BIOLOGI PERKEMBANGAN (CLEAVAGE)

BAB I PENDAHULUAN 1.1 Latar Belakang Pernahkah kalian memikirkan proses tumbuhnya bayi hingga dewasa? Dari bayi kita dapat tumbuh menjadi bentuk sekarang, hal ini disebabkan karena sel-sel di dalam tubuh kita terus-menerus memperbanyak diri melalui suatu proses pembelahan sel yang disebut cleavage. Pada organisme multiseluler, proses pembelahan tersebut biasanya dimulai dengan penyatuan dua heterogamet yaitu sperma dan sel telur dalam sebuah proses yang dikenal dengan istilah fertilisasi. Fertilisasi merupakan suatu proses kompleks yang melibatkan penetrasi lapisan-lapisan pelindung sel telur oleh sperma yang motil sampai terjadi penyatuan dua pronuklei (masing-masing nucleus gamet disebut pronukleus) untuk menghasilkan nucleus tunggal yang diploid. Secara sederhana fertilisasi ini merupakan penggabungan dari sel telur dan sperma sehingga menghasilkan telur yang telah difertilisasi atau dibuahi (zigot). Kehidupan organisme multiseluler ini dalam suatu generasi baru dimulai dari zigot yang melakukan pembelahan secara mitosis. Setelah fertilisasi sel akan langsung mengalami pembelahan ganda dari yang semula satu sel menjadi dua, lalu menjadi empat, delapan dan seterusnya. Pembelahan itu berlangsung di sepanjang saluran tuba fallopi, sambil berjalan menuju uterus. Sungguh suatu keajaiban mengingat manusia yang berasal dari satu sel telur yang kemudian dibuahi oleh sperma dan merupakan hal yang mustahil apabila suatu zigot dapat tumbuh menjadi individu multiseluler tanpa adanya pembelahan sel. Organisme multiseluler tumbuh karena adanya kenaikan jumlah sel melalui pembelahan sel, juga menghasilkan sel-sel baru yang berfungsi mengganti sel-sel yang mati atau rusak. Frekuensi pembelahan sel bervariasi pada setiap organisme, contohnya bakteri kolera akan membelah setiap 20 menit, sementara sel-sel pada manusia membutuhkan waktu sekitar 18-22 jam untuk membelah. Pembelahan sel juga penting untuk reproduksi suatu organisme. Dalam proses pembelahan tersebut, bahan genetis berupa kromosom selalu diwariskan kepada anak. Lain halnya dengan organism uniseluler. Pada organisme bersel satu (uniseluler), seperti bakteri dan protozoa, proses pembelahan sel merupakan salah satu cara untuk berkembang biak. Pada makhluk hidup bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel mengakibatkan bertambahnya sel-sel tubuh. Oleh karena itu, terjadilah proses pertumbuhan pada makhluk hidup baik dalam hal ukuran, bentuk, perlengkapan fisiologis dan pola prilakunya. Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan termasuk manusia dapat dibedakan menjadi dua fase utama, yaitu pertumbuhan dan perkembangan embrionik serta pertumbuhan dan perkembangan pasca embrionik. Pertumbuhan dan perkembangan embrionik adalah fase pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup selama masa embrio yang diawali dengan peristiwa fertilisasi sampai dengan terbentuknya janin di dalam tubuh induk betina. Sedangkan Pertumbuhan dan perkembangan pasca embrionik adalah pertumbuhan dan perkembangan setelah masa embrio. Pada masa ini pertumbuhan dan perkembangan yang terjadi terutama penyempurnaan alat-alat reproduksi (alat-alat kelamin), dan biasanya pula hanya terjadi peningkatan ukuran bagian-bagian tubuh. 1.2 Rumusan Masalah 1. Apakah yang dimaksud dengan zigot, dan peranannya dalam cleavage? 2. Apakah yang dimaksud dengan pembelahan sel (cleavage)? 3. Apakah ciri-ciri dari pembelahan sel (cleavage)? 4. Apakah yang mempengaruhi pola pembelahan sel (cleavage)? 5. Bagaimanakah variasi pola pembelahan sel (cleavage)? 6. Bagaimanakah bentuk atau macam-macam pembelahan sel (cleavage)? 7. Bagaimanakah cleavage terjadi pada manusia? 8. Bagaimanakah cleavage terjadi pada hewan? 1.3 Batasan Masalah Batasan masalah pada makalah ini cukup dibatasi dengan rumusan-rumusan masalah yang telah di buat. 1.4 Tujuan 1. Untuk mengetahui arti zigot dan peranannya dalam cleavage. 2. Untuk mengetahui pengertian cleavage 3. Untuk mengetahui ciri-ciri cleavage 4. Untuk mengetahui factor yang mempengaruhi pola cleavage 5. Untuk mengetahui variasi pola cleavage 6. Untuk mengetahui macam-macam cleavage 7. Untuk mengetahui cleavge pada manusia 8. Untuk mengetahui cleavage pada hewan BAB II PEMBAHASAN Cleavage Penghasil Organisme Multiseluler 2.1 Zigot dan Peranannya dalam Cleavage Zigot adalah hasil dari fertilisasi ovum dengan spermatozoa dan bersipat diploid. Di dalam zigot terdapat satu set kromosom, karena pada waktu fertilisasi sel sperma membawa setengah informasi genetic dari ayah dan setengan dari ibu yang sama-sama bersipat haploid (n+n=2n). Zigot memiliki 2 kutub yaitu kutub animal dan kutub vegetal. Animal pole, sel-sel yang terdapat di dalamnya disebut mikromer dan banyak mengandung sitoplasma. Vegetal pole, sel-sel yang terdapat di dalamnya disebut makromer dan banyak mengandung yolk yang berfungsi sebagai sumber makanan bagi sel-sel yang sedang membelah. Peranan zigot dalam pembelahan sangatlah penting karena zigot adalah bahan dasar yang menyebabkan pembelahan itu terjadi, sehingga organism multiseluler ini bisa terbentuk. Gambar 2.1: Zigot 2.2 Pengertian Cleavage Cleavage merupakan proses pembelahan sel paling awal dan teratur setelah fertilisasi selesai yang dialami oleh sel tunggal zigotik menuju proses kedewasaan. Cleavage ini menciptakan embrio multiseluler atau blastula dari zigot. Pembelahan atau cleavage juga disebut segmentasi dan proses pembelahannya diaktivasi oleh enzim MPF, dengan pembelahan tersebut zigot yang mulanya uniseluler berubah menjadi multiseluler. Gambar 2.2: Serangkaian pembelahan sel secara mitosis yang mengubah zigot (unisel) menjadi blastomer (multisel) 2.3 Ciri-ciri Cleavage Menurut Balinsky, pembelahan sel memilki beberapa ciri diantaranya: a. Zigot ditransformasi melalui serangkaian pembelahan mitosis dari keadaan uniseluler ke multiseluler. b. Ukuran embrio tidak membesar selama periode perkembangn ini. c. Zigot hanya dibagi-bagi menjadi banyak sel yang berukuran kecil yang disebut blastomere. d. Bentuk umum embrio tidak bertambah kecuali terbentuknya rongga blastocoels pada stadium blastula. 2.4 Faktor yang Mempengaruhi Pola Pembelahan Sel (Cleavage) Faktor-faktor yang mempengaruhi pola pembelahan sel diantaranya: 1. Jumlah dan distribusi yolk, yolk akan mempengaruhi polaritas pada zigot yang mengakibatkan pembelahan menjadi tidak sempurna. Sel telur yang mengandung kuning telur yang banyak dan persebarannya tidak merata akan menyebabkan terhalangnya pembelahan sel. Contohnya pada sel telur burung yang memiliki kuning telur yang berlimpah, maka pembelahan selnya hanya terjadi pada satu kutub yaitu animal pole, akibatnya blastomere yang dihasilkan ukurannya tidak seragam dan akan berdampak pada letak blastocoels dari spesies hewan tersebut. 2. Adanya sitoplasma (ribosom dan sentriol), yang sangat berpengaruh terhadap pembelahan sel. Pada beberapa zigot hewan-hewan multiseluler sitoplasma juga terdapat pada satu kutub zigot (animal pole), sehingga pembelahan sel pada kutub ini berjalan lebih cepat jika dibandingkan dengan kutub yang lain (vegetal pole). 2.5 Variasi Pola Pembelahan Detail pembelahan bervariasi antara spesies. Perbedaan dimulai dengan pembagian pertama yang menentukan apakah dua sel hasil pembelahan pertama akan merata atau tidak dalam ukuran dan jenis bagian sitoplasma sel yang akan diterimanya. Terdapat dua kerabat hewan utama yaitu protostoma dan deuterostoma, keduanya berbeda dalam pola pembelahan. Kebanyakan invertebrate bilateral ialah protostoma yang mengalami pembelahan spiral. Echinodermata dan semua vertebrata adalah termasuk deuterostoma dan mengalami pembelahan radial. Mamalia memiliki pola pembelahan yang berbeda yang disebut pembelahan rotasional. Pembelahan pertama membagi zigot sepanjang garis yang terbentang dari atas ke bawah, kemudian satu sel membelah dengan cara yang sama dan sel yang lain membelah menjadi setengah di ekuator sel. 2.6 Macam-macam Pembelahan Sel a. Holoblastik cleavage , pembelahan sel besipat sempurna karena pembelahan mengenai seluruh daerah zigot disebabkan jumlah kuning telur yang sedikit dan tersebar secara merata sehingga sel membelah menjadi blastomere yang ukurannya seragam. Sel membelah menjadi 2 sama besar dan berakhir menjadi blastomere yang terdiri dari 32 sel, contohnya pada bintang laut. Tahap pembelahan pertama lewat bidang meridian sampai terbentuk 4 sel sama besar, kemudian melewati bidang latitudal membentuk 8 sel, 4 sel bagian atas disebut mikromer dan 4 sel bagian bawah disebut makromer, begitu sterusnya sampai terbentuk gumpalan sel membesar dan terdiri dari 70 sel diakhir pembelahan ke delapan yang disebut morula dengan bagian dalam tak berongga. Pembelahan holoblastik umumnya terjadi pada hewan-hewan yang sel-sel telurnya mengandung kuning telur yang relative sedikit sehingga balstocoel terletak di bagian sentral dan alur pembelahannya melewati semua jalan melalui sel-sel. b. Meroblastic cleavage, pembelahan sel yang bersipat tidak sempurna karena ada pengaruh dari kuning telur. Pembelahannya terjadi pada sebagian kutub zigot yaitu pada kutub animal yang banyak mengandung sitoplasma dan nucleus. Contohnya pada sel telur burung, kuning telur paling berlimpah dan memilki efek menonjol pada penyibakan telur burung, reptile-reptil yang lain dan berbagai jenis ikan . Pada spesies-spesies ini volume kuning telur sangat besar sehingga alur-alur pembelahan tidak dapat melewatinya. Dan hanya wilayah yang tidak memiliki kuning telur yang mengalami pembelahan. Pembelahan tak sempurna dari telur yang kaya akan kuning telur ini dikenal dengan meroblastik. Tahap pembelahan pertama lewat bidang latitudinal yang membagi sel menjadi 2 bagian, tahapan kedua lewat bidang meridian namun hanya terjadi pada micrometer sehingga terbentuk tingkat 3 sel , 4 sel, 5 sel sampai 8 sel sampai akhirnya terbentuk blastomere yang terdiri dari 70 sel berupa gumpalan tak berongga yang disebut morula. 2.7 Cleavage pada Manusia Mahluk hidup seperti tumbuhan, hewan, dan manusia merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia misalnya tersusun atas banyak sel, namun demikian seluruh tubuh semua organism berasal dari hasil pembelahan satu sel. Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan yang membangun organ dan kemudian system organ yang membentuk tubuh organism tersebut. Pertumbuhan manusia mulai dari dalam kandungan seorang ibu sampai dilahirkan ke dunia dan berkembang menjadi individu dewasa itu hanya berasal dari sel telur yang sudah dibuahi yang disebut zigot. Merupakan hal yang mustahil apabila suatu zigot dapat tumbuh menjadi individu multiseluler tanpa adanya proses pembelahan sel (cleavage). Cleavage pada manusia diawali dengan adanya proses fertilisasi yaitu penembusan ovum oleh spermatozoa yang mengakibatkan penyatuan nucleus sperma dengan nucleus ovum untuk menghasilkan zigot. Segera setelah fertilisasi selesai pembelahan sel secara berulang-ulang terjadi pada zigot yang dikenal dengan tahap pembelahan sel. Cleavage ini terjadi melalui serangkaian pembelahan mitosis. Pembelahan sel secara mitosis meliputi sejumlah tahapan tertentu. Sebenarnya pembelahan mitosis hanyalah sebagian kecil dari siklus sel. Siklus sel terdiri dari fase pembelahan mitosis dan fase pertumbuhan yang disebut interfase. Interfase merupakan bagian terbesar dari siklus sel. Interfase terdiri dari 3 sub fase yaitu fase G1, S, dan G2. Gambar 2.3: Siklus sel dalam pengaturan proses pembelahan Cell cycles of somatic cells and early blastomeres. (A) The simple biphasic cell cycle of the early amphibian blastomeres has only two states, S and M. Cyclin synthesis allows progression to M (mitosis), while cyclin degradation allows cells to pass into S (synthesis) phase. (B) Cell cycle of a typical somatic cell. Mitosis (M) is followed by an “interphase”stage. This latter period is subdivided into G1, S (synthesis), and G2 phases. Cells that are differentiating are usually taken “out” of the cell cycle and are in an extended G1 phase called G0. The cyclins and their respective kinases responsible for the progression through the cell cycle are shown at their point of cell cycle regulation. (B after Nigg 1995.) Zigot pada tahapan pembelahan ini hanya mengalami fase S (sintesis DNA), pada fase ini sel melakukan sintesis materi genetic. Materi genetic adalah bahan-bahan yang akan diwariskan kepada keturunannya yaitu DNA. Cleavage sering kali melewatkan fase G1 dan G2 hal ini disebabkan karena tidak adanya proses sintesis protein selama pembelahan terjadi akibatnya embrio tidak mengalami pembesaran akan tetapi inti dari pembelahan ini hanya membagi-bagi zigot menjadi banyak sel yang lebih kecil yang disebut blastomere. Dari satu sel menjadi dua, dua menjadi empat, empat menjadi delapan, dan seterusnya yang berlangsung sangat cepat dan akan menghasilkan sel anakan yang tetap terkumpul menjadi satu kesatuan menyerupai buah anggur yang disebut morula. Gambar 2.4: Proses cleavage Dalam pertumbuhan selanjutnya morula menjadi blastula. Blastula adalah bentuk lanjutan dari morula yang terus mengalami pembelahan. Blastula di tandai dengan adanya perubahan sel dengan mengadakan pelekukan yang tidak beraturan. Pada blastula terdapat cairan sel yang disebut blastocoel. Gambar 2.5: Blastocoel pada stadium blastula Selanjutnya blastula ini akan bergerak ke bagian rahim dan sampainya di rahim zigot yang aktif membelah akan menembus lapisan lendir rahim dengan menggunakan enzim. Proses penembusan rahim ini berlangsung 4-5 hari kemudian blastula akan tertanam pada dinding rahim yang disebut dengan implantasi. Embrio multiseluler yang dikenal dengan blastula ini mengakhiri proses cleavage untuk selanjutnya berlanjut ke tahapan kedua dari pertumbuhan dan perkembangan embrio yaitu pada fase gastrulasi dan organogenesis. Berikut adalah gambar 2.6 yang memperlihatkan tahapan pembelahan sel dari tahap pembelahan pertama sampai terbentuk blastula dan bagian-bagiannya. 1.Tahap pembelahan 2 sel hingga 32 sel 2. Tahap morula akhir 3. Fase awal blastula 4. Pembentukan rongga blastocoel 5. Blastula dan bagian-bagiannya 2.8 Cleavage pada Hewan Pada dasarnya proses pembelahan sel (cleavage) pada hewan-hewan multiseluler dan manusia adalah sama karena selalu diawali proses fertilisasi yang kemudian menghasilkan sel tunggal zigotik. Zigot yang bersipat uniseluler ini kemudian melakukan pembelahan mitosis berulang-ulang sehingga menghasilkan sel yang banyak dan berukuran kecil. Sebagai contoh yaitu tahapan pembelahan pada hewan vertebrata khususnya katak dimulai dari hewan betina yang melepaskan sel telur ke air dan hewan jantan melepaskan sperma ke sekitarnya. Fertilisasi bersipat eksternal kemudian zigot yang terbentuk mengalami pembelahan mitosis berulang membentuk blastula yang mengandung ribuan sel. Cleavage pada hewan-hewan multiseluler mengalami perbedaan pada pola pembelahan selnya. Detail pembelahan bervariasi antara spesies ini dimulai pada pembelahan pertama yang menetukan apakah dua sel pertama pembelahannya merata atau tidak dalam hal ukuran dan jenis bagian sitoplasma sel yang akan diterimanya. Pola pembelahan sel yang tidak merata ini disebabkan karena adanya kuning telur yang tersimpan dalam sel telur. Ketika terdapat sedikit kuning telur maka pembelahannya sempurna sedangkan pada hewan yang kuning telurnya melimpah maka pembelahannya menjadi tidak sempurna. a. Pola pembelahan sel pada sel telur dan zigot bulu babi memiliki polaritas yang jelas yang dimantapkan saat sel telur berkembang di dalam tubuh induk betina selama oogenesis. Proses pembelahan pada organism semacam itu bidang-bidang pembelahannya mengikuti pola spesifik yang relative terhadap kutub-kutub zigot. Telur bulu babi ini memiliki yolk dengan konsentrasi sedikit sehingga pembelahannya termasuk dalam pembelahan yang sempurna artinya semua blastomere yang dihasilkan ukurannya mirip. b. Pola pembelahan pada katak dan amphibi juga mengalami pembelahan sempurna, tetapi prosesnya lebih lambat di kutub vegetal yang kaya kuning telur daripada di kutub animal akibatnya sel bervariasi sedikit dalam ukurannya. c. Pola pembelahan sel pada reptilian, burung, dan beberapa jenis ikan tidak sempurna karena banyak mengandung kuning telur sehingga pemotongan sangat lambat atau terblokade seluruhnya kecuali di daerah lempeng kecil yang mengandung paling sedikit kuning telur. Pada akhirnya walaupun pola pembelahan pada berbagai hewan bervariasi, secara kolektif sel yang dihasilkan melalui pembelahan ini menyusun blastula. Blastula yang terbentuk strukturnya bervariasi menurut pola pembelahan spesies. Pada bulu babi laut pembelahan sempurna menghasilkan blastula berupa sel berbentuk bola yang berlubang di bagian tengah. Pada hewan dengan telur yang kaya kuning telur seperti burung dan banyak ikan blastulanya berbentuk lempeng yang disebut blastodis. Blastula mamalia ialah blastosis dengan sel terluar yang menyekresikan cairan ke rongga bola dan sel lain terkumpul dalam massa terhadap dinding rongga. Sel bagian dalam kemudian akan berkembang menjadi embrio. Gambar 2.7: Bidang pembelahan pada embrio berbagai macam hewan BAB III PENUTUP 3.1 Kesimpulan Berdasarkan isi dari makalah ini yang membahas mengenai cleavage penghasil organisme multiseluler dapat kita ketahui bahwa setiap organism multiseluler termasuk hewan, tumbuhan, dan manusia berasal dari satu sel telur yang terbuahi (zigot) yang kemudian mengalami tahapan pembelahan dengan serangkaian pembelahan mitosis sampai terbentuk kumpulan-kumpulan sel yang nantinya akan terus mengalami pembelahan dengan tahapan-tahapan yang lebih kompleks sampai menemukan masa fetus . Pada organism multiseluler, pembelahan sel mengakibatkan bertambahnya sel-sel tubuh, oleh karena itu terjadilah proses pertumbuhan pada mahluk hidup. 3.2 Saran Tiada kata sempurna untuk semua yang ada didunia, begitu juga dengan makalah ini. Oleh karena itu bagi pihak – pihak terkait kami sangat mengharapkan kritik dan saran yang sipatnya membangun guna perbaikan. Mohon dimaklumi. DAFTAR PUSTAKA Gilbert S. F. 1991.Developmental Biology. Third Edition. Sinauer Associates, Inc.Publishers. Sunderland, Massachusetts Campbell. dkk. 2004. Biologi Edisi 5. Jakarta: Erlangga. Cecie, Star. dkk. 2013. Biologi Edisi 12. Jakarta: Salemba Teknika. Fried, George. dkk.1999. Schaum’s Outlains of Theory and Problems of Biology Second Edition. McGrow-Hill Companies.