Basis Diferensiasi Nuklir dan Molekuler dan Pengembangan Gen!
Basis Diferensiasi dan Pengembangan Molekuler:
Setiap kali pertumbuhan terjadi, terjadi peningkatan massa, berat, dll. Jumlah sel bertambah karena pembelahan sel. Kadang-kadang, sel tumbuh dalam ukuran dan tidak membelah dan menyebabkan pertumbuhan. Penggandaan sel yang sederhana akan menghasilkan massa sel tetapi bukan organisme.
Pengetahuan tentang proses perkembangan sebagai pertumbuhan dan diferensiasi sangat penting untuk memahami peristiwa yang mengarah pada pembentukan embrio atau janin. Ketika zigot membelah, sel-sel embrio umumnya tetap totipoten. Dengan kata lain, setiap sel embrio mampu melahirkan embrio dan membentuk organisme dewasa baru. Namun, lambat laun sel kehilangan kemampuan ini dan tidak lagi bersifat totipoten. Dengan mengamati dan mengamati, kita bisa mendapatkan gambaran yang masuk akal tentang bagaimana satu sel menghasilkan satu individu utuh.
Jaringan menjadi terspesialisasi misalnya otak, hati, daun, dll. Proses di mana sel embrionik totipoten diubah menjadi sel khusus yang membentuk dan memunculkan jaringan spesifik disebut diferensiasi. Ketika sel-sel embrio membelah, setelah beberapa waktu potensi perkembangan menjadi terbatas dan ini disebut determinasi.
Ini adalah dogma biologi dan genetika modern bahwa inti dari sebagian besar sel somatik organisme yang lebih tinggi, tidak peduli seberapa berbeda selnya, mengandung salinan dari semua gen inti individu. Sel-sel yang berdiferensiasi memulai set protein baru atau kehilangan kemampuan untuk membentuk satu set protein.
Apa faktor yang bertanggung jawab atas perubahan tersebut? Dianggap bahwa diferensiasi sel dalam tipe yang berbeda selama perkembangan suatu organisme melibatkan pengaturan ekspresi gen, daripada beberapa mekanisme lain seperti mutasi.
Sydney Brener (ahli biologi molekuler Inggris) mengatakan bahwa masalah mendasar dalam biologi perkembangan adalah mempelajari peristiwa dan proses yang dilalui ketika embrio berkembang menjadi dewasa.
Beberapa perubahan embrio akhir diamati di bawah mikroskop. Tetapi perubahan pada tingkat molekuler dimulai pada tahap yang sangat awal- Perubahan seperti itu terjadi jauh sebelum munculnya perubahan morfologis.
Diferensiasi melibatkan proses seperti mitosis, fusi sel, migrasi sel atau interaksi antar sel. Semua proses ini bekerja secara independen satu sama lain. Diperlukan koordinasi dan pendekatan yang tepat untuk mengetahui pola perkembangan yang pasti.
Dapat disimpulkan bahwa:
(i) Diferensiasi dan pengembangan tidak memerlukan perubahan permanen besar-besaran pada DNA inti.
(ii) Proses melibatkan perubahan yang memperkuat diri sendiri dalam sitoplasma dan transkripsi gen selektif.
Basis Diferensiasi dan Pengembangan Nuklir dan Molekuler:
Tumbuhan sebagai lawan hewan biasanya mampu membentuk tumbuhan baru dari bagian vegetatif. Namun, sekarang adalah fakta yang mapan bahwa sel somatik hewan yang berdiferensiasi sebagian seperti sel somatik tumbuhan dalam hal ini. Robert Briggs dan Thomas King telah menunjukkan bahwa nukleus dari sel-sel tahap blastula dan gastrula dari embrio katak (Rana pipiens) ketika ditransplantasikan ke dalam telur enukleasi dapat menghasilkan embrio yang utuh. Kisah tentang transplantasi nuklir (Gambar 6.67) berguna untuk menentukan kapan nukleus suatu jaringan kehilangan kapasitasnya untuk menghasilkan perkembangan yang lengkap untuk pembentukan orang dewasa.
Briggs dan King menggunakan katak rumput, Rana pipiens, dan katak Afrika Xenopus untuk eksperimen canggih. Mereka membuang/menghancurkan inti sel katak atau kodok dan mentransplantasikan inti segar dari sel embrionik dan kecebong ke dalam telur berinti. Banyak embrio dengan inti yang baru ditanam berkembang menjadi kecebong normal (Gbr. 6.67). Tetapi jika nuklei berasal dari sel usus yang berdiferensiasi, kecebong tidak berkembang. Ditemukan bahwa nuklei dari tahap pembelahan awal (hingga 64 sel) dapat dengan mudah ditransplantasikan ke telur enukleasi dan biasanya akan berkembang menjadi kecebong dan katak.
Tetapi nukleus dari tahap akhir biasanya menyebabkan embrio gugur. Tidak ada jaringan katak dewasa yang berdiferensiasi sempurna yang dapat digunakan untuk membuat katak klonal. Ini jelas menunjukkan bahwa inti mengalami beberapa perubahan selama diferensiasi. Proses diferensiasi bersifat reversibel pada tahap awal embrionik.
Namun, pada tanaman, bahkan sel dewasa dapat mengalami diferensiasi untuk membentuk kalus untuk berhasil membesarkan seluruh tanaman. Proses utama diferensiasi adalah karena aktivitas gen yang berubah. Perubahan aktivitas gen ini terutama disebabkan oleh interaksinya dengan lingkungan.
Lingkungan terdekat dapat berupa sitoplasma. Sitoplasma selanjutnya dipengaruhi oleh banyak parameter seperti suhu, kelembaban, cahaya, interaksi sel-sel, dll. Modulasi gen dan sitoplasmanya tidak tergantung.
