Pengertian Kultur Sel Tunggal, Prinsip, Faktor dan Manfaatnya

Selain kultur jaringan, terdapat pula istilah kultur sel tunggal. Apa yang dimaksud kultur sel tunggal ? Dalam artikel ini akan dijelaskan lebih rinci mengenai Pengertian Kultur Sel Tunggal, Prinsip, Faktor dan Manfaatnya.

Pengertian Kultur sel : Apa Arti Kultur Sel Tunggal?

Kultur sel tunggal adalah metode menumbuhkan sel tunggal yang terisolasi secara aseptik pada media nutrisi dalam kondisi terkendali. Kultur sel merupakan metode memperbanyak spesies dengan memanfaatkan sel.

Prinsip Kultur Sel Tunggal:

Prinsip dasar kultur sel tunggal adalah dengan mengisolasi sejumlah besar sel hidup yang utuh dan melakukan kultur pada media nutrisi yang cocok untuk pertumbuhan dan perkembangan yang diperlukan.

Sel tunggal dapat diisolasi dari berbagai jaringan dan organ tanaman hijau serta dari jaringan kalus dan suspensi sel. Sel tunggal dari jaringan tanaman yang utuh bisa didapatkan dari bagian daun, batang, cladode akar, dll. Proses isolasi dilakukan baik secara mekanis maupun secara enzimatik.

Isolasi Mekanis

Isolasi mekanis adalah pemisahan sel yang dilakukan dengan cara merobek atau memotong permukaan eksplan yang disterilkan untuk mengekspos sel diikuti dengan pengikisan sel dengan pisau bedah halus untuk membebaskan sel tunggal dengan harapan bahwa sel tersebut tidak rusak dan layak untuk kultur sel.

Tetapi sangat sedikit sel hidup yang dapat diperoleh dibanding banyak waktu dan usaha yang dilakukan. Penggilingan halus dari permukaan yang disterilkan, eksplan dalam alu-mortar yang disterilkan diikuti dengan membersihkan sel dengan penyaringan. Sentrifugasi sekarang banyak digunakan untuk isolasi mekanis skala besar dari sel-sel yang layak untuk kultur sel.

Isolasi Enzimatik

Cara yang jauh lebih efisien untuk mengisolasi sel dalam skala besar adalah dengan melarutkan bahan semen antar sel, yaitu pektin. Dengan perlakuan pektinase atau makerozim.

Enzim ini memaserasi jaringan tempat sejumlah besar sel variabel dapat diperoleh untuk kultur sel. Ciri khusus isolasi sel secara enzimatik adalah memungkinkan untuk mendapatkan preparasi murni sel-sel yang hidup dengan lebih sedikit usaha dan waktu.

Sel tunggal secara tradisional diisolasi dari jaringan kalus yang rapuh dan kultur suspensi sel. Secara mekanis, sel-sel tunggal secara hati-hati diisolasi dari suspensi sel atau kalus yang rapuh dengan jarum atau kapiler kaca halus. Atau, jaringan gembur dipindahkan ke media cair dan media terus diaduk oleh pengocok.

Agitasi media cair memecah dan mengeluarkan sel tunggal dan gumpalan sel dalam medium tersebut. Akibatnya, akan terjadi suspensi sel. Suspensi sel pertama-tama disaring untuk menghilangkan gumpalan sel dan filtrat kemudian disentrifugasi untuk mengumpulkan sel-sel tunggal dari pelet.

Metode dasar dalam Kultur Sel

Sel tunggal yang terisolasi dapat dikultur baik dalam medium cair atau medium padat. Ada lima metode dasar yang digunakan dalam kultur sel untuk membiakan sel tunggal seperti :
teknik perawat rakit kertas,
teknik pelapisan cawan petri,
teknik ruang mikro,
teknik mikro-tetesan,
pelapisan dengan teknik jaringan perawat.

Dalam teknik kultur sel diketahui bahwa sel tunggal dapat membelah kembali untuk membentuk jaringan kalus. Jaringan kalus tersebut juga mempertahankan kapasitas untuk meregenerasi menjadi tanaman atau planlet melalui organogenesis dan embriogenesis.

Faktor yang Mempengaruhi Kultur Sel Tunggal :

Adapun faktor yang dapat mempengaruhi keberhasilan proses kultur sel adalah sebagai berikut :

1. Komposisi media untuk pertumbuhan kultur sel tunggal umumnya lebih kompleks daripada kultur kalus dan suspensi sel. Sebagai contoh, sel konvolvulus membutuhkan sitokinin dan asam amino yang tidak diperlukan untuk kultur kalus dari spesies itu.
2. Induksi pembelahan sel tunggal menggunakan teknik rakit kertas menunjukkan bahwa sel yang terisolasi mendapatkan nutrisi esensial yang tepat dari massa kalus. Telah disarankan bahwa massa kalus melepaskan nutrisi penting melalui membran plasma sel.
3. Dalam hal teknik pelapisan cawan petri, kepadatan sel pelapisan awal sangat penting.

Manfaat Kultur Sel Tunggal dan Contohnya :

Teknik kultur sel tunggal sangat penting untuk studi fundamental dan mutasi dan memiliki aplikasi industri yang luas.

1. Kultur sel tunggal dapat digunakan dengan sukses untuk mendapatkan klon sel tunggal.

2. Tanaman dapat diregenerasi dari jaringan kalus yang berasal dari klon sel tunggal misalnya pengembangan tanaman tembakau dari satu sel

3. Terjadinya tingkat variabilitas spontan yang tinggi dalam jaringan yang dikultur dan eksploitasinya melalui kultur sel tunggal sangat penting dalam kaitannya dengan program perbaikan tanaman.

4. Salah satu masalah utama pemuliaan mutasi pada tanaman tingkat tinggi adalah pembentukan chimera setelah perawatan mutagenik organisme multi-seluler. Dalam hal ini metode kultur sel tunggal lebih efisien. Sel tunggal yang terisolasi dapat ditangani sebagai sistem mikroba untuk pengobatan mutagen dan untuk seleksi mutan.

Dalam praktiknya, sel tunggal ditanam pada media yang mengandung senyawa mutagenik dan jalur sel yang berproliferasi diisolasi. Sifat mutan dari garis sel yang dipilih dapat dikonfirmasi dengan meregenerasi tanaman dan membandingkan fenotipnya dengan tanaman normal. Banyak garis sel yang resisten terhadap analog asam amunisi, antibiotik, herbisida, racun jamur, dll.

5. Banyak tanaman mensintesis berbagai senyawa alami penting dalam bentuk alkaloid, steroid, dll. Beberapa senyawa alami ini sangat tinggi.

Beberapa ahli telah melaporkan sintesis beberapa kali jumlah alkaloid yang lebih tinggi oleh kultur sel daripada kandungan alkaloid di pabrik yang utuh. Jadi, dari sudut pandang komersial, kultur sel tunggal dalam skala besar dapat menjadi teknik yang berharga untuk produksi industri senyawa alami yang penting tersebut.

6. Biotransformasi adalah konversi seluler dari senyawa substrat yang dipasok secara eksogen yang tidak tersedia dalam sel atau prekursor senyawa seluler tertentu menjadi senyawa baru atau senyawa yang dikenal dalam jumlah yang lebih tinggi.

Sebuah sel dapat digambarkan sebagai pabrik metabolisme di mana sejumlah besar sistem enzim bekerja. Ketika sel-sel diumpankan dengan senyawa analog atau senyawa antara atau prekursor dari jalur metabolisme, sel-sel menempatkannya segera ke jalur metabolisme tertentu dan menghidupkan mesinnya untuk memproduksi senyawa tertentu. Kultur sel tunggal adalah sistem yang ideal untuk mempelajari biotransformasi.

Secara umum, dua pendekatan yang diikuti untuk studi biotransformasi menggunakan kultur sel tunggal seperti berikut :

• Sel diberi makan dengan senyawa substrat yang biasanya tidak tersedia untuk tanaman. Tujuan utama dari pemberian tersebut adalah untuk memperoleh senyawa baru melalui pro
  ses biotransformasi.
• Sel diberi makan dengan prekursor senyawa yang tersedia di pabrik. Tujuan utama pemberian makan tersebut adalah untuk meningkatkan produksi senyawa.

7. Induksi poliploidi telah ditemukan sangat berguna untuk pemuliaan tanaman untuk mengatasi masalah sterilitas yang terkait dengan hibrida tanaman yang tidak terkait. Poliploidi dapat dengan mudah dicapai dengan kultur sel tunggal.

Sejumlah besar hibrida steril secara genetik ada di genus Saccharum. Ketika kultur sel dari hibrida steril tersebut diperlakukan dengan 50 mg / L colchicine selama 4 hari, telah ditemukan bahwa sekitar 48% dari sel yang diperlakukan tersebut menjadi poliploid yang seragam. Sel-sel poliploid ini kemudian diinduksi untuk meregenerasi sejumlah besar tanaman subur. Dalam hal ini, kultur sel juga sangat berguna dengan tanaman lain.

Demikianlah mengenai Pengertian Kultur Sel Tunggal, Prinsip, Faktor dan Manfaatnya. Semoga bermanfaat dan dapat mmenambah wawasan.

Sumber referensi : http://www.biologydiscussion.com/plant-tissues/single-cell-culture/single-cell-culture-meaning-principle-factors-and-importance-plant-tissue-culture/14687