Pertumbuhan dapat terjadi karena tubuh makhluk hidup tersusun atas sel-sel. Sel-sel tersebut dapat membelah diri menjadi jumlah kelipatannya. Bertambahnya jumlah sel menyebabkan penambahan ukuran tubuh makhluk hidup.

Pada usia dewasa, pembelahan dan pembentukan sel-sel baru hanya berfungsi untuk memperbaharui sel-sel yang rusak. Pada usia tua, kemampuan membelah diri sel generatif semakin menurun, sehingga sel-sel yang tua dan rusak sudah tidak bisa cukup tergantikan oleh sel-sel yang baru dan akhirnya sel-sel baru tidak terbentuk lagi.

Pertumbuhan dan perkembangan umumnya terjadi pada organisme multiseluler yang hidup.

Siklus sel

Siklus sel adalah proses duplikasi secara akurat untuk menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik)

Pertumbuhan dan perkembangan sel tidak lepas dari siklus kehidupan yang dialami sel untuk tetap bertahan hidup. Siklus ini mengatur pertumbuhan sel dengan meregulasi waktu pembelahan dan mengatur perkembangan sel dengan mengatur jumlah ekspresi atau translasi gen pada masing-masing sel yang menentukan diferensiasinya.

Fase pada siklus sel

Fase S (sintesis): Tahap terjadinya replikasi DNA

Fase M (mitosis): Tahap terjadinya pembelahan sel (baik pembelahan biner atau pembentukan tunas)

Fase G (gap): Tahap pertumbuhan bagi sel.

Fase G0, sel yang baru saja mengalami pembelahan berada dalam keadaan diam atau sel tidak melakukan pertumbuhan maupun perkembangan. Kondisi ini sangat bergantung pada sinyal atau rangsangan baik dari luar atau dalam sel. Umum terjadi dan beberapa tidak melanjutkan pertumbuhan (dorman) dan mati.

Fase G1, sel eukariot mendapatkan sinyal untuk tumbuh, antara sitokinesis dan sintesis.

Fase G2, pertumbuhan sel eukariot antara sintesis dan mitosis.

Fase tersebut berlangsung dengan urutan S > G2 > M > G0 > G1 > kembali ke S. Dalam konteks Mitosis, fase G dan S disebut sebagai Interfase.

Regenerasi dan diferensiasi sel

Regenerasi sel adalah proses pertumbuhan dan perkembangan sel yang bertujuan untuk mengisi ruang tertentu pada jaringan atau memperbaiki bagian yang rusak.

Diferensiasi sel adalah proses pematangan suatu sel menjadi sel yang spesifik dan fungsional, terletak pada posisi tertentu di dalam jaringan, dan mendukung fisiologis hewan. Misalnya, sebuah stem cell mampu berdiferensiasi menjadi sel kulit.

Saat sebuah sel tunggal, yaitu sel yang telah dibuahi, mengalami pembelahan berulang kali dan menghasilkan pola akhir dengan keakuratan dan kompleksitas yang spektakuler, sel itu telah mengalami regenerasi dan diferensiasi.

Empat proses esensial pengkonstruksian embrio

Regenerasi dan diferensiasi sel hewan ditentukan oleh genom. Genom yang identik terdapat pada setiap sel, namun mengekspresikan set gen yang berbeda, bergantung pada jumlah gen yang diekspresikan. Misalnya, pada sel retina mata, tentu gen penyandi karakteristik penangkap cahaya terdapat dalam jumlah yang jauh lebih banyak daripada ekspresi gen indera lainnya.

Pengekspresian gen itu sendiri mempengaruhi jumlah sel, jenis sel, interaksi sel, bahkan lokasi sel. Oleh karena itu, sel hewan memiliki 4 proses esensial pengkonstruksian embrio yang diatur oleh ekspresi gen, sebagai berikut:

Proliferasi sel

menghasilkan banyak sel dari satu sel

Spesialisasi sel

menciptakan sel dengan karakteristik berbeda pada posisi yang berbeda

Interaksi sel

mengkoordinasi perilaku sebuah sel dengan sel tetangganya

Pergerakan sel

menyusun sel untuk membentuk struktur jaringan dan organ

Pada embrio yang berkembang, keempat proses ini berlangsung bersamaan. Tidak ada badan pengatur khusus untuk proses ini. Setiap sel dari jutaan sel embrio harus membuat keputusannya masing-masing, menurut jumlah kopi instruksi genetik dan kondisi khusus masing-masing sel.

Sel tubuh, seperti otot, saraf, dsb. tetap mempertahankan karakteristik karena masih mengingat sinyal yang diberikan oleh nenek moyangnya saat awal perkembangan embrio

Tumbuhan

Pada sel yang berkembang akan terjadi 3 dalam tahap, yaitu pembelahan sel (cleavage), morfogenesis, dan diferensiasi sel. Pembelahan sel merupakan tahap duplikasi sel menjadi banyak dan menjadi salah

satu faktor utama perkembangan. Perkembangan oleh pembelahan sel dimulai sejak zigot (pada manusia) menjadi jaringan embrional hingga menjadi manusia, sedangkan pada tumbuhan, dimulai dari zigot pada bakal biji menjadi kotiledon, akar, dll. Morfogenesis merupakan perkembangan bentuk, seperti biji berkecambah, akar menjadi sistem akar, dan tunas menjadi tunas tumbuhan. Differensiasi sel merukapan proses di mana sel dijadikan memiliki fungsi-fungsi biokimia dan morfologi khusus, seperti embrio yang berkembang dan memiliki struktur dan fungsi khusus saat dewasa.

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan tumbuhan dibagi menjadi perkembangan bakal biji & bakal buah, perkecambahan, dan pertumbuhan.

Hewan

Fase pertumbuhan pada hewan hampir mirip dengan pada manusia, yaitu :

A. Fase EmbrionikYaitu pertumbuhan mulai dari zigot hingga terbentuknya embrio.Terdiri beberapa tahap:

1. Morula

Morula yaitu pembelahan zigot membelah (mitosis) menjadi banyak blastomer. Blastomer berkumpul membentuk seperti buah arbei.2. Blastulasi

Blastulasi sel-sel morula membelah dan “arbei” morula membentuk rongga (blastocoel) yang berisi air, disebut dengan blastula.

3. Gastrulasi

Gastrulasi adalah proses perubahan blastula menjadi gastrula.Pada fase ini :

– blastocoel mengempis atau bahkan menghilang

– terbentuk lubang blastopole Þ akan berkembang menjadi anus

– terbentuk ruang, yaitu gastrocoel (Archenteron) Þ akan berkembang menjadi saluran pencernaan

– terbentuk 3 lapisan embrionik : ektoderm, mesoderm dan endoderm

4. MorfogenesisYaitu proses pertumbuhan, perkembangan dan diferensiasi menjadi organ, sistem organ dan organisme.

5. Diferensiasi dan Spesialisasi JaringanDiferensiasi jaringan/lapisan embrionik akan berkembang menjadi berbagai organ dan sistem organ. Spesialisasi setiap jaringan akan mempunyai bentuk, struktur dan fungsinya masing-masing.

6. Imbas EmbrionikDiferensiasi dari suatu lapisan embrionik mempengaruhi dan dipengaruhi oleh diferensiasi lapisan embrionik lain.

B. Fase Pasca Embrionik1. Metamorfosis

Yaitu perubahan bentuk tubuh pada beberapa hewan secara bertahap dari masa muda sampai dewasaContoh pada serangga dan katak

2. Regenerasi

Yaitu kemampuan untuk memperbaiki sel, jaringan atau bagian tubuh yang rusak, hilang atau mati.

Metamorfosis Pada Katak :

Prokariot

Pada sel prokariotik adalah amitosisatau pembelahan biner, secara harfiah berarti ³pembelahan menjadi separuh´. Sebagian besar gen bakteriterdapat pada kromosom tunggal yang terdiri atas molekul DNA

sirkular dan protein yang terkait.Walaupun bakteri lebih kecil dan lebih sederhana daripada sel eukariotik, masalah replikasi genomnyasecara teratur dan pendistribusian salinannya secara ke kedua sel anak masih sulit dimengerti sepenuhnya.Kromosom bakteri dilekatkan pada membran plasma. Setelah sel bakteri mereplikasi kromosomnyadalam persiapan untuk pembelahan, kedua salinannya tetap melekat pada membran di tempat yang bersebelahan. Pertumbuhan membran di antara kedua tempat pelekatan itu akan memisahkan keduasalinan kromosom tadi. Ketika bakteri telah mencapai sekitar dua kali ukuran awalnya, membran plasmanya melekuk ke dalam, memisahkan sel induk menjadi dua sel anak. Setiap sel mewarisi genomyang lengkap ( Sumber: Campbell, dkk. 2002: 228--230).