Mekanisme diferensiasi sel

Diferensiasi merupakan sebuah proses umum dalam sel induk dewasa yang membelah dan berdiferensiasi menjadi sel anak yang lebih khusus. Ada berbagai jenis sel dalam tubuh manusia. Dalam sebuah sel yang dapat berdiferensiasi menjadi semua jenis sel yang membentuk tubuh dikenal sebagai sel pluripotent. Sel-sel ini dikenal sebagai sel embrionik pada hewan dan mamalia, sebuah sel yang dapat berdiferensiasi menjadi hampir semua jenis tipe sel, termasuk sel-sel plasenta dikenal sebagai sel totipoten.

Diferensiasi Sel Proses yang menyebabkan sekumpulan sel menjadi berbeda-beda dalam dalam struktur, fungsi dan prilaku. Diferensiasi berlangsung waktu embrio, berkat diferensiasi suatu indifidu bentuk definitif jadi terdiri atas berbagi macam jaringan. Jaringan adalah sekumpulan sel yang memiliki bentuk, struktur, fungsi dan prilaku sama. Jaringan berasosiasi membantuk sistem.Seluruh sistem berhimpun membina tubuh suatu organisme.

Diferensiasi terjadi pada seluruh mahluk hidup. Dengan diferensiasi terjadilah pembagian aktifitas tubuh, sehingga menjadi efektif. Pada makalah ini, kita akan membahas tentang sifat dasar diferensiasi sel, tempat diferensiasi, faktor diferensiasi, dan apa saja yang mempengaruhi proses diferensiasi sel.

Sifat Dasar Diferensiasi

Diferensiasi merupakan proses tumbuh dan berkembangnya sel ke arah fungsi khusus yang tidak dimiliki oleh sel asal. Diferensiasi berlangsung sewaktu embrio, berkat diferensiasi suatu individu bentuk definitive jadi terdiri atas berbagai macam jaringan. Jaringan adalah kumpulan sel yang memiliki bentuk, struktur, fungsi, dan prilaku sama.Jaringan berasosiasi membentuk alat, dan alat berasosiasi pula membentuk sistem.Seluruh sistem berhimpun membina tubuh suatu organisme.Proses diferensiasi adalah proses terbentuknya sifat-sifat yang baru atau menghilangnya sifat yang tidak ada sehingga sel mendapat sifat dan struktur yang baru. Jadi diferensiasi menekankan pada perubahan kualitatif.Dengan adanya diferensiasi perbedaan struktur dan sifat-sifat pada sel, jaringan dan organ.

Diferensisasi dikatakan dapat terjadi jika ada perubahan nyata pada morfologi sel (misalnya pembentukan sel epitel kulit dari sel ektodermal) atau perubahan fungsi yang khusus dari sel. Sel-sel yang mempunyai berbagai variasi diferensiasi dapat mempunyai karakteristik pertumbuhan yang berbeda.Variasi diferensiasi juga mempengaruhi kemampuan beberapa sel untuk berpindah dengan memperhatikan yang lainnya. Jadi, perkembangan embriologis yang normal memerlukan kordinasi yang tinggi dari proses diferensiasi, tumbuhan, dan perpindahan sel yang secarakeseluruhan membentuk morfogenesis (proses pembentukan/perkembangan struktur, ukuran, dan bentuk organ.

Diferensiasi mutlak perlu bagi mahluk multiseluler komplek dengan diferensiasi itu akan terjadi pembagian pekerjaan atau aktivitas tubuh, sehingga menjadi efektif. Sebenarnya diferensiasi ada pada seluruh mahluk, bahkan pada mahluk uniseluler seperti pada amoeba, dalam selnya sudah ada pembagian tugas dan sudah memiliki organel.Contoh organel pada amoeba ialah seperti vakuola makanan untuk tugas mencerna makanan, vakuola berdenyut untuk tugas membuang ampas metabolisme atau osmoregulator, pseudopodia untuk pergerakan pindah, dan inti untuk control aktifitas sel.

Selama diferensiasi, sel mendapat sifat-sifat dari, misalnya terbentuk aktin dan miosin pada sel otot atau terjadinya perubahan pada susunan kimianya.Misalnya, dengan adanya enzim.Pada diferensiasi juga ada struktur atau sifat yang menghilang, misalnya pada diferensiasi sel darah mamalia.Mula-mula bakal sel darah merah mengandung nukleus tetapi setelah mengalami diferensiasi terbentuk sel darah merah yang tidak mengandungnukleus.

Hasil proses diferensiasi secara internal, yaitu pertumbuhan anda terbentuknya macam-macam jaringan dan organ yang dipengaruhi faktor lingkungan. Membentuk suatu struktur tubuh yang baru disebut morfogenesis. Perkembangan dan diferensiasi dikontrol oleh DNA (gen) pada nucleolus.

Sel induk bersifat totipotent atau pluripotent.Artinya memiliki sel-sel anak potensi yang lengkap dan banyak bermitosis terus dan berdiferensiasi ke segala arah untuk aktfitas kehidupan.Dengan diferensiasi potensi sel anak menciut dan khas untuk suatu aktifitas khusus, disebut unipoten. Artinya potensi sel itu hanya tunggal: untuk bernafas, atau untuk mencerna, sekresi zat A, pergerakan dan sebagainya.

Dengan diferensiasi terjadilah spesialisasi bagi berbagai populasi sel anak.Spesialisasi itu terjadi baik intra maupun ekstraseseluler. Spesialisasi intra ialah:

Sel otot mengandung mikrofilamen aktin dan myosin yang banyak dan tersusun berjajar rapat, disertai dengan banyaknya mitokondria yang perlu untuk sumber energi bagi proses berkerut-kerut. Sel kelenjar penghasil enzim mengandung retikulum endoplasma kasar yang banyak dan alat golgi yang besar. Sel epitel kulit mengandung retikulum endoplasma banyak dan giat memeroduksi serat keratin. Sel saraf memiliki bentuk khas, yaitu panjang halus seperti serat dan mampu mengalirkan rangsangan listrik maupun kimia, pada ujung serabut dihasilkan cairan kimia. Pada ujung serabut dihasilkan cairan kimia yang disebut neurotransmitter. Sepesialisasi ekstra ialah seperti pembentukan serat ekstraseluler oleh sel-sel fibroblast pada jaringan pengikat dan menunjang, lalu pembentukan bahan matriks (kandung), yang bagi sejenis jaringan dan populasi sel adalah khas.

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

Zigot Zigot adalah ovum yang fertilisasi dibuahi spermatozon. Bagian atas ovum Amphioxus, 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.

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.

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.

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.

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 amfibi 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, jaringan pengikat, serta darah bersama pembuluh dan jantung.

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

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 retikulum endoplasma, ribosom dan badan golgi, akan sangat aktif dan banyak mengisi sel.

Diferensiasi populasi sel, diferensiasi jaringan dan alat. Diferensiasi populasi sel terjadi pada bahan interseluler dan pertautan sel atau komunikasi sesama sel sepopulasi.Semua sel sepopulasi mengandung junction yang khas dan lewatnya dapat dilakukan 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.

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

Faktor Ekstrinsik Faktor ekstrinsik adalah faktor 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 induktor dan mesoderm. Protoplasma, merupakan bahan sel anak, sebagian besar terdiri dari protein dan lemak.Lemak membina membran bersama protein, sedangkan 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). Transkripsi 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 sssskimia 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.

Faktor Intrinsik Faktor intrinsik adalah faktor yang berasal dari dalam sel. Faktor intrinsik 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.

Hormon menjadi faktor 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). Hormon steroid dapat merembes masuk sel, terus ke dalam inti dan merangsang ADN untuk melakukan transkripsi atau replikasi untuk persiapan bermitosis. Hormon non-steroid merangsang zat reseptor pada plasmalemma, dan secara estafet menyampaikan rangsangan kepada ADN inti untuk aktif bertranskripsi atau replikasi.

Disini pengaruh hormon 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 hormon pertumbuhan tingkat larva (juvenile hormone), makaakan tampak gembungan pada daerah tertentu kromatin. Timbulnya gembungan pada beberapa tempat kromatin sel ulat lalat buah, disebabkan adanya rangsang dari hormon pertumbuhan ulat.

Faktor intrinsik 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, pilinan 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).

Tabel 2.1 Hb Abnormal

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.

Faktor-faktor yang mempengaruhi terjadinya diferensiasi Diferensiasi embrionik sel dipengaruhi beberapa faktor, antara lain kontrol gen, hormon sistemik, letaknya, pertumbuhan pertumbuhan lokal, dan matriks protein. Pengaturan tahap diferensiasi tergantung pada faktor-faktor tersebut. Selain itu, growth factors juga mempengaruhi proses diferensiasi sel.

Kontrol gen Seperti pada kebanyakan sel yang berdiferensiasi, perbedaan yang terdapat diantara sel-sel lain bukan disebabkan oleh peningkatan atau pembuangan gen. Perbedaan sel tersebut disebabkan sel mengekspresikan gen yang berbeda. Gen diaktifkan dan dimatikan untuk mengatur sintesis produk gen. Fakta mengatakan bahwa banyak tahap “keputusan” penting diferensiasi dalam embriogenesis di bawah kontrol transkripsional (pengontrolan pembentukan mRNA).

Asam retinoat Salah satu yang berperan dalam diferensiasi sel antara lain adalah asam retinoat yang berasal dari vitamin A. Asam retinoat berfungsi untuk mendorong pertumbuhan dan diferensiasi normal jaringan epitel.

Growth factor Growth factor yang mempengaruhi proses diferensiasi sel adalah BMP-4 (Bone Morphogenic Protein). BMP-4 memiliki peran penting dalam pembentukan tulang.Pada amfibi, BMP-4 aktif pada sel yang berada pada ventral gastrula. Pada saat pertumbuhan embrio, terdapat faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan tersebut, antara lain

Faktor genetic Faktor nutrisi Faktor lingkungan Pada saat proses diferensiasi sel telah tercapai, kondisi sel harus dijaga. Hal tersebut dilakukan melalui kombinasi berbagai faktor, yaitu:

Cell memory yang terdapat dalam genome. Interaksi dengan sel-sel terdekat, melalui faktor parakrin. Sekresi berbagai faktor (faktor autokrin), termasuk faktor tumbuh.

Mekanisme diferensiasi sel

Artikel Terkait