Metafase adalah salah satu tahap mitosis dan meiosis, yang merupakan dua jenis pembelahan sel. Selama mitosis, sel diproduksi yang secara genetik identik dengan induknya, atau klon. Ini digunakan untuk reproduksi aseksual, pertumbuhan organisme multi-seluler dan untuk memperbaiki dan mengganti jaringan yang rusak. Meiosis adalah pembelahan sel yang digunakan untuk menghasilkan sel-sel untuk reproduksi seksual. Mitosis terjadi di semua sel, sedangkan meiosis hanya terjadi di organ seksual suatu organisme, misalnya testis dan ovarium mamalia atau ovarium dan kepala sari tumbuhan berbunga.
Baik mitosis dan meiosis adalah proses yang berkelanjutan, tetapi masing-masing digambarkan sebagai serangkaian tahapan. Selama mitosis, ada empat tahap – profase, metafase, anafase dan telofase, yang terjadi dalam urutan itu. Meiosis memiliki dua divisi, meiosis I dan meiosis II, masing-masing terdiri dari empat tahap yang sama seperti mitosis. Ada satu tahap lebih lanjut untuk kedua proses yang disebut interfase. Interfase terjadi sebelum tahap pembelahan dan saat itulah sel tumbuh dan bersiap untuk membelah dengan mereplikasi DNA mereka.
Semua sel memiliki siklus sel yang dimulai ketika mereka telah diproduksi melalui pembelahan sel dan berakhir ketika mereka membelah untuk menghasilkan sel yang identik. Mitosis adalah periode pembelahan sel dan sisa siklus sel adalah interfase. Interfase biasanya disebut sebagai fase istirahat, tetapi merupakan waktu untuk banyak aktivitas seluler. Selama fase ini, sel tumbuh dan menghasilkan organel dan protein. DNA dalam nukleus direplikasi dalam persiapan untuk mitosis dan terus tumbuh dan menghasilkan organel duplikat.
Selama profase, kromosom dalam nukleus menjadi lebih pendek dan lebih tebal, memadat dan menjadi terlihat. Setiap kromosom tampaknya memiliki dua kromatid yang disatukan oleh sentromer. Sentriol terbentuk dan bergerak ke ujung sel yang berlawanan di mana mikrotubulus berkembang membentuk struktur berbentuk bintang yang disebut aster. Beberapa mikrotubulus, atau serat gelendong, melintasi sel dari ujung ke ujung untuk membentuk gelendong. Terakhir, nukleolus dan membran nukleus pecah sehingga kromosom bebas mengambang di sitoplasma.
Tahap pembelahan selanjutnya setelah profase adalah metafase. Selama tahap ini, kromosom berbaris di sepanjang bagian tengah sel. Setiap kromosom melekat pada serat gelendong di sentromernya. Kromatid kemudian ditarik sedikit terpisah karena kontraksi mikrotubulus. Anafase dan kemudian telofase mengikuti dari metafase.
Selama anafase, serat gelendong berkontraksi sepenuhnya sehingga kromatid yang terpisah dari setiap kromosom ditarik ke kedua sisi sel. Begitu kromatid mencapai kutub sel, membran nuklir baru terbentuk di sekitarnya, yang menunjukkan dimulainya telofase. Serat gelendong pecah, kromosom mengurai dan memanjang, nukleolus terbentuk kembali dan, akhirnya, sel membelah menjadi dua mengakhiri pembelahan mitosis.
Meiosis mirip dengan mitosis, tetapi dua pembelahan terjadi. Ini melibatkan pembelahan kromosom diikuti oleh dua pembelahan nukleus dan sel. Meiosis I berbeda dari mitosis selama profase, tetapi meiosis II adalah pembelahan mitosis yang khas, seperti dijelaskan di atas. Hasil akhir dari meiosis adalah empat sel baru yang memiliki setengah informasi genetik dari sel induk.
Perbedaan utama dalam meiosis I terjadi selama profase I ketika pasangan kromosom berkumpul untuk membentuk bivalen alih-alih setiap kromosom membentuk kromatid. Selama metafase I, bivalen secara acak berbaris di tengah sel untuk dipisahkan. Orientasi acak ini mengarah pada peningkatan keragaman genetik. Setiap kromosom dari pasangan memiliki gen yang menentukan karakteristik yang sama, tetapi mereka tidak selalu merupakan gen yang sama. Distribusi acak dan pemilahan kromosom secara independen menciptakan kombinasi genetik baru di dalam sel.
Kromosom ditarik ke ujung sel yang berlawanan selama anafase I, dan membran nukleus terbentuk di sekelilingnya dalam telofase I. Dua sel yang dihasilkan sekarang memiliki setengah materi genetik sebanyak sel induk. Meiosis II mengikuti proses yang sama seperti mitosis, di mana kromosom membentuk sepasang kromatid bergabung dengan sentromer. Mereka berbaris di sepanjang pusat sel dan ditarik oleh sentromer mereka ke ujung sel yang berlawanan. Begitu mereka mencapai kutub, pembelahan sel selesai menghasilkan empat sel baru, masing-masing dengan setengah materi genetik dari sel asli.