MEIOSIS
Reproduksi seksual merupakan cara yang paling umum bagi organisma Eukariot untuk menghasilkan turunannya. Reproduksi seksual melibatkan pergantian generasi sel haploid (membawa sepasang kromosom) ke generasi sel diploid (membawa kromosom ganda). Percampuran genom melalui fusi dua sel gamet haploid pada waktu fertilisasi akan membentuk sel diploid, kemudian sel haploid baru dihasilkan kembali melalui proses meiosis. Proliferasi sel pada umumnya untuk organisme yang bereproduksi secara seksual terjadi pada fase diploid, tetapi pada organisme primitif seperti Ragi sel haploid nya lah yang berproliferasi secara mitosis. Sekali sel haploid Ragi dibentuk maka dia langsung memulai meiosis.
Eukaryot sederhana adalah isogamous Mereka menghasilkan gamet-gamet yang sama secara morfologi Kebanyakan spesies eukaryot adalah heterogamous Mereka menghasilkan gamet-gamet yang berbeda secara morfologi Sel-sel sperma Relatif kecil dan bergerak Oocyt atau ova Biasanya besar dan tidak bergerak Menyimpan sejumlah besar nutrisi Microspora (Pollen) Macrospora (Ovules) Gamet
Meiosis adalah cara untuk menghasilkan selsel haploid dari sel-sel diploid selama proses gametogenesis Meiosis artinya pengurangan, yang melibatkan dua kali pembelahan inti. Kromosom-kromosom harus didistribusikan untuk mengurangi jumlah kromosom menjadi setengahnya. Pada saat yang bersamaan juga dipilah untuk menjamin bahwa masing-masing kromosom (bersama gen-gennya) terwakili dalam tiap gamet.
Sebelum terbentuk pasangan homolog, masing-masing kromosom bereplikasi untuk menghasilkan dua kromatid anak. Tiap pasangan homolog yang telah diduplikasi membentuk struktur yang disebut bivalen (tetrad), sehingga mengandung empat kromatid. Pemasangan tersebut memungkinkan terjadinya rekombinasi genetik yaitu suatu fragmen dari kromatid maternal dipertukarkan dengan fragmen dari koromatid paternal yang homolog. Gamet memperoleh masing-masing kopian kromosom maternal dan paternalnya.
Kromatid anak yang telah bergabung sebagai satu unit, tiap-tiap sel anak diwarisi dua kopian. Dua kopian tersebut identik kecuali pada tempat terjadi rekombinasi genetik. Pembentukan inti gamet yang sesungguhnya dimulai pada pembelahan ke dua tanpa replikasi DNA. Kromatid anak dipisahkan seperti mitosis normal untuk menghasilkan sel-sel dengan handungan DNA haploid.
Variasi genetik pada gamet terjadi akibat: 1) distribusi random homolog maternal dan paternal 2) pindah silang (crossing over). Satu individu akan menghasilkan 2n gamet yang berbeda secara genetik (n = jumlah kromosom haploid). Akan tetapi jumlah varian yang sebenarnya jauh lebih besar dari perhitungan 2n karena terjadi crossing over. Crossing over kromosom melibatkan pemecahan heliks ganda DNA antara dua kromatid bukan anak secara reciprocal dengan proses rekombinasi genetik. Pada tahap ini kromatid-kromatid anak terikat kuat sesamanya. Dua homolog duplikat (maternal dan paternal) berhubungan secara fisik pada suatu titik yang disebut ciasma. Pada tahap ini, tiap-tiap pasangan homolog duplikat (bivalen) saling berpegangan pada satu atau lebih ciasma.
Proses 2 penting dari meiosis, sbb: Pemasangan (synapse) kromosom homolog Pembentukan ciasma yaitu tempat berlangsung rekombinasi genetik (saling tukar materi genetik) Segregasi kromosom.
MI Meiosis memerlukan dua kali pembelahan M II Profase I Profase II Metafase I interkinesis Metafase II Anafase I tidak ada DNA replikasi Anafase II Telofase I Telofase II
Leptoten Zigoten Profase I Pakiten Diploten Diakinesis Pembelahan I Metafase I Anafase I Telofase I Meiosis Interfase Pembelahan II Pembagian fase meiosis
Periods ofprophase I A total of 4 chromatids A recognition process Figure 3.11
Synaptonemal Complex
Periods of Prophase I A tetrad 2 bivalents A physical exchange of chromosome pieces
Stages of Meiosis I Spindle apparatus complete; pairs of chromatids attached to kinetochore microtubules
Bivalent diatur di sepanjang bidang metafase Pasangan homolog sister chromatids menempati lokasi yang sama Pasangan sister chromatids dirangkai pada satu kutub Pasangan homolog dirangkai pada kutub yang berlawanan Susunannya adalah random menurut homolog-homolognya (biru dan merah) Figure 3.13
Stages of Meiosis I Pasangan-pasangan sister chromatid memisah satu sama lain. Sentromer tetap tinggal di antara sister chromatid 3-50
MEIOSIS I PROFASE I Berlangsung paling lama diantara fase-fase lainnya 1. Leptoten / Leptonema (Gr: leptos = tipis; nema = benang) Ukuran inti meningkat dan kromosom lebih jelas Terjadi duplikasi DNA dan mempunyai dua kromatid Kromosom mengalami penebalan seperti manik-manik (Kromomer)
2. Zigoten / Zigonema (Gr: zygon = penggabungan) Fenomena penting pertama pada meiosis, yaitu pemasangan kromosom homolog yang disebut synapse kromosom Bagian kromosom yang bepasangan disebut kompleks sinaptonema
3. Pakiten / pakinema (Gr: pachus = tebal) Pemasangan kromosom mencapai kesempuraan Pada pertengahan tahap ini, inti mengandung seperti setengah jumlah kromosom yang sebenarnya, tiap unit kromosom adalah bivalen atau tetrad yang terdiri dari dua kromosom homolog dan mengandung empat kromatid. Dua kromatid homolog saling bertukar segmennya (rekomendasi) yang disebut crossing over. Tahap terpanjang diantara tahap-tahap lainnya dari profase
4. Diploten / Diplonema (Gr: diplo = ganda) Kromosom yang berpasangan mulai memisah tetapi pemisahannya belum sempurna karena kromosom homolog tetap disatukan oleh ciasmata Jumlah ciasmata bervariasi pada setiap pasangan kromosom homolog (satu sampai beberapa ciasmata)
5. Diakinesis (Gr: dia = memisah) Kontraksi kromosom kembali berkurang BERKURANG Jumlah ciasmata berkurang dan kromosom homolog terutama melekat pada satu titik ujung
METAFASE I Kromosom tersusun pada bidang metafase Kromosom homolog masih melekat pada ciasma ujung kromosom, sedangkan sentromer tertarik kea rah kutub ANAFASE I Kromatid anak tiap-tiap kromosom homolog disatukan oleh sentromernya Kromosom bergerak kearah kutub
TELOFASE I Kromosom telah sampai di ke dua kutub Kromosom bertahan beberapa waktu dalam tahap pemadatan Terbentuk dua inti dalam satu sel Selanjutnya memasuki tahap interfase yang pendek INTERFASE Tidak terjadi replikasi DNA
Telofase I & cytokinesis meiosis I diikuti oleh meiosis II Meiosis I telah mengurangi jumlah kromosom pada se-sel anak menjadi ½ jumlah diploid n Masing-masing homolog masih terdiri dari 2 recombinant sister chromatid Kandungan genetiknya masih 2n Meiosis II mengurangi kandungan genetik hingga n
Pembelahan I Meisosis Interfase Profase II Pembelahan II Metafase II Anafase II Telofase II
PROFASE II Berlangsung pendek Pembentukan spindel METAFASE II Kromosom tersusun pada bidang equator Sentromer anak terpisah ANAFASE II Dua kromatid anak bergerak ke kutub berlawanan TELOFASE II Kromatid-kromatid dari kromosom paternal memisah Dihasilkan empat inti haploid
Stages of Meiosis II 1 of each type of chromosome (n) in each daughter cell (gamete)
PERBANDINGAN ANTARA MITOSIS DAN MEIOSIS M i t o s i s Pembelahan memisahkan kromatidkromatid anak Satu pembelahan tiap siklus; satu pembelahan sitoplasma (sitokineisis) setiap satu pembelahan kromosom Kromosom tidak berpasangan; biasanya tidak terbentuk ciasmata; tidak terjadi pertukaran material genetik antara kromosom Dari satu sel dihasilkan dua sel anak setiap siklus M e i o s i s Tahap I adalah pembelahan reduksi yang memisahkan kromosom homolog pada anaphase I, sedangkan kromatid anak memisah pada anaphase II Dua kali pembelahan tiap siklus; dua pembelahan sitoplasma (satu pembelahan reduksi dan satu mengikuti pembelahan kromosom yang sama) Kromosom berpasangan dan membentuk ciasmata; terjadi pertukaran genetik antara kromoson homolog Dari satu sel dihasilkan empat sel anak setiap siklus
SAMBUNGAN Kandungan genetic hasil mitosis identik Jumlah kromosom sel anak sama dengan sel induk Sel hasil mitosis dapat bermitosis lagi Terjadi hampir pada semua sel somatis Dimulai dari zigot dan berlangsung terus sepanjang kehidupan organisme Kandungan genetik hasil meiosis tidak sama; kromosom merupakan turunan dari kromosom betina atau jantan dengan bermacam-macam kombinasi (karena adanya pengelompokan secara bebas dan derajat pindah silang) Jumlah kromosom sel anak setengah dari jumlah kromosom sel induk Sel hasil meiosis tidak dapat bermeiosis lagi Hanya terjadi pada sel-sel khusus dari sel generatif Pada organisme tingkat tinggi terjadi setelah mulai dewasa; tetapi pada wanita terjadi masih dalam fetus