BAB I

PENDAHULUAN

Sel sebagai unit terkecil kehidupan tentunya mengalami pertumbuhan sel. Pada sel yang

sedang tumbuh selalu mengalami siklus sel, yang merupakan serangkaian proses yang

berlangsung sejak sel itu terbebtuk hingga siap mulai membelah. Siklus sel sendiri meliputi

pertambahan massa dan duplikasi bahan genetic yang dikenal sebagai interfase dan

pembelahan sel. Pada sel eukariotik pembelahan sel ada dua macam, yaitu mitosis dan

meiosis.

Para ahli biologi lebih banyak mencurahkan perhatiannya pada fase pembelahan sel

karena perubahan- perubahan yang dramatis yang berlangsung dapat diamati dengan

mikroskop cahaya. Oleh karena itu, interfase juga meerupakan ‘fase istirahat’. Pada interfase

terjadi beberapa kegiatan yang intensif, antara lain biosintesis adan deoksiribonukleat (ADN)

dan pembagian komponen-komponen kromosom menjadi dua bagian yang sama. Sehingga

ukuran sel bertambah kurang lebih dua kali lipat.

Pada interfase berlangsung serangkaian proses yang komplek sebagai persiapan untuk

membagikan materi-materi yang terdapat pada sebuah sel kepada sel anak dengan jumlah

yang sama. Sebelum membelah, komponen-komponen molekuler sel yang penting dalam sel

telah digandakan menjadi dua kali lipat, sehingga sebenarnya pembelahan sel merupakan fase

terakhir dari perubahan-perubahan tingkat molekul yang sedang berlangsung. Berikut

merupakan gambar ringkasan peristiwa-peristiwa besar dalam siklus sel eukariotik dan

kondisi kromosom induk.

Siklus Sel 1

BAB II

ISI

Siklus Sel

Siklus sel adalah fungsi sel yang paling mendasar berupa duplikasi akurat sejumlah

besar DNA di dalam kromosom, dan kemudian memisahkan hasil duplikasi tersebut hingga

terjadi dua sel baru yang identik.

Siklus sel yang berlangsung kontinu dan berulang (siklik), disebut proliferasi.

Keberhasilan sebuah proliferasi membutuhkan transisi unidireksional dan teratur dari satu

fase siklus sel menuju fase berikutnya. Jenjang reaksi kimia organik yang terjadi seyogyanya

diselesaikan sebelum jenjang berikutnya dimulai. Sebagai contoh, dimulainya fase mitosis

sebelum selesainya tahap replikasi DNA akan menyebabkan sel tereliminasi.

Jenjang reaksi yang terjadi pada siklus sel, sangat mirip dengan relasi substrat-produk

dari sebuah lintasan metabolik. Produk dari sebuah jenjang reaksi akan berfungsi sebagai

substrat pada jenjang berikutnya, demikian pula dengan laju reaksi jenjang yang pertama akan

menjadi batas maksimal laju reaksi pada jenjang berikutnya.

Transisi antara jenjang reaksi ditentukan oleh lintasan pengendali ekstrinsik dan

intrinsik yang terdiri dari beberapa cekpoin, sebagai konfirmasi selesainya reaksi pada suatu

Siklus Sel 2

jenjang sebelum jenjang berikutnya dimulai. Kedua lintasan kendali dapat memiliki cekpoin

yang sama.

Lintasan kendali instrinsik akan menentukan setiap tahap berjalan sebagaimana

mestinya. Fasa S, G2 dan M pada sel mamalia dikendalikan oleh lintasan ini, sehingga waktu

yang diperlukan untuk fase tersebut, tidak jauh bervariasi antara satu sel dengan sel lain.

Lintasan kendali ekstrinsik akan berfungsi sebagai respon terhadap kondisi di luar sel

atau telisik defisiensi sel.

Defisiensi lintasan kendali intrinsik seringkali menyebabkan kanker. Penyimpangan

pada protein yang mengendalikan cekpoin siklus fase sering ditemukan pada penderita

kanker.

Fasa pada siklus sel

Gambar skematik fase siklus sel yang dikendalikan oleh enzim CDK.

Pada sel prokariota yang tidak memiliki inti sel, siklus sel terjadi melalui suatu proses yang

disebut pembelahan biner, sedang pada sel eukariota yang memiliki inti sel, siklus sel terbagi

menjadi dua fase fungsional, fase S dan M, dan fase persiapan, G1 dan G2 :

Siklus Sel 3

1. Fasa S (sintesis)

Merupakan tahap terjadinya replikasi DNA. Pada umumnya, sel tubuh manusia

membutuhkan waktu sekitar 8 jam untuk menyelesaikan tahap ini. Hasil replikasi

kromosom yang telah utuh, segera dipilah bersama dengan dua nuklei masing-masing

guna proses mitosis pada fase M.

2. Fasa M (mitosis)

Interval waktu fase M kurang lebih 1 jam. Tahap di mana terjadi pembelahan sel (baik

pembelahan biner atau pembentukan tunas). Pada mitosis, sel membelah dirinya

membentuk dua sel anak yang terpisah. Dalam fase M terjadi beberapa jenjang fase,

yaitu

Profase, fase terjadinya kondensasi kromosom dan

pertumbuhan pemintalnya. Pada saat ini kromosom terlihat di

dalam sitoplasma.

Prometafase, pada fase ini sampul inti sel terlarut dan

kromosom yang mengandung 2 kromatid mulai bermigrasi

menuju bidang ekuatorial (piringan metafase).

Metafase. kondensasi kromosom pada bidang ekuatorial

mencapai titik puncaknya

Anafase. Tiap sentromer mulai terpisah dan tiap kromatid dari

masing-masing kromosom tertarik menuju pemintal kutub.

Telofase. Kromosom pada tiap kutub mulai mengalami

dekondensasi, diikuti dengan terbentuknya kembali membran

inti sel dan sitoplasma perlahan mulai membelah

Sitokinesis. Pembelahan sitoplasma selesai setelah terjadi oleh

interaksi antara pemintal mitotik, sitoskeleton aktomiosin dan

fusi sel, dan menghasilkan dua sel anak yang identik.

3. Fasa G (gap)

Siklus Sel 4

Fasa G yang terdiri dari G1 dan G2 adalah fase sintesis zat yang diperlukan pada fase

berikutnya. Pada sel mamalia, interval fase G2 sekitar 2 jam, sedangkan interval fase

G1 sangat bervariasi antara 6 jam hingga beberapa hari. Sel yang berada pada fase G1

terlalu lama, dikatakan berada pada fase G0 atau “quiescent”. Pada fase ini, sel tetap

menjalankan fungsi metabolisnya dengan aktif, tetapi tidak lagi melakukan proliferasi

secara aktif. Sebuah sel yang berada pada fase G0 dapat memasuki siklus sel kembali,

atau tetap pada fase tersebut hingga terjadi apoptosis.

Pada umumnya, sel pada orang dewasa berada pada fase G0. Sel tersebut dapat masuk

kembali ke fase G1 oleh stimulasi antara lain berupa: perubahan kepadatan sel,

mitogen atau faktor pertumbuhan, atau asupan nutrisi.

4. Interfase

Merupakan sebuah jedah panjang antara satu mitosis dengan yang lain. Jedah tersebut

termasuk fase G1, S, G2.

Cekpoin pada siklus sel

Aktivitas selular yang terjadi pada cekpoin, tidak dapat berlangsung tanpa enzim

intraselular yang disebut CDK. Holoenzim CDK aktif terdiri dari sub-unit katalitik dan sub-

unit kendali siklin. Tiap siklin disintesis pada tahap terkait dari fase siklus sel. Sebagai

contoh, siklin E disintensis pada akhir fase G1 hingga awal fase S, sedangkan siklin A

disintesis sepanjang interval fase S dan G2, dan siklin B disintesis sepanjang fase G2 dan M.

Oleh sebab itu, sub-unit katalitik tidak dapat teraktivasi, hingga siklin yang diperlukan selesai

disintesis.

Ikatan yang dibentuk antara sub-unit siklin dan sub-uni katalitik membutuhkan proses

fosforilasi pada treonina oleh enzim lain yang disebut CAK, yang terdiri dari siklin H dan

CDK7.

Regulasi yang lain adalah deaktivasi CDK oleh fosforilasi domain pengikat ATP oleh

enzim kinase yang lain. Deaktivasi tersebut dapat diaktivasi kembali oleh fosfatase dari jenis

CDC25. Keberadaan protein inhibitor CDK juga merupakan bentuk regulasi terhadap CDK.

Siklus Sel 5

Satu jenis penghambat CDK termasuk p21CIP1, p27KIP1, dan p57KIP2; sedangkan jenis

yang lain menghambat siklin D/CDK4 atau siklin-6 CDK, antara lain p16INK4, p15INK4B,

p18INK4C, dan p19INK4D. Sintesis, aktivitas dan degradasi penghambat ini berada dalam

regulasi yang merespon sinyal mitogenik dan antimitogenik, seperti sinyal parakrin dari TGF-

β.

Regulasi terhadap CDK di atas menentukan kecepatan terpicunya transisi fase dalam

siklus sel, setelah CDK teraktivasi, transisi ke fase berikutnya akan segera terjadi, walaupun

jenjang reaksi pada fase berlangsung, belum selesai.

Transisi G0 ke G1

Fasa transisi dari fase G0 ke fase G1 disebut fase prima atau fase kompetensi replikatif,[7] pada hepatosit, fase prima dipicu oleh sekresi sitokina IL-6 dan TNF-α oleh sel Kupffer

yang menyebabkan hepatosit kehilangan sebagian massanya. Potensi proliferasi hepatosit

setelah kehilangan sebagian massanya.[8]

Berbagai protein disintesis pada fase G1 setelah sel meninggalkan fase G0, beberapa

ribosom baru dibuat untuk mempercepat sintesis protein.

Sejumlah protein yang dihasilkan berupa enzim untuk mengembalikan fungsi

metabolik yang hilang saat sel berada pada fase G0, seperti enzim yang dibutuhkan untuk

sintesis isoprenoid, zat yang diperlukan untuk aktivitas onkogen Ras dan sintesis poliamina,

yang mempunyai banyak fungsi termasuk menyediakan ikatan ionik dengan asam nukleat.

Onkogen Ras disintesis sebagai protein prekursor dan membutuhkan proses paska-translasi

sebelum dapat menjadi aktif dan melakukan transformasi sel.

Enzim lain yang berperan dalam sintesis DNA, seperti timidina kinase, DNA

polimerase dan histon juga dihasilkan ribosom pada fase G1.

Transisi ke fase S

Transisi ke fase S dari fase G1 dikendalikan oleh dua buah cekpoin, yaitu

"kompetensi" dan "restriksi" yang terletak sekitar 12 dan 2 jam sebelum fase S dimulai.

Siklus Sel 6

Paling tidak diperlukan tiga faktor pertumbuhan untuk melewati dua cekpoin ini, yaitu PDGF,

EGF dan IGF-1.

Pencerap faktor pertumbuhan merupakan protein kompleks yang terbentak seluas

membran sel dengan domain yang dapat mengenali faktor pertumbuhan di dalam periplasma

dengan sangat khusus. Ligasi yang terjadi dengan ligan akan menginduksi transmisi sinyal ke

dalam sitoplasma melalui aktivasi enzim tirosina kinase. Sinyal sitoplasmik yang disebut

"kurir sekunder", dapat berupa berbagai protein yang telah mengalami fosforilasi oleh enzim

kinase, seperti molekul kecil inositol fosfatase dan AMP; atau ion, seperti Ca2+, H+, dan Zn2+;

kemudian diteruskan oleh menuju inti sel. Di dalam inti sel, gen kemudian teraktivasi sebagai

respon terhadap "kurir sekunder" ini.

Fasa S

Pada eukariota, berbagai aktivator (bahasa Inggris: multiple points of origin)

diperlukan sebagai persiapan untuk memasuki fase S guna melakukan replikasi DNA, pada

prokariota, hanya terdapat aktivator tunggal.[9] Fasa S dimulai dengan terjadinya paparan

pulsa (bahasa Inggris: pulse exposure) dengan [3H].timidina pada sel, kemudian terjadi

paparan lanjutan (bahasa Inggris: chase procedure) non-radioaktif dengan timidina "dingin".

Kedua prosedur tersebut menghasilkan beberapa titik replikasi yang mulai nampak terjadi

pada beberapa kromosom pada rantai ganda DNA.

Pada titik replikasi, rantai ganda DNA memisahkan diri menjadi dua untai tunggal,

sehingga nampak seperti garpu. Pada tiap untai, terjadi sintesis untai DNA yang baru, dengan

dimulai oleh molekul primer, atau molekul oligonukleotida pendek, dan diikuti oleh molekul-

molekul lain dengan enzim DNA polimerase, membentuk rantai ganda DNA yang baru.

Molekul primer itu disebut RNA primer, yang disintesis dengan enzim RNA

polimerase atau dikenal sebagai enzim primase, dari RNA tertentu yang bersifat komplemen

dengan salah satu area kromosom pada untai DNA. Primosom merupakan sebutan bagi

seluruh kompleks yang berikatan dengan RNA primer.

Siklus Sel 7

Polimerisasi untai DNA yang baru bergerak dari tiap-tiap primosom pada titik 5' untai

baru ke titik 3' untai baru.[10] Untai baru yang bergerak dengan arah dari titik 3' untai induk ke

5' untai induk disebut untai awal, sedang untai baru yang bergerak sebaliknya disebut untai

akhir. Untaian DNA baru dari RNA primer hingga tepat sebelum RNA primer berikutnya

disebut fragmen Okazaki, sesuai nama ilmuwan Reiji Okazaki yang pertama kali berhasil

mengamati proses polimerasi pada replikasi DNA. Saat polimerasi untai DNA yang baru

menyentuh RNA primer pada fragmen Okazaki berikutnya, aktivitas eksonuklease enzim

DNA polimerase akan menghancurkan RNA primer pada fragmen tersebut untuk meneruskan

untai polimernya hingga menyentuh untai polimer berikutnya, setelah itu enzim DNA ligase

akan menyambung kedua untai polimer itu menjadi satu.[11] Titik 5' merupakan letak gugus 5'

fosfat, sedang titik 3' merupakan letak gugus 3' OH dari molekul gula deoksiribosa.[12] Ikatan

yang terjadi antara kedua gugus ini disebut ikatan fosfodiester.[13]

Polimerasi untai DNA yang baru terhenti hingga bagian ujung kromosom yang disebut

telomer. Pada bagian ini, enzim telomerase akan menyambung untaian tersebut dengan

deretan molekul RNA sebagai penanda antar kromosom.[14] Pada manusia, berkas yang

disisipkan antar kromosom adalah TTAGGG. Penelitian terakhir menunjukkan bahwa rentang

telomer pada manusia lambat laun menjadi lebih pendek dengan pertambahan usia,

pengamatan ini membuahkan teori penuaan telomer yang masih diteliti hingga saat ini.

Berdasarkan penelitian-penelitian sitokimia (antara lain dengan menggunakan zat warna

Feolgen) dan penelusuran dengan timidin radioaktif, Howard sdan Pele membagi siklus sel

menjadi empat periode yang berurutan, yaitu periode G1 (G = gap), periode S (sintesis),

periode G2, dan mitosis. Sintesis ADN hanya berlangsung pada periode S. selam periode G2

pada suatu sel mengandung ADN sebanyak dua kali lipat jika dibanding pada periode G1. Sel-

sel anak yang baru dibentuk pada mitosis kembali mengandung jumlah ADN seperti pada

periode G1.

Dalam membahas mitosis, kita biasanya menggunakan istilah kromosom yang

merupakan bagian yang sangat berperan dalam pewarisan sifat.  Kromosom ini jelas terlihat

saat proses pembelahan sel jika dilihat dengan mikroskop cahaya. Selama interfase, bagian

dari siklus sel antara akhir satu M fase dan awal berikutnya, membentuk sambungan dengan

retikulum endoplasma . Dengan terjadinya mitosis dalam profase, benang spindle ditarik ke

Siklus Sel 8

dalam retikulum retikulum, dan Membran Golgi terurai menjadi vesikula.  mikrotubulus

membongkar dan berkumpul kembali ke aparat mitosis yang terdiri dari berbentuk bola

bundel dari mikrotubulus (gelendong) dengan cluster berbentuk bintang dari mikrotubulus

memancar dari setiap ujung, atau gelendong tiang. Selama periode metafase mitosis, sebuah

multiprotein kompleks, yang kinetokor, berkumpul di masing-masing sentromer. Itu

kinetochore dari kromatid saudari kemudian bergaul dengan mikrotubulus datang dari

gelendong yang berlawanan kutub.

Selama periode anafase mitosis, kromatid terpisah.  Mereka awalnya ditarik oleh protein

motor sepanjang mikrotubulus gelendong menuju kutub yang berlawanan dan kemudian yang

lebih jauh terpisah sebagai gelendong mitosis berelongasi. Setelah selesai Pemisahan

kromosom, gelendong mitosis disassembles dan kromosom decondensasi  selama telofase.

Membran inti kembali terbentuk di sekeliling terpisah kromosom saat mereka decondensasi .

Pembagian sitoplasma secara fisik, disebut sitokinesis  kemudian menghasilkan dua sel anak

sebagai kompleks Golgi bentuk ulang di masing-masing sel anak. Setelah mitosis sel 

bersiklus memasuki fase G1, memulai pergantian siklus lain. Pada vertebrata dan diploid ragi,

sel-sel di G1 memiliki jumlah kromosom diploid (2n).

Dalam ragi haploid, sel-sel di G1 memiliki salah satu dari masing-masing kromosom

(1n), nomor haploid. Cepat bereplikasi sel manusia kemajuan melalui siklus sel penuh di

sekitar 24 jam: mitosis diperlukan, âà30 menit; G1, 9 jam, fase S, 10 jam; dan G2, 4,5 jam.

Sebaliknya, siklus penuh mengambil hanya, kurang lebih 90 menit dalam sel ragi tumbuh

pesat.  Pada umumnya, periode S dan G2 relatif tetap. Sedangkan G1 bisa berlangsung

beberapa hari, minggu, bulan bahkan tahun. Pada jaringan yang sel-selnya secara normal tidak

pernah membelah (sel saraf, sel saraf dan sel serat lintang) atau sel yang jarang membelah

(limfosit yang ada dalam peredaran darah) terdapat jumlah AND yang tetap sama dengan

periode G1.

Pengaturan tentang lamanya siklus sel terutama tergantung pada terhentinya siklus pada

tahap tertentu pada periode G1 . Sel yang berada pada kondisi demikian dikatakan dalam

Siklus Sel 9

periode G0 dan siklusnya dianggap mundur. Jika kondisi sudah berubah dan pertumbuhan

sudah mulai, maka sel tersebut kembali pada G1.      

Seperti postmitotic sel umumnya keluar dari siklus sel di G1, memasuki fase G0.

Beberapa sel G0 dapat kembali ke siklus sel dan melanjutkan mereplikasi, sehingga

memberikan kontrol proliferasi sel yang Diatur oleh protein fosforilasi dan pengendalian

kerusakan melalui siklus sel konsentrasi dari siklin, sub-unit peraturan protein kinase yang

heterodimeric yang mengontrol siklus sel kegiatan, peningkatan dan penurunan sebagai sel

kemajuan melalui siklus sel. Subunit katalitik kinase ini, yang disebut cyclin-dependent

kinase (CDKs), tidak memiliki aktivitas kinase kecuali mereka terkait dengan siklin. Setiap

CDK dapat mengasosiasikan dengan berbagai siklin, dan terkait siklin menentukan protein

terfosforilasi oleh suatu cyclin-CDK kompleks. Brikut adalah siklus sel eukariotik :

       Perjalanan melalui siklus  dikendalikan oleh G1, S-fase, dan mitosis bergantung kinase

cyclin  kompleks (hijau). Siklus Ini terdiri dari sebuah peraturan siklin  Subunit dan katalitik

cyclin-kinase bergantung (CDK) subunit. Dua ubiquitin ligase kompleks (jingga), SCF dan

APC,  polyubiquitinate substrat spesifik termasuk S-fase inhibitor  (langkah), securin

(langkah), dan mitosis siklin (langkah), menandai  substrat ini untuk degradasi oleh

proteasomes. Proteolisis dari  S-inhibitor fase-fase S mengaktifkan cyclin-CDK kompleks,  5

8 9 menyebabkan replikasi kromosom. Proteolisis dari securin  mengakibatkan degradasi

protein kompleks yang menghubungkan lain kromatid pada metafase, dengan demikian

memulai anafase, periode mitosis kromatid yang lain dipisahkan dan pindah ke kutub

gelendong yang berlawanan. Pengurangan aktivitas mitosis CDK cyclin-kompleks yang

disebabkan oleh proteolisis dari izin siklin mitosis mitosis akhir acara dan sitokinesis terjadi.

Proteolitik ini mendorong perpecahan siklus dalam satu arah karena protein ireversibilitas

degradasi.

Siklus Sel 10

BAB III

PENUTUP

Kesimpulan

SIKLUS SEL Terdiri atas dua fase : 1. Interfase : a. Fase G1 : sintesis RNA b. Fase S :

Sintesis DNA, RNA c. Fase G2 : Sintesis RNA 2. Pembelahan : a. Profase b. Metafase

c. Anafase d. Telofase.

INTERFASE (G1) Tahap G1 ( First Gap Phase ) Pada sel muda hasil suatu

pembelahan Waktu : sekitar 25 jam (bervariasi) Terjadi sintesis RNA dan protein

Akibatnya ukuran sel bertumbuh Sintesis RNA dikontrol oleh DNA

Interfase (S) Tahap S ( Synthetic Phase ) Waktu 7 – 8 jam Terjadi proses sintesis DNA

Terjadi proses replikasi molekul DNA Sintesis RNA masih terus berjalan

Pembentukan molekul Histon (protein dasar kromosom)

INTERFASE (G2) Tahap G2 ( Second Gap Phase) Tahap akhir pertumbuhan sel

Waktu 2 – 5 jam Masih terjadi sintesis RNA yang akan berhenti pada saat pembelahan

sel

MITOSIS Tujuan untuk memperbanyak sel bertumbuh Terdiri atas dua peristiwa

berurutan : a. Kariokinesis : pembelahan inti sel b. Sitokinesis : pembelahan

sitoplasma Tahap-tahap mitosis : a. Profase b. Metafase c. Anafase d. Telofase

PROFASE Kromatin bergelung kromosom Sentriol duplikasi bergerak ke

masing- masing kutub 3. Terbentuk mikrotubulus di antara pasangan kromosom

( chromosomal fibers)

METAFASE Membran inti dan nukleolus menghilang Kromosom : - menempatkan

diri pada bidang ekuato rial - membelah secara longitudinal 2 kromatid -

Sentromer/kinetokor melekat pada mikrotubulus

ANAFASE Terjadi pemisahan lengan-lengan kromatid Terbentuk pasangan

kromosom bergerak kearah kutub-kutub sel (akibat pemendekan chromosomal

fibers) Kromosom berkelompok pada masing-masing kutub

Siklus Sel 11

TELOFASE Terbentuk membran inti melingkupi kelompokan kromosom Kromosom

mulai tampak menipis butir-butir kromatin Terjadi pemisahan sitoplasma beserta

organela Pelekukan membran sel kedalam sitoplasma terpisah satu sama lain

Terbentuk dua sel anakan yang diploid

MITOSIS

MEIOSIS Terjadi pada sel-sel kelamin Sel-sel keturunan bersifat haploid Teerjadi

pembelahan reduksi sehingga sel anak mempunyai jumlah kromosom yang berkurang

Meiosis terdiri atas : a. Replikasi DNA sekali b. Pembelahan sel dua kali

TAHAPAN MEIOSIS

PROFASE I Preleptotene : Benang kromosom masih tipis Kromosom seks lebih nyata

2. Leptotene : - Benang kromosom lebih tebal - Tampak sebagai 2 kromatid yang

saling menempel

PROFASE I 3. Zigotene - Kromosom tampak lebih jelas - Kromosom yang homolog

berpasangan 4. Pachytene : - Terjadi pemendekan kromosom sentromer tampak jelas

- Terjadi crossing over pada kromosom yang homolog (pertukaran bahan genetik)

PROFASE I 5. Diplotene : - Terjadi pemisahan kromosom yang homolog -

Siklus Sel 12

Siklus Sel 13