Semua makhluk yang hidup di bumi ini mengalami pertumbuhan, perkembangan dan perkembangbiakan. Pertumbuhan merupakan pertambahan volume yang irreversible (tidak dapat kembali lagi) karena terjadi perubahan substansi dan bentuk. Pertumbuhan, perkembangan dan pemeliharaaan jaringan serta penggantian jaringan yang rusak dapat terjadi karena adanya reproduksi sel. Sel pada gilirannya muncul dari peleburan dari dua sel tunggal, yaitu gamet (telur dan sperma) yang diproduksi oleh induknya. Pada dasarnya semua sel terdiri atas dua bagian yang hidup, yaitu sitoplasma dan inti. Inti pada kedua gamet yang berfusi pada proses pembuahan kira-kira sama ukurannya, tetapi biasanya sebagian besar sitoplasma zigot disumbangkan oleh gamet. Memang ada kenyataannya gamet jantan berbagai jenis hampir tidak mengandung sitoplasma. Usaha-usaha untuk memperoleh informasi lebih banyak tentang struktur inti dengan berbagai teknik pewarnaan tidak memberikan perbaikan yang nyata.akan tetapi, jika suatu inti dapat diamati ketika sel tempatnya berada sedang dalam keadaan membelah menjadi dua, maka bahan penyusunnya dapat dilihat jelas. Oleh karena itu bukti mengenai bagaimana bahan dan prosesnya dapat dicari terperinci dalam pembelahan inti.

Pembelahan sel yang lengkap meliputi dua proses, yaitu pembelahan inti sel yang disebut karyokinesis, serta pembelahan sitoplasma yang disebut sitokinensis. Sel yang melakukan pembelahan disebut sel induk, dan sel yang dihasilkan disebut sel anakan. Berdasarkan jumlah sel anakan yang diperoleh, dibedakan menjadi dua macam. Apabila pembelahan sel menghasilkan dua sel anakan disebut pembelahan binner dan apabila pembelahan sel menghasilkan lebih dari dua sel anakan disebut pembelahan ganda. Reproduksi sel dapat terjadi dengan cara pembelahan langsung yaitu melalui amitosis, dan pembelahan tidak langsung yaitu melalui mitosis dan meiosis (reduksi). Amitosis terjadi pada organisme prokaryotik (misal bacteri, ganggang biru), pada makhluk hidup bersel tunggal reproduksi berarti memperbanyak individu. Pembelahan mitosis terjadi pada sel tubuh (somatis), sedangkan pembelahan meiosis terjadi pada peristiwa pembentukan gamet (gametogenesis) yaitu pembentukan ovum (oogenesis) dan pembentukan spermatozoa (spermatogenesis).


A. Amitosis

Pembelahan sel secara langsung tanpa didahului oleh pembentukan gelendong pembelahan, peleburan inti serta penampilan kromosom atau pembelahan langsung tanpa mengalami fase-fase dari satu inti ke dua inti, disebut amitosis. Amitosis umumnya terjadi pada organisme yang selnya belum mempunyai inti dan jaringan endosperm. Hewan dan tumbuhan yang mengalami amitosis misalnya pada Amoeba, Protozoa, Ganggang biru dan Bacteri.

Gb. Amitosis pada Amoeba
B. Mitosis

Mitosis adalah pembelahan inti sel dan sitoplasma yang terjadi melalui tahap/ fase pembelahan dari satu sel induk menjadi dua sel anakan. Mitosis terjadi pada sel tubuh (somatis) di mana kromosomnya berpasangan sehingga disebut diploid (2n). Pembelahan secara mitosis berfungsi untuk memelihara jumlah kromosom, untuk pertumbuhan serta mengganti sel yang rusak. Pembelahan mitosis terjadi di seluruh tubuh (somastis) pada manusia, kecuali pada sel-sel penghasil gamet untuk reproduksi seksual. Pada manusia dewasa diperkirakan setiap detiknya terjadi 25 juta pembelahan mitosis. Pembelahan mitosis pada tumbuhan terjadi pada jaringan embrional, misal titik tumbuh di ujung akar, ujung batang, lingkaran kambium. Pada organisme tertentu, pembelahan mitosis dapat menghasilkan organisme baru, yaitu melalui reproduksi aseksual. Pembelahan sel tidak terjadi secara terus-menerus, tetapi diselingi dengan periode tertentu untuk pembesaran dan persiapan. Sebagian besar periode persiapan untuk proses pembelahan sel adalah untuk pertumbuhan. Periode persiapan ini disebut interfase.



Mitosis dikendalikan oleh gen dalam masing-masing sel. Kerja gen ini dipengaruhi oleh hormon pertumbuhan dan faktor tumbuh lain, misalnya Mitosis Promoting Factor (MPF) yaitu suatu enzim protein kinase yang dihasilkan oleh sel onkrogen. Adanya MPF menyebabkan pertumbuhan sel melebihi sel normal dan dapat menyebabkan kanker.

Tahap pembelahan mitosis, meliputi :

- Tahap pemisahan kromosom, terdiri dari profase, metafase, anafase dan telofase.

- Tahap pembelahan sitoplasma (sitokinensis)

Fase-fase pembelahan mitosis :

1. Profase

Membran inti menghilang, nukleus menghilang, kromatin menjadi kromosom, kromosom menjadi 2 kromatid, terbentuk kutub-kutub pembelahan, dan setiap pasangan kromatid berjalan menuju bidang equator.

2. Metafase

Setiap kromoson yang terdiri dari 2 kromatid kromosom tersusun pada bidang pembelahan atau equator dan kromosom-kromosom tersebut melekat pada benang spindel pada bagian sentromer (kinetokhor) mengatur diri pada bidang equator.

3. Anafase

Kromatid membelah bergerak meninggalkan bidang equator dan setiap pembelahan menuju ke kutub secara berlawanan, benang-benang gelendong berguna sebagai jalur penuntun gerakan kromatid ke kutub.

4. Telofase

Kromatid telah mencapai kutub pembelahan, kromatid memanjang atau menjadi benang kromatin dan letaknya teratur, terbentuknya dinding dan nukleolus, sel membelah dan masing-masing mempunyai inti, dan terbentuk 2 sel anakan yang sama.



Gambar. Mitosis Gambar. Siklus sel



5. Interfase (fese istirahat)

Interfase adalah suatu fase dalam pembelahan mitosis yang mempunyai waktu paling lama, bahkan jumlahnya sekitar 90% dari sekuruh waktu siklus sel. Pada fase ini terjadi sintesis zat-zat dan pengumpulan energi yang banyak untuk pembelahan berikutnya. Jadi dalam pembelahan mitosis setiap satu sel induk (2n) akan menghasilkan 2 sel anakan (2n). Termasuk pada fase ini adalah fase G1, fase S dan fase G2. Selama fase G1, fase S dan fase G2 secara terus-menerus tertjadi proses pembelahan organel, begitu pula dengan komponen yang lain. Hanya sintersa DNA saja yang berlangsung pada fase S. Fase G1 merupakan subfase atau bagian pertama interfase. Subfase berikutnya adalah fase S yang ditandai adanya pembentukan DNA yang tidak terjadi pada fase G1, namun pada fase ini pembentukan organel melalui proses pembelahan terus berlangsung. Fase G2 adalah subfase terakhir menjelang fase mitosis.

Tahap selanjutnya adalah terbentuknya sekat pembelahan sel akibat sitoplasma terbagi menjadi dua, peristiwa ini disebut sitokinesis. Dengan terbentuknya sekat pemisah yang dimulai dari membran tersebut menuju ke tengah, maka sel induk telah menghasilkan dua sel anakan.


C. Meiosis

Pembelahan ini disebut juga pembelahan reduksi. Perkembangan individu baru dimulai saat terjadi fertilisasi yaitu peleburan dua sel gamet (spermatozoa dengan ovum) atau terjadi pada proses pembentukan sel kelamin (sel gamet), dimana satu sel induk (2n) menghasilkan 4 sel anakan (n). Di mana pada proses pembelahan ini terjadi pengurangan jumlah kromosom. Pembelahan meiosis adalah suatu peristiwa reproduksi sel yang menghasilkan sel-sel anak berupa sel-sel haploid. Peristiwa ini berkaitan dengan pembentukan sel-sel gamet yang sifatnya haploid, yang dapat dijelaskan secara berturut-turut sebagai berikut. Pembelahan meiosis terjadi 2 kali tahap pembelahan, yaitu :
Meiosis I

fasenya :

1. Interfase I : Pada fase ini terjadi peristiwa replikasi kromosom, setiap kromosom membentuk kromatid kembar yang melekat pada sentromer.

2. Profase I : Lama profase 90% dari seluruh waktu yang digunakan untuk pembelahan sel secara meiosis, kromosom homolog melekat satu sama lain (sinapsis), kemungkinan terjadi tukar menukar gen antar kromatid yang saling menempel, kromosom homolog tetap berikatan dan selanjutnya menuju ke dataran metafase.

Profase meliputi sub fase :

- Leptoten (leptonema) : kromatin membentuk kromosom.

- Zygoten (zygonema) : terbentuk pasangan kromosom homlog.

- Pakiten (pakinema) : kromosom mengganda menjadi 2 kromatid.

- Diploten (diplonema) : kromatid menebal, membesar, rapat dan bergandengan. Sering terjadi kiasma yaitu peristiwa dimana 2 kromatid tetrad bersilangan pada satu hingga beberapa tempat sehingga terjadi pertukaran segmen kromatid yg mengandung gen, disebut crossing over.

Gambar. Meiosis

- Diakinesis : merupakan tahap akhir profase I, yaitu nukleoli dan nuleus menghilang.

3. Metafase I : Kromosom berpasangan pada bidang equator, sentromer diatur mengarah ke kutub-kutub sel yang bertentangan letaknya.

4. Anafase I : Sentromer membelah dan pasangan kromosom homolog berpisah ditarik menuju ke kutub sel yang berlawanan sehingga masing-masing kutub sel memperoleh separo atau setengah jumlah kromosom sel induk.

5. Telofase I : Terjadi pembentukan membran anakan nukleus di masing-masing kutub dan terjadi pula sitokenesis

6. Interfase I : Pada fase ini terjadi peristiwa replikasi kromosom, setiap kromosom membentuk lromatid kembar yang melekat pada sentromer.

Sitokinesis terjadi sehingga terjadilah dua sel anakan yang memisah. Sitokinesis diikuti interfase yang pendek.


Meiosis II

Fasenya :

1. Profase II : Benang kromatin berubah menjadi benang kromosom, membran inti dan nukleus hilang, pembentukan bidang-bidang gelendong, sentriol bergerak menuju ke kutub sel yang berlawanan

2. Metafase II : Kromosom yang berpasangan menempatkan diri pada bidang equator, sentromer berpisah dan jumlah kromosom masih tetap haploid.

3. Anafase II : Kromatid akan bergerak menuju kutub-kutub sel yang berlawanan.

4. Telofase II : Sitoplasma membelah dan membentuk 4 gamet.



D. Gametogenegsis

Pembelahan sel yang terjadi pada sel kelamin disebut dengan pembelahan meiosis datu reduksi. Sedang proses pembentukan gamet (sel kelamin) melalui pembelahan meiosis, disebut gametogenesis. Pembelahan eduksi terjadi pada kelenjar kelamin jantan (testis) dan kelenjar kelamin betina (ovarium).
Spermatogenesis

Merupakan proses terbentuknya sperma yang terjadi pada kelenjar testis. Dalam testis terdapat tubulus seminiferus. Pada tubulus ini terdapat dua jaringan (ephitelium dan pengikat). Pada jaringan ephitelium terdapat spermatogonia dan sel sertoli yang berfungsi memberi nutriens pada spermatozoid. Selain itu pada tubulus seminiferus juga terdapat sel Leydig yang mensekresikan hormon terstoteron yang berperan pada proses spermatogenesis.

Spertmatogenesis di mulai dengan pembelahan spermatogonia secara meiosis menjadi sel-sel baru yang disebut spermatosit primer. Kemudian sel-sel ini membelah secara meiosis menjadi dua spermatosit sekunder, yang selanjutnya mengalami pembelahan meiosis menjadi empat spermatid yang sama besar. Jasi spermatosit primer mengalami pembelahan meosis I yang menghasilkan spermatosit sekunder yang sama besar. Selama pembelahan meosis II, kedua spermatosit sekunder membelah lagi dan menghasilkan empat spermatid yang sama besar oula. Spermatid berupa sel berbentuk bundar atau bulat dengan sejumlah besar protoplasma dan merupakan gamet dewasa dengan sejumlah kromosom haploid. Walaupun pembelahan meisosis telah sempurna, tetapi spermatid harus mengalami proses pertumbuhan dan deferensiasi lebih lanjut yang sangat komplek untuk menjadi sperma atau spermatozoid yang fungsional.

Urutannya :

Spermatogonia à spermatosit primer à spermatosit sekunder à spermatid à spermatozoa.



Oogenesis

Merupakan proses terbentuknya ovum pada ovarium. Pada anak bayi wanita terdapat oosit primer kurang lebih 1 juta . selama masa kanak-kanak oosit orimer mengalami masa istirahat hingga mencapai usia puber. Usian dewasa oogonesis berlangsung dengan hasil 1 oogonium menjadi 1 ovum (fungsional) dan 3 ootid (tidak fungsional).

Oogonium mengalami pembelahan seara meiosis untuk menghasilkan oogonium tambahan yang mempunyai jumlah kromosom haploid. Selanjutnya oogonium tumbuh berkembang menjadi oosit primer dan pembelahan meiosis I dimuali. Proses selanjutnya adalah pembentukan tetrad (sinapsis) dan pemisahan kromosom homolog seprti yang terjadi pada spermatogenesis. Perbedaannya adalah pembagian sitoplasmanya yang tidak sama sehingga menghasilkan satu sel besar yang disebut oosit sekunder. Oosit sekunder mengandung hampir semua sitoplasma dan kuning telur, serta satu sel kecil yang disebut badan kutub pertama. Dan pembelahan meiosis II, oosit sekunder membelah secara tidak sama dengan dan membentuk sebuah ootid besar. Ootid mengandung hampir semua kuning telur dan sitoplasma, dan sebuah badan kutub kecil yang kedua. Pada saat bersamaan, badan kutub pertama dapat membelah diri menjadi dua badan kutub. Selanjutnya ootid mengalami pertubmuhan dan perkembangan menjadi telur yang dewasa tau masak dan tidak mengamali pembelahan sel. Kemudian ketiga kutub kecil hancur sehingga tiap oosit primer hanya membentuk satu sel telur saja. Pembagian sitoplasma yang tidak sama menjamin bahwa sel telur yang sudah dewaas atau masak mempunyai cukup sitoplasma dan kuning telur untuk hidup terus bila dibuahi.

Urutanya :

Oogonium à osit primer à oosit sekunder à ootid à ovum

Pada fertilisasi yaitu pembuahan sel telur oleh sel mani, terjadilah penyatuan-penyatuan sel-sel yang haploid menjadi zigota yang diploid. Dengan demikian terjalah kombinasi antara kromosom-kromosom yang berasal dari ibu dan ayah. Dengan demikian seoran ganak akan mempunyai jumlah kromosom yang sama dengan jumlah kromosom pada ayah dan ibunya, sedangkan dalam kromosom anaknya terkandung baik sifat-sifat ayah maupun ibunya. Ini merupakan suatu mekanisme yang penting untuk memperbaiki sifat-sifat individu apabila sifat-sifat yang baik dari ayah maupun ibunya dapat mengadakan kombinasi. Disinilah letak pentingnya meiosis.



Gametogenesis (pembentukan gamet) yang terjadi pada tumbuhan biji

Pembentukan gamet pada tumbuhan bunga (angiospermae) ada dua macam, diantaranya :

- Mikrosporogenesis, yaitu gametogenesis yang terdapat pada bunga jantan dimana kepala sari (antena) menghasilkan serbuk sari (mikrospora).

Mikrosporofit (diploid) yang terdapat didalam kepala sari (antena) terlebihdahulu mengalami pembalahan meiosis I yang menghasilkan dua sel haploid. Pada pembelahan meiosis II dihasilkan empat mikrospora haploid dan berkelompok menjadi satu.

- Megasporogenesis, yaitu gametogenesis yang berlangsung dalam bunga betina dimana bakal buah (ovarium) yang menghasilkan kandung lembaga.

Megasporofit (diploid) yang terdapat di dalam ovarium mengalami pembelahan meiosis I dan menghasilkan dua sel haploid. Peda pembelahan meiosis II dihasilkan empat megaspora haploid yang terletak bederetan. Selanjutnya tiga megaspora akan mati kareana mengalami degenerasi, sedangkan satu megaspora lainnya akan tetap hidup dan kromosomnya tidak disertai pembelahan plasmanya. Pembelahan kromosom secara meiosis ini akan menghasilkan satu sel besar yang disebut kandung lembaga muda dan mempunyai delapan nukleus haploid yang dilindungi kulit di bagian ujungnya berlobang kecil disebut mikropil. Mikropil berfungsi sebagai jalan masuknya saluran serbuk sari ke dalam kandung lembaga.