BIOLOGI SEL

  1. 1. Pengertian Mitosis

Mitosis adalah pembelahan salah satu induk yang menghasilkan dua sel anak tanpa mengalami perubahan jumlah kromosom. Pada pembelahan mitosis, satu sel induk membelah diri menjadi dua sel anak yang mewarisi semua sifat sel induk. Kedua sel anak ini bersifat identik. Oleh karena itu jumlah kromoson yang dimiliki oleh sel induk sama dengan sel jumlah kromoson pada sel anak. Kromoson merupakan benang- benang pembawa sifat suatu individu.

Proses pembelahan mitosis terjadi pada semua sel tubuh makhluk hidup, kecuali pada jaringan yang menghasilkan sel gamet. Mitosis hanya terjadi pada proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan dan organ tubuh mahluk hidup.

  • Tahapan Mitosis

Tahapan- tahapan yang terjadi selama mitosis dibagi ke dalam empat fase yang berurutan, yaitu profase, metafase, anafase, dn telofase. Fase diantara pembelahan-pembelahan satu dengan yang lain disebut dengan interfase. Fase-fase pada mitosis merupakan tahapan yang berkesinambungang.

  1. Profase

Profase atau fase awal, adalah tahapan ketika sel akan membelah diri tanda- tanda fase adalah sebagai berikut :

1)      Benang- benang kromatin di nukleus yang semula berbentur jala berubah semakin menebal dan memendek, menjadi kromoson. Pada fase ini kita dapat menghitung jumlah pasangan kromoson di dalam sel. Benang- benang kromosom tersebut berpasangan. tiap-tiap benang kromoson menggandakan diri sehingga membentuk struktur simetris yang disebut sebagai kromatid. Jadi, jumlah benang kromoson menjadi dua kali lipat. kromatid tersebut saling berhubungan melalui suatu bentukan yang bulat yang disebut sentromer.

2)      Membran nukleus melebur sehingga sel tidak memiliki membran intinukleous (anak inti) tidak tampak lagi, yang berarti kegiatan transkripsi (DNA mengkopi diri membentuk RNA) tidak berlangsung lagi.

3)      Pada sel hewan terdapat sentriol yang membelah diri, kemudian  masing- masing menuju ke kutub, dari kutub sentriol membentuk banang- benang spindel yang menghubungkan kedua kutub sel. Melalui kutub spindel inilah nantinya tiap- tiap kromoson berjalan menuju kutub masing- masing.

  1. Matafase

Ciri penting dari metafase adalah terjadinya pembagian kromatid didaerah ekuator. Adapun ciri- ciri metafase adalah sebagai berikut :

1)      Kromatid terletak dibidang ekuator, menggantung pada benang spondel melalui sentromer. Pada metafase tampak adanya dua kromatid hasil penggandaan profase (satu kromatid mengandung satu sel kromosom), yang sedang mengalami pembagian menjadi dua tiap- tiap sel anak akan mendapatkan satu kromatid. Sentromer juga dapat disebut kinetokor.

2)      Benang- benang spindel tampak semakin jelas

  1. Anafase

Fase ketika kromoson bergerak dari bidang ekuator ke arah kutub disebut dengan anafase kromosom tersebut bergerak menuju kutub. Masing-masing gerakan kromosom ke kutub dituntun oleh benang speindel agar kromoson tidak bergerak secra acak. Benang kontraktil spindel dapat menarik kromosom ke arah kutub. Kromosom yang bergerak ke arh kutub biasanya berbentuk huruf V.

  1. Telofase

Fase ini merupakn fase akhir pembelahn dengan ciri- ciri sebagai berikut :

1)      Benang- benang kromosom sudah berada didaerah kutub msing- masing yang semakin lama semakin menipis, kemudian berubah menjadi benang- benang kromatin yang tipis.

2)      Membran nukleus mulai terbentuk

3)      Nukleus mulia muncul kembali

4)      Pada bidang ekuator terbentuk penebalan plasma, yang selanjutnya akan membagi sel anak yang identik stu sama lain dan identik dengan sel induknya

  1. Interfase

Pada masa interfase dibedakan menjadi tiga periode interfase bertujuan untuk memenuhi kebutuhan sel tumbuh dan melakukan berbagai sintesis sebelum memasuki proses pembelahan berikutnya.

1)      Fase Pertumbuhan Primer (G1)

Sel yang baru terbentuk mengalami pertumbuhan tahap pertama organel – organel yang ada didalam sel seperti mitokondri, retikulum endoplasma, kompleks Golgi, dan organel yang lainnya memperbanyak diri guna menunjang kehidupan sel.

2)      Fase Sintesis (S)

Pada tahap ini, sel melakukan sintesis terutama sintesis materi genetik. materi genetik adalah bahan- bahan yang akan dwariskan kepada keturunannya. materi genetik yang disentosis adalah DNA.

3)      Fase Peertummbuhan Sekunder (G2)

Menjelang mitosis berikutnya, sel melakukan pertumbuhan kedua dengan memperbanyak organel- organel yang dimilikinya. hal ini dimaksudkan agar organel- organel tu dapat diwariskan kepada setiap sel keturunannya.

  1. Fungsi Mitosis Bagi Mahluk Hidup

Berbagai reproduksi sel seksual dilakukan mitosis Mitosis berguna untuk memelihara pertumbuhan sel- sel baru serta menja dan memperbaki bagian tubuh organisme. Mitosis terjdi pda mahluk hidup multiselular.

Pada beberapa jenis tumbuhan, mitosis menghasilkan suatu organisme baru yang utuh melalu reproduksi seksual dan memiliki gen- gen yang sama persis dengan induknya.

2. Pengertian Meiosis

Pembelahan meiosis adalah pembelahan satu sel induk yang menghasilkan empat sel anak. Setiap sel anak hasil meiosis mewarisi setengah set kromosom sel induk. Mula-mula sel induk memilki 2n kromosom (sel diploid) dan akhirnya terbentuk empat sel anak yang masing-masing memiliki n kromosom (sel haploid).

Baik sel sperma maupun sel ovum mewarisi setengah set kromosom sel induk. Jadi, masing-masing merupakan sel haploid. Jika terjadi fertilisasi, ovum dan sperma melebur menjadi satu sel zigot. Sel zigot mengandung 2n kromosom (sel haploid). Jadi, di dalam sel zigot terkandumg setengah set kromosom induk jantan dan separuh sifat induk betina.

  • Tahapan Meiosis I

Pembelahan dari meiosis dapat dipisahkan menjadi fase-fase yang serupa dengan yang tejadi pada mitosis. Akan tetapi, terdapat perbedaan-perbedaan penting pada perilaku kromosomnya dalam pembelahan yang pertama

  1. Profase I

Profase pada pembelahan meiosis merupan proses yang lebih lamban dan lebih rumit dibanding dengan mitosis. Para ahli sitologi membagi profase I menjadi lima tahapan yaitu :

  1. Leptoten dengan ciri kromosom memanjang, dan tampak tunggal.
  2. Zigoten dengan ciri pasangan kromosom homolog membentuk n bivalen.
  3. Pakiten dengan ciri bivalen memendek
  4. Diploten dengan ciri homolog sedikit tertarik berpisahan sehingga tampak kromatid dan hia mata yang tepisah.
  5. Diakinesis dengan ciri sentromer homolog bergerak menjauh, kromatid terus memendek.

Ketika kromosom-kromosom mula-mula mulai tampak (leptoten profase I), setiap homolog ternyata merupakan struktur tunggal. Namun seperti halnya pada mitosis, kebanyakan daripada DNA selnya berganda selama fase S yang mendahului profase I, jadi kita berkesimpulan bahwa sebenarnya struktur tersebut sudah ganda. Selagi profase berlanjut (zigoten dan pakiten), setiap kromosom dalam sel itu berpasang-pasangan dengan homolognya menurut panjangnya. Proses berpasangan ini (juga disebut sinopsis) merupakan ciri yang sangat khas bagi meiosis, tidak ada dalam meiosis, tidak ada dalam mitosis. Homolog yang berpasangan itu disebut bivalen.

Kemudian (diploten), kedua homolog ini semakin menjauh. Pada saat ini fakta bahwa masing-masing mengandung sepasang kromatid seasal pada akhirnya mulai kelihatan. Jadi, setiap bivalen mengandung empat utasan kromatid. Akan tetapi, keempat utasan itu tetap berkaitan dengan dua mekanisme, yaitu:

  1. Kromatid seasal setiap homolog tetap menempel pada satu sentromernya.
  2. Pada satu titik atau lebih dua kromatid tidak seasal terikat bersama.

Titik-titik tempel ini disebut kiasmata (tunggal kiasma). Pada setiap kiasma, kromatid seasal telah bertukaran segmen-segmen. Proses penukaran ini disebut alih silang. Proses ini bersifat saling berbalasan, artinya bahwa bagian-bagian yang dipertukarkan itu oleh kromatid seasal adalah identik.

  1. Metafase I

Pada meiosis menyerupai metafase pada mitosis dengan hilangnya membran nuklir dan munculnya gelendong. Akan tetapi, berbeda dalam satu segi yang genting daripada metafase pada mitosis. Pada metafase I, sentromer setiap pasang homololog tertempel pada gelendonya-satu I atas dan satu lagi di bawah ekuator. Daerah ekuator sehingga setengah dari pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang satu dan setengah pasanga kromosom homolog mengarah ke kutub yang lain. Sentrosom menuju ke kutub dan mengeluarkan benang-benang spinder.

  1. Anafase I

Kromosom bergerak menuju kutub masing-masing. Tidak seperti pada mitosis yang mengalami pembelah sentromer, pada meiosis tiak terjadi pembelahan sentromer. Akibatnya, setiap kromosom yang bergerak

Menuju ke kutub sel itu masih mengandung dua kromatid atau masih berpasangan. Dengan dimulainya anafase I, kedua sentromer setiap bevalen berpindah ke kutubnya masing-masing hal ini memisahkan bevalen tersebut menjadi setengah bevalen.

  1. Telofase

Setelah kromosom yang berpasangan itu tiba di kutub masing-masing bentuklah membran nukleus, yang diikuti pula oleh proses sitokinosis (pembelahan sitoplasma sel). Kini terbentuk dua sel anak, setiap sel anak mengandung n kromosom sehingga pada akhir telofase I terbentuk dua sel anak yang haploid. Pada saat  ini sel sudah siap memasuki pembelahan meiosis II.

  • Meiosis II

Meiosis II mirip dengan mitosis. Tahapan selengkapnya sebagai berikut.

1).  Profase II

Pada fase awal benang kromatin menebal dan memendek membentuk kromosom. Pada fase ini tidak terjadi proses penggandaan kromosom sehingga jumlah set kromosom tetap.

2).  Metafase II

Kromosom mengumpul di daerah ekuator. Setengah kromosom mengarah ke kutub masing-masing. Sentromer terbagi dua, masing-masing mengarah ke kutub, sebagai tempat melekatnya kromosom pada benang-benang spindel.

3).  Anafase II

Kromosom bergerak menuju ke kutub masing-masing.

4).  Telofase II

Setelah kromosom terbentuk di kutub masing-masing, terbentuklah membran inti. Tiap-tiap inti mengandung n kromosom (sel haploid). Akhirnya diikuti oleh proses sitokinesis sehingga seluruhnya terbentuk empat sel anak haploid.

  1. A. Siklus sel

Siklus sel terdiri dari 5 phase, yang pertama adalah pemisahan sebuah sel didalam tubuh. Ketika sel berpisah atau membelah menjadi 2 sel disebut mitosis.

Siklus Sel :

Go = Sel sedang diam

G1 = RNA dan protein dibuat

S = DNA dibuat

G2 = Perlengkapan untuk pembelahan ( mitosis ) di bangun/dibuat

M = Mitosis ( Sel membelah menjadi dua )

  1. 1. Phase Go ( resting stage ) :

Sel belum mulai membelah. Sel menghabiskan waktu paling banyak adalah pada phase ini. Tergantung dari type sel, langkah ini dapat berlangsung dari beberapa jam hingga bertahun – tahun. Ketika sel mendapat kode untuk menggandakan, maka kemudian dia akan menuju phase Go.

  1. 2. Phase G1:

Selama phase ini, sel mulai membuat lebih banyak protein guna persiapan untuk membelah. Phase ini berlangsung antara 18 hingga 30 jam

  1. 3. Phase S :

Chromosome – chromosome yang berisi kode genetic ( DNA ) dicopy sehingga kedua sel yang baru terbentuk itu akan mempunyai jumlah DNA yang sama. Phase ini berlangsung antara 18 hingga 20 jam.

  1. 4. Phase G2 :

Phase ini adalah phase saat-saat sel mulai akan membelah menjadi 2 sel. Ini berlangsung 2 hingga 20 jam

  1. 5. Phase M :

Phase ini adalah phase pada saat sel membelah menjadi 2 sel. Phase ini berlangsung hanya 30 atau 60 menit.

Mitosis dan meiosis merupakan bagian dari siklus sel dan hanya mencakup 5-10% dari siklus sel. Persentase waktu yang besar dalam siklus sel terjadi pada interfase. Interfase terdiri dari periode G1, S, dan G2. Pada periode G1 selain terjadi pembentukan senyawa-senyawa untuk replikasi DNA, juga terjadi replikasi organel sitoplasma sehingga sel tumbuh membesar, dan kemudian sel memasuki periode S yaitu fase terjadinya proses replikasi DNA. Setelah DNA bereplikasi, sel tumbuh (G2) mempersiapkan segala keperluan untuk pemisahan kromosom, dan selanjutnya diikuti oleh proses pembelahan inti (M) serta pembelahan sitoplasma (C). Selanjutnya sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan sel baru (G1).

Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

Mitosis adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.

Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut:

  1. Profase:
    Pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin
    menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi
    kromatid.
  2. Metafase:
    Pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang
    pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom
    /kromatid mudah diamati dan dipelajari.
  3. Anafase:
    Pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju ke kutub-kutub pembelahan sel.
  4. Telofase:
    Pada tahap ini terjadi peristiwa kariokinesis (pembagian inti  menjadi dua bagian) dan sitokinesis (pembagian sitoplasma menjadi dua bagian).

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.

Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis II baik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interface.

Perbedaan Antara Mitosis Dengan Meiosis

Aspek yang dibedakan Mitosis Meiosis
Tujuan Untuk pertumbuhan Sifat mempertahan-kan diploid
Hasil pembelahan 2 sel anak 4 sel anak
Sifat sel anak diploid (2n) haploid (n)
Tempat terjadinya sel somatis sel gonad

Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporogenesis (Megasporogenesis) dan Mikrosporogenesis.

  1. B. Diferensiasi Sel

Diferensiasi adalah suaru proses yang menjadikan sel menerima fungsi biokoimia dan morfologi khusus yang sebelumnya tidak ada. Sel-sel yang ditentukan seperti itu biasanya kehilangan kemampuan untuk membelah. Dan juga merup[akan proses yang dapat mengakibatkan sekumpulan sel menjadi berbeda-beda dalam struktur, fungsi dan perilaku.

Terjadinya diferensisasi, berlangsung saat embrio. Dengan adanya diferensisasi terjadi pembagian pekerjaan atau aktivitas tubuh sehingga lebih efektif. Dengan adanya diferensisasi maka akan terjadi spesialisai bagi berbagai populasi sel anak. Spesialisasi itu terjadi baik intra maupun ekstra seluler.

Spesisalisasi ekstra ialah seperti pembentukan serat ekstra seluler oleh sel-sel fibroblas pada jaringan pengikan dan penunjang, lalu pembentukan bahan metriks, bagi sejenis jaringan dan populasi sel adalah khas.

  1. Sel otak banyak mengandung mikrofilamen aktin dan miosin yang tersusun berjejer rapat, juga banyak mengandung mitokondria sebagai sumber energi bagi proses berkerut mengendur.
  2. 2. Sel kelenjar penghasil enzim banyak mengandung retikulum endoplasma dan alat golgi yang besar.
  3. Sel efitel kulit banyak mengadung retikulum endoplasma dan giat meproduksi serat keratin.
  4. Sel saraf memiliki bentuk khas panjang halus seperti serat dan mampu mengalirkan rangsangan listrik maupun kimia, pada ujung serabut menghasilkan cairan kimia yang disebut neurotransmitter.
    1. C. Tahap diferensiasi

Dalam diferensiasi terjadi kedalam beberapa tahapan yaitu pada tingkat pertumbuhan embrio. Seperti zigot, blastula, grastula, tubulasi, organogenesis.

  1. Zigot

Zigot adalah ovum yang dibuahi spermatozon. Bagian atas ovum disebut kutub animal terdapat daerah ooplas (sitoplasma ovum) yang nantinya akan menjadi bakal ektoderm. Bagian bawah kutub ovum disebut kutub vegetal ooplas yang akan menjadi bakal mesoderm. Sedangkan bagian samping antara kedua kutub akan menjadi bakal endoderm. Eksoderm bakal tumbuh menjadi epidermis dan saraf. Endoderm bakal menjadi lapisan lendir saluran pencernaan bersama kelnjar dan paru, mesoderm bakal menjadi jaringan pengikat, penunjang, otot, alat dalam.

  1. Blastula

Terjadi pada tingkat pertumbuhan embrio, terbentuk daerah kelompok sel yang akan menjadi jaringan utama tubuh. Setelah berdiferensiasi, pupolasi sel menjadi epidermis, saraf, notokord (sumbu penyokong primer), mesoderm. Diferensiasi mulai terjadi pada kelompok sel. Blastomer (sel blastula) sebelah bakal jadi endoderm, sebelah atas bakal jadi ektoderm, dan bagian tengah bakal menjadi mesoderm.

  1. Gastrula

Pada tingkat gastrula, embrio sudah mengandung 3 lapis benih yang terdiri dari sel-sel yang tersusun di daerah tertuntu tubuh, yaitu ektoderm, mesoderm dan endoderm. Pada tingkat grastula, baru berupa daerah sel sedangkan pada tingkat gastrula sudah membentuk lapisan yang sangat jelas. Diferensiasi berlanjut dengan terbentuknya 3 lapis benih yaitu ektoderm sebelah luar, endoderm sebelah dalam dan mesoderm di tengah.

  1. Tubulasi

Pada tingkat tubulasi, ketiga lapis benih, sudah berupa bumbung sehingga merupakan bumbung epidermis yang melingkup seluruh permukaan tubuh. Bumbung saraf bagian depan, bakal jadi otak dan yang belakang bakal bakal jadi batang saraf punggung. Bumbung endoderm menjadi lapisan lendir saluran pencernaan, dan bumbung mesoderm akan membentuk otot, alat dalam dan rongga tubuh. Diferensiasi makin rinci pada tingkat tabulasi. Lapisan ektoderm membentuk bumbung epidermis/kulit dan bumbung saraf, lapisan endoderm membentuk bumbung saluran pencernaan, dan lapisan mesoderm membentuk berbagi bumbung dan saluran pada berbagi alat dalam.

  1. Organogenesis

Pada tingkat organogenesis, diferensiasi lebih rinci lagi, di sini sudah terbentuk seluruh macam jaringan dan alat tubuh secara lengkap, sehingga pada saat kelahiran anak sudah dalam bentuk yang tetap. Pada beberapa Vertebrata rendah, seperti ikan dan amfhibi masih ada tingkat berudu, sebagai bentuk tetap,.

Bumbung mengalalami diferensiasi lagi berbentuk berbagai alat. Bumbung saraf membentuk bagian-bagian otak dengan kuncup indera. Bumbung endoterm berdiferensiasi membentuk saluran pencernaan dan saluran pernapasaan termasuk kelenjar hati dan pankreas. Bumbung mesoderm berdiferensiasi membentuk otot , tulang, ginjal, gonad, jaringa pengikat, serta darah bersama pembuluh dan jantung.

TEMPAT DIFERENSIASI DAN FAKTOR-FAKTOR DIFERENSIASI

  1. A. TEMPAT DIFERENSIASI

Sebelum membahas tentang tempat diferensiasi dan faktor-faktor diferensiasi kita harus mengetahui tentang pengertian diferensiasi. Diferensiasi adalah suatu proses yang menjadikan sel atau klon sel menerima fungsi biokimia dan morfologi khusus yang sebelumnya tidak ada.

Diferensiasi terjadi pada tiga tempat, yaitu intra dan ekstrasel, populasi sel serta jaringan dan alat.

  1. Diferensiasi intrasel dan ekstrasel

Diferensiasi intrasel terjadi pada organel. Untuk menjadi sel otot terjadi spesialisasi pada mikrotubul dan mikrofilamen, juga makin banyak terbentuknya mitokondria dibandingkan dengan sel alin. Pada sel kelenjar penggetah enzim dan lendir terjadi spesialisasi pada reticulum endoplasma, ribosom dan badan golgi, akan sangat aktif dan banyak mengisi sel.

  1. Diferensiasi populasi sel, diferensiasi jaringan dan alat.

Diferensiasi populasi sel terjadi pada bahan interseluler dan pertautan sel atau komunikasi sesame sel sepopulasi. Semua sel sepopulasi mengandung junction yang khas dan lewatnya dapat dialkukan komunikasi dan distribusi bahan secara merata. Antara sel tetangga dibentuk semen(cement) untuk merekatkan sel di sebelahnya. Sel sepopulasi atau sejaringan, biasanya memiliki pertautan/sambungan/junction. Agar kerukunan dan keharmonisan dapat dipelihara. Pada keadaan biasa, populasi sel dicegah agar tidak terjadi pergerakan pindah meninggalkan populasinya, yaitu dengan adanya sifat contact inhibition antara selnya. Sementara itu sel sepopulasi dicegah untuk membelah terus yaitu dengan adanya zat khalon. Khalon adalah substansi yang sukar diekstrak (glikoprotein dengan berat molekul lebih kecil dari protein pada umumnya dan dapat merembes masuk sel sacara difusi terikat, bertindak sebagai koresepsor dalam pengaturan sintesa protein), terdapat dalam jaringan mamalia dan mempunyai pengaruh anti mitosis dari suatu pengaturan diri yang bergantung pada ketebalan jaringan yang memproduksinya. Hal ini perlu, agar suatu jaringan tidak terjadi over populasi atau mengalami hyperplasia (pembelahan berlebihan pada sel dewasa). Khalon akan terlepas dari jaringan jika terjadi luka sehingga sel di sekitar luka dapat terdediferansiasi lalu bermitosis sehingga terjadi penyembuhan sel. Sel kanaker tidak mengandung sifat contact inhibition maupun zat khalon. Oleh sebab itu sel kanker berkeliaran, tidak diam dan rukun dengan sel tetangga, namun terus bermitosis. Khalon terus bekerja mengontrol pertumbuhan dan diferensiasi sel pada organogenesis, sehingga terbentuk berbagai jenis jaringan dan organ. Adanya zat khalon, suatu alat/organ akan tumbuh seimbang dengan alat/organ lain.

Sel embrio dan sel induk mampu berdifernsiasi. Sel embrio artinya masih pluripoten, sel dewasa unipoten. Sel induk selalu bersifat muda dan umurnya yang terbatas diperbaharui pada sel anak. Sel embrio yang terdapat pada seluruh bagian tubuh embrio, sel induk terkandung dalam berbagai jaringan atau alat/organ sejak embrio sampai dewasa. Pada tumbuhan, sel induk terdapat pada jaringan meristem, yaitu pada pucuk akar, pucuk batang, cambium. Pada hewan terdapat dalam gonad, disebut epitel germinal, lapisna benih epidermis/kulit luar, sumsum tulang kelenjar, lapisan lender saluran pencernaan, saluran pernapasan, kelamin dan saluran kemih; juga tersebar pada jaringan pengikat di berbagai daerah tubuh.

Sel yang sudah berdiferensiasi tidak mampu lagi bermitosis, namun akan menua. Hal ini disebabkan Karena sifat kehidupan memiliki umur terbatas, fana, tidak kekal. Pada suatu ketika sel menua pun akan mati.

  1. B. FAKTOR DIFERENSIASI

Faktor yang menyebabkan terjadinya diferensiasi sel ada dua yaitu ekstrinsik dan intrinsik.

  1. Faktor Ekstrinsik

Faktor ekstrinsik adalah factor yang berasal dari luar sel. Faktor ekstrinsik terdiri dari supali bahan metabolis dan elektrolit, gas pernapasan, gravitasi, suhu, sinar matahari, pH, letak sel dan kadar zat inductor dan mesoderm.

Protoplasma, merupakan bahan sel anak, sebagian besar terdiri dari protein dan lemak. Lemak membina membrane bersama protein, sedngkan protein sendiri membina sebagian besar organel dan bahan produksi. Oleh sebab itu dalam pertumbuhan dan diferensiasi, sintesa protein memegang peran utama. Arah diferensiasi ditentukan pada arah atau bentuk sintesa protein. Factor intrinsic dan ekstrinsik diferensiasi di atas berpengaruh secara langsung atau tidak langsung terhadap sintesa protein.

Contoh diferensiasi sel embrio jadi sel pigmen melanosit. Sel pigmen mengandung pigmen melamin. Melanin dibentuk dari bahan mentah asam amino fenilalanin, maka diperlukan enzim tironase. Enzim ini disintesa dalam reticulum endoplasma, lalu disekresi berupa granula berisi pigmen melanin oleh badan golgi. Enzim tersebut disintesa melalui proses transkripsi (pencetakan ARN) dan tranlasi (menerjemahkan informasi genetis yang dibawa ARN-m menjadi untaian asam amino dalam ribosom). Trnskripsi dan translasi ditentukan oleh kromatin dalam inti. Kadar fenilalanin dalam sitoplasma juga ikut menentukan diferensiasi sel induk menjadi melanosit.

Diferensiasi sel embrio menjadi sel otot dipengaruhi oleh banyak factor dan melalui proses yang panjang serta menempuh sintesa protein. Mikrofilamen aktin dan myosin adalah protein. Untuk terbentuknya mikrofilamen diperlukan enzim dan enzim terbentuk melaluisintesa protein. Pada sel otot banyak mengandung mitokondria yang terdiri dari lemak dan protein. Diferensiasi sel embrio menjadi sel epidermis melalui tahapan sintesa protein karena serat keratin yang membina sel tersebut adalah protein.

Diferensiasi untuk menjadi sel kelenjar akan menghasilkan lender, enzim, hormone dan antibody harus melewati sintesa protein. Bahan-bahan sel yang telah berdifernsiasi mengandung gabungan protein, lemak atau karbohidrat, diproses dalam mitokondria dan badan golgi.

Jika berbeda jumlah, komposisi dan keisomeran asam amino, maka proteinnya pun akan berbeda pula. Untuk terbentuknya sejenis protein yang dibina atas beratus-ratus asam amino, walaupun jenis asam amino hanya sekitar 20 macam, diperlukan banyak enzim. Setiap tingkat reaksi kimia dalam sel, memerlukan enzim khusus. Jenis protein atau bahan protoplasma yang terbentuk dalam diferensiasi dapat beribu-ribu jenis, maka jenis enzim yang diperlukan untuk pembentukannya pun berlipat ganda banyaknya, mungkin sampai ratusan ribu jenis.

Setiap enzim dikode oleh sejenis gen. jika suatu protein atau bahan protoplasma disintesa dengan memerlukan lima tahap reaksi, berarti lima jenis enzim maka untuk satu jenis protein itu perlu ada lima jenis gen.

Pada faktor ekstrinsik kadar dan komposisi bahan yang masuk sel melalui membrane dapat menjadi faktor difernsiasi. Sampai saat ini belum dapat ditelusuri bentuk kadar dan komposisi bahan yang tepat untuk mengarahkan pertumbuhan suatu sel. Misalnya pada sel otot dapat menerima dan mengalirkan rangsang berupa arus listrik serta zat cairan, terutama karena membrane selnya peka akan perubahan konsentrasinya ion Na+ dan K+. semua itu hanya faktor genetislah yang memprogram.

Dalam diferensiasi, O2 menentukan arah dan jalan diferensiasi. Sel yang berada di sebelah luar akan mendapat lebih banyak gas pernafasan daripada sel yang berada di sebelah dalam tubuh embrio. Oleh sebab itu terjadi perbedaan dalam kadar ATP juga segala aktivitas sel.

Gravitasi berpengaruh pada distribusi bahan dalam sitosol, terutama berpengaruh pada ovum yang mengandung banyak makanan cadangan yagn disebut deutoplasma atau yolk. Deutoplasma menumpuk di daerah kutub vegetal, sedangkan di daerah kutub animal sedikit sekali. Hal ini berakibat pada daerah kutub animal lebih mudah dan lebih sering membelah diri; sedangkan di daerah kutub vegetal lebih besar-besar selnya dan lebih banyak mengandung deutoplasma. Dengan adanya dua perbedaan tersebut, maka terjadilah diferensiasi sel. Sel-sel daerah kutub animal, ovum biasanya akan menjadi jaringan epidermis dan saraf, sedangkan daerah kutub vegetal akan menjadi lapisan lender, saluran pencernaan yang banyak mengandung kelenjar sedngkan daerah antara kutub animal dan vegetal akan menjadi sel-sel membina lapisan mesoderm yang akan menjadi jaringan penunjang, jaringan pengikat dan jaringan otot.

Suhu dapat mempengaruhi arah dan jalan diferensiasi. Diferensiasi bias terjadi melalui difernsiasi dalam sintesa protein. Proses sintesa protein memerlukan banyak enzim dan enzim memerlukan suhu media yang optimum, maka mudah dimengerti bahwa  variasi pada suhu lingkugan dapat mempengaruhi arah dan jalan difernsiasi. Faktor pH juga mempengaruhi diferensiasi. Enzim bekerja optimal pada pH media yang cocok, jika pH naik-turun akan menyebabkan difernsiasi.

Sinar terutama berpengaruh pada pertumbuhan sel berpigmen, baik pada hewan maupun tumbuhan. Jika sinar matahari kurang atau tidak ada, pertumbuhan sel pigmen akan tertahan. Letak sel dalam tubuh embrio dapat menjadi factor difernsiasi. Sel yang letaknya sebelah luar akan lebih banyak mendapat O2 , namun akan lebih banyak menerima tekanan fisik dan perubahan suasana lingkungan. Embrio yang sudah menempuh tahap gastrula dan tubulasi mengandung zat inductor, yang dihasilkan oleh sel-sel lapisan mesoderm. Zat ini menginduksi pertumbuhan dan difernsiasi jaringan sekitarnya, termasuk jaringan mesoderm sendiri. Jika lapisan ectoderm yang bakal jadi jaringan saraf dilepaskan dari lapisan mesoderm yang berada di bawahnya, ternyata ectoderm itu tidak berdiferensiasi jadi jaringan saraf.

  1. Faktor Intrinsik

Faktor intrinsik adalah faktor yang berasal dari dalam sel. Factor intrinsic berada dalam inti dan sitoplasma. Faktor dalam inti adalah kromatin. Faktor dalam sitoplasma sangat kompleks, terutama berupa enzim, kadar metabolit dan elektrolit, serta komposisi suatu organel.

Hormone menjadi factor diferensiasi ketika embrio sudah menempuh tahap organogenesis. Hormon mungkin dihasilkan oleh tubuh embrio sendiri, atau dihasilkan oleh tubuh induk, yang mengalirkannya ke tubuh embrio melalui plasenta (pada mamalia). Hormone steroid dapat merembes  masuk sel, terus ke dalam inti dan merangsang ADN untuk melakukan transkripsi atau replikasi untuk persiapan bermitosis. Hormone non-steroid merangsang zat reseptor pada plamalemma, dan secara estafet menyampaikan rangsangan kepada ADN inti untuk aktif bertranskripsi atau replikasi.

Disini pengaruh hormone jelas sekali tampak pada perubahan yang terjadi di daerah gembungan pada kromatin. Gembungan merupakan daerah gen yang aktif melakukan transkripsi, mengandung banyak ARN-m dan protein non-histon. Jika gen di daerah gembungan sedang aktif, berarti ADN-nya dalam keadaan longgar dan pilihannya terbuka (despiralisasi). Ternyata jika ke dalam sel dimasukkan hormon tertentu maka gembungan itu muncul dan besar. Terbentuknya gembungan pada daerah tertentu kromatin bergantung pada jenis hormone yang merembes masuk sel.

Pada keluarga lalat buah (Drosophila) terkenal adanya kromosom raksasa, yang panjangnya beberapa mm, di bawah mikroskop cahaya tampak jelas mengandung pita-pia vertical pada kromatin. Pita-pita tersebut merupakan daerah gen. apabila gen sedang aktif bertranskripsi maka pada suatu daerah pita-pita tersebut akan menjadi gembungan. Apabila ulat serangga diberi suntikan hormone pertumbuhan tingkat larva (juvenile hormone), maka akan tampak gembungan pada daearah tertentu kromatin.

Gambar Gembungan di daerah tertentu kromatin

Timbulnya gembungan pada beberapa tempat kromatin sel ulat lalat buah, disebabkan adanya rangsang dari hormone pertumbuhan ulat. Kiri; sebelum dirangsang; kanan: sesudah dirangsang.

Factor intrinsic beroperasi dalam tingkat transkripsi dan translasi. Dalam tingkat transkripsi diferensiasi terjadi oleh pembedaan pada jenis daerah kromatin yang sedang melakukan transkripsi. Saat interfase kromatin inti berada dalam 2 fase heterokromatin dan eukromatin. Jika dalam fase hetero, pilinana ADN rapat dan padat , dan non-aktif. Jika dalam fase eu-pilinan ADN longgar lepas, maka aktif melakukan transkripsi. Menurut pengamatan hanya sekitar 5% And kromatin dalam suatu sel yang eu pada suatu pertumbuhan. 95% lagi dalam status hetero. Walau semua sel dalam tubuh embrio mengandung bahan genetis dan susunan gen yang sama, namun dapat terjadi diferensiasi pada daerah kromatin atau ADN mana yang yang sedang bertranskripsi.

Dalam proses transkripsi diperlukan enzim ARN-polimerase, nukleosida, fosfat, ATP dan beberapa elektrolit seperti Na+, Ca+2 dan Mg+2. Difernsiasi dalam tingkat transkripsi mungkin terjadi karena pembedaan dalam salah satu atau beberapa bahan.

Diferensiasi terjadi pula pada transkripsi karena pembedaan dalam enzim proteinsae yang melepaskan protein histon dan non-histon dari belitan ADN. Supaya pilinan ADN longgar dan kedua molekul yang sepasang merenggang, maka perlu  kiranya terlebih dahulu histon dan non-histon  yang dililit serta tempatnya membenam terurai. Wilayah mana kromatin dan pada kromatin mana  yang menjadi onggar dapat nerdiferensiasi menurut perbedaan pada penguraian histon non-histon tadi. Perbedaan supali bahan yang masuk ke dalam inti terutama enzim-enzim, maka akan berbeda pula kodon pada ARN-m dan pada translasi akan berbeda pula asam amino yang diuntaikan untuk jadi peptide. Pada suatu protain, beda satu asam amino saja akan beda pula perilaku dan sifatnya. Contoh dalam sintesa hemoglobin yang mengandung protein globulin. Hb normal yang umum pada orang disebut Hb A. dalam Hb terjadi variasi orang yang memiliki Hb C, Hb S, Hb 0. Masing-masing Hb hanya mempunyai perbedaan satu asam amino dari Hb A., lihat tabel 5.1 Hb abnormal. Artinya hanya berbeda pada satu kodogen pada ADN eukromatin, dari ratusan kodogen lain yang melakukan transkripsi pada bagian eukromatin tersebut. Perbedaan pada kodogen umumnya terjadi karena mutasi. Mutasi adalah perubahan pada susunan nukleotida AND terjadi karena gangguan pada suasana lingkungan sel, intra maupun interseluler.

Gen dan ADN banyak yang rangkap dalam sel suatu organism. Artinya ganda dalam komponen nukleotida maupun dalam transkripsi dan translasi. Jadi gen A yang akan mensintesa protein A, banyak terdapat dalam suatu inti sel. Hal ini perlu jika suatu ketika sel harus memproduksi protein yang banyak dalam waktu singkat. Seperti pada sel plasma, harus menghasilkan anti bodi (imunoglobulin) yang banyak, diperlukan untuk menyerang benda asing yang masuk tubuh. Gen ganda ini berfungsi sebagai tindakan pengamanan, jika suatu ketika gen A rusak atau bermutasi dan mutant (hasil mutasi) itu berakibat sangat buruk sehingga dapat mematikan sel. Jika masih ada cadangan duplikatnya maka transkripsi akan berlangsung normal.

Pembagian kerja antara gen rangkap, sampai saat ini belum diketahui, namun dapat dibayangkan bahwa perubahan dalam komposisi bahan yang masuk ke dalam inti dapat membuat diferensiasi dalam transkripsi. Hal ini mungkin jumlah ARN-m dari berbagai gen yang berbeda, mungkin pula dalam jumlah ARN-m dari atu gen. eksperimen menemukan bahwa jika sel diberi ARN-polimerase yang diambil dari kromatin sel dewasa yang sudah berdifernsiasi, maka sel itu hanya mampu mensintesa enzim tertentu, sesuai dengan jenis enzim yang diproduksi oleh sel dari mana enzim itu diambil.

Transkripsi harus bekerja sama dan berinteraksi antara sitoplasma dan inti/kromatin. Makin dewasa umur sel makin terspesialisasi bentuk transkripsi untuk sintesa sejenis protein. Namun  potnsi kromatin tetap pluripoten. Oleh sebab itu potensi kromatin untuk diferensiasi dipengaruhi oleh umur sitoplasma sel bersangkutan.

Jika dilakukan pencangkokan inti blastomer atau inti sel epitel lapisan lender usus ke ovum yang intinya sudah diangkat atau dibunuh dengan sinar ultraviolet, maka akan tumbuh embrio normal. Hal ini menunjukkan bahwa kromatin aktif, berarti pluripoten. Namun jika yang dicangkokkan ke dalam ovum adalah inti gastromer (sel gastrula), maka terjadi berbagai macam embrio yang abnormal dan tidak dapat melanjutkan pertumbuhan (mati)

Table 2.1 Hb Abnormal

No. Nama Hb Abnormal Perubahan asam amino dari I ke
1. Hb J Toronto Alanin          à aspartat
2. Hb I Texas Lisin             à glutamate
3. Hb G Honolulu Glutamate    à glutamine
4. Hb M boston Histidin        à tirosin
5. Hb M Indonesia Glutamate    à lisin (rantai)
6. Hb S Glutamate    à valin
7. Hb C Glutamate    à lisin (rantai)

Antara gen terjadi interaksi dalam transkripsi suatu jenis protein atau suatu jenis karakter anatomi-fisiologi. Ada karakter yang ditumbuhkan oleh 1 gen, namun banyak pula karakter yang ditumbuhkan oleh banyak gen, namun banyak pula karakter yang ditumbuhkan oleh banyak gen yang bekerja sama dan berinteraksi. Tinggi tubuh, warna kulit/bulu adalah contoh karakter yang ditumbuhkan oleh banyak gen. jika salah satu gen tidak bekerja  atau bermutasi maka karakter yang mereka tumbuhkan akan beda dari asal, sehingga menyebabkan difernsiasi.

Hetero- atau eu-kromatinnnya bahan genetis dalam sel berdiferensiasi menurut umur embrio. Embrio orang mengandung Hb F (f= fetus, janin) dan setelah alhir digantikan oleh Hb A. berarti gen Hb berubah keaktifannya setelah embrio lahir. Alat tubuh masa embrio banyak perbedaannya dengan masa anak dan dewasa. Katak, waktu berudu bernafas dengan insang, berekor dan tidak berkaki, ampas metabolisme protein berupa NH4OH2 pemakan tumbuhan vegetarian, sedangkan saat dewasa bernafa dengan paru dan kulit, tak berekor, berkaki, ampas metabolisme (eksresi) berupa urea dan karnivora. Maka dengan melihat kenyataan, anatomi tubuhnya berbeda saat berudu dan dewasa. Artinya gen yang aktif saat embrio berbeda dengan yang aktif saat dewasa. Jadi, diferensiasi transkripsi terjadi sesuai dengan umur sel.

Dalam translasi dapat terjadi diferensiasi. Terjadinya translasi diperlukan berbagai enzim, seperti ATP, asam amino lenih kurang 20 jenis, ribosom, elektrolit, ARN-m dan ARN-t yang cukup. Variasi dalam komposisi bahan-bahan tersebut terutama pada kadar dan macam asam amino yang ada dalam sitosol, dapat menimbulkan diferensiasi.

  1. POPULASI SEL

Populasi sel terdiri dari kelompok sel yang berasal dari jaringan yang sama. Ada 3 macam populasi sel menurut kemampuan sel-selnya bermitosis, yaitu: statis, ekspansi, pembaruan.

  1. Populasi Statis

Pada populasi statis, sel-selnya tidak lagi dapat bermitosis, artinya tidak memiliki cara dediferensiasi, contohnya jaringan saraf. Diferensiasi jaringan saraf berlangsung sejak embrio awal, dan beberapa hari setelah kelahiran tidak terjadi lagi mitosis. Sampai tingkat dewasa sel saraf hanya mengalami pertumbuhan pada volume dan kualitas sel saraf lalu pertumbuhan jaringan neuroglia.

  1. Populasi Ekspansi

Pada populasi ekspansi sel-selnya terus mengalami mitosis diberbagai tempat. Mitosis untuk mencapai batas volume alat tertentu menjelang dewasa atau dalam proses penyembuhan sehingga alat yang luka atau rusak kembali kepada yang besar dan berbentuk semula. Contohnya diberbagai kelenjar, pancreas, ginjal, hati, tiroid, adrenal, liur, dan kelenjar saluran pencernaan.

  1. Populasi Pembaruan

Pada populasi pembaharuan sel-selnya melakukan mitosis terus-menerus. Perbanyakan diri itu perlu untuk menggantikan sel yang rusak atau mati yang terjadi dalam waktu singkat dan terus menerus pula. Contohnya pada sumsum tulang, kelenjar limfa, epidermis kulit, lapisan lender usu, kelenjar minyak bulu, dan testis.

Pada sumsum tulang, mengandung sel induk darah (hemositoblast), yang terus menerus bermitosis dan berdiferensiasi membentuk eritrosit,  juga leukosit suatu saat seperti sel plasma yang menghasilkan antibody. Umur eritrosit pada orang, pendek hanya sekitar 120 hari. Oleh karena itu harus dibuat yang baru. Tubuh orang dibina sekitar 60 x 1012 dan diantaranya terdapat 250 x 109 eritrosit, yang harus diperbaharui sebanyak 2x 109 tiap hari.

Epidermis memiliki lapisan sel induk yang terus menerus bermitosis, dan sel anak makin dewasa makin bergerak ke sebelah luar kulit lalu menua,akhirnya mati. Sel epidermis yang mati terkelupas pada permukaan kulit, atau berupa bulu yang gugur. Pada testis lapisan epitel germinalnya mengandung sel induk benih (spermatogonia) yang terus menerus tiap hari bermitosis, disusul dengan meiosis. Oleh sebab itu tiap hari spermatozoa yang dihasilkan akan dikeluarkan dari testis lalu disalurkan ke luar tubuh jantan atau ke dalam tubuh betina saat kawin.

Satu populasi sel mengandung:

  1. Matriks yang sama merendam semua anggota populasi
  2. Beradhesi sesama melalui membran sel
  3. Junctional complex
  4. Jembaran interseluler, pada tumbuhan: plasmodesma.
  5. Contact inhibition
  6. Khalon
  7. Matriks yang sama merendam semua anggota populasi

Matriks adalah kandungan berbentuk cairan yang merendam sel-sel suatu jaringan. Matriks mengandung bahan anorganis dan organis yang khas pada jaringan tertentu. Contohnya pada jaringan tulang, matriks mengandung garam fosfat, kapur dan osein. Pada tulang rawan matriks mengandung banyak asam sulfat dan khondrin.

  1. Beradhesi sesama melalui membran sel

Sel sepopulasi beradhesi sesama. Maka dengan adanya adhesi sel anggota populasi menjadi berlekatan rapat.

  1. Junction complex

Junction complex terdapat antara sel bersebelahan. Melalui junction dapat disampaikan sinyal, arus listrik, elektrolit, metabolit, bahanyang bersifat antitoksin dan antibody, termasuk bahan obat. Junction complex berperan juga untuk melekatkan sel sepopulasi sesamanya dengan erat dan kokoh, karena pada junction mempunyai bahan semen atau patri, sehingga dapat melekatkan sel yang bersebelahan.

  1. Jembatan interseluler pada tumbuhan (plasmodesma)

Pada tumbuhan dikenal plasmodesma, jamak plasmodesmata, merupakan tonjolan sitoplasma antara sel bersebelahan, melalui lubang halus pada dinding sel. Plasmodesmata menjembatani sel tetangga, sehingga berbagai sinyal dan penyebaran zat dapat cepat dan merata.

  1. Contact inhibition

Contact inhibition adalah zat semacam protein yang terkandung pada sebelah luar membrane sel, sehingga dengan adanya zat ini sel sepopulasi dicegah gerak pindah jika saling bersentuhan.

  1. Khalon

Khalon adalah semacam protein, terkandung pada matriks atau bagian luar membran sel. Zat ini berfungsi mencegah sel seppopulasi berdediferensiasi, sehingga tidak terjadi mitosis. Di daerah luka zat ini terbuang bersama luka, dan mengakibatkan sel sekitar luka berdediferensiasi dan bermitosis sehingga daerah luka dapat menutup kembali seperti semula.

Fungsi khalon yang lain adalah menjaga agar besar suatu alat yang seimbang dengan berhenti jika alat tersebut dengan volume tubuh. Jika alat tersebut disayat dan diangkat, khalon merangsang sel untuk berdediferensiasi,dan terjadi mitosis secara terus menerus, sampai suatu saat berhenti jika alat tersebut sudah mencapai volume normal. Jadi kadar khalon berbanding terbalik dengan daya dediferensiasi. Artinya kadar rendah, daya dediferensiasi menjadi naik.

  1. MENUA DAN KEMATIAN

Diferensiasi umumnya mengakibatkan proses sel yang akhirnya mati, umur sel terbatas merupakan sifat kehidupan. Sebagian umur sel dapat diperbaharui dengan cara bermitosis, sel induk yang terus bermitosis tidak terbatas umurnya, karena peremajaan terjadi pada sel anak. Ada sel yang abadi atau tidak mati (immortal) yaitu sel epitel germinal pada gonad. Sel kanker juga berubah dari mortal menjadi immortal, karena membelah terus. Sel somatic memiliki umur terbatas, walaupun dapat bermitosis berulang-ulang. Hal ini dibuktikan pada penanaman jaringan secara dikultur. Perhatikan gambar di bawah ini yang memperlihatkan umur sel ditentukan oleh gen penua dalam inti.

Perhatikan gambar bagan sebelah kiri, sel muda sudah 10x, sedangkan gambar bagan sebelah kanan, sel tua yang sudah membelah 30x. A dari keduajenis sel, sebagai control tanpa perlakuan, sedangkan B merupakan sel yang diberi perlakuan, yaitu pencangkokan inti. Percobaan ini membuktikan bahwa umur sel atau kemampuan sel dalam membelah terus terbatas juga ditentukan oleh bahan genetis dalam inti, serta tidak bisa dimanipulasi walaupun dicangkokkan sitoplasma muda.

Jika strain sel muda sudah mengalami mitosis 10x dikultur populasinya akan dapat bertahan hidup sampai membelah ke 40x. Tapi jika yang dikultur itu sel tua yang sudah membelah 30x populasinya hanya dapat bertahan sampai pembelahan sekitar 20x. Tampaknya dari berbagai kemampuan sel untuk membelah hanya sampai sekitar 50x. setelah itu populasinya secarapelan menyusuut, akhirnya habis. Jika sitoplasma sel muda dicangkoki  dengan inti sel tua, sel-sel hasil cangkokkan akan tetap bertahan hidup sampai pembelahan 20x saja. Sedangkan jika sel sitoplasma sel tua yang dicangkokin sel muda, sel hasil cangkokan dapat bertahan membelah sampai 40x. percobaan ini menunjukan bahwa inti sel atau kromatin lah yang mengandung batas umur sel. Ada yang berpendapat bahwa kromatin mengandung seperangkat gen penua dan kematian, yang akan bekerja menurut pemrograman. Namun belum dapat ditelusuri zat apa yang menjadi saklar yang mengaktifkan gen penua atau kematian. Berikut ini beberapa pendapat tentang sel menua. Ada dua teori yang menyebabkan sel menua yaitu: teori galat dan teori gen rangkap.

  1. 1. Teori galat (error theory)

Teori galat diperkenalkan oleh Leslie Orsel. Menurut Leslie Orsel suatu ketika dalam sel terjadi bencana sehingga bebagai aktivitas dan metabolism jadikeliru (galat). Susunan molekul protein sel bersama enzim-enzim rusak dan berdegenerasi. Bencana ini dapat timbul ketika ampas metabolism dan badan sisa dari pasca lisosom tertimbun dalam sel. Aktivitas metabolismepun menjadi terhambat, atau terjadi keracunan dan berhentinya berbagai reaksi kimia.

  1. 2. Teori gen rangkap (gene redundancy theory)

Teori gen rangkap diperkenalkan oleh Z. Medvedev. Dalam sel banyak gen yang rangkap, diantaranya ada yang rangkap beribu-ribu kali. Perkiraan gen rangkap ini diperlukan untuk berlangsungnya sintesa dan aktivitas sel. Menurut teori gen rangkap, setiap gen memiliki umur terbatas untuk melakukan transkripsi dan replikasi. Saat suatu gen menua dan tak mampu lagi aktif, maka tugasnya diambil oleh gen duplikat atau saudara kembarnya. Oleh sebab itu, semakin banyak rangkap suatu gen makin panjang umur sel untuk kegiatan tertentu, sesuai dengan pekerjaan gen tadi. Jika rangkap gen tidak ada atau hanya beberapa buah, maka umur sel yang bercirikan aktivitas gen tersebut akan pendek sekali. Contoh sel yang termasuk teori gen rangkap adalah eritrosit. Sebab eritrosit tidak berinti maka aktivitas selnya terbatas dan umumnya singkat.

Menurut teori gen rangkap panjang umur suatu spesies makhluk dapat dihubungkan dengan banyak rangkap gen-gen yang ada dalam sel tubuhnya. Makin banyak jumlah rangkap gen, maka umursel individu cukup panjang, akibatnya umur individunya cukup panjang pula.  Contohnya lalat buah Drosophila rata-rata gennya memiliki seratus sampai seratus tiga puluh rangkap, sedangkan vertebrata memiliki dua ratus lima puluh rangkap sampai enam ratus kali maka menurut teori ini umur individu vertebrata berlipat ganda lebih panjang daripada umur lalat buah.

  1. UMUR SEL UMUR MAKHLUK

Umur sel makhluk tak tebatas, karena dapat membelah menjadi individu baru asal lingkungan cocok dan bahan makanan cukup. Hewan tinggi umurnya terbatas lebih panjang dari umur sel dalam tubuhnya sendiri sel-sel tersebut diganti dengan sel-sel yang baru. Pada mamalia dan aves umurnya lebih pendek daripada makhluk lain sebab memiliki suhu tubuh yang tinggi dan harus tetap dijaga harus tinggi, yaitu lebih tingi dari suhu lingkungannya. Hal ini membutuhkan metabolisme  yang lebih besar,sehingga menbutuhkan energy yang lebih banyak karena pekerjaan yang lebih banyak demikian memperpendek umur sel. Batas umur sel tergantung pada jaringan. Sel benih selalu muda, dan membentuk umur baru. Sel saraf tidak pernah diganti, dan tidak ikut beregenerasi. Oleh sebab itu secara biasa tidak melakukan pembelahan setelah berdiferansiasi, dan umurnya terbatas sepanjang umur makhluk yang memiliki. Sel-sel lain dalam tubuh umumnya ribuan kali lebih singkat dari pada umur individu.

Pada individu dewasa harus ada perimbangan antara angka kelahiran dengan angka kematian sel-sel disetiap jaringan. Perimbangan itu harus terpelihara agar tubuh tetap bertahan hidup dan sehat. Maka harus seimbang antara jumlah sel yang mati atau dikelupaskan dengan jumlah sel baru yang menggantikannya. Beberapa hal yang membuat umur sel terbatas diantaranya adalah :

  1. 1. Makin tinggi proses metabolisme makin pendek umur sel
  2. 2. Ampas metabolism dapat mengganggu berbagai proses.
  3. 3. Makin tinggi umur sel makin banyak bagian yang aus.
  4. 4. Makin tinggi umur sel makin banyak kemungkinan menerima radiasi sinar gelombang pendek sehinnga memendekan umur sel.
  5. 5. Makin tinggi umur sel maka kemampuan kelenjar endokrin menggetarkan hormon semakin menurun.
  6. 6. Makin banyak kekeliruan yang terjadi dalam proses biokemis sel
  7. 7. Makin tinggi umur sel makin banyak timbul auto anti body dalam sel.

Banyak sel tubuh vertebrata yang umumnya berlipat ganda lebih pendek dari pada umur individunya. Pada orang, umur sel epidermis, lapisan lendir usus, sel hati, sel epitel saluran kemih hanya beberapa puluh hari, dibandingkan dengan umur individunya dapat mencapai 80-90 th. Ada beberapa sel yang sama panjang umurnya dengan umur individu orang itu, seperti sel saraf dan sel otot. Rata-rata tubuh orang terdiri dari 1013 sel, tiap hari mengalami kematian 1-2%. Hal ini dialami oleh berbagai sel epitel dan eritrosit. Oleh sebab itu diperkirakan setiap 7 th tubuh orang diperbaharui: artinya sel-senya baru semua , kecuali sel jaringan saraf dan otot. Salah satu cirri sel tua dalam tubuh orang dan mamalia lainnya adalah dengan tertimbunnya pigmen Lipofuskin dalam sitplasma. Pigmen ini berasal dari ampas metabolism, dengan susunan kimia yamg kompleks: lemak, likogen, protein  dll bahan anorganis dan organis. Pigmen ini berwarna kuning coklat dan tidak dapat dicernakan oleh lisosom. Pigmen ini banyak terdapat dalam sel yang memiliki daya diferensiasi tinggi, yaitu sel saraf dan otot atau dalam sel yang bermetabolisme tinggi seperti sel hati.

Pada sel kelenjar yang tua banyak mengandung Kristal, yang berasal juga dari ampas metabolisme atau karena menumpuk dan memadatnyya bahan sekresi yang semuanya tidak sempat disekresi lagi, mungkin karena kemampuan sitoskelet sudah menurun, atau karena suplai ATP sebagai energy untuk melakukan sekresi menyusut. Pada testis dan kelenjar prostat hewan jantan sering ditemukan kristal sebagai tanda proses menua. Berikut ini adalah beberapa jenis contoh umur berbagai jenis sel dalam tubuh orang.

  1. a. Sel epidemis 2 minggu
  2. b. Sel kornea beberapa hari
  3. c. Sel epitel usus 2 hari
  4. d. Sel epitel lambung 3 hari
  5. e. Eritrosit 120 hari
  6. f. Sel hati 18 bulan
  7. g. Sel tulang dan tulang rawan berbulan-bulan
  8. h. Sel otot dan sel syaraf seumur hidup (60-90 tahun)

Umur sel tumbuhan umumnya jauh lebih panjang daripada umur sel hewan. Umur individu tumbuhan tinggi dapat mencapai berates-ratus tahun. Jenis gymnospermae seperti Sequoaia di Amerika, ada yang mencapai 4000 tahun. Artinya umur sel nya berlipat ganda dan jauh lebih panjang dari umur sel hewan.

Manfaat kematian sel

Pada berbagai daerah dalam tubuh kematian sel banyak berperan dalam proses lain. Contoh utama kematian sel, berperan dalam kematian sel, berperan dalam metamorfosa, perupaan, pembuangan metamorfosa.

  1. 1. Metamorphosis

Metamorphosis dialami oleh berbagai avertebrata dan vertebrata. Kelompok avertebrata yang bermetamorfosis terdapat pada poripera sampai arthopoda, sedangkan vertebrata adalah pisces dan amphibi. Metamorphosis adalah bentuk transisi embrio menjadi bentuk yang tetap, hingga dewasa dan menua.

Antara bentuk transisidan bentuk yang tetap banyak perbedaan sususnan anatomi dan fisiologinya, sel terjadi metamorphosis bentuk lama dibuang diganti dengan bentuk yang baru.

Contohnya bentuk ulat serangga menjadi bentuk-bentukyang tetap dengan adanya sayap, rangka luar yang mengandung lapisan khitin tebal serta tubuh dan anggota tubuh yang beruas-ruas, maka terjadi kematian sel secara besar-besaran artinya pemusnahan suatu populasi sel, bahkan alat pada individu yang bersangkutan.

Banyak sekali perbedaan antara kecebong dengan katak dewasa. Saat selesai metamorphosis pada kecebong, maka terjadi pemusnahan sel diberbagai daerah dan alat tubuh, seperti: daerah ekor, insang, mulut, saluran pencernaan dan kelenjar-kelenjarnya, dan ginjal. Semua sel yang musnah, dimakan oleh makrofag dan dicernakan dalam  lisosom masing-masing, kemudian bahan cernaan digunakan jaringan untuk membentuk alat baru.

  1. 2. Perupaan

Perupaan terjadi saat metamorphosis atau saat organogenesis pada hewan yang tidak mempunyai bentuk transisi yang jelas, seperti pada reptil, aves, mamalia. Sel-sel lapisan kulit mengalami kematian lalu diabsorpsi oleh makrofag.

Perhatikan gambar paling atas angka-angka di atas menunjukan urutan pertumbuhan anggota depan pada embrio burung. Garis-garis pada gambar merupakan daerah yang populasi ssel nya menua dan mati. Maka terbentuk anggota depan yang normal. Pada gambar bagan bawah, menunjukan bahwa kaki orang yang berjari dempet yakni kaki kiri, karena penuaan dan kematian populasi sel antara jari tidak normal. Pada selaput tipis antara lidah dan dasar mulut serat gusi dihancurkan agar lidah dapat lepas dan dapat digerakan. Uuntuk penghancuran didaerah sel-sel tersebut lebih dulu mengalami kematian. Pada kelopak dan kornea mata ada lapisan tipis yang sel-selnya banyak yang mati, lalu diabsorpsi. Terjadinya perupaan, tidak hanya dibagian tubuh, terjadi juga pada alat dalam. Pada orang dan mamalia lain terjadi kematian sel pada pembuluh darah ked an dari plasenta. Jika terjadi kematian sel-sel sebelum kelahiran maka dapat mengakibatkan kelainan atau cacat badan, seperti bisul dan buta, dempetnya 1-2 jari tangan atau kaki.

  1. 3. Pembuangan

Kematian sel bermanfaat juga dalam pembuangan atau ekskresi berbagai ampas metabolisme atau sel benda asing yang tak dapat dihancurkan oleh lisosom. Mati dan terlepasnya sel epidermis, sel epitel, saluran pecernaan, dan sel epitel berbagai saluran dalam tubuh. Hal ini erat kaitannya dengan pembuangan ampas, lapuknya ranting atau akar tumbuhan serta luruhnya daun erat kaitannya dengan proses pembuangan ampas.

  1. REGENERASI

Regenerasi adalah kemampuan makhluk dalam menumbuhkan kembali bagian tubuh yang hilang. Kemampuan regenerasi ini ada yang tinggi ada yang rendah namun untuk hal ini tidak sesuai dengan urutan kedudukan sistematika.

Organisasi yang terkenal tinggi daya regenerasinya adalah platyhelminthes, anelida, dan echinodermata, yaitu sekian perseratus bagian potongan tubuh mereka, tidak bergantung bagian mana, mampu beregenerasi menjadi individu yang utuh. Jika regenerasi itu untuk pembiakan seperti pada platyhelminthes dan nereis atau anelida laut disebut autotomi. Cara itu berlangsung dalam keadaan istimewa. Terjadi regenerasi umumnya hanya saat-saat masa gawat. Contohnya pada bintang laut dapat dipotong-potong sampai butiran kecil dan tiap butiran ini jika dilemparkan kembali ke laut dapat tumbuh kembali menjadi bintang laut utuh. Hal ini disebabkan adanya pengaruh dari luar saja, namun secara normal bintang laut tidak mampu melakukan pemotongan diri.

Reinert-blacks (1968) menemukan, bahwa satu sel somatis tumbuhan dapat ditumbuhkan dalam kultur menjadi individu utuh. Hal ini menunjukan bahwa daya regenerasi pada tumbuhan besar sekali. Pada hewan tinggi regenerasi terbatas pada daerah jaringan tubuh saja, seperti pada penyembuhan luka ddan mengganti bagian yang lepas atau putus didaerah kulit atau otot. Untuk regenerasi diperlukan urat syaraf itu menghasilkan suatu zat untuk beregenerasi.

Bullough (1965) menemukan kulit normal orang mengandung khalon. Zat yang menghalangi mitosis dan meiosis pada gonad. Tahun 1972 mulai dikembangkan pemikiran Bullough ini. Dikira zat ini terdapat dalam seluruh jaringan dan daerah tubuh dan ada harapan untuk mempergunakannya sebagai metode anti fertilitas pada pihak pria.

Bullough beranggapan jika terjadi luka, khalon terbawa oleh luka dan terbuang. Karena itu tempat luka tersebut terjadi mitosis. Mungkin khalon itu membebaskan sel bertetangga untuk memiliki sifat contact inhibition dan adeisi, jadi muda (dediferensiasi) sehingga mampu bermitosis.

Bruch Bumel (1967) menemukan, pertumbuhan diatur oleh nodulus limphatikus (kelenjar limpa) yang spesifik menghasilkan mitotic control protein (protein pengontrol mitosis).

Tag: , , , , , , , ,

Tinggalkan Balasan

Isikan data di bawah atau klik salah satu ikon untuk log in:

WordPress.com Logo

You are commenting using your WordPress.com account. Logout / Ubah )

Twitter picture

You are commenting using your Twitter account. Logout / Ubah )

Facebook photo

You are commenting using your Facebook account. Logout / Ubah )

Google+ photo

You are commenting using your Google+ account. Logout / Ubah )

Connecting to %s


Ikuti

Get every new post delivered to your Inbox.

%d bloggers like this: