Mata Kuliah Mikrobiologi

Reproduksi Seksual ( Generatif )

Reproduksi biologis atau reproduksi seksual dalah suatu proses biologis penggunaan seks secara rutin dimana individu organisme baru diproduksi.

Reproduksi adalah cara dasar mempertahankan diri yang dilakukan oleh semua bentuk kehidupan; setiap individu organisme ada sebagai hasil dari suatu proses reproduksi oleh pendahulunya. Cara reproduksi secara umum dibagi menjadi dua jenis: seksual dan aseksual.

Dalam reproduksi aseksual, suatu individu dapat melakukan reproduksi tanpa keterlibatan individu lain dari spesies yang sama. Pembelahan sel bakteri menjadi dua sel anak adalah contoh dari reproduksi aseksual. Walaupun demikian, reproduksi aseksual tidak dibatasi kepada organisme bersel satu. Kebanyakan tumbuhan juga memiliki kemampuan untuk melakukan reproduksi aseksual.

Reproduksi seksual membutuhkan keterlibatan dua individu, biasanya dari jenis kelamin yang berbeda. Reproduksi manusia normal adalah contoh umum reproduksi seksual. Secara umum, organisme yang lebih kompleks melakukan reproduksi secara seksual, sedangkan organisme yang lebih sederhana, biasanya satu sel, bereproduksi secara aseksual.

Pada reproduksi seksual/generatif terjadi persatuan dua macam gamet dari dua individu yang berbeda jenis kelaminnya, sehingga terjadi percampuran materi genetik yang memungkinkan terbentuknya individu baru dengan sifat baru.

Pada organisme tingkat tinggi mempunyai dua macam gamet, gamet jantan atau spermatozoa dan gamet betina atau sel telur, kedua macam gamet tersebut dapat dibedakan baik dari bentuk, ukuran dan kelakuannya, kondisi gamet yang demikian disebut heterogamet.

Peleburan dua macam gamet tersebut disebut singami. Peristiwa singami didahului dengan peristiwa fertilisasi (pembuahan) yaitu pertemuan sperma dengan sel telur.

Pada organiseme sederhana tidak dapat dibedakan gamet jantan dan gamet betina karena keduanya sama, dan disebut isogamet. Bila salah satu lebih besar dari lainnya disebut anisogamet.

Reproduksi Aseksual ( Vegetatif )

Reproduksi Vegetatif adalah cara reproduksi makhluk hidup secara aseksual (tanpa adanya peleburan sel kelamin jantan dan betina). Reproduksi Vegetatif bisa terjadi secara alami maupun buatan.

Vegetatif Alami

Vegetatif Alami adalah reproduksi aseksual yang terjadi tanpa campur tangan pihak lain seperti manusia.

Pada tumbuhan

* Umbi batang. Contoh: ubi jalar, kentang

* Umbi lapis. Contoh: bawang merah, bawang putih

* Umbi akar. Contoh: wortel, singkong

* Geragih atau stolon. Contoh: arbei, stroberi

* Rizoma. Contoh: lengkuas, jahe

* Tunas. Contoh: kelapa

* Tunas adventif. Contoh: cocor bebek

Pada hewan

* Tunas. Contoh: Hydra, Ubur-ubur, Porifera

* Fragmentasi. Contoh: Planaria, mawar laut

* Membelah diri. Contoh: Amoeba

* Parthenogenesis. Contoh: serangga seperti lebah, kutu daun

Vegetatif Buatan

Vegetatif Buatan adalah reproduksi aseksual yang terjadi karena bantuan pihak lain seperti manusia.

* Stek

* Cangkok

* Okulasi

* Enten

* Merunduk

* Kloning

Individu baru (keturunannya) yang terbentuk mempunyai ciri dan sifat yang sama dengan induknya. Individu-individu sejenis yang terbentuk secara reproduksi aseksual dikatakan termasuk dalam satu klon, sehingga anggota dari satu klon mempunyai susunan genetik yang sama.

Reproduksi aseksual dapat dibagi atas lima jenis, yaitu :

1. Fisi

2. Pembentukan spora

3. Pembentukan tunas

4. Fragmentasi

5. Propagasi vegetatif

Fisi

Fisi terjadi pada organisme bersel satu. Pada proses fisi individu terbelah menjadi dua bagian yang sama.

Contoh :

– Pada pembelahan sel bakteri.

– Pada Plasmodum, reproduksi dengan fisi berganda, yaitu inti sel membelah berulang kali dan kemudian setiap anak inti dikelilingi sitoplasma. Proses ini disebut skizogoni, sel yang mengalami skizogoni disebut skizon.

Pembentukan spora

Dibentuk di dalam tubuh induknya dengan cara pembelahan sel. Bila kondisi lingkungan baik, maka spora akan berkecambah dan tumbuh menjadi individu baru, spora dihasilkan oleh jamur, lumut, paku, sporozoa (salah satu kelas protozoa) dan kadang-kadang juga dihasilkan oleh bakteri.

Pembentukan tunas

Organisme tertentu dapat membentuk tunas, berupa tonjolan kecil yang akan berkembang dan kemudian mempunyai bentuk seperti induknya dengan ukuran kecil. Kemudian tunas ini akan lepas dari induknya dan dapat hidup sebagai individu baru. Pembentukan tunas merupakan ciri khas sel ragi dan Hydra (sejenis Coelenterata).

Fragmentasi

Kadang-kadang satu organisme patah menjadi dua bagian atau lebih, kemudian setiap bagian akan tumbuh menjadi individu baru yang sama seperti induknya. Peristiwa fragmentasi bergantung pada kemampuan regenerasi yaitu kemampuan memperbaiki jaringan atau organ yang telah hilang. Fragmentasi terjadi antara lain pada hewan spons (Porifera), cacing pipih, algae berbentuk benang.

Propagasi vegetatif

Istilah propagasi vegetatif diberikan untuk reproduksi vegetatif/tumbuhan berbiji. Pada proses propagasi bila bagian tubuh tanaman terpisah maka bagian tersebut akan berkembang menjadi satu/lebih tanaman baru. Propagasi vegetatif alamiah dapat terjadi dengan menggunakan organ-organ sebagai berikut :

Stolon

Stolon adalah batang yang menjalar di atas tanah. Di sepanjang stolon dapat tumbuh tunas adventisia (liar), dan masing-masing tunas ini dapat menjadi anakan tanaman. Contoh: pada rumput teki, rumput gajah dan strawberi.

Akar tinggal atau rizom

Rizom adalah batang yang menjalar di bawah tanah, dapat berumbi untuk menyimpan makanan maupun tak berumbi. Ciri rizom adalah adanya daun yang mirip sisik, tunas, ruas dan antar ruas. Rizom terdapat pada bambu, dahlia, bunga iris, beberapa jenis rumput, kunyit, lengkuas, jahe dan kencur.

Tunas yang tumbuh di sekitar pangkal batang

Tunas ini membentuk numpun, misalnya: pohon pisang, pohon pinang dan pohon bambu.

Tunas liar

Tunas liar terjadi pada tumbuhan yang daunnya memiliki bagian meristem yang dapat menyebabkan terbentuknya tunas-tunas baru di pinggir daun. Contoh: tunas cocor bebek (Kalanchoe pinnata) dan begonia.

Umbi lapis

Umbi lapis adalah batang pendek yang berada di bawah tanah. Umbi lapis diselubungi oleh sisik-sisik yang mirip kertas. Contoh: tumbuhan lili, tulip dan bawang.

Umbi batang

Umbi batang adalah batang yang tumbuh di bawah tanah, digunakan sebagai tempat penyimpanan cadangan makanan sehingga bentuknya membesar. Pada umbi terdapat mata tunas – mata tunas yang

akan berkembang menjadi tanaman baru.

Contoh: kentang dan Caladium.

Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

MITOSIS adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.

PEMBELAHAN MITOSIS

Pembelahan mitosis menghasilkan sel anakan yang jumlah kromosomnya sama dengan jumlah kromosom sel induknya, pembelahan mitosis terjadi pada sel somatic (sel penyusun tubuh).

Sel – sel tersebut juga memiliki kemampuan yang berbeda – beda dalam melakukan pembelahannya, ada sel – sel yang mampu melakukan pembelahan secara cepat, ada yang lambat dan ada juga yang tidak mengalami pembelahan sama sekalisetelah melewati masa pertumbuhan tertentu, misalnya sel – sel germinatikum kulit mampu melakukan pembelahan yang sangat cepat untuk menggantikan sel – sel kulit yang rusak atau mati. Akan tetapi sel – sel yang ada pada organ hati melakukan pembelahan dalam waktu tahunan, atau sel – sel saraf pada jaringan saraf yang sama sekali tidak tidak mampu melakukan pembelahan setelah usia tertentu. Sementara itu beberapa jenis bakteri mampu melakukan pembelahan hanya dalam hitungan jam, sehingga haya dalam waktu beberapa jam saja dapat dihasilkan ribuan, bahkan jutaan sel bakteri. Sama dnegan bakteri, protozoa bersel tunggal mampu melakukan pembelahan hanya dalam waktu singkat, misalkan amoeba, paramecium, didinium, dan euglena.

Pada sel – sel organisme multiseluler, proses pembelahan sel memiliki tahap – tahap tertentu yang disebut siklus sel. Sel – sel tubuh yang aktif melakukan pembelahan memiliki siklus sel yang lengkap. Siklus sel tersebut dibedakan menjadi dua fase(tahap ) utama, yaitu interfase dan mitosis. Interfase terdiri atas 3 fase yaitu fase G, ( growth atau gap), fase S (synthesis), fase G2(growth atau Gap2).

Pembelahan mitosis dibedakan atas dua fase, yaitu kariokinesis dan sitokinesis, kariokinesis adalah proses pembagian materi inti yang terdiri dari beberapa fase, yaitu Profase, Metafase, dan Telofase. Sedangkan sitokinesis adalah proses pembagian sitoplasma kepada dua sel anak hasil pembelahan.

1. Kariokinesis

Kariokinesis selama mitosis menunjukkan cirri yang berbeda – beda pada tiap fasenya. Beberapa aspek yang dapat dipelajari selama proses pembagian materi inti berlangsung adalah berubah – ubah pada struktur kromosom,membran inti, mikro tubulus dan sentriol. Cirri dari tiap fase pada kariokinesis adalah:

a) Profase

Ø Benang – benang kromatin berubah menjadi kromosom. Kemudian setiap kromosom membelah menjadi kromatid dengan satu sentromer.

Ø Dinding inti (nucleus) dan anak inti (nucleolus) menghilang.

Ø Pasangan sentriol yang terdapat dalam sentrosom berpisah dan bergerak menuju kutub yang berlawanan.

Ø Serat – serat gelendong atau benang – benang spindle terbentuk diantara kedua kutub pembelahan.

b) Metafase

Ø Setiap kromosom yang terdiri dari sepasang kromatida menuju ketengah sel dan berkumpul pada bidang pembelahan (bidang ekuator), dan menggantung pada serat gelendong melalui sentromer atau kinetokor.

c) Anaphase

Ø Sentromer dari setiap kromosom membelah menjadi dua dengan masing – masing satu kromatida. Kemudian setiap kromatida berpisah dengan pasangannya dan menuju kekutub yang berlawanan. Pada akhir nanfase, semua kroatida sampai pada kutub masing – masing.

d) Telofase

Pada telofase terjadi peristiwa berikut:

1. Kromatida yang berada jpada kutub berubah menjasadi benang – benangkromatin kembali.

2. Terbentuk kembali dinding inti dan nucleolus membentuk dua inti baru.

3. Serat – serat gelendong menghilang.

4. Terjadi pembelahan sitoplasma (sitokenesis) menjadi dua bagian, dan terbentuk membrane sel pemisah ditengah bidang pembelahan. Akhirnya , terbentuk dua sel anak yang mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan kromosom induknya.

Hasil mitosis:

1. Satu Sel induk yang diploid (2n) menjadi 2 sel anakan yang masing – masing diploid.

2.Jumlah kromosom sel anak sama dengan jumlah kromosom sel induknya.

2 Sitokinesis

Selama sitokinesis berlangsung, sitoplasma sel hewan dibagi menjadi dua melalui terbentuknya cincin kontraktil yang terbentuk oleh aktin dan miosin pada bagian tengah sel. Cincin kontraktil ini menyebabkan terbentuknya alur pembelahan yang akhirnya akan menghasilkan dua sel anak. Masing – masing sel anak yang terbentuk ini mengandung inti sel, beserta organel – organel selnya. Pada tumbuhan, sitokinesis ditandai dengan terbentuknya dinding pemisah ditengah – tengah sel. Tahap sitokinesis ini biasanya dimasukkan dalam tahap telofase.

Keterangan:

(a) Sitokinesis pada hewan

(b) Sitokinesis pada tumbuhan

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.

Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis II Baik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interface.

sel gonad

Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporogenesis (Megasporogenesis) dan Mikrosporogenesis.

Reproduksi Organisme Uniseluler

Label: biologi umum

Pada reproduksi organisme uniseluler (prokariotik) mempunyai dua cara reproduksi, yaitu seksual dan aseksual. Secara seksual oranisme uniseluler bereproduksi melalui cara konjugasi/ Transfer gen. sedangkan reproduksi organisme uniseluler secara aseksual melalui cara pembelahan biner.

1. Reproduksi aseksual (pembelahan biner)

Pembelahan sel pada sel-sel prokariotik berlangsung dalam dua tahap, yang sekaligus membentuk siklus sel yang sederhana. Pada tahap pertama DNA bereplikasi, kemudian sel membelah melalui proses yang disebut pembelahan biner.

Pembelahan biner bakteri dimulai dengan menempelnya bahan genetik pada salah satu sisi membran dari sel dewasa, kemudian diikuti dengan proses sintesis DNA dan replikasi. Setelah proses replikasi selesai maka salah satu sisi dari membran akan membuat lekukan dan akhirnya diikuti dengan proses pemanjangan sel dan pembelahan sel menjadi dua bagian yang memiliki bahan genetika yang sama.

Pada prokariota informasi genetik (yakni gen-gen spesifik prokariota) disandi dalam satu uintaian DNA yang berbentuk sirkuler. Sebelum sel membelah, lingkaran DNA bereplikasi menjadi dua lingkaran. Ketika DNA telah bereplikasi, kemudian terjadi pertumbuhan sel, menghasilkan sel yang lebih panjang. DNA yang telah bereplikasi kemudian memisah dan masing-masing menuju ke arah dua kutup sel yang berlainan. Ketika sel mencapai ukuran tertentu, sel-sel prokariotik akan mulai membelah menjadi dua bagian yang sama. Kemudian terbentuklah membran plasma: dan dinding sel pada titik di tengah-tengah antara kedua salinan DNA tanpa memisahkan dua sel anakan. Masing-masing sel anakan mengandung satu DNA sirkuler dan mampu hidup secara independen.

Kromosom prokariotik jauh lebih mudah untuk dimanipulasi dibanding kromosom pada eukariotik, sehingga kita lebih mudah mengetahui gen-gen dan mekanisme kontrol pada prokariota.

Salah satu konsekuensi metode aseksual ini adalah bahwa semua organisme dalam koloni bakteri sama secara genetik. Dengan demikian, suatu obat anti biotik yang dapat membunuh satu bakteri (dari jenis spesifik tertentu) juga dapat membunuh anggota jenis tersebut ( semua anggota dalam koloni).

2. Reoroduksi seksual ( Konjugasi/transfer gen)

Inti reproduksi seksual adalah kebaharuan, perubahan, variabilitas. Hal ini dapat digambarkan secara baik denagn proses yang terjadi pada bakteri tertentu. Selama bertahun-tahun, bakteri diperkirakan berkembang biak hanya dengan berbelah. Tidak ada bukti mengenai reproduksi seksual padanya sampai tahun1947. Pada tahun tersebut J. Lederberg dan E.L Tatum menemukan bahwa bakteri usus yang lazim itu, Eschericia coli, dapat bereproduksi secara seksual. Walaupun sel-selnya tidak diamati dalam proses untuk beberapa saat kemudian, Lederberg dan Tatum, benar-benar menemukan bukti, walaupun tidak langsung, bahwa reproduksi seksual itu memang ada.

Diketahui bahwa bakteri mampu berlekatan satu sama lain untuk pertukaran gen dengan bantuan pili. Sel yang memiliki fili disebut bakteri jantan dan sel yang menerima perlekatan pili disebut bakteri betina. Fili tersebut disintesis oleh suatu genyang terdapat pada plasmid bakteri, yaitu plasmid F (Fertilisasi). Mekanisme kerjanya yaitu: fililel jantan bertemu dengan reseptornya di membran luar sang betina. Kemudian pili mengalami pemendekan (retraksi) atau depolimerisasi sehingga kedua sel semakin mendekat dan akhirnya membran luar kedua sel bersentuhan. Akibatnya, peptidoglikan dan membran sel kedua sel melakukan penyatuan sementara pada daerah , sehingga menghasilkan sebuah lubang untuk proses transfer DNA dari sel jantan (donor) ke sel betina (resepien). Jadi transper DNA terjadi melalui titik kontak, tidak melalui pili. DNA dari sel jantan berpindah ke dalam sel betina secara replikatif. Oleh karena itu, setelah proses konjugasi selesai, sel jantan tidak kehilangan DNA. Setelah konjugasi selesai kedua sel berpisah kembali dan jumlah sel tidak bertambah (setelah konjugasi tidak dihasilkan anak sel). Oleh karena itu, proses konjugasi ini disebut juga sebagai proses atau mekanisme seksual yang tidak reproduktif. Faktor-faktor yang berpengaruh pada proses konjugasi antara lain; faktor F, adanya fili donor dan adanya resepien.

Cara / Sistem Reproduksi Organisme Prokariotik - Organisme prokariotik hanya berkembang biak (bereproduksi) secara aseksual melalui pembelahan sel, yang disebut pembelahan biner (binary fission). Dalam pembelahan ini, ADN disintesis secara terus-menerus. Sebuah sel prokariotik tunggal dalam lingkungan yang sesuai akan menjadi suatu koloni akibat pembelahan berulang-ulang. Perhatikan Gambar 3.4. Waktu generasi yang pendek memungkinkan populasi prokariotik dapat menyesuaikan diri dengan keadaan lingkungan secara cepat. Dalam suatu lingkungan dengan sumberdaya yang memadai, satu sel akan membelah menjadi 2 sel. Kedua sel akan membelah menghasilkan 4 sel, kemudian 8 sel, 16 sel, dan seterusnya. Beberapa spesies dapat membelah dalam waktu 20 menit, ada juga yang mampu membelah pada kisaran waktu 1 sampai 3 jam. Jika pembelahan ini berlanjut terus, dalam 24 jam akan terbentuk koloni prokariotik dengan massa 1 juta kilogram. Namun, pertumbuhan organisme prokariotik di alam umumnya melambat pada titik tertentu, yaitu ketika koloni kehabisan nutrien atau ketika koloni tersebut meracuni diri sendiri dengan penumpukan buangan hasil metabolisme.

Dalam pembelahan biner ini, materi genetik hasil pembelahan sama dengan materi genetik induknya. Walaupun organisme prokariotik bereproduksi secara aseksual, namun beberapa bakteri dapat melakukan beberapa cara untuk merekombinasi materi genetiknya. Cara rekombinasi materi genetik tersebut adalah transformasi, konjugasi, dan transduksi. Transformasi berarti pengambilan gen dari lingkungan sekitar, yang memungkinkan terjadinya perpindah an materi genetik antarprokariotik. Konjugasi artinya pemindahan gen-gen secara langsung dari prokariotik satu ke prokariotik lainnya. Sedangkan transduksi adalah pemindahan gen antarprokariotik dengan bantuan virus.

Beberapa organisme prokariotik membentuk sel-sel endospora yang tahan terhadap kondisi yang tidak menguntungkan. Perhatikan Gambar 1.

Gambar 1. Koloni bakteri di cawan petri (Edward et al., 2010)

Sel awal akan mereplikasi kromosomnya dan satu salinannya diselubungi dinding yang kuat. Walaupun sel bagian luar hancur akibat keadaan lingkungan, endospora yang dikandungnya akan bertahan hidup. Air mendidih tidak cukup panas untuk membunuh sebagian besar endospora dalam jangka waktu yang relatif singkat. Orang yang mengalengkan makanan harus melakukan tindakan yang tepat untuk mengatasi endospora yang berbahaya ini. Di laboratorium, para ahli mikrobiologi menggunakan autoklaf untuk mensterilkan media, gelas, dan peralatan lain di laboratorium. Autoklaf merupakan wadah pemanas dengan tekanan tinggi yang dapat membunuh bakteri bahkan endospora dengan cara memanaskannya sampai suhu 120 OC Dalam lingkungan yang normal, endospora dapat bertahan hingga berabad-abad. Jika ditempatkan pada lingkungan yang sesuai, endospora akan mengalami hidrasi dan hidup kembali untuk menghasilkan koloni.

2 Responses to "Mata Kuliah Mikrobiologi"