Pengertian diferensiasi sel adalah proses di mana sel mengalami perubahan dalam ekspresi gen untuk menjadi jenis sel yang lebih spesifik. Proses diferensiasi sel memungkinkan organisme multi-sel untuk menciptakan tipe sel dan rencana tubuh fungsional yang unik. Proses diferensiasi sel didorong oleh genetika, dan interaksinya dengan lingkungan.
Semua organisme dimulai dari satu sel. Sel tunggal ini membawa kode DNA untuk semua protein yang digunakan organisme dewasa. Namun, jika sel ini mengekspresikan semua protein ini sekaligus tidak akan berfungsi. Sel ini harus membelah berulang kali, dan sel-sel harus memulai proses diferensiasi sel saat mereka membagi. Garis sel mulai muncul, dan sel-sel menjadi lebih dan lebih spesifik. Akhirnya, seluruh organisme terbentuk dengan ratusan jenis sel yang berbeda dari proses diferensiasi sel ini.
Massa sel asli, yang belum mengalami diferensiasi, dikenal sebagai sel induk. Tidak seperti pembelahan sel normal, yang menciptakan dua sel anak perempuan yang identik, pembagian sel punca adalah pembelahan sel asimetris. Dalam hal ini, salah satu sel tetap identik dengan sel induk induk. Di sel lain, pemicu kimia mengaktifkan proses diferensiasi sel, dan sel akan mulai mengekspresikan DNA dari jenis sel tertentu. Sel induk yang dapat berdiferensiasi menjadi seluruh organisme dikenal sebagai sel induk embrio dan dikatakan sebagai totipoten.
Sebaliknya, tubuh juga memiliki banyak sel yang hanya berpotensi majemuk. Sel-sel ini telah mengalami diferensiasi sel. Sel-sel induk ini hanya dapat membelah menjadi rentang tipe sel yang sempit. Sumsum tulang, misalnya, mengandung sel punca somatik yang hanya bisa menjadi sel darah merah. Sel-sel ini diperlukan untuk pengisian sel darah secara konstan, yang sebagian besar tidak aktif selain kemampuan membawa oksigen.
Contoh Diferensiasi Sel Dalam Hewan
Setelah proses pembuahan pada hewan, organisme bersel tunggal yang disebut zigot terbentuk. Zigot adalah totipoten, dan akhirnya akan menjadi keseluruhan organisme. Bahkan hewan terbesar di Bumi, paus biru, dimulai sebagai sel tunggal. Jaringan dan sistem organ yang rumit, yang benar-benar berbeda dalam bentuk dan fungsinya, semuanya berasal dari zigot. Proses diferensiasi sel dimulai pada awal organisme. Pada saat gastrula terbentuk, sel-sel sudah mulai mengekspresikan berbagai bagian DNA.
Perubahan ini mendorong proses pelipatan pertama dalam embrio. Ketika jaringan terus terbentuk, beberapa sel mulai melepaskan hormon, atau pemicu kimia yang memberi sinyal pada berbagai sel untuk bereaksi. Hormon sinyal mengarahkan ekspresi DNA di berbagai bagian tubuh, yang mendorong diferensiasi sel mereka lebih lanjut. Pada manusia hanya membutuhkan sedikit lebih dari satu bulan untuk jantung yang belum sempurna dan sistem sirkulasi untuk terbentuk.
Ketika sistem terus terbentuk, banyak sel induk kehilangan totipotency mereka, mereka sendiri menjalani diferensiasi sel. Ini memungkinkan produksi sel khusus yang lebih cepat, yang dibutuhkan organisme yang sedang tumbuh untuk mempertahankan pertumbuhannya dan memasuki dunia dengan sukses. Melalui diferensiasi sel, jaringan yang berbeda seperti jaringan otak dan otot terbentuk dari sel tunggal yang sama.
Contoh Diferensiasi Sel Dalam Hewan Pada Tanaman
Sementara siklus hidup tanaman kadang-kadang tampak asing dan kompleks, proses diferensiasi sel sangat mirip. Sementara ada hormon berbeda yang terlibat, semua tanaman juga berkembang dari satu sel. Benih adalah kandang pelindung untuk zigot, yang juga menyediakan pasokan makanan. Ini sangat mirip dengan telur di dunia hewan. Zigot di dalamnya mengalami pembelahan sel, dan menjadi embrio kecil. Pembangunan terhenti, karena benih didistribusikan ke dunia.
Setelah musim dingin, atau kapan pun lingkungan prima, benih akan menyerap kelembapan dan memulai kembali proses pengembangan. Embrio akan mulai membentuk dua meristem. Meristem adalah bagian unik dari sel induk, yang mengalami diferensiasi sel ketika mereka tumbuh keluar. Satu akan tumbuh ke permukaan, sementara yang lain akan menjadi akar.
Di dalam akar, lapisan sel terbentuk di sekitar meristem, membentuk tutup akar. Lapisan sel ini terlepas ketika akar bergerak melalui tanah, dan secara konsisten digantikan oleh meristem. Di bagian dalam meristem, diferensiasi sel terjadi dalam arah yang berbeda. Hormon dan lingkungan di sini mengarahkan sel untuk menjadi jaringan vaskular dan sel pendukung. Ini pada akhirnya akan membawa air dan nutrisi ke bagian atas tanaman.
Di permukaan, meristem bertindak dengan cara yang sama. Ketika ia membelah ke atas, ia menciptakan sel-sel ke dalam dan keluar. Sel-sel dalam menjalani diferensiasi yang mirip dengan akar, menciptakan lebih banyak jaringan vaskular. Di luar, sel-sel menjalani diferensiasi sel menjadi batang dan daun. Ini setara dengan organ-organ hewan yang berbeda, dan berbeda dari sel awal sebagai sel hewan.
Jika Anda tidak yakin, ambil biji pohon ek dan bandingkan dengan pohon besar itu akan menjadi. Tidak hanya itu jauh lebih kecil, itu juga mengandung jenis sel yang sama sekali berbeda. Ini dapat dipertanggungjawabkan melalui proses diferensiasi sel.
Proses Diferensiasi Sel
Salah satu kunci untuk proses diferensiasi sel adalah faktor transkripsi. Hormon dan zat kimia ini mengarahkan aktivitas di sekitar DNA, menentukan apa yang ditranskripsikan dan apa yang diabaikan. Faktor-faktor yang ada dalam sel sejak lahir sampai mati ditentukan oleh tubuh, dan sel-sel lain di sekitarnya.
Misalnya, pankreas atau tiroid dapat melepaskan hormon yang meminta pertumbuhan sel. Faktor transkripsi ini secara langsung berdampak pada protein yang mentranskripsikan DNA, mengubahnya pada akhirnya menjadi protein fungsional dan lebih banyak sel. Namun, ketika sel mulai saling berdempetan, mereka juga akan memberi sinyal satu sama lain bahwa tidak ada ruang lagi. Dengan demikian, proses diferensiasi sel memiliki banyak masukan dan hasil yang mungkin.
Tujuan Diferensiasi Sel
Kita semua tahu bahwa itu adalah sebuah proses di mana sel-sel menjadi khusus dalam fungsi masing-masing serta struktur. Diferensiasi Sel adalah ketika sel-sel memutuskan jenis sel mereka akan menjadi apa. Diferensiasi Sel tujuannya untuk pengembangan organisme multisel. Seperti disebutkan di atas, kita semua mulai dengan menjadi zigot bersel tunggal, setelah itu diputuskan apakah sel akan menjadi sel otot atau sel saraf, apa struktur itu akan diambil, dan apa fungsi yang akan ditampilkan.
Ketika sel berdiferensiasi (menjadi lebih terspesialisasi), ia dapat melakukan perubahan besar dalam ukuran, bentuk, aktivitas metabolisme, dan fungsi keseluruhannya. Karena semua sel dalam tubuh, dimulai dengan sel telur yang dibuahi, mengandung DNA yang sama, bagaimana perbedaan tipe sel menjadi sangat berbeda? Jawabannya analog dengan naskah film. Aktor-aktor berbeda dalam sebuah film semuanya membaca dari naskah yang sama, namun, mereka masing-masing hanya membaca bagian naskah mereka sendiri.
Demikian pula, semua sel mengandung pelengkap lengkap DNA yang sama, tetapi setiap jenis sel hanya “membaca” bagian-bagian DNA yang relevan dengan fungsinya sendiri. Dalam biologi, ini disebut sebagai ekspresi genetik unik dari setiap sel.
Agar sel dapat berdiferensiasi menjadi bentuk dan fungsinya yang khusus, sel hanya perlu memanipulasi gen-gen itu (dan dengan demikian protein-protein itu) yang akan diekspresikan, dan bukan yang akan tetap diam. Mekanisme utama dimana gen dihidupkan “atau” dimatikan adalah melalui faktor transkripsi. Faktor transkripsi adalah salah satu kelas protein yang mengikat gen spesifik pada molekul DNA dan mempromosikan atau menghambat transkripsi mereka.