Semua makhluk hidup, baik itu makhluk hidup uniselular maupun multiselular, tersusun atas sel. Unit fungsional terkecil ini dapat melakukan berbagai aktivitasnya sebagai makhluk hidup. Salah satunya
adalah tumbuh dan melakukan reproduksi. Tumbuh adalah proses bertambahnya ukuran. Pada tingkat sel, terjadi penambahan ukuran sel. Seiring penambahan ukuran, kebutuhan sel pun akan meningkat. Sel semakin banyak membutuhkan nutrisi dan bahan lain dari lingkungannya serta menghasilkan banyak zat buangan. Agar lebih efisien, sel harus membelah diri, menghasilkan dua sel baru. Secara umum, dua sel baru tersebut mirip dengan sel sebelumnya. Pada makhluk hidup uniselular, pembelahan sel merupakan cara reproduksi. Menghasilkan dua individu baru dari satu individu. Pada multiselular, pembelahan sel memungkinkan satu sel, sel zigot, terus membelah dan berkembang hingga menjadi satu individu. Meskipun makhluk hidup multiselular telah dewasa, pembelahan sel tetap terjadi untuk memperbarui sel-sel mati atau rusak. Misalnya, sel-sel sumsum tulang belakang terus membelah untuk menghasilkan sel darah merah
baru. Pola pembelahan sel sebenarnya sederhana. Sel yang telah melalui fase penambahan ukuran, selanjutnya membelah diri menjadi dua. Pada proses tersebut tedapat dua hal penting yang terjadi.
1. Proses duplikasi, yang menyebabkan setiap sel yang dihasilkan memiliki struktur sel yang sama, termasuk gen-gen yang dikodekan menjadi DNA.
2. Proses pemisahan sel yang dilakukan secara hati-hati dan tepat sehingga setiap sel hasil pembelahan memiliki struktur yang lengkap. Bentuk informasi paling penting bagi sel adalah DNA. Pada pembelahan sel, DNA diturunkan kepada keturunannya. DNA membawa informasi bagi sintesis protein. Bahkan, hampir semua informasi pembentukan molekul penting dikodekan menjadi DNA. Oleh karena itu, saat kritis pembelahan sel adalah ketika duplikasi molekul DNA. Tentunya, terdapat suatu mekanisme yang menyalurkan molekul DNA antara dua sel hasil pembelahan.
1. Pembelahan Sel pada Prokariot
Sel prokariot, sel tanpa membran inti, mampu membelah diri secara sederhana. Setelah sel tumbuh dan mampu melakukan pembelahan, serta telah menduplikasi molekul DNA-nya, terjadi pelekukan pada membran sel. Molekul DNA prokariot menempel pada beberapa titik membran sel. Dengan demikian, molekul DNA tersebut dapat terpisah dengan arah yang berlawanan ketika pelekukan membran sel semakin
dalam. Ketika molekul DNA terpisah, membran sel dan dinding sel semakin melekuk
ke dalam hingga mulai terlihat pemisahan dua sel baru.
Proses sel yang terbagi dua secara sederhana ini disebut
juga pembelahan biner. Sel prokariot, seperti sel bakteri, dapat melakukan pembelahan
biner setiap 20 menit. Hal tersebut memberikan bakteri kemampuan memperbanyak
diri yang menakjubkan.
2. Pembelahan Sel
pada Eukariot
Proses pembelahan sel pada eukariot dikenal dengan
mitosis. Pembelahan sel pada eukariot lebih kompleks dibandingkan pembelahan sel
pada prokariot. Pada sel eukariot molekul DNA terkumpul dalam struktur yang
disebut kromosom. Masih ingatkah Anda dengan kromosom?
Kromosom dapat ditemukan di dalam nukleus (inti sel).
Kromosom kali pertama ditemukan pada sel eukariot karena penampakannya yang jelas
pada saat mitosis. Kromosom tersusun atas rangkaian protein dan DNA yang
terpilin dan membentuk badan kromosom. Namun, rangkaian tersebut lebih sering
tercerai berai di dalam nukleus selama siklus hidup
sel. Rangkaian protein dan DNA ini disebut juga benang
kromatin. Ketika memasuki mitosis benang kromatin tersebut terkondensasi dan mengumpul
membentuk struktur kromosom.
Siklus hidup sel eukariot dapat dibagi menjadi dua fase,
yakni mitosis dan interfase. Mitosis adalah fase pembelahan sel, sedangkan
interfase adalah fase persiapan sebelum memasuki mitosis. Oleh karena banyak sel
yang mampu melakukan pembelahan sel dari satu mitosis ke mitosis lain secara
cepat, proses tersebut dapat diilustrasikan sebagai suatu siklus. Proses
pembelahan sel pada eukariot dapat disebut juga siklus sel.
a. Interfase
Istilah interfase atau fase antara terkadang salah
dimaknai. Karena memberikan pengertian seolah-olah pada fase ini tidak terjadi
apa-apa. Padahal pada fase ini sel sedang mempersiapkan semua kebutuhan untuk melakukan
pembelahan mitosis. Pada fase ini sel terus tumbuh, bertambah ukuran, membentuk
struktur dan molekul baru. Secara umum, interfase dapat dibedakan lagi menjadi
beberapa tahap, yaitu tahap G1,
S, dan G2
(Gambar 4.2). Tahap G1 (gap 1) merupakan tahap pembentukan
macam-macam protein dan transkripsi RNA. Hal tersebut menyebabkan pertumbuhan
sel terus membesar. Proses selanjutnya adalah tahap S (sintesis). Pada tahap S
terjadi sintesis DNA, berupa replikasi DNA dan sintesis protein histon. Jumlah DNA
dalam inti sel bertambah dua kali lipat dan protein histon serta
protein kromosom lain yang disintesis di sitoplasma
bergabung dengan DNA setelah melewati membran inti sel. Gabungan DNA serta protein
tersebut membentuk kromatin.
Pada akhir tahap S, sel memasuki tahap G2 (gap 2). Pada tahap ini terjadi
metabolisme normal dan pertambahan pertumbuhan akibat pembentukan protein yang
terus terjadi. Ketika sel memasuki tahap M (mitosis), benang-benang kromatin
terkondensasi, dan berkumpul membentuk kromosom
b. Mitosis
Fase mitosis merupakan fase paling pendek dari siklus
sel. Pada proses ini terjadi pembagian informasi genetis kepada setiap sel
hasil pembelahan. Informasi genetis yang dibagikan terlebih dahulu telah
melalui proses replikasi pada interfase sehingga DNA sel hasil pembelahan mirip
dengan DNA induk.
Para ahli biologi telah membagi proses mitosis menjadi
beberapa tahap berdasarkan ciri utama yang dapat diamati, sebagai berikut.
1)
Profase,
persiapan untuk pembelahan sel. Kromosom terkondensasi dan membran inti sel melebur.
2) Metafase,
kromosom berada di bidang ekuator.
3) Anafase,
kromosom terbagi dan bergerak ke arah kutub yang berlawanan.
4) Telofase,
akhir dari mitosis. Membran inti terbentuk dan kedua sel terpisah.
Pada akhir mitosis dan meiosis, biasanya diikuti oleh
pembagian sitoplasma. Proses ini disebut juga sitokinesis. Sitokinesis membagi sitoplasma
dan membentuk membran atau dinding sel baru bagi setiap sel hingga kedua sel
terpisah. Berikut ini penjelasan terperinci dari tahaptahap
tersebut.
1) Profase
Seperti yang telah Anda pelajari, pada interfse, terjadi
replikasi DNA. Memasuki profase, benang-benang kromatin tersebut terkondensasi membentuk
kromosom. DNA asal dan DNA hasil replikasi membentuk kromosom dan merekat pada
sentromer. Kromosom tersebut tersusun atas dua kromatid. Perhatikan Gambar 4.3.
Kromosom dengan dua kromatid ini disebut juga kromosom dupleks.
Melalui mitosis ini, setiap pasangan kromatid dari kromosom nantinya akan
terbagi ke sel anak. Dengan demikian, setiap kromatid tersebut merupakan
kromosom bagi setiap sel. Bentuk kromosom tanpa pasangan kromatidnya disebut
kromosom simpleks. Jika sel baru tersebut akan melakukan pembelahan sel, setiap
kromosom akan menggandakan diri melalui proses duplikasi menjadi kromosom
dupleks. Sebenarnya, proses duplikasi merupakan hasil replikasi DNA yang
terjadi pada tahap interfase.
Tahap profase ditandai juga oleh penggandaan jumlah
sentriol. Sentriol berada di luar membran inti. Setelah terbentuk kromatid,
sentriolsentriol bergerak ke kutub yang berlawanan. Dari sekitar sentriol
tersebut muncul benang-benang halus yang disebut benang spindel (mitotic
spindle). Benang-benang spindel ini menyelimuti inti sel dan akan memegang kromosom
tepat pada struktur protein komplek yang disebut kinetokor. Benang-benang
spindel ini
terbuat dari mikrotubulus.
2) Metafase
Ketika sentromer setiap kromosom sejajar bidang ekuator,
menandakan mitosis memasuki tahap metafase. Pada metafase, semua kromosom sel bergerak
ke arah bidang ekuator atau bidang pembelahan. Pergerakan ini dibantu oleh
benang spindel. Kromosom dengan dua kromatid identik dapat diamati secar jelas
pada tahap ini. Perhatikan Gambar 4.4.
3) Anafase
Anafase dimulai ketika sentromer yang menggabungkan kedua
kromatid terpisah. Kromatid tunggal ini sekarang disebut kromosom simpleks,
bergerak menuju kutub-kutub pada arah yang berlawanan. Anafase berakhir ketika
setiap sel kromosom sampai pada kutub-kutubnya.
4) Telofase
Telofase dimulai saat benang-benang spindel menghilang
dan membran inti mulai terbentuk di sekeliling daerah kromosom. Membran inti
akhirnya membungkus kromosom-kromosom tersebut. Lilitan kromosom mulai terurai
menjadi kromatin. Pada saat ini jika sel diamati menggunakan mikroskop, kromosom
terlihat menghilang dan inti sel menjadi jernih. Setelah tahap telofase,
biasanya diikuti oleh tahap sitokinesis, pemisahan sitoplasma. Pada beberapa
sel, sitokinesis terjadi sebelum telofase berakhir. Perhatikan 4.6.
c. Sitokinesis
Sitokinesis umumnya tejadi setelah sel sedang membelah
sudah memiliki dua inti sel pada kutub yang berbeda. Sitokinesis dilakukan untuk
memisahkan sitoplasma dan membran sel agar terbentuk dua sel anak utuh.
Terdapat beberapa perbedaan mekanisme sitokinesis antara
sel hewan dan sel tumbuhan. Pada sel hewan dengan membran sel yang lentur, sitokinesis
terjadi karena adanya pelekukan yang membagi sel menjadi dua. Pelekukan
tersebut terjadi di bidang pembelahan dan disebabkan oleh kontraksi cincin
filamen.
Pada sel tumbuhan yang memiliki dinding sel kaku, tidak
terjadi pelekukan membran sel. Oleh karena itu, setelah materi sel terbagi dua,
pada bidang pembelahan terbentuk lempeng sel. Lempeng sel ini merupakan
vesikula-vesikula dari badan Golgi yang bersatu dan memanjang pada bidang
pembelahan. Dinding sel baru terbentuk pada lempeng sel tersebut. Dinding sel
terus terbentuk hingga bersatu dengan membran dan dinding sel lama. Akhirnya,
terbentuklah dua sel tumbuhan yang terpisah serta memiliki membran dan dinding
sel sendiri. Perhatikan
Gambar 4.7.
