Meiosis: Ciri – Fase dan Tahapannya

Dalam ilmu biologi, kita semua pernah mempelajari tentang reduksi, pembelahan sel, gamet jantan dan gamet betina. Hal yang umum dipelajari dalam meiosis dan mitosis. Dan berikur ini akan kami jelaskan tentang Meiosis secara rinci.

Apa itu Meiosis?

Meiosis, juga disebut sebagai pembelahan reduksi, pembelahan sel germinal yang melibatkan dua pembelahan nukleus dan menghasilkan empat gamet, atau sel kelamin, masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom sel asli.

Ciri-ciri Meiosis

• Jika manusia, dengan n = 46 kromosom, atau dua pasang n = 23 kromosom, bereproduksi tanpa reduksi kromosom, sel telur dan sel sperma keduanya akan memiliki n = 46 kromosom.
• Ketika ini melebur menjadi gamet, zigot (embrio) akan memiliki n = 92 kromosom, atau dua kali lipat jumlah yang diperlukan! Hal ini akan mengakibatkan kelainan genetik pada anak.
• Selama rekombinasi, kromosom dari masing-masing orang tua bertukar ujung kromosom homolognya. Dengan cara ini setiap pasangan kromosom homolog memiliki sedikit dari yang lain.
• Titik di mana kromosom bertukar materi disebut kiasma.

Tujuan Meiosis

Meiosis penting karena tiga alasan utama: memungkinkan reproduksi seksual organisme diploid, memungkinkan keragaman genetik, dan membantu perbaikan cacat genetik.

• Memungkinkan reproduksi seksual organisme diploid
  Seperti disebutkan sebelumnya, meiosis memungkinkan reduksi sel diploid menjadi gamet haploid, yang kemudian dapat bergabung kembali dengan gamet haploid lain untuk membuat zigot diploid.
• Memungkinkan keragaman genetik
  Persilangan atau rekombinasi gen yang terjadi pada meiosis mengatur ulang alel yang ada di setiap kromosom dari pasangan homolog, memungkinkan pencampuran gen ayah dan ibu, yang salah satunya dapat diekspresikan dalam keturunan yang dihasilkan. Hal ini memungkinkan keragaman genetik dalam suatu populasi, yang merupakan penyangga cacat genetik, kerentanan populasi terhadap penyakit dan perubahan lingkungan. Tanpa rekombinasi ini, kumpulan gen populasi akan mandek, dan satu peristiwa dapat menghapus seluruh populasi. Keanekaragaman genetik berarti bahwa akan ada individu tertentu dalam populasi tertentu yang akan lebih mampu bertahan hidup dari hilangnya habitat, perubahan ketersediaan makanan, perubahan pola cuaca, penyakit atau peristiwa bencana lainnya, memastikan kelangsungan spesies.
• Membantu perbaikan cacat genetik
  Rekombinasi yang terjadi pada meiosis selanjutnya dapat membantu dalam perbaikan cacat genetik pada generasi berikutnya. Jika ada cacat genetik pada alel tertentu dari satu induk, rekombinasi dapat menggantikan alel ini dengan alel sehat dari induk lainnya, sehingga menghasilkan keturunan yang sehat.

Fase-fase Meiosis

Meiosis dibagi menjadi dua bagian, atau divisi, yang masing-masing terdiri dari beberapa fase. Ini adalah profase I, metafase I, anafase I dan telofase I pada meiosis I; dan profase II, metafase II, anafase II dan telofase II pada meiosis II.

Kamu akan memerlukan beberapa terminologi untuk memahami fase-fase ini:

• Bivalen – sepasang kromosom homolog yang disatukan oleh chiasma.
• Chiasma – titik persilangan ketika kromosom bertukar materi genetik.
• Sentromer – titik penyempitan kromosom.
• Dyad – setengah dari tetrad; setengah dari pasangan kromosom homolog yang disinaps.
• Kromosom homolog – pasangan kromosom yang dibentuk oleh kromosom asli dan duplikasinya. Kromosom ini tidak identik.
• Pelat metafase – garis tengah sel.
• Monad – setelah pemisahan, setiap kromosom tetrad membentuk monad. Angka dua tanpa sinapsis pada kromosom homolognya.
• Selubung inti – membran ganda yang membungkus nukleus.
• Nukleolus – pusat produksi rRNA di dalam nukleus.
• Kromatid saudara – dua kromatid identik yang membentuk kromosom.
• Serat gelendong – seikat mikrotubulus yang berjalan dari satu kutub sel ke kutub lainnya, di mana kromosom bergerak.
• Sinapsis/sinapsis – proses di mana dua kromosom homolog bersentuhan fisik satu sama lain.
• Tetrad – sepasang kromosom homolog yang disatukan oleh chiasma.

Meiosis I

1. Profase I

Profase I ditandai oleh tiga peristiwa utama: kondensasi kromatin menjadi kromosom yang terlihat, sinapsis kromosom pada setiap pasangan homolog, dan persilangan materi genetik antara kromosom yang bersinaps ini. Profase I selanjutnya dibagi menjadi lima fase terpisah: leptonema, zygonema, pachynema, diplonema dan diakinesis.

• Leptonema
  Juga dikenal sebagai tahap leptoten, fase ini ditandai dengan kondensasi kromatin untuk membentuk kromosom yang terlihat. The pencarian homologi dimulai.
• Zygonema
  Fase ini disebut juga fase zigot. Pencarian homologi berlanjut, dengan kromosom homolog sejajar menjadi pasangan kasar, membentuk bivalen. The synaptonemal kompleks mulai bentuk.
• Pakinema
  Juga dikenal sebagai tahap pachytene, fase ini mencakup pengembangan lebih lanjut dari kompleks sinaptonemal antara pasangan homolog bivalen, yang mengarah ke sinapsis . Pada fase ini, jelas bahwa setiap bivalen mengandung dua pasang kromatid bersaudara. Kromatid saudara dari satu pasangan adalah kromatid bukan saudara bagi kromatid saudara dari pasangan lainnya. Bersama-sama, keempat kromatid dikenal sebagai tetrad . Pindah silang atau rekombinasi materi genetik antara pasangan kromatid nonsister terjadi.
• Chiasmata
  Fase ini juga dikenal sebagai tahap diploten. Pasangan kromatid saudara mulai berpisah. Kromatid nonsister tetap berhubungan pada titik yang dikenal sebagai chiasmata (chiasma tunggal), di mana pertukaran genetik telah terjadi selama pindah silang.
• Diakinesis
  Kromosom terpisah lebih jauh tetapi masih melekat melalui chiasmata dari kromatid nonsister. Pemisahan menyebabkan chiasmata bergerak menuju ujung kromatid, proses yang dikenal sebagai terminalisasi . Selubung nukleus dan nukleolus memburuk, dan sentromer setiap kromosom menempel pada serat gelendong, sebelum berbaris di pelat metafase. Kromosom masih berpasangan, yang membentuk tetrad.

2. Metafase I

Fase ini mirip dengan metafase mitosis. Serat gelendong yang melekat pada sentromer setiap tetrad menyelaraskan kromosom sehingga setengah dari setiap tetrad berorientasi ke setiap kutub.

3. Anafase I

Pada anafase I, kromosom tidak membelah menjadi kromatid saudaranya, tetapi setiap tetrad dipecah menjadi pasangan kromosomnya (diad). Ini ditarik ke kutub yang berlawanan dalam proses yang dikenal sebagai disjungsi. Anafase berakhir dengan jumlah angka dua yang sama di setiap kutub dengan jumlah haploid sel induk.

4. Telofase I

Pada beberapa organisme, telofase I dimasuki dan membran nukleus terbentuk di sekitar angka dua di setiap kutub, sebelum periode interfase singkat tercapai. Pada organisme lain, telofase I dilewati, dan meiosis II dimasuki.

Meiosis II

Sekali lagi, kita akan menjelajahi fase meiosis kedua seperti yang pertama. Berikut adalah gambaran lengkap meiosis II berikut telofase I :

• Profase II
  Kromatid bersaudara membentuk angka dua yang dihubungkan oleh sentromer. Ini terletak di tengah sel. Tidak ada kondensasi bahan kromatik atau pelarutan membran nuklir perlu terjadi.
• Metafase II
  Serat gelendong yang melekat pada sentromer setiap kromatid bersaudara menyelaraskan angka dua pada pelat metafase, dengan setengah angka angka menghadap ke masing-masing kutub.
• Anafase II
  Serat gelendong yang melekat pada setiap kromatid saudara memendek, dan masing-masing ditarik ke kutub sel yang berlawanan.
• Telofase II
  Kromatid (monads) terletak di kutub sel. Terjadi sitokinesis , di mana membran nukleus terbentuk di sekitar setiap set kromosom, dan sel membelah menjadi dua sel dengan jumlah kromosom haploid. Dengan demikian, empat gamet haploid terbentuk, yang sekarang dapat bergabung kembali selama reproduksi seksual untuk membentuk zigot.

Tahapan Meiosis

Sebelum meiosis dimulai, kromosom dalam inti sel mengalami replikasi. Ini karena meiosis menghasilkan empat sel anak dengan setengah kromosom sel induk; atau empat sel haploid dari satu sel diploid.

Ingat, haploid dan diploid mengacu pada jumlah kromosom dalam sel: sel haploid mengandung satu set kromosom (n) sedangkan sel diploid mengandung dua set penuh kromosom (2n). Seperti yang Anda lihat, perhitungannya tidak cukup berhasil: sel induk harus terlebih dahulu diubah menjadi sel 4n ( tetraploid ) sebelum pembelahan dimulai. Jadi sel dengan n = 46 kromosom akan diubah menjadi sel dengan n = 92 kromosom, yang setelah meiosis akan menghasilkan empat sel dengan n = 23 kromosom.

Meiosis dimulai sama seperti mitosis. Setelah replikasi kromosom, semua kromosom terpisah menjadi kromatid saudara (dua bagian kromosom yang identik). Namun, di sini kesamaan berakhir. Dalam meiosis, proses tambahan terjadi: rekombinasi atau pindah silang.

Dalam rekombinasi, pasangan kromosom berbaris dan bergabung kembali, sehingga setiap kromosom memiliki bagian lain di dalamnya. Dengan cara ini, keragaman genetik dipastikan.

Jadi, meiosis menggunakan rekombinasi untuk menghasilkan empat sel anak haploid yang tidak identik dengan sel induk diploidnya atau satu sama lain .

Proses Meiosis

Proses meiosis merupakan ciri organisme yang bereproduksi secara seksual. Spesies tersebut memiliki inti setiap sel aset kromosom diploid (ganda), terdiri dari dua set haploid (satu diwarisi dari setiap orang tua).

Himpunan haploid ini homolog yakni, mereka mengandung jenis gen yang sama, tetapi tidak harus dalam bentuk yang sama. Pada manusia, misalnya, setiap himpunan homolog kromosom mengandung gen untuk golongan darah, tetapi satu set mungkin memiliki gen untuk golongan darah A dan yang lainnya mengatur gen untuk golongan darah B.

Sebelum meiosis terjadi, masing-masing kromosom dalam sel germinal diploid telah bereplikasi dan dengan demikian terdiri dari sepasang duplikat yang bergabung kromatid. Meiosis dimulai dengan kontraksi kromosom dalam inti sel diploid.

Kromosom ayah dan ibu homolog berpasangan di sepanjang garis tengah sel. Setiap pasangan kromosom disebut atetrad, atau bivalen terdiri dari empat kromatid. Pada titik ini, kromosom homolog bertukar materi genetik melalui proses pindah silang.

Pasangan homolog kemudian berpisah, masing-masing pasangan ditarik ke ujung sel yang berlawanan, yang kemudian menjepit menjadi dua untuk membentuk dua sel anak. Setiap sel anak dari pembelahan meiosis pertama ini mengandung satu set kromosom haploid. Kromosom pada titik ini masih terdiri dari kromatid duplikat.

Pada pembelahan meiosis kedua, setiap sel anak haploid membelah. Tidak ada pengurangan lebih lanjut dalam jumlah kromosom selama pembelahan ini, karena melibatkan pemisahan setiap pasangan kromatid menjadi dua kromosom, yang ditarik ke ujung yang berlawanan dari sel anak. Setiap sel anak kemudian membelah menjadi dua, sehingga menghasilkan total empat gamet haploid yang berbeda.

Ketika dua gamet bersatu selama pembuahan, masing-masing menyumbangkan set kromosom haploidnya kepada individu baru, memulihkan nomor diploid.

Perbedaan Meiosis dan Mitosis

Mitosis adalah produksi dua sel anak diploid yang identik secara genetik dari satu sel induk diploid. Meiosis menghasilkan empat sel anak haploid yang berbeda secara genetik dari sel induk diploid tunggal. Sel-sel germinal ini kemudian dapat bergabung dalam reproduksi seksual untuk membentuk zigot diploid.

Meiosis hanya terjadi pada organisme eukariotik yang bereproduksi secara seksual, sedangkan mitosis terjadi pada semua organisme eukariotik, termasuk yang bereproduksi secara aseksual.

Kesimpulan Pembahasan

Kita sekarang tahu bahwa meiosis adalah proses reduksi kromosom yang memungkinkan produksi sel benih haploid yang diperlukan untuk reproduksi seksual. Meiosis selanjutnya penting untuk perannya dalam memungkinkan keragaman genetik dan memfasilitasi perbaikan cacat genetik melalui rekombinasi.

Manfaat yang diberikan reproduksi meiosis daripada reproduksi mitosis adalah bahwa reproduksi mitosis menghasilkan sel yang identik, melestarikan set kromosom dan gen di dalamnya, sedangkan meiosis memungkinkan ekspresi sifat-sifat baru karena proses pindah silang.

Tanpa meiosis mempertahankan keragaman genetik dalam populasi, organisme tidak akan mampu beradaptasi dengan lingkungan mereka, atau berkembang, atau bertahan dari peristiwa bencana. Keragaman genetik suatu populasi adalah alat yang paling dapat diandalkan dalam perjuangan untuk kelangsungan hidup spesies.