BIOLOGI REPRODUKSI: Biologi Sel

PENDAHULUAN

Beberapa pengertian dasar yang perlu dipahami untuk mempelajari sel adalah:

1.  Organisme atau individu adalah suatu unit kehidupan. Manusia, hewan dan tumbuhan adalah sebuah organisme. Organisme tersusun atas berbagai sistem organ yang membentuk satu kesatuan di antaranya sistem integumen, pencernaan, sirkulasi, respirasi, ekskresi, muskuloskeletal, endokrin, reproduksi dan lainnya.

2.  Sistem organ tersusun oleh beberapa organ, misalnya sistem reproduksi wanita tersusun atas organ ovarium, tuba uterina fallopii, uterus, vagina, vulva dan lainnya. Sistem reproduksi pria tersusun atas penis, testis, prostat, vesikula seminalis dan lainnya.

3.  Organ tersusun atas jaringan-jaringan, misalnya uterus memiliki jaringan otot bernama miometrium, jaringan endotel bernama endometrium, jaringan saraf, jaringan ikat berupa ligamen-ligamen yang menopang uterus. Penis tersusun atas jaringan kulit, mukosa, jaringan otot, jaringan saraf dan lain-lain.

4.  Jaringan merupakan sekumpulan sel-sel dengan struktur dan fungsi yang sama. Misalnya jaringan kulit merupakan sekumpulan sel-sel berstruktur pipih dan memiliki fungsi pokok yang sama yaitu sebagai penutup tubuh. Jaringan saraf tersusun atas sekumpulan sel-sel panjang bernama neuron dan berfungsi sebagai penyalur impuls saraf.

5.  Sel merupakan unit terkecil dari kehidupan. Tubuh manusia dewasa memiliki kira-kira 100 triliun sel. Namun di alam ini ada organisme yang hanya memiliki beberapa sel saja, bahkan ada pula yang hanya memiliki satu sel saja, misalnya bakteri.

Sel merupakan kesatuan hidup terkecil yang sungguh-sungguh ada. Organisme hidup ada yang bersel satu disebut protozoa dan ada yang multiseluler yang disebut metazoa. Dari berbagai jenis sel yang ada di dalam tubuh manusia ada yang berumur pendek dan akhirnya digantikan oleh sel yang baru, namun ada juga yang bertahan sampai dengan akhir kehidupan misalnya sel-sel saraf.

STRUKTUR SEL

Beberapa pengertian dasar yang perlu dipahami untuk mempelajari sel adalah:

Sebuah sel adalah setitik massa protoplasma yang tersusun atas:

1. Membran sel atau membran plasma (A)

Membran plasma merupakan suatu membran yang berfungsi untuk mempertahankan komposisi yang tepat dari protoplasma karena merupakan membran semipermeabel yang selektif sehingga mampu menyaring bahan-bahan yang masuk. Pada permukaan membran sel terdapat tonjolan-tonjolan disebut mikrofili (R). Dengan adanya mikrofili, permukaan sel menjadi semakin luas.

1. Sitoplasma/sitosol (B)

Sitoplasma merupakan bahan koloid yang kompleks tempat struktur yang lain terendam dan berfungsi dalam kegiatan anabolik dan sintetik. Di dalam sitoplasma terdapat struktur-struktur penting yang disebut organela-organela, antara lain:

1. Nukleus atau inti sel (C)

Nukleus terdiri dari massa protoplasma yang lebih pekat dan dipisahkan dari sitoplasma oleh membran inti (D) yang selektif terhadap bahan-bahan yang masuk ke dalam nukleus. Nukleus mengendalikan sel dan kegiatannya. Di dalam nukleus terhadap kromosom yang penting artinya dalam genetika. Di dalam kromosom terdapat bahan genetik yang disebut DNA. Di dalam nukleus juga terdapat inti yang disebut nukleolus atau anak inti (E). Fungsi dari nukleolus adalah membentuk ribosom, yang selanjutnya dibawa keluar dari nukleus menuju retikulum endoplasma granulosun.

1. Mitokondria (F)

Mitokondria berbentuk tongkat-tongkat kecil yang berfungsi dalam proses katabolisme dan respirasi sel dalam rangka membentuk energi. Termasuk di dalam proses tersebut antara lain Siklus Kreb, oksidasi piruvat dan oksidasi beta.

1. Kompleks Golgi (G)

Kompleks golgi merupakan saluran-saluran yang terletak di dekat nukleus dan terlibat dalam proses sekresi. Sekresi sel misalnya hormon dan neurotransmitter dipak berupa vesikel sekretori (Q) kemudian dibawa menuju permukaan sel untuk dilepaskan.

1. Lisosom (H)

Lisosom merupakan organela yang berperan dalam kegiatan pencernaan karena di dalamnya terdapat enzim hidrolitik. Sel darah putih dapat menelan bakteri, selanjutnya isi lisosom dibawa dengan hati-hati menuju vakuola membunuh dan mencerna bakteri tersebut. Pelepasan isi lisosom yang tak terkontrol justru akan mematikan sel (nekrosis).

1. Retikulum endoplasma (I)

Ada dua jenis retikulum endoplasma yaitu retikulum endoplasma agranulosum dan retikulum endoplasma granulosum yang mengandung ribosom (J).

-       Retikulum endoplasma agranulosum berfungsi dalam proses sintesis lipid dan hormon steroid, detoksikasi racun yang larut dalam lipid di hati, dan pengendalian pelepasan Kalsium dalam mekanisme kontraksi otot.

-       Retikulum endoplasma granulosum berfungsi mengumpulkan protein yang disintesis oleh ribosom, dan selanjutnya menyalurkannya keluar dari sel.

1. Sentrosom (K)

Merupakan organela yang berperan dalam pembelahan sel. Sentrosom terdiri atas dua sentriol (L). Pada saat pembelahan sel, sentrosom mengalami replikasi (penyalinan) menjadi dua sentriol. Masing-masing belahan akan menuju belahan sel yang berbeda.

1. Sitoskeleton atau kerangka sel (M)

Sitoskeleton terdiri atas mikrotubulus (N) dan mikrofilamen (O). Fungsi dari sitoskeleton adalah berperan dalam motilitas sel dan mempertahankan bentuk sel.

1. Vakuola (P)

Vakuola adalah kantong yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan membuang produks sampah sel.

1. Peroksisom (S)

Peroksisom melindungi sel dari produk sel yang beracun yaitu H₂O₂ (hidrogen peroksida). Sebagai contoh adalah hidrogen peroksida yang dihasilkan oleh lekosit untuk membunuh bakteri. Enzim oksidatif dari peroksisom memecah hidrogen peroksida menjadi H₂O (air) dan oksigen.

PEMBELAHAN SEL

Sel bertambah banyak dengan cara membelah diri. Sel-sel tubuh (sel somatis) misalnya sel otot, sel saraf, sel kulit, sel darah putih dan lain-lain membelah diri dengan cara mitosis. Sedangkan sel-sel kelamin (sel gamet) yaitu ovum dan spermatozoa membelah diri dengan cara meiosis.

1.  Pembelahan mitosis

Setiap 1 sel mengalami pembelahan mitosis akan dihasilkan 2 sel baru yang sama dengan sel semula. Jadi dalam proses ini terjadi proses copy (penyalinan). Dengan demikian dapat dihasilkan salinan-salinan sel baru seperti induknya hingga menjadi triliunan jumlahnya. Pembelahan mitosis terdiri atas 7 fase yaitu:

1. Interfase adalah fase terpanjang, dengan ciri-ciri:

-       Sel tampak tidak aktif, tetapi memiliki arah berlawanan

-       Terjadi proses replikasi DNA

-       Sentriol membelah

-       Protein disintesis secara aktif

1. Profase adalah tahap pertama mitotik, dengan ciri-ciri:

-       Nukleolus kabur dan kromatin (gabungan hasil replikasi DNA dengan protein) terkondensasi menjadi kromosom. Masing-masing kromosom hasil replikasi mengandung 2 kromatid yang mengandung informasi genetik yang sama.

-       Mikrotubulus sitoskeleton berubah fungsi dari mempertahankan bentuk sel menjadi fungsi membangun spindel mitotik dari bagian sentrosom.

1. Prometafase, dengan ciri-ciri:

-       Membran inti menghilang

-       Terjadi elongasi sebagian spindel mitotik dari sentrosom menuju kinetokor, berkas protein pada sentromer kromosom masing-masing pasangan bergabung.

-       Terjadi elongasi spindel lainnya menuju kromosom, tumpang tindih di pusat sel.

1. Metafase, dengan ciri-ciri:

-       Tegangan serat spindel membuat kromosom berada satu bidang pada pusat sel

1. Anafase, dengan ciri-ciri:

-       Spindel memendek, kinetokor memisah, kromatid ditarik ke kutub berlawanan

1. Telofase, dengan ciri-ciri:

-       Kromosom tiba di kutub dan spindel yang telah ditarik berlawanan tak tampak

1. Sitokenesis

-       Spindel yang tak terikat pada kromosom mulai menghilang sampai hanya bagian overlap saja yang tampak

-       Mikrotubulus diorganisasikan kembali menjadi sitoskeleton baru menuju ke tahap interfase kembali

2.  Pembelahan meiosis

Jika 1 sel gamet mengalami pembelahan meiosis secara sempurna akan dihasilkan 4 sel baru yang memiliki set kromosom hanya separuh dari sel induknya. Jadi dalam proses ini terjadi penggandaan namun tidak dengan cara copy (penyalinan). Dengan demikian dihasilkan sel-sel baru namun semuanya hanya memiliki setengah dari kromosom sel semula. Pembelahan meiosis terdiri atas 2 tahap utama yaitu meiosis I dan meiosis II. Pada kedua tahap tersebut terjadi fase-fase pembelahan sebagaimana halnya pembelahan mitosis. Sel yang bakal membelah secara meiosis adalah spermatogonium dan oogonium, yang memiliki 2 set kromosom atau diploid (2N) namun memiliki 4 set DNA atau tetraploid (4N). Kromosom selanjutnya digandakan menjadi sister chromatids atau homologous dyads. Langkah selanjutnya adalah:

1. Profase I

-       Pasangan dyads membentuk tetrads, kromatid non homolog berhubungan menyilang membentuk chiasma (crossing over)

1. Metafase I

-       Spindel mengikat dyad pada kinetokor

-       Tegangan spindel membuat tetrad berada di ekuator (pusat sel)

1. Anafase I

-       Chiasmata menghilang dan kromatid homolog bergerak ke kutub berlawanan

1. Telofase I

-       Mulai proses sitokinesis (pembelahan) menghasilkan 2 sel anak haploid (1N)

1. Profase II

-       Pembentukan spindel dimulai

-       Sentrosom mulai bergerak ke kutub berlawanan

1. Metafase II

-       Tegangan spindel membuat kromosom ada di bidang ekuator (pusat sel)

1. Anafase II

-       Kromatid memisah dan menuju kutub berlawanan

1. Telofase II

-       Mulai terjadi sitokinesis

1. Gamet yang bersifat haploid (1N) terbentuk

-       Membran inti terbentuk

-       Kromosom terdispersi sebagai kromatin

-       Meiosis menghasilkan 4 sel anak, masing 1N kromosom dan 1N DNA.

-       Lebih lanjut, dalam fertilisasi gamet spermatozoa dan gamet ovum bersatu membentuk zigot dengan sifat diploid (2N)