Mutasi pada Sel?

Kali ini saya akan membahas tentang sel, jenis sel dan mutasi yang terjadi pada sel prokariotik dan sel eukariotik serta membandingkannya. Sebelum saya membahasnya akan lebih baik jika kita mengenal sel terlebih dahulu. Apakah sel itu? Jadi sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil yang menyusun suatu organisme.

Karena kita sudah berkenalan dengan sel, mari kita melihat sejarah penemuan sel. Sel pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke pada tahun 1665. Robert Hooke adalah orang yang pertama kali melihat sel gabus dari sayatan tipis gabus batang dari tumbuhan oak menggunakan mikroskop sederhana. Ia mencoba melihat struktur sel pada sayatan gabus di bawah mikroskop sederhana itu. Dari hasil pengamatannya diketahui terlihat rongga-rongga yang dibatasi oleh dinding tebal. Jika dilihat secara keseluruhan, strukturnya mirip sarang lebah atau berbentuk segi enam. Satuan terkecil dari rongga tersebut dinamakan sel.

Setelah penemuan tersebut, Antonie van Leeuwenhoek seorang penemu mikroskop pada tahun 1674 menemukan sel hidup dari alga Spirogyra dan bakteri dengan menggunakan mikroskop. Antonie van Leeuwenhoek menjadi orang pertama yang berhasil menemukan sel hidup. Setelah penemuan tersebut, para ilmuwan mulai berlomba-lomba untuk melakukan percobaan tentang sel.

Berdasarkan hasil penemuan-penemuan para ilmuwan tersebut, dapat disimpulkan hal-hal sebagai berikut: sel merupakan penyusun setiap makhluk hidup; sel merupakan unit struktural terkecil makhluk hidup yang menjadi komponen dasar penyusun makhluk hidup; sel merupakan unit fungsional karena sel dapat melakukan fungsi kehidupan, seperti melakukan sintesis protein yang berhubungan dengan pembentukan karakteristik morfologi dan fisiologi, reproduksi pada proses pertumbuhan dan perkembangan, melakukan sebuah respon, atau memanfaatkan suatu energi; sel berasal dari sel sebelumnya; sel merupakan unit hereditas yang dapat mewariskan sifat genetik dari suatu generasi ke generasi berikutnya.

Secara struktural, terdapat dua tipe sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Organisme yang memiliki sel prokariotik, yaitu Archaebacteria, Eubacteria, dan Cyanobacteria. Sedangkan organisme yang memiliki sel eukariotik, yaitu Protista, Fungi (jamur), Plantae (tumbuhan), dan Animalia (hewan).

Sel prokariotik berasal dari kata pro dan karyon yang dalam Bahasa Yunani memiliki arti sebelum dan inti. Jadi sel prokariotik adalah sel yang belum memiliki nucleus atau tidak memiliki membran inti yang memisahkan materi genetic di inti sel dengan bagian sel lainnya. Setiap sel prokariotik memiliki membran plasma, nukleoid (berupa DNA dan RNA), dan sitoplasma yang mengandung ribosom. Sel prokariotik tidak memiliki membran inti. 

Karena tidak mempunyai membran inti, maka bahan inti yang berada di dalam sel mengadakan kontak langsung dengan protoplasma. Ciri lain dari sel prokariotik adalah tidak memiliki sistem endomembran (membran dalam), seperti retikulum endoplasma dan kompleks Golgi. Selain itu, sel prokariotik juga tidak memiliki mitokondria dan kloroplas, namun mempunyai struktur yang berfungsi sama, yaitu mesosom dan kromatofor. Contoh sel prokariotik adalah bakteri dan alga hijau biru. Struktur dari sel bakteri meliputi dinding sel, membran plasma, sitoplasma, mesosom, ribosom, DNA, RNA, flagela, serta pili. Berikut adalah uraian dari struktur sel bakteri:

• Dinding Sel

Dinding sel bakteri tersusun atas peptidoglikan, polisakarida, lemak dan protein. Dinding sel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk yang tetap. Pada dinding sel terdapat pori-pori sebagai jalan keluar masuknya molekul-molekul.

• Membran Plasma

Membran sel atau membran plasma tersusun atas molekul lemak dan protein. Membran plasma berfungsi sebagai pelindung molekuler sel terhadap lingkungan di sekitarnya, dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dan ke dalam sel.

• Mesosom

Pada tempat tertentu, membran plasma melekuk ke dalam membentuk mesosom. Mesosom berfungsi dalam pembelahan sel dan sebagai penghasil energi. Biasanya mesosom terletak di dekat dinding sel yang baru terbentuk pada saat pembelahan biner sel bakteri. Pada membran mesosom terdapat enzim pernapasan yang berperan dalam reaksi-reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi.

• Sitoplasma

Sitoplasma tersusun atas air, protein, lemak, mineral, dan enzim-enzim. Enzim-enzim digunakan untuk mencerna makanan secara ekstraseluler dan untuk melakukan proses metabolisme sel. Metabolisme terdiri dari proses penyusunan (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) zat-zat.

• Ribosom

Ribosom merupakan organel tak bermembran dan sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein. Ukurannya sangat kecil, berdiameter antara 15-20 nm (1 nanometer = 10-9 meter). Di dalam sel bakteri terkandung 15.000 butir ribosom, atau sekitar 25% dari massa total sel bakteri.

• DNA

Asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, disingkat DNA) merupakan persenyawaan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa-basa nitrogen. DNA berfungsi sebagai pembawa informasi genetik, yakni sifat-sifat yang harus diwariskan kepada keturunannya. Karena itu DNA disebut pula sebagai materi genetik.

• RNA

Asam ribonukleat (ribonucleic acid, disingkat RNA) merupakan persenyawaan hasil transkripsi (hasil cetakan, hasil kopian) DNA. Jadi, bagian tertentu DNA melakukan transkripsi (mengopi diri) membentuk RNA. RNA membawa kode-kode genetik sesuai dengan pesanan DNA. Selanjutnya, kode-kode genetik itu akan diterjemahkan dalam bentuk urutan asam amino dalam proses sintesis protein.

• Flagela dan Pili

Beberapa bakteri mempunyai flagella yang berfungsi untuk pergerakan. Hal ini dibuktikan dengan percobaan yaitu jika flagelanya dipotong, bakteri tidak dapat bergerak. Beberapa bakteri memiliki pili di permukaan tubuhnya. Pili lebih pendek dari flagela, bentuknya seperti benang. Fungsi pili bagi bakteri adalah untuk menempel pada saat melakukan reproduksi.

Sel eukariotik (Yunani, eu= sebenarnya, karyon = inti) merupakan sel yang memiliki nucleus yang sebenarnya, atau materi genetic (DNA) yang dibungkus oleh membran inti. Pada sitoplasma atau daerah antara nukleus dan membran sel, terdapat medium semi cair yang disebut sitosol, serta organel-organel sel yang sebagian besar tidak terdapat pada sel prokariotik. Sel eukariotik umumnya berdiameter 10-100 m.

Perbedaan pokok antara sel prokariotik dan eukariotik memiliki membran inti, sedangkan sel prokariotik tidak. Selain itu, sel eukariotik memiliki sistem endomembran, yakni memiliki organel-organel bermembran seperti retikulum endoplasma, kompleks golgi, mitokondria, lisosom, serta kloroplas pada tumbuhan. Sel eukariotikjuga memiliki sentriol, sedangkan sel prokariotik tidak. Struktur sel eukariotik meliputi membran plasma, sitoplasma, nukleus, sentriol, retikulum endoplasma, ribosom, kompleks golgi, mitokondria, lisosom, bahan mikro, dan mikrotubulus.

Setelah mengenal sel prokariotik dan sel eukariotik, mari kita menyapa mutasi. Apakah mutasi itu? Pengertian mutasi menurut Wikipedia adalah

"Perubahan yang terjadi pada bahan genetik (DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom."

Di atas adalah penjelasan singkat dari mutasi. Setelah mengetahui apa itu mutasi, mari kita mempelajari macam-macam jenisnya. Menurut sel yang bermutasi, mutasi dibedakan menjadi 2 yaitu mutasi somatik dan mutasi gametik. Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik, salah satu contoh dari sel somatik adalah sel kulit. Sedangkan mutasi gametik adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet, yaitu sel organ reproduksi yang meliputi sperma dan ovum pada manusia. 

Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan kepada keturunannya. Selain itu menurut bagian yang bermutasi, mutasi dapat dibedakan menjadi 2 yaitu mutasi titik dan aberasi. Mutasi titik adalah mutasi yang mengakibatkan perubahan pada basa Nitrogen dari DNA atau RNA. Mutasi titik dapat berakibat berubahnya urutan asam amino pada protein, dan dapat mengakibatkan berkurangnya, berubahnya atau hilangnya fungsi enzim. Sedangkan aberasi adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. 

Aberasi biasanya sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis. Aberasi sering juga disebut sebagai mutasi kromosom. Mutasi kromosom dapat dibedakan menjadi 3 macam, yaitu : aneuploidi, aneusomi, dan delesi. Aneuploidi adalah perubahan jumlah n-nya. Dalam hal ini, "n" menandakan jumlah set kromosom. Sedangkan aneusomi adalah perubahan jumlah kromosom. Aneusomi dapat terjadi karena disebabkan oleh anafase lag (peristiwa tidak melekatnya beneng-benang spindel ke sentromer) dan non disjunction (gagal berpisah). Pada tubuh manusia, aneusomi dapat menyebabkan:

1. Sindrom Turner, dengan kariotipe (22AA+X0). Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin. Penderita Sindrom Turner berjenis kelamin wanita, namun ovumnya tidak berkembang (ovaricular disgenesis).
2. Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY), mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Penderita Sindrom Klinefelter berjenis kelamin laki-laki, namun testisnya tidak berkembang (testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma (aspermia) dan mandul (gynaecomastis) serta payudaranya tumbuh.
3. Sindrom Jacobs, kariotipe (22AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk mata dengan benda tajam, seperti pensil,dll dan juga sering berbuat kriminal. Penelitian di luar negeri mengatakan bahwa sebagian besar orang-orang yang masuk penjara adalah orang-orang yang menderita Sindrom Jacobs.
4. Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada kromosom autosom. kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15.
5. Sindrom Edward, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada autosom. Autosom mengalami kelainan pada kromosom nomor 16,17, atau 18. Penderita sindrom ini mempunyai tengkorak lonjong, bahu lebar pendek, telinga agak ke bawah dan tidak wajar.

Yang terakhir ada delesi, delesi adalah proses mutasi kromosom yang terjadi ketika sebuah fragmen kromosom patah dan hilang pada saat pembelahan sel. Walaupun secara biologi sebagian besar mutasi menyebabkan gangguan pada kebugaran (fitness) individu, bahkan kematian, mutasi sebenarnya adalah salah satu kunci bagi kemampuan beradaptasi suatu jenis (spesies) terhadap lingkungan baru atau yang berubah.

Dalam kehidupan sehari-hari, mutasi dapat dimanfaatkan dalam dunia kedokteran, misalnya seperti terapi sel-sel tumor. Pada terapi sel-sel tumor, aplikasi radiasi sinar mengion (dikenal sebagai radioterapi, seperti penyinaran dengan sinar X) dan kemoterapi untuk menghambat perkembangan sel-sel tumor dan kanker pada dasarnya adalah menginduksi mutasi pada sel-sel kanker sebagai targetnya. Agensia mutasi tersebut akan menyebabkan sel-sel target berhenti tumbuh karena tidak mampu lagi memperbanyak diri.

Selain itu, pada dunia pertanian, mutasi dapat dimanfaatkan untuk pemuliaan. Pemaparan tanaman terhadap radiasi sinar mengion, seperti sinar gamma dari Co-60, atau terhadap beberapa kemikalia, seperti EMS dan DS, dalam waktu dan kadar tertentu juga digunakan untuk menginduksi mutasi. Dalam penerapan ini, mutasi tidak ditujukan untuk mematikan sel, tetapi untuk mengubah susunan basa nitrogen yang ada pada DNA atau untuk menyebabkan mutasi segmental. Tujuannya adalah ada beberapa sel yang akan mengalami mutasi yang menguntungkan. Dengan demikian, tidak hanya sedikit yang dipaparkan, tetapi ribuan sampai ratusan ribu individu. Cara pemuliaan dengan mutasi biasanya diterapkan pada tanaman hortikultura, seperti tanaman sayuran dan tanaman hias (ornamental).

Setelah membaca penjelasan di atas, apakah kalian sudah paham akan sel beserta mutasinya? Apabila sudah, sekarang saya akan memberikan opini saya mengenai sel, proses mutasinya, dan mengenai manakah yang lebih cepat bermutasi, apakah sel prokariotik atau sel eukariotik?

Seperti yang sudah kita ketahui, sel adalah unit terkecil yang menyusun suatu organisme atau makhluk hidup. Sel sendiri tersusun atas berbagai macam organel dan struktur lainnya, seperti dinding sel (sel tumbuhan), membran sel, nukleus (inti sel), sitoplasma, ribosom, retikulum endoplasma (RE), badan golgi (aparatus golgi), lisosom, peroksisom, glioksisom, mitokondria, plastida yang terdiri atas leukoplas, kromoplas, dan kloroplas (sel tumbuhan), vakuola, sentriol (sel hewan), sitoskeleton, mikrotubula, mikrofilamen (filamen aktin), dan filamen intermediet (filamen antara). Itu semua membentuk suatu sistem yang berada di dalam sel sehingga sel dapat mengerjakan suatu fungsi.

Selain organel dan struktur di atas, sel juga mempunyai DNA serta RNA. DNA dan RNA merupakan kandungan asam nukleat yang ada di dalam sel. Asam nukleat di dalam sel memiliki fungsi sebagai tempat penyimpanan sifat individu yang akan diwariskan, penyimpanan energi, dan koenzim. Asam nukleat merupakan polinukleotida, yaitu suatu polimer yang satuan penyusunnya adalah nukleotida. Nukleotida sendiri tersusun atas beberapa komponen, yaitu basa nitrogen, pentose (gula berkarbon lima), dan gugus fosfat. Di dalam sel, DNA hanya memiliki satu macam saja sedangkan RNA memiliki tiga macam jenis, yaitu m-RNA (messenger RNA sebagai pembawa pesan), r-RNA (ribosomalRNA yang terdapat pada ribosom), dan t-RNA (transfer RNA untuk membawa asam amino).

Di dalam sel, DNA dan RNA hanya dapat ditemukan di dalam 3 bagian organel saja, yaitu nukleus, mitokondria, dan kloroplas (sel tumbuhan). Mengapa demikian? Karena sebenarnya inti sel, mitokondria dan kloroplas adalah 3 bagian yang terpisah. Pada saat pertama kali sel terbentuk, sel hanya mempunyai organel berupa inti sel dan belum ada organel lain. Semakin lama, akan ada organel lain yang masuk ke dalam sel seperti kloroplas dan mitokondria sehingga sel bertambah besar ukurannya. 

Mengapa organel-organel itu masuk ke dalam sel? Karena organel tersebut membutuhkan yang namanya 'tempat tinggal' atau tempat yang digunakan sebagai tempat berlindung. Dengan adanya sel, mereka akan aman di dalamnya tanpa takut akan dimangsa oleh sel lain. Karena mitokondria dan kloroplas adalah bagian yang asalnya terpisah dari sel, maka mereka pasti mempunyai DNA dan RNA. Karena setiap unit makhluk hidup yang terpisah atau berdiri sendiri akan mempunyai DNA dan RNA. Itulah alasan mengapa hanya inti sel, mitokondria dan kloroplas saja yang mempunyai DNA dan RNA.

Pasti kalian bertanya-tanya, apa pentingnya DNA dan RNA bagi sel? Jadi, DNA dan RNA sangatlah penting bagi sel, mengapa demikian? Karena tanpa DNA dan RNA, tidak akan ada pewarisan sifat yang terjadi pada makhluk hidup. Contohnya adalah seorang ibu yang memiliki warna rambut pirang dan seorang ayah yang memiliki warna rambut pirang juga, pasti anaknya akan mempunyai warna rambut yang sama dengan orang tuanya. Itu dikarenakan adanya DNA dan RNA. Bayangkan saja jika kita tidak memiliki DNA atau RNA, pasti kita tidak akan terlihat identik dengan orang tua kita sehingga sulit mengenali orang tua kita.

Setelah mengetahui tentang pentingnya DNA dan RNA, sekarang saya akan membahas tentang bentuk DNA dan RNA yang ada pada sel prokariotik dan sel eukariotik. Ya, seperti yang telah kita ketahui bahwa sel prokariotik merupakan bentuk lampau dari sel eukariotik atau dengan kata lain, sel eukariotik adalah bentuk modern dari sel prokariotik sehingga bentuk DNA dan RNA pada sel prokariotik akan lebih sederhana dibandingkan dengan sel eukariotik. Pada sel prokariotik, DNA memiliki bentuk berupa sirkuler. Sedangkan pada sel eukariotik, DNA memiliki bentuk berupa linear (terdapat di nukleus) yang jauh lebih sempurna dibandingkan DNA sirkuler. Namun, sel eukariotik juga mempunyai DNA sirkuler yang dapat ditemukan pada mitokondria dan kloroplas. Pada sel prokariotik, dapat ditemukan 3 untai RNA yang terletak pada ribosom. Sedangkan sel eukariotik memiliki 4 untai RNA yang terdapat pada ribosom.

Faktor lain yang dapat membuktikan bahwa sel eukariotik lebih sempurna dibandingkan sel prokariotik adalah membran inti sel. Kalian pasti sudah tahu bahwa hanya sel eukariotik saja yang memiliki membran inti sel. Membran ini berguna dalam melindungi inti sel. Apabila sebuah negara memiliki sistem pertahanan yang kuat pasti negara itu akan lebih sempurna dibandingkan dengan sebuah negara yang tidak mempunyai sistem pertahanan sama sekali. Seperti itulah perumpamaan yang saya gunakan untuk menggambarkan sel prokariotik dan sel eukariotik.

Mutasi sendiri adalah perubahan struktur materi genetis yang dapat direproduksi dan dapat diturunkan pada generasi berikutnya. Kata perubahan disini adalah mengubah struktur yang ada di dalam bahan genetis yang berupa DNA dan RNA. Seperti yang sudah kalian ketahui bahwa DNA dan RNA letaknya ada pada 3 bagian di dalam sel, yaitu pada inti sel, mitokondria, dan kloroplas. Namun dari ketiga bagian itu yang akan saya bahas adalah inti selnya. Inti sel merupakan bagian yang paling penting di dalam sebuah sel. Mengapa inti sel menjadi bagian sel yang paling penting? Karena sel adalah penggerak atau pemimpin dari semua kegiatan yang dikerjakan oleh suatu sel. Apabila suatu negara dipimpin oleh seorang presiden maka yang jadi inti selnya adalah presiden dan organel-organel lain adalah rakyatnya.

Lalu apa hubungannya antara perbedaan pada sel prokariotik dan sel eukariotik terhadap proses mutasi? Pada sel prokariotik, inti sel tidak dilindungi oleh membran inti sel. Karena tidak adanya membran inti sel membuat inti sel prokariotik hanya dilindungi oleh membran sel saja. Sedangkan sel eukariotik memiliki membran inti sel yang mampu melindungi inti sel tersebut. Dengan adanya membran inti sel, membuat inti sel eukariotik memiliki perlindungan dua lapis pada sel hewan (membran inti sel dan membran sel) dan perlindungan tiga lapis pada sel tumbuhan (membran inti sel, membran sel dan dinding sel). Semakin banyak lapisannya, membuat DNA dan RNA akan terjaga dengan baik sehingga sulit bagi sel untuk mendapat pengaruh dari luar. Selain itu dengan adanya banyak lapisan yang melindungi sel, membuat sel tidak mudah untuk bermutasi.

Sehingga dapat disimpulkan bahwa sel prokariotik lebih mudah dalam mengalami proses mutasi dibandingkan dengan sel eukariotik. Karena DNA dan RNA pada sel prokariotik tidak dilindungi oleh membran inti sel yang berfungsi untuk melindungi inti sel beserta DNA dan RNA dari pengaruh luar maupun kesalahan yang terjadi di dalam sistem organel sel. Selain itu, Struktur yang dimiliki oleh sel eukariotik lebih sempurna dan modern dibandingkan dengan sel prokariotik sehingga sulit bagi sel eukariotik untuk mengalami perubahan maupun mutasi. Ini terbukti dengan adanya teori bahwa sel eukariotik merupakan hasil evolusi dari sel prokariotik yang sangat sederhana dibandingkan sel eukariotik yang sudah sempurna atau kompleks.

Sekian artikel yang saya buat, semoga artikel saya yang pertama ini dapat bermanfaat bagi kita semua.

Terima kasih.

Sumber:

https://id.wikipedia.org/wiki/Sel_(biologi)

https://id.wikipedia.org/wiki/Mutasi

Irnaningtyas., Istiadi, Yossa. 2014. Buku Siswa Biologi untuk SMA/MA Kelas XI. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Irnaningtyas. 2017. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Kelompok Perminatan Matematika dan Ilmu-Ilmu Alam. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Syamsuri, Istamar. 2007. Biologi untuk SMA/MA Kelas XI Semester I.Jakarta: Penerbit Erlangga.