Mutasi Pada Sel Prokariotik dan Eukariotik

 Halo saya Thalia siswa SMA Kolese Loyola Semarang dalam tulisan saya yang pertama ini saya akan membahas tentang sel. Sel adalah tingkatan struktural mahluk hidup terendah yang memiliki seluruh sifat kehidupan, seperti reproduksi, pertumbuhan dan perkembangan, pemanfaatan energi, respons terhadap lingkungan, homeostatis, serta adaptasi terhadap lingkungan di sekitarnya.

Dalam sejarah penemuannya terdapat beberapa nama ilmuwan yang ikut ambil bagian dalam teori penemuan sel antara lain :

- Sel pertama kali ditemukan oleh Robert Hook pada tahun 1665. Saat itu Hooke mengamati sel gabus dari dinding tumbuhan yang sudah mati menggunakan mikroskop sederhana. Ia melihat adanya ruangan kecil kosong kemudian menamakannya sel. Sel berasal dari bahasa latin Cellula yang artinya kamar kecil.

- Sel hidup pertama kali ditemukan dan diamati oleh Antonie van Leuweenhock. Sel hidup yang diamati berasal dari sel alga Spirogyradan bakteri yang diamati menggunakan mikroskop sederhana pada tahun 1674.

- Jean Baptiste de Lamark pada tahun 1809 mengeluarkan pendapat bahwa setiap badan hidup merupakan kumpulan dari sel.

- Ludolph Christian Trevianus dan Johann Jacob Paul Moldenhawer menyatakan bahwa setiap mahluk hidup merupakan kesatuan dari sel.

-Theodore Schwaan (ahli anatomi hewan) dan Jakob Schleiden ( ahli anatomi tumbuhan ) pada tahun 1838 berpendapat bahwa sel merupakan unit dasar kehidupan dan setiap mahluk hidup tersusun dari sel.

- Johannes Purkinje pada tahun 1840 memperkenalkan istilah protoplasma yang merupakan cairan di dalam sel

- Max Schlutze  berpendapat bahwa protoplasma merupakan struktur dsar kehidupan dan merupakan bagian penting dari sel.

- Rudolf Ludwig Karl Virchow pada tahun 1858 menyatakan bahwa sel berasal dari sel sebelumnya ( omnis cellula e cellula)

- Robert Brown menemukan nukleus ( inti sel ) yang ditemukannya pada sel tanaman anggrek. Ia berpendapat bahwa nukleus memiliki arti penting dalam sel karena mengatur semua aktivitas didalam sel.

- R. Strasburger menyatakan bahwa setiap inti sel berasal dari inti sel sebelumnya melalui pembelahan

- C. Bernard menyatakan bahwa nukleus adalah bagian terpenting dari sel karena mengatur seluruh kegiatan sel

Setelah mengetahui teori penemuan sel mari kita memahami apa saja jenis sel itu. Sel dapat dibedakan berdasarkan ada dan tidaknya membran inti. Ada dua tipe sel yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik.

- Sel Prokariotik ( berasal dari bahasa Yunani pro= sebelum , karyon = inti) merupakan sel yang belum memiliki nukleus atau tidak memiliki mebran inti yang memisahkan materi genetik dengan organel sel lainnya. Materi genetik DNA dalam sel prokariotik tampak terkonsentrasi pada suatu tempat yang disebut nukleoid. Contoh sel prokariotik adalah sel hewan dan ganggang hijau biru. - - Sel Eukariotik ( berasal dari bahas Yunani eu = sebenarnya , karyon = inti) merupakan sel yang memiliki nukleus yang sebenarnya atau materi genetik DNA yang terbungkus membran inti sel. Pada sitoplasma atau daerah antara nukleus dan membran luar terdapat medium cair berupa sitosol yang terdapat organel-organel lain yang sebagian besar tidak terdapat pada sel prokariotik. Contoh sel eukariotik adalah sel hewan dan tumbuhan.

Dalam penjelasan sel prokariotik kita mendengar bahwa ada organel- organel lain yang terdapat pada sel dan mari kita ketahui satu persatu :

1. Membran Sel ( Membran Plasma )

membran sel merupakan lapisan tipis yang membatasi isi sel dengan lingkungan luar. Membran sel bersifat selektif permeabel atau hanya dapat dilewati oleh ion, molekul, dan senyawa tertentu. Pada sel hewan dan manusia membran sel terletak paling luar sedangkan pada sel tumbuhan membran sel terletak dibawah dinding sel yang mengelilingi sel tumbuhan. Membran sel berfungsi sebagai penyokong, dan memberikan perlindungan terhadap sel juga sebagai kontrol pergerakan material yang keluar masuk sel.

2. Nukleus ( Inti Sel )

merupakan bagian terpenting dalam sel karena seluruh kegiatan sel diatur dalam nukleus. Nukleus diselubungi membran ganda. Didalam nukleus terdapat nukleoplasma dan nukleolus yang mengandung DNA dan protein histon. Nukleus memiliki fungsi sebagai pembawa gen dan pengendali kerja sel khususnya dalam mengontrol sintesis protein mRNA sesuai dengan perintah DNA

3. Sitoplasma

adalah cairan sel yang terletak di dalam membran plasma diluar inti sel dan organel sel lainnya. Sitoplasma berbentuk caitan homogen yang jernih dan mengandung banyak bahan makanan dan dapat mengalami perubahan konsentrasi dari fase sol ke fase gel atau sebaliknya. Sitoplasma berfungsi sebagai tempat organel sel dan sitoskeleton, memungkinkan terjadinya pergerakan organel oleh aliran sitoplasma, tempat terjadinya reaksi metabolisme sel dan tempat menyimpan molekul-molekul organik

4. Ribosom

berbentuk butiran kecil dengan diameter 20-22 nm. Sel-sel tertentu dengan laju sintesis protein yang tinggi memiliki jumlah ribosom. Ribosom dapat dibedakan menjadi dua jenis yaitu ribosom terikat dan ribosom bebas. Ribosom bebas tersusun didalam sitosol sedangkan ribosom terikat terletak menempel pada RE. Sintesis protein adalah proses pencetakan protein di dalam sel. Jenis dan urutan asam amino ditentukan oleh DNA.

5.  RE ( Retikulum Endoplasma )

Organel ini berupa sistem membran yang berlipat-lipat, menghubungkan antara membran sel dengan membran inti, dan berperan dalam proses transpor zat intra sel. Ada dua macam RE yaitu RE halus dan RE kasar yang permukaannya ditempeli banyak ribosom.

 a. RE halus (tidak bergranula) jika permukaan tidak ditempeli  ribosom. Berperan dalam proses sintesis lipid, metabolisme karbohidrat, dan netralisasi racun.

b. RE kasar ( bergranula) memiliki permukaan yang ditempeli oleh ribosom. Berperan membentuk fosfolipid membrannya sendiri dan sintesis protein sektretori. Protein sekretori yang keluar dari RE dibungkus oleh membran vesikula. Vesikula tersebut kemudian berpindah ke bagian sel lainnya dan disebut vesikula transpost.

6. Badan Golgi

ditemukan oleh Cammilio Golgi tahun 1989 dalam sel-sel kelenjar. Berperan sebagai pusat produksi, pergudangan, penyortiran, dan pengiriman produk sel. Badan Golgi berbentuk tumpukan kantong membran pipih sisterna dan vesikula-vesikula. Materi dalam vesikula transpor dari RE akan diterima oleh golgi untuk dimodifikasi disimpan dan akhirnya dikirim ke permukaan sel atau untuk tujuan lain. Dalam tumbuhan badan golgi disebut diktiosom.

7. Lisosom

Berbentuk kantong-kantong kecil dan umumnya berisi enzim pencernaan (hidrolisis) yang berfungsi dalam peristiwa pencernaan intra sel. Sehubungan dengan bahan yang dikandungnya lisosom memiliki peran dalam peristiwa:

*pencernaan intrasel:    mencerna materi yang diambil secara fagositosis

*eksositosis :pembebasan sekrit keluar sel

*autofag : penghancuran organel sel yang sudah rusak

*autolisis : penghancuran diri sel dengan cara melepaskan enzim pencerna dari dalam lisosom ke     dalam sel. Contoh peristiwa ini adalah proses kematian sel secara sistematis saat pembentukan jari tangan, atau hilangnya ekor berudu yang mulai beranjak dewasa.

8. Peroksisom

Peroksisom merupakan kantong kecil yang berisi enzim katalase, berfungsi menguraikan peroksida (H2O2) yang merupakan sisa metabolisme yang bersifat toksik menjadi air dan oksigen. Organel ini banyak ditemui pada sel hati. Glioksisom adalah badan mikro pada tumbuhan, berperan dalam proses pengubahan senyawa lemak menjadi sukrosa.

9. Mitokondria

Organel yang hanya dimiliki oleh sel eukariot ini memiliki dua lapis membran. Membran bagian dalam berlipat-lipat dan disebut krista, berfungsi memperluas permukaan sehingga proses pengikatan oksigen dalam respirasi sel berlangsung lebih efektif. Bagian yang terletak diantara membran krista berisi cairan yang disebut matriks banyak mengandung enzim pernafasan atau sitokrom.

10. Plastida

Merupakan organel yang umumnya berisi pigmen. Plastida yang berisi pigmen klorofil disebut kloroplas, berfungsi sebagai organel utama penyelenggara proses fotosintesis. Kromoplas adalah plastida yang berisi pigmen selain klorofil, misalkan karoten, xantofil, fikoerithrin, atau fikosantin, dan memberikan warna pada mahkota bunga atau warna pada alga. Plastida yang tidak berwarna disebut leukoplas, termodifikasi sedemikian rupa sehingga berisi bahan organik. Ada beberapa macam leukoplas berdasar bahan yang dikandungnya: amiloplas berisi amilum, elaioplas (lipoplas) berisi lemak, dan proteoplas berisi protein.

11. Vakuola

Merupakan rongga yang terbentuk di dalam sel, dan dibatasi membran yang disebut tonoplas. Pada tumbuhan vakuola berukuran sangat besar dan umumnya termodifikasi sehingga berisi alkaloid, pigmen anthosianin, tempat penimbunan sisa metabolisme, ataupun tempat penyimpanan zat makanan. Pada sel hewan vakuolanya kecil atau tidak ada, kecuali hewan bersel satu. Pada hewan bersel satu terdapat dua jenis vakuola yaitu vakuola makanan yang berfungsi dalam pencernaan intrasel dan vakuola kontraktil yang berfungsi sebagai osmoregulator.

12. Sentrosom dan Sentriol

Sentrosom merupakan organel yang disusun oleh dua sentriole. Sentriole berbentuk seperti tabung dan disusun oleh mikrotubulus yang terdiri atas 9 triplet,  terletak di dekat salah satu kutub inti sel. Sentriole ini berperan dalam proses pembelahan sel dengan membentuk benang spindel. Benang spindel inilah yang akan menarik kromosom menuju ke kutub sel yang berlawanan.

13. Sitoskeleton

merupakan kerangka sel yang kuat dan lentur, berupa jalinan serabut yang tersebar di seluruh sitoplasma. Berfungsi untuk menyokong dan mempertahankan bentuk sel serta sebagai tempat tertambatnya beberapa organel tertentu. Berdasarkan ukuran dapat dibedakan menjadi 3 yaitu mikrotubula, mikrofilamen ,dan filamen intermediet

14. Dinding Sel

dinding sel hanya terdapat pada sel tumbuhan, jamur, alga,dan ganggang. Sel tumbuhan awalnya membentuk dinding sel primer yang lentur dan relatif tipis kemudian diantara dinding primer antar sel membentuk lamela tengah dari pektin atau polisakarida yang bersifat lengket. Kemudian sel tersebut akan membentuk dinding sel sekunder dari bahan selulosa yang kaku diantara membran plasma dan dinding primer. Fungsi dinding sel yaitu melindungi sel, mempertahankan bentuk sel dan mencegah penyerapan air yang berlebihan.

Setelah kita mengetahui cukup dalam tentang sel kita akan berlanjut pada mutasi pada sel. Mutasi ? Apakah mutasi itu ? Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik ( DNA maupun RNA), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik) maupun pada taraf kromosom. Mutasi pada tingkat kromosomal biasanya disebut aberasi. Mutasi pada gen dapat mengarah pada munculnya alel baru dan menjadi dasar munculnya variasi-variasi baru pada spesies. Individu yang memperlihatkan perubahan sifat (fenotipe) akibat mutasi disebut mutan. Dalam kajian genetik, mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat (individu tipe liar atau "wild type").

Macam-macam Mutasi Berdasarkan Sel yang Bermutasi

- Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik, yaitu sel tubuh seperti sel kulit. Mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya.

- 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.

Macam-macam mutasi berdasarkan bagian yang bermutasi

- Mutasi titik

Mutasi titik merupakan perubahan pada basa N dari DNA atau RNA. Mutasi titik relatif sering terjadi namun efeknya dapat dikurangi oleh mekanisme pemulihan gen. Mutasi titik dapat berakibat berubahnya urutan asam amino pada protein, dan dapat mengakibatkan berkurangnya, berubahnya atau hilangnya fungsi enzim. Teknologi saat ini menggunakan mutasi titik sebagai marker (disebut SNP) untuk mengkaji perubahan yang terjadi pada gen dan dikaitkan dengan perubahan fenotipe yang terjadi.

contoh mutasi gen adalah reaksi asam nitrit dengan adenin menjadi zat hipoxanthine. Zat ini akan menempati tempat adenin asli dan berpasangan dengan sitosin, bukan lagi dengan timin.

- Aberasi

Mutasi kromosom, sering juga disebut dengan mutasi besar/gross mutation atau aberasi kromosom adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis.

- Aneuploidi adalah perubahan jumlah n-nya. Dalam hal ini, "n" menandakan jumlah set kromosom. Sebagai contoh, sel tubuh manusia memiliki 2 paket kromosom sehingga disebut 2n, dimana satu paket n manusia berjumlah 23 kromosom. Aneuploidi dibagi menjadi 2, yaitu: >> Autopoliploidi, yaitu n-nya mengganda sendiri karena kesalahan meiosis. >> Allopoliploidi, yaitu perkawinan atau hibrid antara spesies yang berbeda jumlah set kromosomnya.

- Aneusomi adalah perubahan jumlah kromosom. Penyebabnya adalah anafase lag (peristiwa tidak melekatnya beneng-benang spindel ke sentromer) dan non disjunction (gagal berpisah).

Aneusomi pada manusia dapat menyebabkan:

- 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).

- 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.

- 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.

- Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada kromosom autosom. kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15.

- 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.

Mutasi terjadi pada semua sel karena semua sel hidup mengalami pembelahan dan mutasi adalah tahap dimana sel tidak berhasil membelah secara sempurna sehingga dalam satu sel dapat memiliki jumlah kromosom yang tidak wajar. Mutasi terjadi pada sel eukariotik dan prokariotik lalu menurut saya sejauh mana saya setuju bahwa sel eukariotik lebih cepat bermutasi dibandingkan sel prokariotik ?

Mutasi pada sel eukariotik disebabkan oleh tidak berfungsi atau malfungsi organel sentrosom yang terdiri dari dua sentriol yang saling berpasangan yang gagal memisahkan kromosom dengan pasangannya sehingga sel tersebut dalam pembelahannya tidak terjadi dengan sempurna. Sedangkan pada sel prokariotik mutasi terjadi akibat dari rekombinasi gen. Rekombinasi gen dapat terjadi melalui konjugasi, transduksi, dan transformasi.

Sel eukariotik menurut saya lebih lambat bermutasi karena dalam pembelahan seksualnya membutuhkan dua pasang gamet (2n) yang selanjutnya apabila sel dapat berhasil membelah dengan sempurna setiap sel akan memiliki satu pasang gamet (n+n) yang merupakan setengah dari materi genetik sel sebelumnya dan mutasi terjadi apabila pemisahan kromosom terjadi secara tidak beraturan sehingga setiap gamet memiliki sifat yang berbeda dari sel sebelumnya. Sedangkan sel prokariotik rekombinasi gen terjadi melalui 3 cara yaitu konjugasi dimana DNA ditransfer dari satu sel ke sel lainnya melalui saluran yang disebut pilus, transformasi yaitu pengambilan DNA dari lingkungan yang berasal dari organisme lain yang sudah mati dan transduksi yang terjadi melalui virus fag.

Sel prokariotik karena dalam siklus reproduksinya yang merubah susunan gen dan terjadi secara cepat membuat mutasi lebih cepat terjadi. Dengan adanya proses reproduksi yang cepat memberikan kesempatan untuk variasi gen menyebar dengan cepat dalam suatu populasi sedangkan dalam sel eukariotik hal ini jarang terjadi.

Dalam sel prokariotik, rekombinasi gen, dimana dua materi genetik organisme disatukan menumbuhkan meningkatnya variasi pada gen. DNA dapat ditransfer dari satu organisme ke organisme lainnya dalam proses konjugasi. Donor DNA terjadi melalui saluran yang diebut pili. Dengan transformasi, sel prokariotik mengambil DNA dari lingungannya dari organisme lain yang sudah mati. Juga dalam proses transduksi sel prokariotik mentransfer DNA nya melalui perantara virus fag.

Dalam sel eukariotik yang untuk membentuk organisme baru melewati reproduksi secara seksual, 2 sel induk atau gamet jantan dan betina diperlukan. 2 sel ini akan akan melalui proses meiosis kemudian sel hasil pembelahannya akan memiliki setengah dari materi genetik sel induknya. Dalam tahap pertama meiosis pasangan kromosom akan bertukar pasangan melalui persilangan atau rekombinasi kemudian pasangan kromosom akan terpisah dengan bantuan sentrosom yang terdiri dari sepasang sentriol untuk setiap pasangan kromosom akan memiliki satu pasang sentriol dan apabila pemisahan ini terjadi tidak beraturan mutasi terjadi. Sel hasil mutasi ini berbeda dengan sel induknya.

Sel eukariotik proses reproduksi seksualnya menyebabkan variasi gen. Tidak seperti reproduksi sel prokariotik, susunan baru gen akan timbul pada setiap keturunan. Keturunan sel eukariotik mirip dengan sel induknya namun tidak sama. Setiap induk ambil bagian dalam setengah dari gamet yang diperlukan dalam penyatuan gamet.

Dengan beberapa pendapat tadi saya menyimpulkan bahwa sel prokariotik lebih cepat bermutasi daripada sel eukariotik karena dalam setiap proses reproduksinya rekombinasi gen terjadi sehingga sel keturunannya memiliki susunan gen yang berbeda dengan induknya. Sel prokariotik siklus reproduksinya juga terjadi lebih cepat daripada sel eukariotik sehingga membuat mutasi lebih mudah dan cepat terjadi. Sel prokariotik yang bermutasi juga lebih cepat menyebar dalam suatu populasi sedangkan dalam sel eukariotik proses reproduksi yang cepat jarang terjadi. 

Sel eukariotik juga hanya mampu bereproduksi secara seksual sedangkan sel prokariotik dapat bereproduksi secara aseksual sehingga peluang terjadinya mutasi lebih besar terjadi di sel prokariotik. Hasil reproduksi sel prokariotik juga jauh berbeda dengan sel induknya sedangkan sel eukariotik hasil reproduksinya masih memiriki kemiripan dengan induknya. Dapat dikatakan bahwa setiap siklus reproduksi sel prokariotik mutasi sel terjadi sedangkan pada sel eukariotik hanya terjadi apabila kromosom tidak dapat dipisahkan secara sempurna.

Daftar pustaka: 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |