Meiosis – Konsep, fase dan apa itu mitosis

Relevant Data:

• Kromosom: Struktur yang membawa informasi genetik dalam bentuk DNA. Manusia memiliki 46 kromosom, atau 23 pasang.
• Meiosis I: Tahap pertama meiosis, di mana pasangan kromosom homolog dipisahkan dan sel-sel anak mengandung setengah jumlah kromosom.
• Meiosis II: Tahap kedua meiosis, di mana kromosom-kromosom di dalam sel anak dipisahkan menjadi dua sel.
• Crossing over: Proses pertukaran materi genetik antara kromosom homolog selama meiosis I, yang menyebabkan keragaman genetik.

Explanation:
Meiosis adalah proses reproduksi sel yang terjadi pada organisme eukariotik, termasuk manusia. Tujuan utamanya adalah untuk menghasilkan sel-sel reproduksi (spermatozoa pada pria dan ovum pada wanita) yang memiliki setengah jumlah kromosom dari sel-sel tubuh biasa. Hal ini penting karena saat pembuahan, sel-sel reproduksi yang bersatu akan menghasilkan embrio dengan jumlah kromosom yang normal.

Meiosis terdiri dari dua tahap pembelahan sel, yaitu meiosis I dan meiosis II. Pada meiosis I, persilangan kromosom (crossing over) terjadi antara kromosom homolog. Proses ini memungkinkan pertukaran materi genetik antara kromosom, sehingga menghasilkan keragaman genetik pada sel-sel anak. Selanjutnya, pasangan kromosom homolog dipisahkan ke dalam sel-sel anak, yang menyebabkan setiap sel anak memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk.

Setelah meiosis I, terjadi meiosis II di mana kromosom-kromosom di dalam sel anak dipisahkan, mirip dengan proses pembelahan mitosis. Pada akhir meiosis, terbentuk empat sel haploid, masing-masing dengan setengah jumlah kromosom dari sel induk. Sel-sel ini kemudian akan berkembang menjadi sel-sel reproduksi yang dapat digunakan dalam pembuahan.

Proses crossing over pada meiosis I adalah faktor penting dalam menghasilkan keragaman genetik. Saat kromosom homolog saling bertukar sebagian materi genetik, variasi genetik baru dapat terbentuk. Variasi genetik ini penting dalam evolusi dan memungkinkan organisme untuk beradaptasi dengan lingkungan yang berubah.

Meiosis juga mempertahankan jumlah kromosom yang konstan dalam populasi organisme. Dengan setengah jumlah kromosom dalam sel-sel reproduksi, saat pembuahan terjadi penyatuan sel-sel reproduksi dari individu yang berbeda, menghasilkan embrio dengan jumlah kromosom yang normal.

Resources:

• Buku: “Meiosis: Proses Reproduksi Sel dan Keragaman Genetik” oleh Nama Penulis
• Jurnal Ilmiah: “Peran Crossing Over dalam Terbentuknya Variasi Genetik” oleh Nama Penulis
• Artikel: “Mengenal Meiosis dan Pentingnya bagi Reproduksi” oleh Nama Penulis
• Video Edukasi: “Proses Meiosis dalam Reproduksi Sel” (Tersedia di platform video online)

Meiosis memberikan variasi genetik pada sel keturunan.

Apa itu meiosis?

Meiosis adalah salah satu cara pembelahan sel, yang ditandai dengan munculnya sel anak yang secara genetik berbeda dari sel asalnya. Jenis pembelahan sel ini adalah kunci untuk reproduksi seksual, karena melalui meiosis organisme menghasilkan gamet atau sel seksual. Individu baru hasil penyatuan dua gamet (satu jantan dan satu betina) akan mempunyai materi genetik yang berbeda dengan induknya, yang muncul dari gabungan keduanya.

Meiosis (dari bahasa Yunani meioum , menurun) terdiri dari pembelahan sel diploid (2n), yaitu dilengkapi dengan dua set kromosom untuk menghasilkan empat sel haploid (n), dilengkapi dengan satu set kromosom, yaitu setengah dari beban genetik sel awal.

Pada hewan (termasuk manusia) sebagian besar sel dalam tubuh bersifat diploid dan disebut sel somatik. Hanya di jaringan germinal ditemukan sel-sel khusus yang berkembang, melalui meiosis, menjadi sel haploid. Sel haploid ini adalah gamet atau sel reproduksi yang terlibat dalam reproduksi seksual, yaitu sperma (gamet jantan) dan sel telur (gamet betina).

Ketika sperma dan sel telur menyatu selama pembuahan, masing-masing menyumbang setengah dari beban genetik individu baru yang terbentuk sebagai hasil dari penyatuan ini. Dengan demikian, kedua set haploid dari masing-masing gamet bergabung membentuk satu set diploid lengkap, yang merupakan genom dari individu baru yang baru terbentuk.

Meiosis merupakan proses penting sebelum reproduksi seksual, karena selama proses ini gamet terbentuk. Namun, meiosis juga merupakan bagian dari siklus hidup kompleks pada alga, jamur, dan eukariota sederhana lainnya, untuk mencapai pergantian generasi tertentu, mereproduksi sel-selnya secara seksual dan aseksual dalam tahap yang berbeda.

Meiosis ditemukan pada abad ke-19 oleh ahli biologi Jerman Oscar Hertwig (1849-1922), berdasarkan penelitiannya terhadap telur bulu babi. Sejak itu, penelitian berturut-turut telah berkontribusi untuk memahami proses ini secara lebih mendalam dan memahami pentingnya proses ini dalam evolusi bentuk kehidupan yang lebih tinggi.

Lihat juga: Sel eukariotik

Fase meiosis

Meiosis adalah proses kompleks yang melibatkan dua fase berbeda: meiosis I dan meiosis II. Masing-masing terdiri dari berbagai tahapan: profase, metafase, anafase dan telofase. Hal ini memerlukan studi yang lebih rinci:

• Meiosis I. Terjadi pembelahan sel pertama dari diploid (2n), yang disebut reduktif, karena menghasilkan sel dengan setengah muatan genetik (n). Meiosis I dibedakan dari meiosis II (dan mitosis) karena profasenya sangat panjang dan selama perjalanannya kromosom homolog (identik karena satu berasal dari masing-masing orangtua) berpasangan dan bergabung kembali untuk bertukar materi genetik.
• Profase I. Ini dibagi menjadi beberapa langkah. Pada langkah pertama, DNA disiapkan dengan cara mengembun menjadi kromosom dan menjadi terlihat. Kemudian, kromosom homolog bergabung berpasangan untuk membentuk kompleks tempat mereka bertukar materi genetik. Proses ini dikenal sebagai rekombinasi gen. Akhirnya, kromosom-kromosom terpisah, meskipun pada titik-titik tertentu mereka tetap bersatu: pada titik-titik inilah terjadi rekombinasi gen. Selanjutnya selubung nukleus pecah dan muncul semacam garis pemisah di dalam sel.
• Metafase I. Kromosom bivalen (masing-masing terdiri dari dua kromatid, oleh karena itu disebut juga tetrad) disusun pada bidang ekuator sel dan bergabung dengan struktur yang terdiri dari mikrotubulus yang disebut gelendong akromatik.
• Anafase I. Kromosom homolog setiap bivalen (masing-masing dibentuk oleh dua kromatid bersaudara) terpisah satu sama lain, cenderung pada satu kutub sel dan membentuk dua kutub haploid (n). Alokasi genetik acak telah dilakukan.
• Telofase I. Kelompok kromosom haploid mencapai kutub sel. Selubung nuklir terbentuk kembali. Membran plasma terpisah dan menghasilkan dua sel anak haploid.

• Meiosis II. Dikenal sebagai fase duplikasi, fase ini mirip dengan mitosis: dua individu utuh terbentuk melalui duplikasi DNA.
• Profase II. Sel haploid yang dibuat pada meiosis I memadatkan kromosomnya dan memecah selubung inti. Spindel akromatik muncul kembali.
• Metafase II. Seperti sebelumnya, kromosom cenderung ke arah bidang ekuator sel, bersiap untuk pembelahan baru.
• Anafase II. Kromatid saudara dari masing-masing kromosom terpisah dan ditarik ke kutub sel yang berlawanan.
• Telofase II. Setiap kutub sel menerima satu set kromatid haploid yang disebut kromosom. Selubung inti terbentuk kembali, diikuti dengan pembelahan sitoplasma dan pembentukan membran sel sehingga menghasilkan empat sel haploid (n), masing-masing dengan distribusi kode genetik lengkap individu yang berbeda.

Tahap-Tahap Meiosis

Meiosis I

1. Profase I

• Leptoten: Kromosom mulai mengembun dan menjadi terlihat di bawah mikroskop.
• Zigoten: Kromosom homolog mulai berpasangan melalui proses yang disebut sinapsis, membentuk struktur yang disebut tetrad.
• Pachyten: Pertukaran segmen kromosom (crossing-over) terjadi antara kromosom homolog, menghasilkan rekombinasi genetik.
• Diploten: Kromosom homolog mulai terpisah tetapi tetap terhubung di titik-titik persilangan (chiasmata).
• Diakinesis: Kromosom semakin mengembun, dan membran nukleus mulai terurai.

2. Metafase I

Kromosom homolog berpasangan (tetrad) berbaris di sepanjang lempeng metafase, dengan serat spindle melekat pada kinetokor setiap kromosom homolog.

3. Anafase I

Kromosom homolog ditarik oleh serat spindle ke kutub berlawanan sel. Ini menyebabkan separasi kromosom homolog, tetapi setiap kromosom masih terdiri dari dua kromatid.

4. Telofase I dan Sitokinesis

Membran nukleus kembali terbentuk di sekitar dua set kromosom yang terpisah, dan sel mengalami sitokinesis, menghasilkan dua sel anak yang masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom (haploid) tetapi masih terdiri dari dua kromatid per kromosom.

Meiosis II

1. Profase II

Kromosom di kedua sel anak mulai mengembun kembali, dan spindle baru mulai terbentuk.

2. Metafase II

Kromosom berbaris di sepanjang lempeng metafase kedua sel anak, dengan serat spindle melekat pada kinetokor setiap kromatid.

3. Anafase II

Kromatid saudara dari setiap kromosom dipisahkan dan ditarik ke kutub berlawanan sel, sekarang masing-masing kromatid adalah kromosom individual.

4. Telofase II dan Sitokinesis

Membran nukleus terbentuk di sekitar setiap set kromosom, dan kedua sel anak mengalami sitokinesis, menghasilkan empat sel haploid yang berbeda secara genetik. Setiap sel memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk asalnya.

Signifikansi Biologis Meiosis

Rekombinasi Genetik

Proses crossing-over selama Profase I menghasilkan kombinasi baru dari alel, yang meningkatkan variasi genetik dalam populasi. Variasi genetik ini adalah bahan bakar utama bagi evolusi, memungkinkan spesies untuk beradaptasi dengan perubahan lingkungan.

Pengurangan Jumlah Kromosom

Meiosis mengurangi jumlah kromosom dari diploid (2n) ke haploid (n), yang penting untuk menjaga stabilitas jumlah kromosom dalam spesies yang bereproduksi secara seksual. Ketika dua gamet haploid (sperma dan sel telur) bergabung selama fertilisasi, jumlah kromosom diploid dipulihkan.

Pembentukan Gamet

Meiosis menghasilkan sel-sel gamet yang diperlukan untuk reproduksi seksual. Pada manusia, meiosis terjadi dalam testis untuk menghasilkan sperma dan dalam ovarium untuk menghasilkan sel telur.

Meiosis dan mitosis

Mitosis menghasilkan “klon” sel dan berhubungan dengan reproduksi aseksual.

Perbedaan antara mitosis dan meiosis ada beberapa:

• Mitosis dikaitkan dengan reproduksi aseksual. Mitosis terdiri dari pembelahan sel induk untuk membentuk dua sel anak yang identik secara genetik. Mitosis digunakan sebagai mekanisme dalam berbagai jenis reproduksi aseksual, di mana suatu organisme menghasilkan “klon” seluler, tanpa menambah variasi pada kumpulan genetik. Meiosis, di sisi lain, adalah proses yang diperlukan dalam persiapan reproduksi seksual, dan tidak seperti mitosis, meiosis memungkinkan terjadinya rekombinasi genetik yang tinggi.
• Mitosis berhubungan dengan proses perkembangan dan pertumbuhan. Organisme multiseluler menggunakan mekanisme mitosis untuk mempertahankan dan memperbarui strukturnya. Jenis pembelahan sel ini memungkinkan sel-sel baru ditambahkan selama perkembangan dan pertumbuhan individu dan untuk menggantikan sel-sel tua dan usang sepanjang hidup organisme.
• Mitosis menghasilkan dua sel anak. Baik diploid maupun identik. Meiosis, sebaliknya, menghasilkan empat sel keturunan, tetapi semuanya haploid dan berbeda satu sama lain dan dari sel asalnya.
• Mitosis mempertahankan DNA. Mitosis adalah mekanisme untuk menjaga materi genetik tetap utuh (walaupun mutasi acak dapat terjadi selama proses tersebut), sedangkan meiosis melakukan proses rekombinasi yang dapat menyebabkan kesalahan, tetapi juga memperkaya genom dan memungkinkan terciptanya rantai yang sangat sukses. Meiosis pada titik tertentu sebagian besar bertanggung jawab atas variasi genetik antar individu.

Lebih lanjut di: Mitosis

Referensi

• Biologi seluler dan molekuler. Oleh Robertis Edward, Hib José. (2012) edisi ke-16. Editorial yang Dijanjikan.
• Biologi Molekuler Sel. Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, David Morgan, Martin Raff, Keith Roberts, dan Peter Walter. (2015). Edisi keenam. Diterbitkan oleh Garland Science

Pertanyaan Umum tentang Meiosis

1. Apa itu meiosis?

Meiosis adalah proses reproduksi sel yang terjadi pada organisme eukariotik. Proses ini menghasilkan sel-sel reproduksi (sel gamet) yang memiliki setengah jumlah kromosom dibandingkan dengan sel-sel tubuh (sel somatik). Meiosis terjadi pada organisme yang berkembang biak secara seksual.

2. Apa perbedaan antara meiosis dan mitosis?

Meiosis dan mitosis adalah dua proses yang berbeda dalam siklus sel. Meiosis menghasilkan sel-sel reproduksi dengan setengah jumlah kromosom, sedangkan mitosis menghasilkan dua sel anak yang identik dengan sel induknya. Meiosis juga melibatkan dua tahap pemisahan kromosom, sedangkan mitosis hanya melibatkan satu tahap.

3. Bagaimana meiosis terjadi?

Meiosis terjadi dalam dua tahap utama: meiosis I dan meiosis II. Meiosis I melibatkan pemisahan pasangan kromosom homolog (homologous chromosome) dan menghasilkan dua sel anak dengan setengah jumlah kromosom. Meiosis II kemudian memisahkan kedua kromatid dalam kromosom dan menghasilkan empat sel anak yang memiliki setengah jumlah kromosom.

4. Mengapa meiosis penting?

Meiosis penting karena merupakan proses reproduksi seksual yang menghasilkan variasi genetik. Melalui meiosis, variasi genetik terjadi melalui percampuran materi genetik dari dua induk yang berbeda. Variasi genetik ini penting untuk evolusi dan kelangsungan hidup spesies.

5. Dimana meiosis terjadi dalam tubuh manusia?

Meiosis terjadi dalam organ reproduksi manusia. Pada pria, meiosis terjadi dalam testis dan menghasilkan sel sperma. Pada wanita, meiosis terjadi dalam ovarium dan menghasilkan sel telur.

6. Apa yang terjadi selama meiosis I?

Selama meiosis I, pasangan kromosom homolog berpadu dalam proses yang disebut kiasma. Kromosom homolog saling bertukar sebagian materi genetik dalam proses yang disebut percampuran lintas (crossing over). Setelah itu, pasangan kromosom homolog dipisahkan, dan masing-masing sel anak menerima satu kromosom dari setiap pasangan.

7. Apa yang terjadi selama meiosis II?

Selama meiosis II, kromosom-kromosom yang telah dipisahkan pada meiosis I memisahkan kromatid-kromatidnya. Ini menghasilkan empat sel anak dengan setengah jumlah kromosom dibandingkan dengan sel induknya.

8. Apa yang mempengaruhi keberhasilan meiosis?

Beberapa faktor dapat mempengaruhi keberhasilan meiosis, seperti lingkungan yang optimal, nutrisi yang memadai, dan faktor genetik. Gangguan atau mutasi pada gen yang terlibat dalam meiosis dapat mengganggu proses ini dan menyebabkan kelainan genetik pada sel reproduksi.

9. Apa peran meiosis dalam reproduksi seksual?

Meiosis adalah proses penting dalam reproduksi seksual karena menghasilkan sel-sel reproduksi (sel gamet) yang memiliki setengah jumlah kromosom. Ketika sel-sel gamet ini bergabung saat pembuahan, jumlah kromosom dikembalikan ke jumlah normal, dan individu baru dengan kombinasi genetik yang unik terbentuk.

10. Apa perbedaan antara sel somatik dan sel gamet?

Sel somatik adalah sel tubuh yang memiliki jumlah kromosom penuh, sedangkan sel gamet adalah sel reproduksi yang memiliki setengah jumlah kromosom. Sel somatik berkembang melalui mitosis, sedangkan sel gamet berkembang melalui meiosis.

11. Bagaimana meiosis berhubungan dengan genetika?

Meiosis berperan dalam genetika karena melibatkan percampuranmateri genetik dari dua induk yang berbeda melalui percampuran lintas. Proses ini menghasilkan variasi genetik yang penting dalam evolusi dan adaptasi spesies.

FAQs tentang Meiosis

1. Apakah meiosis hanya terjadi pada organisme seksual?

Ya, meiosis hanya terjadi pada organisme yang berkembang biak secara seksual. Organisme aseksual seperti bakteri tidak mengalami meiosis.

2. Apakah meiosis selalu menghasilkan empat sel anak?

Ya, meiosis selalu menghasilkan empat sel anak. Setelah meiosis II, sel-sel anak membagi menjadi empat sel yang memiliki setengah jumlah kromosom.

3. Apakah meiosis hanya terjadi pada manusia?

Tidak, meiosis terjadi pada berbagai organisme eukariotik, termasuk manusia, hewan, tumbuhan, dan fungi.

4. Apakah semua sel dalam tubuh manusia mengalami meiosis?

Tidak, hanya sel reproduksi (sel gamet) yang mengalami meiosis. Sel-sel tubuh lainnya (sel somatik) berkembang melalui mitosis.

5. Apakah meiosis terjadi secara terus-menerus dalam tubuh manusia?

Meiosis hanya terjadi pada tahap tertentu dalam kehidupan manusia, yaitu saat produksi sel-sel reproduksi. Setelah meiosis, sel-sel gamet akan matang dan siap untuk bergabung saat pembuahan.

6. Apakah meiosis terjadi pada semua sel gamet?

Ya, meiosis terjadi pada semua sel gamet, baik sel sperma pada pria maupun sel telur pada wanita.

7. Apakah meiosis bisa menghasilkan kelainan genetik?

Ya, meiosis dapat menyebabkan kelainan genetik jika terjadi kesalahan dalam pemisahan kromosom atau percampuran lintas yang tidak normal. Hal ini dapat menyebabkan kelainan genetik pada individu yang dihasilkan.

8. Apakah meiosis terjadi pada sel-sel kanker?

Sel-sel kanker biasanya mengalami kerusakan pada mekanisme kontrol sel, termasuk meiosis. Meiosis yang tidak normal dapat berkontribusi pada perkembangan sel-sel kanker.

9. Apakah meiosis berhubungan dengan penyakit genetik?

Ya, meiosis dapat berperan dalam perkembangan penyakit genetik. Jika terjadi kelainan genetik pada sel gamet, kelainan tersebut dapat diturunkan kepada keturunan.

10. Apakah meiosis sama pentingnya dengan mitosis?

Meiosis dan mitosis memiliki peran yang sama penting dalam siklus sel. Meiosis penting dalam reproduksi seksual dan menghasilkan variasi genetik, sedangkan mitosis penting dalam pertumbuhan, pemeliharaan, dan perbaikan jaringan tubuh.

11. Apakah meiosis dapat terjadi tanpa crossing over?

Crossing over merupakan bagian penting dari meiosis yang menghasilkan variasi genetik. Namun, meiosis dapat terjadi tanpa crossing over, meskipun hal ini lebih jarang terjadi.

12. Apakah meiosis dapat terjadi pada organisme haploid?

Meiosis biasanya terjadi pada organisme diploid, di mana sel memiliki dua set kromosom. Namun, pada beberapa organisme haploid, meiosis juga dapat terjadi untuk menghasilkan keturunan baru.

13. Apakah meiosis terjadi pada sel-sel tumbuhan?

Ya, meiosis juga terjadi pada sel-sel tumbuhan, yang menghasilkan sel-sel reproduksi seperti serbuk sari dan ovum tumbuhan.

14. Apakah meiosis dapat dipengaruhi oleh faktor lingkungan?

Faktor lingkungan seperti suhu, radiasi, dan zat kimia tertentu dapat mempengaruhi keberhasilan meiosis. Paparan terhadap faktor-faktor ini dapat mengganggu pemisahan kromosom dan menghasilkan kelainan genetik.