Diferensiasi Sel

A. PENGERTIAN DIFERENSIASI  

Karateristik khusus pertumbuhan sel dan pembelahan sel adalah diferensiasi sel, yang merujuk pada perubahan sifat fisik dan fungsi sel sewaktu sel berdiferensiasi dari embrio untuk membentuk struktur dan organ tubuh yang berbeda --beda. (Guyton, 2008)

Sel yang mengandung bahan-bahan yang bukan umum dan sesuai dengan fungsi disebut diferensiasi. Ini terjadi waktu embryogenesis, yakni pertumbuhan embrio sejak ovum dibuahi sperma. Serat otot, hemoglobin pada eritrosit, sel epidermis yang berserat keratin, sel kelenjar yang mengandung granula dan menggetahkan lender dan sebagainya itu adalah differensasi dari sel induk. (Yatim, 1996)

Pembedaan sel-sel secara fungsional dan struktural ketika sel-sel tersebut menjadi terspesialisasi selama perkembangan suatu organisme multiseluler; tergantung pada kontrol ekspresi gen (Campbell & jane B, 2003)

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 merupakan 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. 

Sel otak banyak mengandung mikrofilamen aktin dan miosin yang tersusun berjejer rapat, juga banyak mengandung mitokondria sebagai sumber energi bagi proses berkerut mengendur. Sel kelenjar penghasil enzim banyak mengandung retikulum endoplasma dan alat golgi yang besar. Sel efitel kulit banyak mengadung retikulum endoplasma dan giat meproduksi serat keratin. 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.

B. TAHAP DIFERENSIASI  

Dalam diferensiasi terjadi kedalam beberapa tahapan yaitu pada tingkat pertumbuhan embrio. Seperti zigot, blastula, grastula, tubulasi, organogenesis. Lebih dari 200 jenis sel dapat diidentifikasi dalam jaringan manusia, berbeda dalam hal struktur, fungsi dan metabolisme kimianya. Semua tipe sel berasal dari sel singel (zigot) mengikuti konsepsi. Zigot digambarkan sebagai totipoten karena akhirnya mampu berdiferensiasi menjadi semua jenis sel yang membentuk organisme dewasa. Karena tidak ada kehilangan materi genetik dari sel somatik selama perkembangan manusia. (Manson, 2008)

• Zigot 

Dalam tubuh terjadi meiosis pada gonad, sehingga terbentuk gamet. Gamet mengalami fertilisasi, sehingga tumbuh menjadi zigot. Zigot mengalami mitosis sehingga menjadi triliyun sel. Sementara, terjadi mitosis,terjadi pula diferensiasi terhadap sel membentuk jaringan dan alat, sampai individu jadi dewasa. Tubuh dewasa dapat lagi melakukan meiosis dalam gonadnya dan akan jadi sel induk (stem cell) gamet jantan atau gamet betina. (Yatim, 1992)

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 epidermisdan 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) sebelahbakal jadi endoderm, sebelah atas bakal jadi ektoderm, dan bagian tengah bakal menjadi mesoderm.

• Gastrula 

Pada tingkat gastrula, embrio sudah mengandung 3 lapis benih yang terdiridari sel-sel yang tersusun di daerah tertuntu tubuh, yaitu ektoderm, mesoderm danendoderm. Pada tingkat grastula, baru berupa daerah sel sedangkan pada tingkatgastrula 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 jadibatang saraf punggung. Bumbung endoderm menjadi lapisan lendir saluranpencernaan, dan bumbung mesoderm akan membentuk otot, alat dalam danrongga 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 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.

Penelitian secara embriologis menunjukkan bahwa sel-sel tertentu di dalam embrio mengatur diferensiasi sel yang berdekatan. Sebagai contoh, korda mesoderm primodial disebut sebagai pengatur primer embrio karena korda tersebut membentuk suatu fokus tempat sisa embrio lain disekelilingnya berkembang. Korda mesoderm primodial ini akan berdiferensiasi menjadi aksi mesoderm berisi somit yang tersusun secara segmental dan sebagai hasil dari induksi dari jaringan sekitarnya, menyebabkan terbentuknya semua organ yang penting di dalam  tubuh.

Sebuah contoh lain dari induksi berlangsung saat vesikel mata yang sedang berkembang berkontak dengan ektpderm kepala dan menyebabkan ektoderm menebal menjadi lempeng lensa yang akan melipat ke dalam untuk membentuk lensa mata. Oleh karena itu, sebagian besar perkembangan embrio merupakan hasil dari induksi semacam itu, yakni satu bagian tubuh mempengaruhi bagian yang lain dan bagian yang lain tersebut masih memengaruhi bagian yang lain lagi. (Guyton, 2008)

C. TEMPAT DIFERENSIASI  

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 lain. Pada sel kelenjar penggetah enzim dan lendir terjadi spesialisasi pada reticulum endoplasma, ribosom dan badan golgi, akan sangat aktif dan banyak mengisi sel. 

2. 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 dialakukan komunikasi dan distribusi bahan secara merata. Antara sel tetangga dibentuk semen(cement) untuk merekatkan seldi sebelahnya.
• Sel sepopulasi atau sejaringan, biasanya memiliki pertautan atau sambungan atau 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 dandapat merembes masuk sel sacara difusi terikat, bertindak sebagai koresepsordalam pengaturan sintesa protein), terdapat dalam jaringan mamalia danmempunyai pengaruh anti mitosis dari suatu pengaturan diri yang bergantungpada ketebalan jaringan yang memproduksinya. Hal ini perlu, agar suatu jaringan tidak terjadi over populasi atau mengalami hyperplasia (pembelahan berlebihanpada 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 maupunzat 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 yangterbatas diperbaharui pada sel anak. Sel embrio yang terdapat pada seluruh bagian tubuh embrio, sel induk terkandung dalam berbagai jaringan atau alat/organ sejakembrio 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.

Sumber :

1. Campbell, N. A., & jane B, R. (2003). Biologi. Jakarta: Erlangga Elizabeth J. corwin. 2007. Buku saku patofisiologi, Ed. 3.Jakarta: EGC
2. Guyton, Arthur C, Hall, John E. 2008. Textbook of Medical Physiology, 11th Edition, EGC.
3. Manson, E. (2008). Cell Biology and Genetics. USA: Elsevier Limited .
4. Mustamir. (2010). Nukleus Dan Diferensiasi Sel. (www.zaifbio.com) diakses 15 Mei 2019
5. Yatim, Wildan. 1992. Biologi Sel. Bandung: Tarsito 
6. Yatim, Wildan. 1996. Biologi Sel. Bandung: Tarsito