Proses Pembelahan Sel

Mengapa sel melakukan pembelahan? Terdapat banyak alasan yang dapat menjelaskannya. Sel mampu menyerap dan menghasilkan nutrisi yang ditranspor melintasi membran. Sel yang berukuran besar, harus bekerja keras untuk membersihkan seluruh permukaannya dari zat yang diproduksi, sedangkan sel‐sel yang kecil (dalam jumlah besar) memiliki efektivitas yang lebih besar karena mampu mengontrol permukaan selnya dengan lebih mudah. Terdapat 3 alasan pokok dilakukannya pembelahan sel yang sangat menunjang kelangsungan hidup semua organisme, yaitu pembelahan sel untuk tumbuh, memperbaiki atau mengganti sel‐sel yang telah rusak, dan untuk proses reproduksi. Pertumbuhan dan perbaikan sel adalah hasil dari pembelahan mitosis, sedangkan reproduksi adalah hasil pembelahan mitosis dan meiosis.

1. Siklus sel

Siklus sel adalah suatu serangkaian proses yang terjadi pada sel yang meliputi pertumbuhan, pembelahan, dan pematangan. Terdiri dari interphase (G1, S, G2) dan fase mitosis (prophase, metaphase, anaphase, telophase). Proses ini memastikan kesinambungan hidup dan reproduksi sel. Secara garis besar, fase‐fase pada siklus sel meliputi : 

1. Interphase (G1, S, G2): Fase pertumbuhan dan persiapan sel sebelum pembelahan : G1= sel memperbanyak bahan organik dan mempersiapkan DNA untuk replikasi; S= replikasi DNA; G2 = memastikan bahwa DNA telah benar-benar terreplikasi dan mempersiapkan sel untuk memulai fase mitosis.
2. Prophase: Membran inti pecah dan filamen mikrotubulus muncul untuk membantu memindahkan chromsomes.
3. Metaphase: Chromosomes membentuk garis tengah dan ditarik ke arah titik tetap oleh mikrotubulus.
4. Anaphase: Chromosomes terpisah dan ditarik ke ujung sel yang berlawanan.
5. Telophase: Pembentukan dua membran inti baru dan pemulihan siklus sel.
6. Cytokinesis: Membagi sel menjadi dua sel baru melalui pembentukan selaput sel.

2. Interfase 

Interfase merupakan fase terpanjang dalam siklus sel. Pada fase ini nukleus dapat terlihat dengan jelas, namun kromosom masih berupa benang‐benang kromatin yang memanjang sehingga tidak tampak dengan jelas. Interfase terbagi dalam tiga fase yaitu fase G1 (pertumbuhan pertama), S (sintesis), dan G2 (pertumbuhan kedua).  

Pada fase G1 terjadi pertumbuhan sel, nukleus membesar dan sitoplasma bertambah. Fase G1 menggunakan waktu 30‐50% dari seluruh waktu interfase. Fase selanjutnya adalah fase S yang merupakan fase sintesis DNA. Pada fase ini terjadi replikasi DNA bersamaan dengan duplikasi kromosom, sehingga sebuah kromosom akan memiliki sepasang kromatid serupa (sister chromatid) dengan satu sentromer. Fase ini memakan waktu 35‐45% dari seluruh waktu interfase. Fase terakhir dari interfase yaitu fase G2 yang merupakan fase pertumbuhan kedua. Pada fase ini pembentukan DNA berlangsung cepat dan DNA semakin kompleks. Selain itu pada fase ini juga masih berlangsung pembentukan protein kromosom dan RNA.

3. Mitosis

Mitosis adalah pembelahan sel somatis dari satu sel parental menjadi 2 sel anakan yang identik. Pada mitosis terdapat 2 tahap pembelahan yaitu karyokinesis (pembelahan inti) dan sitokinesis (pembelahan sel). Kedua tahapanpembelahan tersebut menyebabkan informasi genetik di dalam semua sel somatis suatu individu selalu tetap.

Mitosis terdiri dari lima fase yaitu profase, prometafase, metafase, anafase, dan telofase. Kelima fase tersebut merupakan tahap karyokinesis yang diakhiri dengan sitokinesis setelah telofase, sehingga dari satu sel parental akan dihasilkan 2 sel anakan yang identik.  

1. Profase : Pada fase profase, kromosom tampak memendek dan telah terdiri dari dua kromatid serupa (sister chromatid). Pada fase ini nukleolus hilang, membran inti juga mengalami kerusakan, dan komponen‐komponen penyusun membran inti akan bercampur dengan sitoplasma. Pada akhir fase ini benang‐benang spindel terbentuk di dalam sitoplasma.
2. Prometafase : Pada fase antara profase dengan metafase terdapat fase prometafase Pada fase ini kromosom‐kromosom tampak tersebar tidak saling tumpang tindih, karena kromosom sedang menuju ke bidang metafase. Fase inilah yang dimanfaatkan oleh para peneliti genetika untuk mengetahui jumlah kromosom suatu individu dan memetakannya sehingga menghasilkan suatu karyotype.
3. Metafase : Pada fase ini benang‐benang spindel telah terbentuk secara utuh dan kromosom berada pada bidang metafase yakni di bidang ekuator.
4. d. Anafase : Pada fase ini sentromer dari kromosom akan membelah sepanjang lengan kromosom dan tegak lurus benang spindel, sehingga masing‐masing kromatid serupa yang telah terpisah tersebut akan ditarik ke arah kutub (pada tumbuhan) atau sentriol (pada hewan).
5. Telofase : Pada fase ini masing‐masing kromatid yang telah menjadi kromosom tunggal telah berada di masing‐masing kutub dan setiap kutub memiliki jumlah kromosom dan informasi genetik yang identik. Selain itu, pada fase ini nukleus, membran inti dan nukleolus mulai terbentuk, benang‐benang spindel hilang, dan kromosom membuka untuk membentuk kromatin yang kusut kembali. Selanjutnya akan terjadi sitokinesis yang membentuk dua sel anakan yang identik. Proses sitokinesis pada sel tumbuhan dan sel hewan berbeda. Jika pada sel tumbuhan sitokinesis berlangsung dari arah tengah ke tepi, maka pada sel hewan berlangsung dari arah tepi ke tengah.

4. Meiosis

Meiosis adalah proses pembelahan sel yang menghasilkan sel anak yang memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk. Meiosis memegang peran penting dalam reproduksi seksual dan pemeliharaan variabilitas genetik pada organisme hidup. Meiosis terdiri dari 2 putaran pembelahan (meiosis I dan meiosis II) yang menghasilkan 4 sel anak yang memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk. Meiosis merupakan pembelahan sel kelamin pada organisme yang bereproduksi secara seksual yang menghasilkan gamet dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel semula. Meiosis terdiri atas 2 tahap utama yaitu meiosis I dan meiosis II.

Meiosis I bertujuan untuk membagi setengah jumlah kromosom dari sel induk. Pada tahap ini, terjadi replikasi DNA dan pembelahan homolog chromosomes. Seperti pada proses mitosis, pada meiosis I terjadi prophase, metaphase, anaphase dan telophase. Namun, pada meiosis I terjadi perbandingan antara kromosom homolog dan pembelahan chromatid sehingga membentuk 4 sel anak yang masing-masing memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk.

Meiosis II bertujuan untuk membagi setengah jumlah kromosom dari sel yang dihasilkan pada meiosis I. Pada tahap ini, terjadi pembelahan membrosom tanpa replikasi DNA. Pada meiosis II terjadi proses yang mirip dengan mitosis, namun tidak terjadi perbandingan antara kromosom homolog. Hasil dari meiosis II adalah 4 sel anak yang memiliki setengah jumlah kromosom dari sel induk dan memiliki variasi genetik yang berbeda satu sama lain.