Pembelahan Sel Tumbuhan
Tumbuhan tumbuh dan berkembang membentuk struktur yang kompleks seperti akar, batang, dan daun. Tidak seperti sel hewan, sel tumbuhan memiliki dinding sel yang kaku. Bagaimana sel tumbuhan dapat membelah dan tumbuh ketika dikelilingi oleh dinding sel?
Apa yang perlu dilakukan?
Bayangkan Anda adalah seorang petani lobak yang ingin menumbuhkan lobak yang sangat besar. Anda tahu bahwa pembelahan sel sangat penting untuk pertumbuhan tanaman, tetapi ada masalah. Setelah beberapa percobaan, lobak tetap kecil. Apa yang perlu dilakukan terutama dengan pembelahan sel dalam skenario ini?
Pertanyaan dan Merencanakan Penyelidikan
Berdasarkan masalah di atas, fokuskan pertanyaan dengan membuat daftar pertanyaan yang ingin Anda selidiki!
Buatlah daftar informasi yang harus Anda ketahui untuk dapat menambah wawasan Anda mengenai pertanyaan yang telah diajukan
Pembelahan Sel Tumbuhan
Salah satu sifat yang membedakan antara tipe sel dalam suatu organisme adalah kapasitasnya untuk tumbuh dan membelah. Sel yang memiliki kapasistas tersebut dinamakan sel meristematik. Sel meristematik mampu mengadakan pembelahan dan proses pembelahan sel itu mengikuti pola yang dinamakan daur atau siklus sel. Saat pembelahan proses pertama yaitu pembelahan inti atau kariokinesis yaitu inti sel membelah menjadi dua. Selanjutnya yaitu pembelahan sel yang hasilnya setiap sel anakan akan mengandung sebuah inti sel. Pembelahan sel pada sel tumbuhan dilakukan dengan dua cara yaitu pembelahan mitosis dan meiosis. Pada pembahasan kali ini akan berfokus pada pembelahan mitosis
Pembelahan mitosis terjadi pada sel somatik yang bersifat meristematik. Mitosis mengalami kariokinesis lalu dilanjutkan sitokinesis. Dalam satu siklus sel tumbuhan pada pembelahan mitosis dimulai dari satu sel induk dan menghasilkan dua sel anak yang identik. Dalam siklus sel, sebagian besar waktu dihabiskan untuk masa interfase. Interfase dapat berlangsung singkat pada jaringan yang tumbuh aktif, atau mungkin dapat berlangsung berminggu-minggu hingga bertahun-tahun pada jaringan yang tidak aktif. Bagian interfase yang menunjukkan periode pertumbuhan sebelum duplikasi kromosom disebut G1 (kepanjangan dari Gap 1). Sinyal untuk membelah datang selama interfase dan memulai duplikasi kromosom, disebut fase S untuk sintesis DNA. Sel kemudian memasuki fase pertumbuhan kedua (disebut G2) atau melanjutkan langsung ke mitosis. Lihat gambar 1.1 siklus sel untuk lebih jelasnya.
Terdapat empat fase mitosis yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Sebelum memasuki profase, tanda pertama akan dimulainya mitosis pada tumbuhan adalah pengelompokan mikrotubulus sitoplasma pada pita pra-profase (pre-prophase band). Pita pra-profase terbentuk pada dinding sel baru antara dua sel anak muncul di akhir sitokinesis. Selanjutnya, ketika memasuki fase pertama yaitu profase, benang kromatin akan memendek lalu menebal. Benang kromatin akan mengalami kondensasi dan akhirnya membentuk kromosom. Saat kromosom telah terbentuk, daerah sekeliling inti sel menjadi bebas organel. Tanda lainnya yaitu nukleolus (struktur inti tempat terjadinya sintesis ribosom terjadi) menghilang, dan selubung inti menghilang serta mikrotubulus berbentuk benang yang disebut benang spindel mulai terbentuk. Tahap profase pada sel ujung akar bawang merah (Allium cepa L.) dapat dilihat pada Gambar 1.2.
Fase kedua yaitu metafase. Pada metafase benang spindel yang telah terbentuk menjadi lebih jelas. Benang spindel bertanggung jawab terhadap pergerakan dengan cara mendorong dan menarik kromosom menuju bidang ekuator. Selanjutnya sentromer dari masing-masing kromosom berada pada bidang ekuatorial. Sentromer melekat pada benang spindel sehingga tiap kromatid melekat pada kutub yang berlawanan dengan benang spindel. Tahap metafase pada sel ujung akar bawang merah (Allium cepa L.) dapat dilihat pada Gambar 1.3.
Fase ketiga yaitu anafase. Daerah sentromer mengalami pembelahan sehingga kromatid memisah dan bergerak menuju kutub sel yang berlawanan. Tiap kromatid yang dihasilkan memiliki sifat keturunan yang sama. Pada tahap anafase, kromatid merupakan kromosom baru. Tahap anafase pada sel ujung akar bawang merah (Allium cepa L.) dapat dilihat pada Gambar 1.4.
Fase keempat yaitu telofase. Setelah kromosom mencapai kutub sel, dua selubung inti baru mulai terbentuk kembali. Setiap sel anak memiliki kromosom yang identik satu sama lain dan sama dengan sel induknya. Terakhir kromatid mengalamai dekondensasi dan nukleolus terbentuk. Tahap telofase pada sel ujung akar bawang merah (Allium cepa L.) dapat dilihat pada Gambar 1.5.
Sitokinesis terjadi saat telofase akhir terbentuk fragmoplas dan papan sel (cell plate) yang dapat dilihat pada Gambar 1.6. Pada sel tumbuhan yang memiliki dinding sel, maka sitokinesis ditandai dengan terbentuknya dinding sel baru yang menjadi pemisah antara dua sel. Sitokinesis diawali dengan pembentukan fragmoplas (mikrotubulus dari sisa-sisa benang spindel) yang muncul di antara dua kromosom anak. Fragmoplas terdiri dari dua set mikrotubulus yang berlawanan dan tumpang tindih yang terbentuk di kedua sisi bidang pembelahan.
Fragmoplas berfungsi sebagai kerangka dalam pembentuk papan. Papan sel dibentuk di tengah, di antara sel anak. Papan sel dibentuk dari fusi antara vesikel yang diproduksi oleh aparatus golgi dengan bantuan protein motor. Isi vesikel berkontribusi pada dinding sel, dan membran vesikel berkontribusi pada membran plasma. Selama papan sel mengalami perluasan, mikrotubulus fragmoplas mengalami depolimerasi (pembongkaran) pada bagian tengah lalu mengalami polimerasi (perakitan) ulang pada bagian tepi. Papan sel tumbuh ke luar (secara sentrifugal) hingga mencapai dinding sel induk, menyelesaikan pemisahan antara dua sel anak. Papan sel inilah yang membentuk lamela tengah dan kedua dinding primer dengan plasmalemma dari dua sel anak yang baru. Setelah selesai, papan sel mengalami maturasi dan menyisakan noktah untuk plasmodesmata. Pembelahan sel yang dimulai dari interfase, profase, metafase, anafase, telofase, hingga sitokinesis dapat dilihat pada Gambar 1.6.
Cara pembentukan dinding sel anak ada dua macam cara. Pertama, pembentukan dinding sel secara bersama-sama sekaligus disebut pembentukan dinding sel secara simultan (langsung). Kedua, pembentukan dinding sel sedikit demi sedikit dari tepi ke tengah atau sebaliknya dari tengah ke tepi disebut dengan pembentukan dinding sel secara suksedan (bertahap).
Solusi
Buatlah minimal empat solusi yang mungkin untuk menyelesaikan masalah berdasarkan hasil informasi yang Anda dapat!
Pilihlah salah satu solusi yang paling efektif untuk menyelesaikan masalah dengan cara mengevaluasi kelebihan dan kekurangan masing-masing solusi!
Daftar Rujukan
Crang, R., Lyons-Sobaski, S., dan Wise, R. 2018. Plant Anatomy: A Concept-Based Approach to The Structure of Seed
Plants. Gewerbestrasse: Springer.
Evert, R. 2006. Esau’s Plant Anatomy Third Edition. New Jersey: John Wiley & Sons.
Sulisetijono & Saptasari, M. 2019. Bahan Ajar Struktur & Perkembangan Tumbuhan 1 (Anatomi Tumbuhan). Malang: UM.
Credit
Icon made by Freepik from storyset.com