Benarkah Sel Eukariotik Lebih Mudah Mengalami Mutasi?

Selamat datang di artikel pertama saya para pembaca setia Kompasiana. Pada artikel kali ini, saya akan membahas pernyataan sel eukariotik lebih mudah bermutasi daripada sel prokariotik. Sebelum membahas pernyataan tersebut, saya akan menjelaskan apa yang dimaksud dengan sel dan juga mutasi.

Sel merupakan satuan unit organisasi terkecil yang menyusun suatu sistem dalam kehidupan. Sel juga merupakan dasar kehidupan yang berarti semua fungsi dan aktivitas diatur dan juga berjalan di dalam sel. Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dan merupakan penyusun suatu organisme. Setiap makhluk hidup tersusun dari unit struktur dasar yang disebut sel. Dalam KBBI, sel adalah bagian atau bentuk terkecil dari organisme yang terdiri atas satu atau lebih inti, protoplasma, dan zat mati yang dikelilingi oleh selaput sel.Untuk mengetahui lebih dalam tentang sel, mari kita pelajari teori sel terlebih dahulu.                                         

Pada tahun 1655, seorang ilmuwan Inggris yang bernama Robert Hooke, menemukan ruangan kosong bersekat pada jaringan gabus dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ruangan kosong tersebut diberi nama sel. Sel berasal dari bahasa Latin yaitu Cellula yang berarti kamar kecil. Sel gabus (sel mati) dapat ditemukan pada tumbuhan yang sudah mati dan singkong.

Seiring berkembangnya zaman, Antonie van Leeuwenhoek menemukan mikroskop pada tahun 1674. Ia menemukan sel hidup dari alga Spirogyra serta bakteri dengan menggunakan mikroskop. Hasil penemuannya itu menjadikan ia orang pertama yang menemukan sel hidup.

Robert Brown menemukan nukleus pada tahun 1831 dan mengemukakan teori "sel yang hidup memiliki nukleus". M. Schleiden (ahli biologi tumbuhan) bersama Theodor Schwann (ali biologi hewan) berpendapat bahwa setiap makhluk hidup memiliki sel dan sel merupakan kesatuan struktural kehidupan. Pada tahun 1840, Purkinje menjadi orang pertama yang memperkenalkan istilah protoplasma (cairan dalam sel). Rudolf Virchow, seorang ahli fisika asal Jerman, menyatakan bahwa sel berasal dari sel sebelumnya (omnis cellula e cellula). 

Teori- teori tersebut terus menerus berkembang sampai dengan saat ini. Contoh penemuan baru setelah adanya teori sel yaitu teori endosimbiosis yang disampaikan oleh Lynn Margulis. Endo yang berarti dalam dan simbiosis yang berarti hubungan (mutualisme), sehingga dapat dikatakan bahwa endosimbiosis berarti hubungan organel yang ada di dalam sel. Margulis membuktikkan bahwa beberapa organel (dulunya) adalah sel.

Berdasarkan strukturnya, sel dapat dibedakan menjadi dua yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik adalah sel yang memiliki membran inti dan dimiliki oleh Archaebacteria, Cyanobacteria, serta Eubacteria. Sedangkan sel eukariotik adalah sel yang tidak memiliki membran inti dan terdapat pada Fungi, Protista, Plantae, dan juga Animalia.

A. Sel Prokariotik

Prokariotik berasal dari bahasa Yunani yaitu pro yang berarti sebelum dan karyon yang berarti kacang atau biji. Akibat dari tidak adanya membran inti sel, DNA terkumpul pada tempat yang disebut dengan nukleoid. Bahan inti dalam sel juga mengalami kontak langsung dengan protoplasma dikarenakan tidak adanya membran inti sel. Bentuk dari DNA sel prokariotik adalah sirkuler. Pada sel prokariotik, tidak terdapat sistem endomembaran, seperti badan golgi dan retikulum endoplasma. 

Kloroplas dan mitokondria juga tidak ada pada sel prokariotik. Struktur sel prokariotik terdiri dari tiga untai RNA dan ribosom yang bergerak bebas di sitoplasma. Pada kingdom Archaebacteria, penutup selnya berupa pseudopeptidoglikan. Sedangkan pada kingdom Eubacteria, penutup selnya berupa peptidoglikan. Penutup sel (dinding sel) berfungsi sebagai pelindung sel dan juga mempertahankan bentuk sel. Penyerapan air juga diatur oleh dinding sel supaya air yang masuk tidak berlebihan. Struktur dari sel prokariotik meliputi dinding sel, membran plasma, sitoplasma, mesosom, ribosom, DNA, RNA, flagela, serta pili. Berikut penjelasannya :

• Dinding Sel

Dinding sel berfungsi sebagai pelindung dan juga sebagai pemberi bentuk  sel yang tetap. Pada dinding sel terdapat pori-pori sebagai jalan keluar masuknya molekul-molekul.

• Membran Plasma

Membran plasma berfungsi sebagai pelindung molekuler sel terhadap lingkungan sekitarnya, berfungsi juga sebagai jalan dan pengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dan ke dalam sel.

• Mesosom

Mesosom berfungsi dalam pembelahan sel, berperan 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 dibutuhkan 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 dua proses yaitu penyusunan (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) zat-zat.

• Ribosom

Ribosom merupakan organel yang tidak memiliki mebran dan berperan sebagai tempat berlangsungnya sintesis protein.

• DNA

Asam deoksiribonukleat (deoxyribonucleic acid, disingkat DNA) merupakan persenyawaan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa-basa nitrogen. DNA berfungsi sebagai pembawa dan penyimpan informasi-informasi genetik, yakni sifat-sifat yang akan diwariskan kepada keturunan selanjutnya. 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 perintah dari 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 sebagai alat pergerakan. Hal ini dibuktikan dengan percobaan pemotongan flagella suatu bakteri, bakteri tersebut tidak dapat bergerak. Beberapa bakteri memiliki pili di permukaan tubuhnya. Pili mirip dengan flaela namun lebih pendek dari flagela, bentuknya seperti benang. Fungsi pili bagi bakteri adalah untuk menempel pada saat melakukan reproduksi

B. Sel Eukariotik

Eukariotik berasal dari bahasa Yunani yaitu eu yang berarti sebelumnya dan karyon yang berarti kacang atau biji. Sel eukariotik memiliki struktur yang lebih kompleks dibandingkan dengan struktur sel prokariotik karena sel eukariotik merupakan perkembangan (evolusi) dari sel prokariotik. Sel eukariotik memiliki membran inti sel yang mebungkus materi genetiknya (DNA). Pada sitoplasma, terdapat sitosol yang merupakan medium semi cair. Pada umumnya, sel eukariotik memiliki ukuran 2-200m. DNA sel eukariotik kebanyakan berbentuk linear, namun juga ada beberapa DNA yang berbentuk sirkuler seperti yang dijumpai pada mitokondria dan kloroplas. Struktur sel eukariotik terdiri dari empat untai RNA. Ribosom pada sel eukariotik sebagian besar menempel pada RE kasar, namun ada sebagian yang bergerak bebas di sitoplasma. Pada fungi selnya dilindungi oleh dinding sel yang berupa kitin. Sedangkan pada plantae dinding selnya berupa selulosa (saat tumbuhan muda) dan lignin (saat tumbuhan tua). Protista mirip jamur memiliki dinding sel yang berupa selulosa.

Setelah mempelajari teori sel serta perbedaan antara sel prokariotik dan sel eukariotik, mari kita pahami lebih lanjut tentang mutasi sel. Apa yang dimaksud dengan mutasi? Mutasi adalah perubahan pada DNA dan RNA berupa gen ataupun kromosom yang diwariskan kepada keturunannya dan menyebabkan munculnya sifat baru pada suatu makhluk hidup. Individu yang kandungan gennya mengalami mutasi disebut denga mutan. Mutasi juga dapat menghasilkan alel baru.

 Alel adalah gen yang berada di posisi yang sama pada kromosom, namun memiliki sifat berbeda yang disebabkan karena terjadinya mutasi pada gen asli. Sinar ultraviolet, radiasi, bahan kimia adalah beberapa factor yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Setelah membaca pembahasan tentang mutasi, mungkin beberapa dari anda berpikir bahwa mutasi merugikan. Namun, tidak semua mutasi merugikan, contoh hasil mutasi yaitu buah tanpa biji. Sangat disayangkan bahwa mutasi pada tumbuhan mengakibatkan tumbuhan tidak dapat lagi tumbuh secara generatif. Terapi sel kanker tumor juga merupakan salah satu contoh penerapan mutasi.

Faktor yang mendukung terjadinya mutasi disebut dengan mutagen. Mutagen dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu:

• Mutagen kimia, contohnya adalah kolkisin, asam nitrat, gas metana, dan asam digitonin. Zat-zat tersebut menyebabkan terjadinya kesalahan pada replikasi dan menyebabkan perubahan pada susunan kimianya
• Mutagen fisika, contohnya radiasi. Radiasi adalah penyinaran sinar yang bersifat radioaktif, contohnya sinar UV dan gamma. Ikatan gen yang terkena pancaran radiasi akan putus yang menyebabkan terjadinya perubahan susunan kimia dan berlanjut pada terjadinya mutasi.
• Mutagen biologi, contohnya virus dan bakteri.

Berdasarkan sel yang mengalami mutasi, mutasi dapat dibedakan menjadi dua yaitu mutasi somatik dan mutasi gametik. Mutasi somatik terjadi pada sel somatik dan tidak bersifat genetik, contohnya adalah sel kulit. Sedangkan sel mutasi gametik terjadi pada sel organ reproduksi sehingga bersifat genetik yang berarti akan menurun ke keturunan selanjutnya.

Berdasarkan bagian yang bermutasi, mutasi dibedakan menjadi dua yaitu mutasi titik dan aberasi. Mutasi titik (mutasi gen) adalah perubahan pada susunan DNA, namun lokusnya tidak berubah. Hal itu menyebabkan terjadinya perubahan pada basa nitrogen DNA atau RNA. Basa nitrogen terdiri dari adenine (A), sytosin (C), urasil (U), dan guanine (G). Perubahan jenis DNA muncul akibat adanya perbedaan jumlah dan jenis basa nitrogen. Mutasi titik dapat mengakibatkan urutan asam amino berubah sehingga enzim tidak dapat berfungsi dengan benar. Saat ini, mutasi titik digunakan untuk penanda perubahan yang terjadi pada gen lalu mengkaitkannya pada perubahan fenotipe yang terjadi. Contoh mutasi titik adalah reaksi asam nitrit dengan adenine yang menghasilkan zat hypoxanthine. Zat tersebut berpasangan dengan sintosin dan menggantikan adenine.

Aberasi adalah perubahan susunan atau jumlah kromosom. Mutasi gen dapat dibedakan menjadi dua yaitu subtitusi pasangan basa dan pergeseran rangka. Pada substitusi pasangan basa, terjadi penggantian satu pasangan nukleotida dengan pasangan nukleotida lainnya. Persitiwa ini terjadi pada rantai DNA komplementer. Pada pergeseran rangka, terjadi penambahan atau pengurangan sepasang atau lebih nukelotida. Aberasi sering disebut sebagai mutasi kromosom dan biasanya terjadi karena kesalahan saat meiosis dan sedikit dalam mitosis. Mutasi kromosom dapat dikategorikan menjadi tiga, yaitu aneuploidi, delesi, dan aneusomi. 

Aneuploidi adalah perubahan pada jumlah n (set kromosom). Contohnya adalah manusia yang memiliki paket kromosom 2n, di mana setiap satu paket n terdiri dari 23 kromosom. Aneuploidi dibedakan menjadi dua yaitu Autopoliploidi dan Allopoliploidi. Autopoliploidi adalah peristiwa di mana n mengganda dengan sendirinya karena kesalahan saat mitosis, sedangkan Allopoliploidi adalah perkawinan antar spesies yang memiliki jumlah set kromosom yang berbeda. Berbeda dengan aneuploidi, delesi adalah peristiwa di mana fragmen kromosom patah lalu hilang saat pembelahan sel. Sedangkan aneusomi adalah perubahan kromosom akibat tidak menempelnya benang-benang spindel ke sentrofer (anaphase lag) dan kegagalan dalam berpisah.

Berdasarkan penelitian, aneusomi dapat menyebabkan :

Sindrom Turner, diderita oleh perempuan dengan kariotipe (22AA+X0). Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin, serta ovumnya tidak berkembang (ovaricular disgenesis).

Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY), mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Deiderita oleh laki-laki yang menyebabkan testisnya tidak berkembang (testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma (aspermia) dan mandul (gynaecomastis) serta tumbuhnya payudara.

Sindrom Jacobs, kariotipe (22AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk atau melukai mata dengan menggunakan benda tajam, contohnya pensil dan juga sering berbuat tindakan 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. Tengkorak lonjong, bahu lebar pendek, telinga agak ke bawah dan tidak wajar menjadi ciri-ciri penderita sindrom Edward.

Berdasarkan factor kejadiannya, mutasi dibagi menjadi dua yaitu mutasi alami dan mutasi buatan. Mutasi alami adalah mutasi yang terjadi dengan sendirinya secara tiba-tiba. Mutasi alami disebabkan oleh pancaran sinar radiasi dan jarang sekali terjadi. Sedangkan mutasi buatan adalah mutasi yang dilakukan untuk meneliti genetika sehingga  mengakibatkan munculnya varietas baru.

Seperti yang sudah tertulis sebelumnya, sel dibedakan menjadi dua yaitu sel eukariotik dan sel prokariotik. Perbedaan yang paling utama adalah ada tidaknya membran inti sel. Sel eukariotik mempunyai membran inti sel sedangkan sel prokariotik tidak memilikinya. Perbedaan yang lainnya adalah bentuk DNA, penutup sel (dinding sel), serta struktur dan letak ribosom. Sedangkan mutasi adalah perubahan genetik dari suatu keturunan ke keturunan berikutnya.

Setelah mengetahui tentang teori sel dan mutasi serta perbedaan sel prokariotik dan eukariotik, saya akan memberikan opini saya mengenai pernyataan "Sel eukariotik lebih mudah mengalami mutasi dibanding dengan sel prokariotik".  Saya tidak setuju dengan pernyataan tersebut karena beberapa alasan.

Alasan pertama adalah sel eukariotik memiliki organel yang lebih modern daripada sel prokariotik karena sel eukariotik merupakan perkembangan dari sel eukariotik sehingga dapat meminimalisir kemungkinan terjadinya mutasi. Sel terdiri dari berbagai macam organel dan struktur lainnya yang membentuk suatu sistem dan melakukan suatu fungsi. Sel juga memiliki RNA dan DNA yang merupakan kandungan asam nukleat pada sel. Asam nukleat berfungsi sebagai penyimpan sifat suatu individu yang bersifat genetic (diturunkan pada keturunan berikutnya). Satuan penyusun asam nukleat adalah nukleotida. Pada sel, DNA hanya terdapat satu macam, sedangkan RNA ada tiga macam yaitu m-RNA, r-RNA, dan t-RNA. Messenger RNA (m-RNA) berperan sebagai pembawa pesan, ribosomal RNA (r-RNA) terdapat pada ribosom, dan transfer DNA (t-RNA) yang berperan dalam mentransfer asam amino.

Terdapat tiga organel yang mengandung DNA dan RNA yaitu nucleus, mitokondria, dan kloroplas. Pada awal pembentukan sel, hanya terdapat inti sel. Lama kelamaan, organel lain seperti mitokondria dan kloroplas akan masuk ke dalam sel dan sel menjadi tambah besar. Organel tersebut masuk ke dalam sel karena mereka butuh "rumah", mereka membutuhkan perlindungan supaya tidak dimakan oleh sel lain. Mitokondria dan kloroplas merupakan bagian yang terpisah dari sel pada awalnya sehingga mereka pasti memiliki DNA dan RNA.

Sebenarnya, seberapa pentingkah DNA dan RNA bagi sel? DNA dan RNA merupakan factor yang menentukan pewarisan sifat sehingga tanpanya tidak akan terjadi pewarisan sifat pada suatu makhluk hidup. Bentuk DNA pada sel eukariotik (linear) lebih sederhana daripada sel eukariotik (sirkuler).  Seperti yang sudah dituliskan sebelumnya, sel prokariotik terdiri dari tiga untas RNA, sedangkan pada sel eukariotik terdiri empat untas RNA. Dapat dilihat bahwa sel eukariotik lebih sukar mengalami mutasi dikarenakan struktur modernnya.

Alasan kedua adalah sel eukariotik yang membutuhkan dua pasang gamet (2n) dalam pembelahan seksualnya. Bila terjadi pembelahan sempurna, setiap sel akan memiliki satu pasang gamet (n+n) yang merupakan setengah dari materi genetic sel awal, sedangkan mutasi terjadi jika pembelahan kromosom tidak beraturan yang menyebabkan setiap gamet memiliki sifat yang berbeda. Lain halnya dengan sel prokariotik, rekombinasi gen dapat terjadi dengan tiga cara yaitu konjugasi (pentransferan DNA dari suatu sel ke sel lainnya melalui saluran pilus), transformasi (pengambilan DNA dari organisme yang sudah mati), dan transduksi (terjadi melalui virus fag).

Pada sel eukariotik, pembentukan organisme baru yang terjadi akibat adanya reproduksi secara seksual, diperlukan gamet jantan dan betina. Dua sel induk akan melalui proses meiosis dan hasil pembelahannya akan bersifat setengah dari materi genetic sel induk. Pada tahap yang pertama, terjadi pertukaran pasangan kromosom melalui rekombinasi kemudian pasangan tersebut akan dipisahkan oleh sentrosom. Pada akhirnya, setiap pasangan akan memiliki satu pasang sentriol dan jika pembelahan ini terjadi secara tidak beraturan maka akan menyebabkan terjadinya mutasi.Berbeda dengan sel prokariotik, sel eukariotik akan menghasilkan variasi gen pada reproduksi seksualnya dan akan terbentuk susunan gen yang baru pada setiap keturunannya. Hasil penurunan sifatnya mirip tapi tidak sama.

Alasan ketiga adalah adanya membran inti sel pada sel eukariotik. Fungsi dari membran adalah sebagai pelindung inti sel. Sel yang memiliki sistem pertahanan yang kuat pastinya jauh lebih sulit terjadi mutasi daripada sel yang tidak memiliki sistem pertahanan. Pada sel prokariotik, inti sel hanya dilindungi oleh membran sel, sedangkan pada sel eukariotik inti sel juga dilindungi oleh membran inti sel yang berarti terdapat dua pelindung pada inti sel tumbuhan (membran sel dan membran inti sel) dan tiga pelindung pada inti sel hewan (membran sel, membran inti sel, dan dinding sel). Semakin banyak perlindungan, DNA dan RNA juga semakin terhindar dari luar dan juga pengaruh factor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi.

Dengan beberapa alasan di atas, saya menyimpulkan bahwa sel prokariotik lebih mudah mengalami mutasi dibandingkan dengan sel eukariotik. Struktur sel eukariotik yang lebih modern dan juga sempurna serta juga adanya membran inti sel yang melindungi inti sel membuat sulitnya terjadi perubahan ataupun mutasi. Adanya pendapat bahwa sel eukariotik merupakan evolusi dari sel prokariotik yang sederhana semakin mendukung opini saya.

Sekian artikel pertama saya, semoga dapat bermanfaat bagi kita semua. Terima kasih.

-----

Daftar Pustaka

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

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

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

Karmana,Orman.2008. Cerdas Biologi Untuk Kelas XI SMA/MA Program IPA.Bandung: Grafindo Media Pratama

Syamsuri, Istamar.2007. Biologi Untuk SMA Kelas XI Semester I.Jakarta : Penerbit Erlangga