap harus dirakit. Fase G, dan G, rnemberikan tambahanwaktu untuk pertumbuhan dalamsiklus. Jika interfase hanya menyediakan waktu untuk sintesis DNA, sel yang

BIOLOGI SELakan membelah tidak mempunyai cukup waktu untuk menggandakan massasel. Penggandaan massa sel dipedukan agat anak sel yang terbentuk memilikiukuran yang memadai. Waktu yang terpendek yang dipedukan sel ekariotik untuk membelah -bahkan lebih pendek dari waktu yang diperlukan bakteri untuk memperbanyak-diri terdap atpada siklus se1 awal kehidupan embrio segera setelah tetjadtnyapembuahan se1 telur hewan-hewan tertentu. I{ejadian siklus sel dalamkehidupan embdo ini tidak melibatkan pertumbuhan, sehingga fase G, danG, boleh dikatakan dilampaui. \flaktu petbanyakan sel dari satu pembelahan kepembelahan berikutnya memedukan 8 sampai 60 menit, dengan mengurangiseparuh waktu fase S dan separuh waktu untuk fase mitosis.SISTEM PENGENDALIAN SENTRALDari sudut pandang pengendalian perbanyakan sel, siklus sel beroperasilayaknya sebuah mesin cuci otomatik. I{erja mesin cuci betturut-turutdiinulai dengan tahap pengambilan air dan deterjen, mencuci pakaian,membilas, dan memutar pakaian sampai kering, yang masing-masing kegiatanmemerlukan waktu sesuai dengan fungsi setiap tahap. Ptoses esensial daurpencucian pakaian oleh mesin cuci otomatik ini metupakan analogi denganproses esensial dalam siklus pembelahan sel yaitu pertumbuhan awal, replikasiDNA, pertumbuhan lanjut, mitosis dan sebagainya.Padakedua kasus tersebut(mencuci dan pembelahan) terdapat sebuah pengendali sentral yang akanmemicu setiap proses dalam urutan khas yang telah direncanakan. Sflalaupunpengendal,i pada dasarnya beroperasi sebagai sebuah jam sederhana yangdiatur untuk menentukan waktu untuk setiap proses, namun biasanya baikpada mesin cuci maupun pada siklus sel, keduanya diatur pada titik-titik kdtikpada siklusnya melalui umpan balik dari setiap proses yang telah tetlaksana. Perbedaan ant^ra sistem pengendali dan mekanisme yang melaksanakanproses esensial dari siklus sel, baru belakang ini saja diketahui. Sebelumnyadiyakini bahwa proses-proses penting yang esensial akan memicu prosesberikutnya, layaknya efek kartu domino yang diatur berdiri berderet-deret.

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELSistem Pengendali Siklus SelHal pentrng dalam petubahan pemah^m n teflt^ns siklus sel tedetak padaditemukannya komponen kunci dari sistem pengendali sentral siklus sel danpengenalan bahwa komponen tersebut berbeda dengan molekul-molekulyang melaks anakan proses esensial replikasi DNA, pemisahan khromosomdalam mitosis dan sebagainya. Sistem pengendal,i siklus sel tersebutmerupakan petangkat biolamiawi yang beroperasi secara kritis, yang dibangundari seperangkat proteifl-protein yang berinteraksi, yang berfungsi untukmenginduksi dan mengkordinasi proses ke hilir yang esensial untuk tuiuanpenggandaan dan pemisahan isi sel. Pada siklus sel standar, sistem pengendali diatur oleh seperangkat \"rem\"yang mampu menghentikan laju siklus pada titik-titik pengawasan tertentu' Disini, sinyal umpan balik yang membawa informasi tentang proses hilir dapatmenunda kemajuan sistem pengendali itu sendiri. Hal ini akan mencegahpemicuan proses hi-lir berikutnya sebelum proses sebelah hulu telah rampung.Maka sistem pengereman tersebut juga penting untuk memungkinkan sistempengendali siklus sel diatur melalui sinyal yang betasal dad lingkungannya.Pengendalian dari lingkungan ini pada umulnnya bekeria pada sistempengendali pada salah satu dari dua titik pengawasan utama dalam siklus ---satu dalam fase Gr, dekat sebelum masuk fase S, yanglatn dalam fase Grpadasaat akan masuk fase mitosis. Dalam sel ekariotik tingkat tinggt, sinyal yangmenghentikan siklus biasanya bekeria pada titik pengawasan dalam fase G,.Pada sel ragi titik pengawasan ini disebut stdt't dan pada sel-sel mamalra dapatdisebut secara sederhana sebagai titik pengawasan Gr. Dalam siklus sel yangbedanfut, titik pengawasan G, memicu suatu proses yang mengawali fase S,dan titik pengawasan G, memicu suatu proses yang mengawali fase M.Sistem Pengendali Siklus Sel Berbasis KinaseSistem pengendali siklus sel ini berdasarkanpada dua keluarga protein, yaituprotein sebagai enztm dan protein sebagai substrat. I{inase protein (proteinkinas) adalah enzim yang bekeria pada substr^t y^ng berbentuk protein.Hubungan antata enzim dan substratnya sebagai berikut:1) Enzim cyclin-dependent protein kinases (kinase protein bergantung

BIOLOGI sEL cyclin disingkat Cdk) menginduksi proses ke hilir dengan cara fosforilasi protein tetpiJih pada gugus sedn dan threonin.2) Substrat disebut cyclin termasuk keluarga protein yang khas. Clctin in akari berikatan dengan molekul Cdk dan mengendalikan kemampuannya untuk memfosforilisasi protein sasaran yang cocok. MEKANTSME KEGIATNN TIIIIOSIS t IMEMICU MITOSIS I BERLANGSUNG MELALUI PERALIHAN MFIAFASE DAN ANAFASE II MEKANISI,IEI(EGIATAN REPLIKASIDllA .,.,.' Gambar t l-7. Titik-titik pengawasan dalam sistem pengendalian proses siklus Ptoses penyatuafl, aktivasi, dan penguraian kompleks clclin-Cdkmerupakan peristiwa utama yang mendorong proses siklus sel. Disebut clclinkatena mereka mengalami daur (siklus) berbentuk sebagai fase sintesis danfase degradasi yang bergantian dalam setiap bagian dari siklus sel. Ada dua

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELkelas c1c/in, yasn;i. Mitotic cyclin, yang berikatan dengan molekul Cdk selama Gr, dan dibutuhkan untuk masuk dalam fase mitosis.ii. Grcyclin,yang berikatan dengan molekul Cdk selama G,dan dibutuhkan untuk masuk dalam fase S. Peristiwa-peristiwa yang mendorong sel untuk mitosis dalam sistempengendali ini yaitu:1,. penimbunan rnitotic clclin secara gradual selama fase G, dan perikatan dengan Cdk membentuk kompleks Mp han-promotingfacto\" CNIPD.2. Kompleks MPF ini yang pada awdnya tidak aktif, tetapi kemudian menjadi aktif setelah mendapatkan pengaruh enzim lain yang melakukan fosforilasi dan defosforilasi kompleks tersebut. Aktivasi MPF bedangsung eksplosif. Sifat eksplosif ini disebabkan karena adanya mekanisme umPan balik positif, yaitu MPF yang aktif akan meningkatkan aktivitas enzim yang mengaktifkan MPF: sehingga terjadi percepatan peningkatan kadar MPF aktif sampai mencapai titik kritis. Titik kritis ini merupakan titik ketika banjir MPF aktif memicu peristiwa arus hilir yang mendorong sel untuk mitosis.3. Inaktifasi MPF secara mendadak dengan can d.egradasr Mitotic clctin pada wakttt antara metafase-anafase, sehingga sel keluat dari fase mitosis. Setiap langkah dair aktivasi dan inaktivasi Cdk menandai transisi siklussel, yang mungkin berpengaruh terhadap sistem pengendalian siklus sel itusendiri, memulai reaksi-reaksi yang akhirnya akan memicu proses ke hilirberikutnya.2. Periode MitosisPadaurasan di bawah ini akan diungkapkan keiadian yanghatya dapat diamatidengan mikroskop cahaya, rlamun apabtJa dianggap pedu mekanismenyadijelaskan dengan gambaran mikroskop elektron. Seperti hdnya dengan amitosis, maka mitosis terdiri dari dua proses,yaitu:a. kariokinesis, yaitu proses pemisahan bahan inti,b. sitokinuis,yaitu proses pemisahan bahan di luar inti.

BIOLOGI SEL MEMICU MITOSlS I I M- phase-promoting factor iMPF).trx;-.V 4w F* A fi: aYclin I $lirli i:r::ilr.,: I MEMICU REPLIKASI DNA t\" r * o rt rat (Cd k-cyc I i n )n,pe n g e n d a I ia u,i r, r a n gc.il lrli..l \" \"t;, Sebelum kita sampai pada pembicaraantahap-tahap dalam proses mitosis,perlulah diketahui adanya bangunan-bangurlan yang sangat berperan dalammitosis, yang tidak tampak pada periode interfase. Bangunan-bangunantersebut dinamakan perangkat mitosis (ninilc apparatu),yans terdiri atas:bangunan sebagai bintang (aster) dan kumparan di sekeliling sentriole.

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SEL .) {]if#\"/Jn /rl1*'r\-KWZi&# \\-* ../' -:*-A ,. --\.t,,2\. \.,/r/__ l'\ ItLr Gambar l1-9.Perangkat mitosis dalam proses mitosis (A-F) Bangunan kumparan atau \"spindle\" tersusun oleh serabut-serabut khro-mosom (chromosomal fbers), serabut-serabut bedaniut (continuous f'bers) dansefabut-sefabut ant^fa (interyonal fbrer). Struktur dan fungsi masing-masingbagqan perangkat mitosis iri akan lebih ielas jika diungkapkan pada saatpembicanan tahap-tahap proses mitosis bersangkutan.a) Profase Pada umumnya tahap ini bedangsung selama 21/z i^^, sehingga merupakan waktu yangterpanlang di ant^rawaktu yang digunakan untuk menysf6s2i[an tahap-tahap lain dalam mitosis. Setiap sel dalam tubuh yang dapat membelah diri memiliki sentriole yang digolongkan dalam organela sel. Biasanya otganela ini terdapat di tengah dekat salah satu kutub inti. Dengan mikroskop cahaya walaupun dengan teknik pewarnaan khusus sentriole hanya nampak sebagai dua buah titik kecil dalam daerah sitoplasma yang jernih. Tetapr dengan Peng m tan mikroskop elektron, dua buah titik tersebut sebenarnya merupakan dua buah bangunan silindris yang sumbu paniangnya tedetak saling tegak lurus. Diameter bangunan tersebut sebesat 0,2 mikron dan dindingnya

BIOLOGI SELtersusun oleh 9 berkas mikrotubuli yang memanjang. Masing-masingmikrotubulus berdiameter sebesar 24 nm. Tiap berkas mikrotubuli terdiriatas 3 buah mikrotubuli yang tersusun rapat, sehingga seluruh dindingbang;rnan tersebut terdapat 27 mikrotubuli yang tert^nam dalam matriksgranuler yangpadat. (Gambar 11-10). Karena dengan mikroskop cahayatampak sebagai dua buah titik, maka dinamakan pula sebagai diplosom,sedang bagran sitoplasma di sekitarnya dinamakan sentrosom. Kiri: basan,\"ntiior\" d\"ns\"fiilHJfilfl',Tlfl::l;,\", -anan: sambar densan pengamatan mikroskop elektron. Sebenarnya sebelum profase dimulai, yaitu sejak tahap G, dalaminterfase, sudah tedihat adanya sepasang diplosom. Pada saat dimulaitahap profase, pasangan diplosom tersebut memisahkan diri, karena salahsatunya mulai bergerak menjauhi sehingga masing-masing menemparisalah satu kutub selnya. Bersamaan dengan kejadian tersebut tampak puladengan mikroskop cahaya adanya gambaran sebagai benang-benang halusyang memancat dari masing-masing sentriole, sehingga keduanya masihtetap dihubungkan satu sama lain. Pancaran benang-benang halus tersebut

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN sELmemberikan g mbaf^n sebagai bintang sehingga dinamakan aster. Padas el- s e1 mama ha garrrb aran as ter tidak tedalu menoni ol. D engan mikro skopelektron ternyata aster serta benang-benang penghubung merupakaflsusunan mikrotubuli yang tefsusun dari polimerisasi tubulin. Pada tahapselanjutnya benang-benang penghubung dapat dibedakan meniadig mbmaLn kumparan yang termasuk salah satu perangkat mitosis. Padaawal profase dengan mikroskop cahaya masih dapat dibedakan selubunginti, yang segera akan tetpecah-pecah dan lenyap, sementara profasesedang berlangsung. Dengan hilangnya selubung inti, maka bahan-bahankhromosom tidak dipisahkan lagi dengan sitoplasma' Bersamaan dengan hilangnya anak inti, muncullah bangunan sebagaibenang sebagai awal tampaknya khromosom karena makin padatfly^gelungan khromatid. Kita masih ingat bah-wa khromatid telah dibentukpada tahap S. Pada akhir profas e pada saat sentriole telah sampai padamasing-masing kutub sel, khromosom makin nyata dan makin tebal.b. Metafase Kadang-kadang orang membedakan adanya tahap prometafase. yaitutahap ^fltaf pfof^se dan metafase. Tahap ptometafase berlangsung sangatcepat, yaitu saat hilangnya selubung inti sama sekali dan tersebarnyakhromosom di seluruh bagian sel. Dengan hilangnya selubung inti, maka sitoplasma besertakandungannya tefcampur dengan bahan-bahan inti. Molekul-molekultubulin akan disusun oleh kinetokhor y angterdapatpada sentf omer (bagiankhromosom) menjadi serabut khromosom. Serabut khromosom makinmemanjang sehingga mencapai sentriole di kutub-kutub. Demikian-lahkhromosom melalui sentromef dihubungkan oleh serabut khromosom(mikrotubulus) dengan senffiole di kutub-kutub sel. Sentromet daritiap khromosom tersusun pada bidang ekuator, sedang lengan-lengankhromosom menuniuk ke arah kutub-kutub sel. Dengan demikianpada tahap ini jelas dapat dibedakan dua macam serabut, yaitu serabutkhromosom dan serabut bedaniut, yang keduanya termasuk perangkatmitosis.

BIOLOGI SEL Gambarll-11'Khromosom pada tahap metafase yang ditambat oleh mikrotubulus Pada sentromer'c) AnafaseTahap anafaseiru ditandai dengan adanya dua peristiwa: khromosom1) Sentromer membelah sehingga khromatid dari bersangkutan benat-benar terpisah'2) Masing-masing khromatid akan bergerak menuiu kutub-kutub selsetelah selesai pemisahan khtomatid tersebut'

BAB 1 1 I SIKLUS PEMBELAHAN SEL Peristiwa pergerakan khromatid ke kutub-kutub sel pada mulanya diduga disebabkan sem ta-m^ta oleh adanya ta:ikan dari serabut khromosom yang memendek. Sesungguhnya pergerakan khromatid tersebut juga dibantu dengan pemaniangan serabut bedanjut yang akan membentuk serabut antara. Sepertr telah diuraikan pada Bab sebelumnya (sitoskeleton) pedstiwa pemanjangan dan pemendekan tidak lain disebabkan oleh adanya proses polimerisasi dan depolimerisasi molekul- molekul tubulin.d) Telofase Akhir pergerakan khromatid ke kutub-kutub sel (sekatang dapat pula disebut khtomosom) menandai mulainya tahap terakhir mitosis yang disebut telofase. Pada saat ini setiap khromosom sudah mulai terurai gelungannya sehingga gambatannya nampak semakin menipis. Pada umumnya peristiw^ yang terjadi pada tahap telofase hampir merupakan peristiwa yang mirip pada tahap profase, kecuaLi dengan urutan yang berlawanan, sehingga tahap ini berakhir dengan mulai tampaknya selubung inti dan hilangnya khromosom yang disusul munculnya butir- butir khromatin dan tampaknya anak inti.SitokinesisBersamaan dengan terurainya kumparan khromosom, mulailah prosessitokinesis. Sitokinesis dimulai dengan pengecilan sitoplasma di daerahekuator tempat sel akan terbelah menjadi dua anak se1. Selama sitokinesis akanterjadi pembagian komponen-komporien yang terdapat dalam sitoplasma,seperti kompleks Golgi dan mitokhondria,daTam dua daerah. Serabut bedaniutyang masih bersisa padabagqan tengah yang mengecil disebut sebagai badanpembelah atau \" midbodl\". Pengecilan baglan tengah sebagai daerah pemrsahdiduga karena pemendekan unsur-unsur fibrilet yang tetdapat di bawahmembran sel. Pada hewan tingkat tittgg, periode sitokinesis tampak sebagaigerakan aktif dari permukaan sel.

BIOLOGI SEL G,/\./'n \oI{\\ \ -::::=:l- Irekukan -+.r=*;; = : ltil l--.-. b terbentuk dari aktin dan miosinA) Gambar 1 1- 12. Dua anak sel dalam proses sitokinesis.MEIOStSMeiosis merupakan ptoses pembelahan sel yang terjadi pada sel-sel kelamindari organisme yang mengadakan reproduksi secara generaif atau seksual.Pada dasarnva meiosis terdiri dari sekali duplikasi khromosom @NA) yangdiikuti oleh dua kali pembelahan (tanpa replikasi DNA), sehingga padaakhirnya dihasilkan sel-sel haploid.Pembelahan Meiosis IPtofase IPada pembelahan I ini terjadi proses yang ditandai dengan masa profase yanglama dengan bedangsungnya proses berpasang-p^s^ng n khtomosom yang

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELhomolog dan pertukaran bahan-bahan heriditer. Pada waktu pembelahan Idapat dibedakan beberap a tahap, yaiat:1. Proleptonema Proleptonbma merupakan awal profase meiosis. Pada saat ini, khromosom masih tampak sangat tipis sehingga masih sukar diamati dengan mikroskop cahaya, kecuali untuk khromosom kelamin yang agak menonjol.2. Leptonema Pada tahap ini, khromosom mulai tampak semakin jelas sebagai benang- benang panjang halus dengan penebalan pada beberapa tempat. Penebalan ini disebabkan adanya khromomer. Khromosom terdiri atas 2 khromatid yang belum dapat dibedakan dengan mikroskop cahaya.3. Zygonema Pada tahap ini, khromosom homolog akan berpasang-pas^ngan secara rapih yang berarti bahwa ant^r^ tiap khromomer yang homolog akan berdampingan dengan hanya dipisahkan oleh celah yang be\arak sekitar 0,2 mikron.4. Pachynema Pada tahap ini pasangan khromosom sudah sempurna yang kemudian diikuti oleh berkontraksinya khromosom sehingga tampak memendek dan lebih tebal. Nfalaupun pada tahap ini sudah mulai tampak khromatid, tetapi secara keseluruhan inti sel memi,liki setengah iumlah khtomosom semula. Namun demikian masing-masing \"khromosom\" memiliki 2 buah sentromer. Padatahap ini terjadi pertukaran segmen khromatid dari khro- mosom homolog yang disebut \"rossing ouef' (prndah silang). Pachymema merupakan tahap yang paling lama dalam profase bahkan dapat bedangsung berhari-hari, berminggu-minggu atau bertahun-tahun. Sedangkan leptonema dan zygonema hanya bedangsung beberapa jam saja.5. Diplonema Pada tahap ini teladi pemisahan khromosom homolog yang tadinya masing-masing menempel rapat satu sama lain. Tetapi pemisahan tersebut belum sempurna karena masih tetdapat pedekatan yang disebut cbiasma yang sekaligus merupakan tempat terjadinya \"crossing ouef'.

BIOLOGI SEL Dalam tahap diplonema ini, khromatid dalam lJlap khromosom telah dapat tedthat dengan mikroskop cahaya. Tahap diplonema ini dapat bedangsung sangat lama, misalnya saja padd foetus manusia yang berumur 5 bulan yang berkelamin perempuan dalam tubuhnya sudah terbentuk oosit, tetapi berada dalam tahap diplonema yang tidak berkembang ke tahap berikutnya kecuali kalau terjadt ol'ulasi yang mungkin bedangsung pada umur dewasa yang masih bertahun-tahun kemudian.6. Diakenesis Pada tahap ini, khromo som mengalami pemendekan hingga p enamp tlannya lebih jelas lagi. Ternyata khromosom tersebar di seluruh inti yang sudah tidak menampakkan adanya nukleolus lagi. Sement ara itw terjadt gerakan khiasmata (titik persimp^ngan khromsom pada pindah silang) menjauhi sentromer menuju ke ujung-ujung khromosom (terminalisasi), sehingga khromosom homolog hanya berhubungan melalui ujung-ujungnya.Prometafase II(hromosom makin jelas tampaknya pada tahap ini karena bergelungnyamencapai puncak kepadatan. Selubung inti mulai larut dan teladt pedekatanmikrotubuli pada sentromer. Pengamatan dengan mikroskop elektronmenunjukkan bahwa pasangan khromosom homolog memiLiki 4 sentromer,karena setiap khromatid telah memi[iki sentromernya masing-masing,walaupun 2 khromatid bertindak sebagai saflr kesatuan fungsional.Metafase 1Pada tahap ini, khromosom tersusun pada bidang ekuator. Penempatankhromo som ini s ebagai alib at \" taikan\" melalui masing-masing s entromerriyaoleh\"spindle fber!'.Anafase LPada tahap anafase I ini, khromatid setiap khromosom homolog yangmasih berdekatan pada sentromernya, bergerak menuju kutubnya masing-masing. Pergerakan khromosom homolog tersebut berganturig pada panjangpendeknya khromosom bersangkutan. Pergerakan khromosom pendekberlangsung lebih cepat daripada khromosom yang lebih paniang.

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELTelofase ITahap terakhit dalam meiosis I ini dimulai apabia khromosom-khromosomtelah berkumpul pada masing-masing kutubnya. I{hromosom dapat beradadalam keadaan kondensasi (padat) untuk beber^P^ sa t. Hasil meiosis I ialah terbentuknya sel dengan inri yang ielas. Pada organismejantan sel ini dinamakan spermatosit II danpadajenis betrna dinamakan oositII beserta apayaflg dinamakan \"polar body I\". Anak sel yang dihasilkan olehpembelahan meiosis I ini mengandung khromosom yang jumlahnya separuhdad jumlah khromosom sebelum pembelahan, namun ukuran selnya tidaksama. Perbedaan ukuran sel ini sebagai akibat tidak samanya pembelahansitoplasmanya (sitokinesis). Anak sel yang berukuran lebih besar dinamakanoosit II, sedang yang berukutan lebih kecil dinamakan \"po/ar bod1\" yangmendampingi oosit II.InterfaseSesudah berakhirnya tahap telofase I, maka sel berada dalam tahap interfaseyang tidak bedangsung lama. Betbeda dengan interfase sesudah pembelahanmitosis, pada tahap interfase meiosis ini tidak teriadt replikasi khtomosom,artinya tidak ada tahap S, sehingga intinya tetap haploid. Walaupun demikiandalam setiap khromosom tetap mengandung 2 khtomatid.Pembelahan Meiosis IISecara singkat dapat diutarakan di sini tahap-tahap yang dilalui dalampembelahan meiosjs IT.Profase IITahap ini dilalui sangat singkat waktunya. Dengan tetbentuknya bangunan\" rpi n d/e\" dalam sitopl asmany^ menandai dimulainya tahap berikutnya.Metafase IISeperti iuga metafase I, maka pada tahap ini khromosom tersusun Padabidang ekuator. Pada saat ini senttomer berpisah. Jumlah khromosom masihtetap haploid.

BIOLOGI SELAnafase IIKhtomatid akan bergerak menuju kutub-kutub sel.Telofase IIDari sebuah sel yang mengalami pembelahan meiosis, akan terbentuk 4 buahsel dengan masing-masing intinya yang mengandung khromosom denganjumlah separuh jumlah khromosorn aslinya (haploid). Perkembangan gamet pada hewan jantan betbeda dalam strukttunyadengan sel telur; spefmatozoon mengalami diferensiasi setelah inti-intinyamenyelesaikan meiosis dan berakhir dengan jumlah khromosom haploidjuga. Spermatosit I yang mengalami meiosis I menghasilkan spermatosit II.Setiap spermatosit II yang mengalami meiosis II akan menjadi 4 spermatiddengan jumlah khromosom haploid. Spermatid ini mengalami diferensiasibentuk menjadi spermatozoon dewasa. Suatu hal yang berbeda denganpembelahan sel telur, dalam spermatogenesis sel-sel yang membelah baikmelalui mitosis maupun melalui meiosis, tidak berhasil menyelesaikan pem-belahan sitoplasmanya (sitokinesis) secara sempurna. Dari akibat sitokinesisyang tidak sempurna tersebut, maka sampai akhir diferensiasi sel-sel manimasih dihubungkan oleh jembatan interselular. Dengan demikian maka darisebuah sel tunggal spermatogonium akan tetap dipelihara hubungan ^ntarahasil pembelahannya sebagai sinsitium. Pada hevran betina, dari pembelahan meiosis II ini, oosit II akanmenghasilkan2 anak sel yang juga tidak sama ukurannya. Sel yang berukuranbesar merupakan ol'um matangdan sel yang berukuran kecil dinamakan\"polarbodJ'. Sebagat aktbat pembelahan meiosis yang tidak simetris tersebut, makaoosit yang terbentuk akan dipertahankan tetap besaq sedang polar body yangterbentuk akhirnya mengalami degenerasi. Pelepasan sel telur dari ovariumyang dinamakan or,rrlasi bergantung pada spesiesnya. Ovulasi yang berbedasaat pelepasan gametnya akan berbeda |uga fase perkembangan sel gametyang tedibat.

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELsi: [Sgs]s{n* FedryaanaFtplenermAnaphrae *;.{9C- * I tln$rpruseN**ffiffi&&,Anaph:\st€.,7'dlb* -€:ts,Diasram proses meiosis.Perhatikan o\"rr::nH.t;*'li;0,\",0 (atas)menjadiselhaploid (bawah) Pada pembentukan sel telur dan sel mani yang, bedangsung melaluipembelahan meiosis tersebut, hampir 90oh dari seluruh waktu meiosisberlangsung untuk tahap profase I. Dalam tahap profase I itulah terjadiperistiwa pindah stlang (crossing laeD ^ntxa khromosom homolog yang akanmengakibatkan perpindahan gena dari khromosom satu ke khromosomhomolognya. (Gambar 1,1 -1,4).

BIOLOGI SELa\"l ..,,, € Gambar 11-l4.Diagram menunjukkan proses pindah silang (1 dan 2);3 pembentukan chiasma;4: terminalisasi; 5: rotasi dari khromatid. idosts MrTOSr$ ItrotrmEEm llofiotog berprsangnr pssargafi FJorrcoofn florfiobg yar€ Frynbdekns€* I Gambar 1 1-15. Perbedaan antara proses mitosis dan meiosis.Pembelahan meiosis:dalam dua siklus pembelahan hanya sekali replikasi DNA (kiri), pembelahan mitosis: setiap siklus selalu didahului oleh replikasi DNA (kanan)

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELSiklus Sel EmbrioPola siklus dalam tubuh organisme yang sel-selnya telah mengalami diferensiasimerupakan pola siklus standar. Pada siklus standar (normal) sebelum selmampu memperbanyak diri, sel tersebut harus melakukan replikasi molekulDNA, serta menggandakan semua komponen dalam sitoplasmanya. Polasiklus sel tersebut memedukan waktu cukup Tama dan bervariasi. Perbedaanwaktu tetsebut dipengaruhi oleh lingkungan tempat sel-sel tersebut beradayang kondisinya bervariasi juga. Maka pembelahan sel secara normal disamping memedukan cukup waktu, mekanisme pengendalian disyaratkanmampu menjamin atas dipenuhinya persiapan yarlg dipedukan dalam urutanyang benar sebelum pembelahannya bedangsung. Tetapi dalam periode embrio ketika sel-sel belum mengalami deferensiasisecara penuh, pola siklus selnya berbeda dengan pola siklus sel dalam tubuhorganisme yang telah mengalami diferensiasi. Pada embrio umur dini darisebagian besar spesies hewan, pola siklus pembelahan selnya tidak dilakukansesuai dengan standar. Sejak terbentuknya zigot sebagai hasil pembuahansel telur, segera dimulai pembelahan pert^ma. Dari mitosis pettama inidihasilkan 2 anak sel. Mereka melakukan pembelahan secara cepat t^nP^disertai pertumbuhan sel dan sebagian besar tidak dilakukan pemantauandan pengendalian seperti yang bedaku pada siklus pembelahan standar. Polasiklus sel pada embrio tetsebut menunjukkan bahwa dalam'nterfase tidakmelibatkan fase G, dan G, (Gambar 1,1-16).Tanpa adanya fase G, dan G, iniakan memberikan dampak bahwa dalam setiap mitosis dihasilkan anak-anaksel yang mempunyai volume separuh dari induknya. \Talaupun semakin kecilvolume anak- anak selnya tetapi mas s a s el hasil pembel ahan s ecara kes eluruhantetap memililiki volume seperti ketika embrio berbentuk sebagai sel zigot. siklus sel standar siklus sel embrio dini Gambar 1 1 -16. Perbandingan tahap siklus sel normal dan pada tahap awal embrio. Normal (atas) dan siklus sel pada awal embrio (bawah)

BIOLOGI SEL Pada siklus pembelahan sel embrio dini terungkap adanyapengurangan sistem pengendalian siklus sel dan penyederhanaansampai pada batas minimum yang masih dipedukan untuk memenuhipencapaian syxat-sy^rat dasar mitosis yang umum. Yang dimaksudkandengan syar^t-sy^r^t dasar umum yaitu harus adapenggandaan molekulDNA yang men)'usuri genom dan pemisahannya kedalam dua anak sel.$Talaupun mekanisme siklus sel ini merupakan suatu pengecualian,tetapi justru peristiwa tersebut membedkan gambann lebih jelastentang siklus sel pada semua sel ekariotik. Lagipula penelitian padakatak Xenopas bahkan membedkan jilan dalam identifikasi MPF (M-phase-pronoting factor) yang merupakan salah satu komponen sistempengendalian siklus sel. Untuk jelasnya manlah kita ikuti penelitiannyaagar memperjelas mekanisme pengendalian siklus pembelahan seldengan keterlibatan aktivasi dan inaktivasi MPF.Pertumbuhan Sel tanpa PembelahanKalau pada tahap embdo dini sel-sel-reya membelah tanpa dibarengi denganpertumbuhan sel, maka sel telur yang sebelumnya teiali. mengalami pembelahanmeiosis, mengalami pettumbuhan tanpa dibarengi pembelahan sel. Selamasel hasil meiosis ini belum dibuahi oleh sel mani, sel telur tidak mengalamipembelahan tetapi bertambah volumenya. Pada pengamatan petkembangan sel telur Xenopas, seperti juga telurbeberapa spesies lain merupakan sebutir \"sel raksasa\" karena berdiameter lebihdari 1 mm. Telur tersebut memiliki kandungan sitoplasma lebih dari 10 000 kalilebih banyak dari kandungan sitoplasm^r^t^-r^t^ sel dalam tubuh (sel somatik).Sel tersebut memiliki sebuah inti di dalamnya. Sitoplasma telur tersebut terisitimbunan bahan-bahan yang akan dibutuhkan untuk pembangunan tubuhseekor berudu. Bahan-bahan tersebut telah dikumpulkan ketika berada deJamovarium induknya dalam kurun waktu cukup lama selama periode pertumbuhansel telur yang belum dewasa (oosit). Dengan cara tersebut, kelak embrio mudadibebaskan dalam mencai makonan yang dibutuhkan selama pertumbuhnnyayaflg sang t cepat sampai kelak menjadi organisme yang hidup bebas yangmampu menghidupi dirinya (Gambar 1,1-1,7).

BAB 1 I: SIKLUS PEMBELAHAN SEL s!B Irs,$ Gambar 1 1-1 7. Perbandingan pola pertumbuhan sel. Kiri: Oosit tumbuh tanpa pembelahan, Kanan: Setelah sel telur dibuahi. berlangsung siklus sel tanpa fase pertumbuhan sel (Gl dan G2)Regulator MPFUntuk mengidentifikasi substansi yang mengawali mitosis serta sistempengendaliannya, dilakukan 2 percobaan. Percobaan pertama didasarkan pada teknik pengukuran MPF oositXenopis yang sangat penting dalam pengidentifikasian komponen-komponen dari sistem pengefldalian siklus pembelahan sel. Sepertidiungkapkan di atas, dalam proses siklus pembelahan, oosit Xenopisberistirahat pzda fzse G, meiosis, sedang pada bentuk telurnya (selyang telah siap dibuahi) beristirahat pada fase M meiosis. Maka oositdan telur Xenopis menyediakan sumber yangkayz akan sitoplasma padakedua fase dalam siklus sel. Karena sel yang digunakan untuk percobaantersebut berukuran besat, kondisi tetsebut sangat menguntungkandalam percobaan. Bahan-bahan sangat mudah disuntikkan ke dalamsitoplasma sel yang berukuran besar. Jika sitoplasma dari sel teiut dalamfase M yang tidak dibuahi disuntikkan kedalam oosit dalam fase G' oositini akan didorong aktif masuk ke dalam fase M dan meneruskan prosesp endewas aa nnya. Maka aw alny a di simpulkan b ahwa dalam sitop las madiidentifikasi adanya faktor pendewasaan (maturation pronoting facto),karena faktot tersebut mendorong pendewasaan oosit. Percobaan keduadilakukan sec anin uitrobukan pada seiXenopis melainkanpada sel-sel mamaia..Walaupun sel-sel mamalia umumnya berukuran tidakcukup besar untuk dilakukan penyuntikan bahan-bahan dalam sitoplasm ny^,narnun secata mudah dapat dilakukan percobaan yang setara dengan percobaan

BIOLOGI SELpefiama. Untuk mengatasi kesulitan tersebut dilakukan dengan cara menyatukan(fusi) sel yang sedang mitosis dengan sel interfase. Sebagai akibat fusi sel ini,inti sel interfase akan terpapar kepada setiap komponen aktif yang ada dalamsitoplasma sel sedang mitosis. Pada Gambar 11-1,8 ditunjukkan fusi sel sedangmitosis dengan sel dalam fase G, (A), dengan fase S @) dan dengan sel fase G,(C). Hasil percobaan tersebut menunjukkan bahwa sel interfase akan didorongkedalam fase mitosis khromosom terkondensasi,tanpatergarltlrig adaidaknyareplikasi DNA. Peristiwa ini menunjukkan bahwa dalam sitoplasma sel mitosisterdapat M-p h as e pro m o tingfartor. Pada pengkajian bedkutnya ditunjukkan bahwa aktivitas yang mendorongoosit menjadi dewasa dan sel interfase menjadi mitosis, adalah bahan yangsama dengan matuing promoting factor yang diidentifikasi pada percobaanpefi^m^. Dengan demikian terdapat dua nama untuk satu substansi yangkemudian disetujui dengan nama MPF.mitosis fase G, mitosis mitosis fase G, #*f ffi;iill:.: JIjf ffi Nr,{ ulo\":*\"'' i Ifr rf ,#4 ttt &i Ss4 #F €J' * {€\i.i{.-^\L-kondensasi khromosom sel kondensasi khromosom sel kondensasi khromosom 5elfase G, yang.terinduksi fase Syang terinduksi fase G, yang terinduksikhromosom metafase khromosom metafase khromosom metafase manusia manusia manusia Gambar t I -18. Percobaan untuk menetapkan fungsi MPF sel mamalia.Perhatikanfusi sel mitosisdengan sel fase G,(A),dengansel faseS(B) dandengansel faseGr.

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN sELSIKLUS PEMBELAHAN PADA BERBAGAI KONDISIKeseimbangan antara Kematian dan Perbanyakan SelPada manusia, seperti juga pada organisme multiselular lainnya, kecepatanproJifetasi sel dan kematian sel akan menentukan iumlah sel yang bertahanhidup. Adanya abnormalttas salah satu proses tersebut dapat menyebabkang ngg)^np^da akumulasi se1 (misalnya: hiperplasia, kanker, penyakit autoimun)^t^a ganggoan dalam bentuk kehilangan sel (atrofi, penyakit degeneratif,penyakit AIDS, kerusakan iskemik). Maka keseimbangan antar^ produksi seldankemattan sel (homeostsis) pedu dikendaLikan secara cermat.Penuaan SelOrganisme yang menielang tua mengalami perubahan pola siklus pembalahansel. Penuaan (agin! menpakan suatu sindrom yang cenderung bersifat menuiupelenyapan, progresif, universal dan tidak reversibel. Ketusakan pada prosespenuaall tetiadi pada molekul (untaian DNA, ptotein dan lipid), sel-sel danorgan tubuh. Penyakit-penyakit pada usia lanjut sedngkali dibedakan dart'penuaan itu sendiri. Penyakit-penyal<tt pada usia laniut tersebut meningkatfrekuensinya seiring dengan bertambahnya umur, di antaranya: arthritis,osteoporosis, penyakit iantang, kanker, penyakit Alzheimer. Bahkan walaupunproses penuaari dipisahkan dari penyakit-penyakit pada umur tua, namuntidakiah benar kalau kerusakan yang berkaitan dengan proses penuaan akanmeningkatkan kemungkinan bahwa penyakit-penyal<t pada usia laniut akantimbul. Pada penuaan umumnya dibarengi dengan penurunan fungsi kulit, paru-paru, otot-otot, pembuluh darah dan organlain yang disebabkan oleh adanyahubung-silang molekul-molekul protein. Penutunan fungsi tersebut, dapatditelusuri melalui gangguan fungsi pada tingkat selulat. Berbagai teori tentangmekanisme penuaan yang diajukan, mendorong orang mengelompokkandalam 2 kategori, yirtlr penuaan terprogram (programned agin! dan penuaankarena keausan (wear and tear agin!.Penuaanterptogram metupakan Penuaarldisebabkan karena sesuatu yangberada dalam pengendalian mekanisme yangmendorong organisme menjadi tua danmengalami ketusakan. Mekanisme ini

BIOLOGI SELberlangsung seperti halnya gena-gena memprogram tahap-tahap kehidupanlainnya, seperti misalnya diferensiasi sel selama perkembangan embrio ataupendewasan seksual pada organisme dewasa. Hal ini berbeda dengan penuaankarena keausan yang bukan sebagai akibat ptogram pengendalian apapun,tetapi merupakan dampak bersama dari berbagai \"serangan\" lingkungan.Misalnya oleh dampak radiasi, toksin kimiawi, ion-ion logam, radikal bebas,hidrolisis, glikasi, hubung silang oleh gugus disulfid dan lainJainnya.Lepas daiberbagai teori mekanisme penuaan tersebut, penuaannyasendiri terkait erat dengan rentang umur (life span) dari organismebersangkut an. Pada beberapa spesies terungkap adanya korelasi antararentang umut maksimum dengan jumlah fibroblas yang memperbanyakditi dalam spesies bersangkutan. Fibroblas dari berbagai spesiesmzm^)l^ menunjukkan hubungan langsung ant^t^ fentang umur danjumlah populasi sel yang memperbanyak diri. Sel ayam dengan rentangumtr 72 tahun menunjukkan kemampuan 25 kali proliferasi, sedangsel-sel kuta-kura Galapagos yang mempunyai rentang umur 175 tahunmenunjukkan 130 kali proliferasi sel. Ini berarti bahwa sebuah seldalam jattngan tubuh kuta-kura tersebut hanya mampu membelahdiri sebanyak 130 kali. Maka sel tersebut memiliki batas kemampuanuntuk membelah diri. Fenomena pembatasan kemampuan membelahdiri ini, untuk peftam kali diungkapkan oleh Leonard Hayflick. Beliaumengamati bahwa {rbroblas embrio dalam biakan sel akan mampumembelah diti sebanyak 50 kali, sesudah itu sel tersebut tidak akanmembelah diri lagr. Batas pembelahan sel tersebut dinamakan batasHayflick (HEflick Limifi. Batas pembelahan tersebut ttrp^nyz- dimilikioleh inti ^t^a :unt^i^n DNA.Sel-sel somatik manusia memiliki 23 pasang batang khromosom. I{arenamasing-masing khromosom memiliki 2 ujung, maka keseluruhan khromosommanusia memiliki 92 ujung khromosom dalam setiap sel. Pada ujung-ujungkhromosom tersebut terdapat untaian DNA yang tidak berfungsi sebagaigena dengan ukuran cukup panjang. Untaian DNA tersebut dinamakantelomere. Telomere tersebut mengandung urutan 6 basa ITAGGG) yangberulang-ulang. Setiap kali sel tersebut membelah diri, beberapa penggal

BAB 1 1: SIKLUS PEMBELAHAN SELtelomefe tersebut hilang. Pada saat pembuahan sel telur manusia memilikirelomer yangpaniansnya kifa-kifa 10 000 pasangan basa (atau sel4tat 1.666saruan TTAGGG), dan setiap batang khromosom mempunyai paniangsekitar13 ribu kali ( 130 iuta pasangan basa). Sembilan bulan kemudian, pada saatkelahiran, fata-r^t^ telomer mempunyai paniang separuh dari paniang ketikasaat pembuahan. Fakta tetsebut menunjukkan bahw telomer akan kehilangansekitaf 8 satuan penggal TTAGGG setiap kali pembelahan sel. Maka selamaperkembangan embfio sampai dilahirkan, paniang telomef akan memendekmeniadi separuhnya. Paniang telomef manusia kurang dari separuh telomerpdm t^, dan telomer hewan pengefat lebih panjang dari telomer primata.Dari kenyataan pemendekan telomer dalam setiap pembelahan seloya, orangmenduga bahwa telomet berfungsi sebagai \"timet\" bagi sel bersangkutandalam menghentikan aktivitas pembelahan.RANGKUMANSel-sel dari organisme multiselulaf, sepefti misalnya hewan mamalia danmanusia, menunfukkan adanya kesamaan dalam pengendalian dasar padasiklus pembelahan selnya dengan organisme tingkat rendah seperti misalnyasel-sel ragi. I{edua kelompok organisme tersebut memiliki titik pengendalianpada periode G,. Tetapi ^ntata kedua kelompok tersebut memil-iki perbedaandalam kapan mereka melakukan pembelahan. Pada organisme multiselular,pembelahan tidak akan bedangsung apabrla meteka tidak menerima sinyalkhusus yang berasal dari sel-sel lain yang ada dalam tubuh organisme. Dalampefcobaan ditunjukkan bahwa sel-sel mamaha akan berhenti membelahpada Go, apabla tidak menerima sinyal yang dipedukan, dibarengi denganberhentinya produk-produk protein yang tedibat dalam pengendalian sikluspembelahan sel. Pembelahan sel diav,/ali oleh sinyal yang merupakan Crowthfactor berbenruk berbagai jenis protein.Berbagai G rowth Factor mengarur proJiferasi sel melalui nngkaian eiaring isinyal yang fumit, yang akhirnya mengatuf tfansk{ipsi gena (aktivasi) danpenghimpun andanakivasi sistem pengendalian siklus pembelahan sel. Banyakdari komponen protein dalam lintasan pensinyalan telah diidentifikasi melaluipenelirian dengan menggunakan sel-sel kanker, yang mengalami mutasi pada

BIOLOGI SEL gena-gena yang tedibat dalam siklus pembelahan sel (proto-onkogena dan gena supresi yang dibahas pada Bab 13). Pola siklus pembelahan sel sesudah terjadtnya fertilisasi (set Zigot) berbeda dengan sel-sel yang telah mengalamidiferensiasi. Di samping pengendalian siklus pembelahan sel Tangka pendek tetsebut, terdapat pengendalian )angka panjang, seperti misainva keiadian hilangnya potensi pembelahan pada sel-sel yang telah uzur. Pembelahan pada hewan dibedakan daiam mitosis dan meiosis. Mitosisbedangsung pada sebagian sel-sel tubuh (sei somatik), sedang meosisbedangsung dalam kelenjat gonade untuk menyiapkan sel-sel gamet.Pembelahan sel berhenti, apabtla isi dalam sitoplasma telah dibagi melaluip{oses sitokinesis dan khromosom mengalami penguraian kepadatafinyamenjadi butir-butir khromatin, serta kembalinya proses sintesis RNA.otganisasi mitosis pada bebeapa protozo^ dan sel jamur berbeda dengan selhewan dan sel tumbuhan. Hal ini menunjukkan bahwa mekanisme pembelahansel-sel ekariotik telah mengalami evolusi. Dalam tubuh organisme dewasa terjadi pengendalian keseimbanganantankegSatan pembelahan sel dan sel-sei yang mengalami kematian, sehinggasffukrur jaringan tetap terjaga normal. Pada saar orgarrisme mencapai umurlanjut, teladt proses penuaan sel yang ditunjukkan menurunnya kemampuansel untuk memperbanyak diri. Proses penuaan sei tersebut berkaitan denganujung-ujung batang khromosom yang disebut telomer, karcna setiap terjadipembelahan akan bedangsung pemendekan telomet tersebut.DAFTAR PUSTAKAAlberts,8., Bray, D., Lewis,J., Raff, M., Roberts, I{ and Watson,James, D.The Cell-Division Cycle, dalam Molecular Biology of THE, CELL 3rd ed. Garland Publishing, Inc. New Yor and London, 863- 910,1994.Bailly, E.; Bornens, M. Centrosome and cell division.I,{atnre 355: 300-301, 1992.DeRobertis, EDP.; Saez, trA.; DeRobertis, EMF. Meiosis, dalam Cell Biology 6'h ed. WB Saunders Company, Topan Company Limited, Tokyo,292- 311,1975.

BAB 1 l: SIKLUS PEMBELAHAN sELHartwell, LH; Nfeinert, TA. Checkpoinus: controls that ensure the order of cell cycle events. Science 246: 629-634, 1'989.Evans, T.; Rosenthal, ET.; Youngblom,J.; Distel, D,; Hunt, T. Cyclin: a ptotein specified by maternal mRNA in sea ulchin eggs that is destroyed at each clevage division. Cell 33: 389 -396, 1.983.Nicklas, RB; I{rawitz, LF;; ward, SC; Odd chromosome movement and lnaccurate chromosome distribution in mitosis and meiosis after treatment with protein kinase inhibitors. J. Cell Sci. 1'04:961,-983,1993.Newport, JS(; Kirshner, MWi Regulatiom of the cell cycle during eady Xenopis development. Cell 37 : 7 31-7 42, 1'984.Sawin, KE; Endow, SA. Meiosis, mitosis and microtubule motors. Bioasaals 15:399-407 ,1.993.

BIOLOGI SEL