Oleh : Ir. Susanna, M.SiFak. Pertanian Unsyiah

BiologiCabang ilmu pengetahuan yg

berhubungan dengan organisme atau benda hidup

Ilmu pengetahuan yg mempelajari tentang kehidupan sejak bbrp tahun yg lalu dengan segala kompleksitasnya dimulai dari sub-partikel atom hingga interaksi antar makhluk hidup dan ekosistem

Merupakan ilmu pengetahuan alam yang bersifat dinamis/selalu berkembang sesuai dengan kemajuan IPTEK

Ciri-ciri ilmu pengetahuan: - Logis sesuai logika/benar menurut penalaran - Selalu berkembang

(bertambah/dinamis) - Diperoleh melalui metode ilmiah

(melalui penelitian-penelitian (eksperimen)

Merangsang penelitian

Hipotesis

Eksperimen design

Percobaan

Mengumpulkan data

Analisis hasil Kesimpulan

Laporan Penemuan/pub Teori Hukum

Tidak sesuai hipotesis

Sesuai hipotesis

*Skema tahap-tahap metode ilmiah

Partikel subtotal

Atom

Molekul

Organel & Sitoplasma

Sel Organisme Populasi

Komunitas

Ekosistem

Biosfer

Gabungan dr 2 atom atau lebih

Unit terkecil substansi

Komponen sel

Unit terkecil organisme

Individu yg tersusun oleh sel khusus

Kelompok organisme sejenis

* Skema Struktur Organisasi Kehidupan

Sel pertama kali ditemukan oleh Robert Hooke (yang hidup pada 1635-1703). Hooke (pada tahun 1665) sel gabus dengan menggunakan mikroskop sederhana. Ternyata sel gabus tersebut tampak seperti ruangan-ruangan kecil. Maka, dipilihlah kata dari bahasa Latin yaitu cellula yang berarti kamar kecil untuk menamai objek yang ditemukannya itu.

Sel adalah unit struktural dan fungsional terkecil dari makhluk hidup. Dari kupu-kupu hingga kanguru, dari pohon kelapa hingga cemara semua tersusun atas sel.

Makhluk hidup ada yang tersusun dari satu sel saja organisme uniseluler

Makhluk hidup yang tersusun lebih dari satu sel organisme multiseluler.

Setiap sel memiliki kemampuan- kemampuan berikut :

Bereproduksi dengan cara membelah diri.

Metabolisme, termasuk mengambil bahan baku, memproduksi molekul-molekul berenergi dan melepaskan hasil produksinya. 

Kinerja sebuah sel tergantung pada kemampuannya untuk mengekstrak dan menggunakan energi kimia yang tersimpan dalam molekul-molekul organik.  Energi ini didapatkan dari proses metabolisme.

Pembuatan protein-protein, mesin bagi sel-sel tersebut, misalnya enzim.  Sebuah sel mamalia rata-rata terdiri dari 10.000 jenis protein yang berbeda.

Memberikan respon terhadap rangsangan eksternal dan internal seperti prubahan temperatur, pH atau kandungan nutrisi. 

Mengatur lalu lintas vesikel.

Setiap sel memenuhi kebutuhannya sendiri dan merawat dirinya sendiri pula.  Mereka bisa mengambil zat-zat nutrisi, mengubahnya menjadi energi, menjalankan fungsi-fungsi khususnya, dan bereproduksi jika dibutuhkan. 

Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:

1. Selaput plasma (membran sel, membran

plasma atau disebut juga plasmalemma)

2. Sitoplasma dan organel sel

3. Inti sel (Nukleus)

1. Selaput Plasma (Plasmalemma)Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).

Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:Protein - Lipid - Protein Trilaminer Layer

Lemak bersifat Hidrofobik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik (larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau Semi Permeabel (teori dari Overton).

Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan /di lewati molekul tertentu saja.

Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan transportasi zat dari sel yang satu ke sel

Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell Wall).

Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel)

Pada lamella tengah terisi zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lain-lain

Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut Noktah

Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.

2. Sitoplasma dan Organel Sel

Bagian yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada dalam inti sel dinamakan Nukleoplasma

Bagian yang padat dan memiliki fungsi tertentu digunakan Organel

Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kimia sel.

Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).

Organel Sel tersebut antara lain :a. Retikulum Endoplasma (RE.)

Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel.Dikenal dua jenis RE yaitu :• RE. Granuler (Rough E.R)• RE. Agranuler (Smooth E.R)

Fungsi R.E. adalah : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Struktur R.E dilihat dengan mikroskop elektron.

b. Ribosom (Ergastoplasma)Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tersuspensi di dalam sel.

Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein dapat dilihat dengan mikroskop elektron

c. Mitokondria (The Power House)Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan Krista

Fungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan "The Power House".

d. LisosomFungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler. Salah satu enzimnya itu bernama Lisozym.

e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa.

Badan golgi banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.

J. Sentrosom (Sentriol)Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis.Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron

g. PlastidaDapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu :1. Leukoplas (plastida berwarna putih

berfungsi sebagai penyimpan makanan), terdiri dari:• Amiloplas (untuk menyimpan amilum) • Elaioplas (Lipidoplas) untuk menyimpan

lemak/minyak).• Proteoplas (untuk menyimpan protein).

2. Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.

3. Kromoplasyaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :• Karotin (kuning)• Fikodanin (biru)• Fikosantin (kuning)• Fikoeritrin (merah)

h. Vakuola (RonggaSel)Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut Tonoplas

Vakuola berisi :• garam-garam organik• glikosida• tanin (zat penyamak)

• minyak eteris (misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar, Zingiberine pada jahe)

• alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)

• enzim• butir-butir pati

Pada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.

i. MikrotubulusBerbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai "rangka sel".Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentukan Sentriol,

Flagela dan Silia.

j. MikrofilamenSeperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel.

k. Peroksisom (Badan Mikro)Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati).

3. Inti Sel (Nukleus)

Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :• Selaput Inti(Karioteka)• Nukleoplasma

(Kariolimfa)• Kromatin / Kromosom • Nukleolus(anak inti).

Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :

• Sel Prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpai pada bakteri, ganggang biru, amuba.

• Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti).

Prokariot

Eukariot

Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.

Gb. Sel selaput penyusun umbi bawang bombay (Allium cepa). Tampak dinding sel dan inti sel (berupa noktah di dalam setiap 'ruang').

Daur Sel

Urutan lengkap proses yang terjadi dalam sel sehingga sebuah sel akan memproduksi dirinya sendiri

Pada organisme multiselluler reproduksi akan menyediakan bahan pertumbuhan, perkembangan, dan perbaikan.

Dalam reproduksi sel bahan gen (AND) di dalam sel akan terbagi secara adil

Pada organisme prokariotik seperti bakteri, reproduksi sel terjadi secara pembelahan biner (pembelahan langsung)

Daur sel

Pada organisme eukariotik, reproduksi sel melibatkan dua proses, yaitu pembelahan inti (mitosis) dan pembelahan sitoplasma (sitokinesis)

1. Mitosis Pada tumbuhan dan hewan sama. Pada tumbuhan dapat dilihat pada titik tumbuh (ujung akar/batang) dgn mikroskop cahaya

Daur sel

Mitosis - profase

- metafase - anafase - telofase

Daur sel

2. Sitokinesis dan pembentukan dinding sel Pada sel tumbuhan pembentukan sel

sudah dimulai pada awal telofase. Diantara fragmoplas terdapat gelembung-gelembung yg nantinya melebur. Kondisi ini merupakan tanda terbentuknya dinding sel, bisa mengandung pektin. RE yg terperangkap akan berubah menjadi plasmodesmata. Dinding pertama lamella tengah

Daur sel

3. Miosis Pembelahan pada sel-sel reproduksi

dari diploid menjadi haploid. Terdiri dari 2 fase pembelahan, yaitu miosis I dan miosis II

a. Pembelahan miosis I (5 tahap) - Leptoten (leptonema) kromosom banyak spt benang-benang halus, diploid dan tunggal

Daur sel

2. Zigoten (zigonema) kromosom homolog saling melekat dan berpasangan

3. Pakhiten (pakhinema) kromosom menebal dan memendek (berpasangan) dan membelah membujur menhasilkan 4 kromatid

Daur sel

4. Diploten (diplonema) Terjadi pelekatan antara kromatid pd satu titik (khiasma)

5. Diakinesis Pasangan kromatid men- jadi pendek & menyusun diri di bagian tepi inti

Daur selFase selanjutnya sama seperti mitosis

yaitu metafase, anafase, & telofase.

b. Pembelahan meiosis II Setelah istirahat sejenak (interkinesis)

pembelahan selanjutnya memasuki profase meiosis II, kromosom memen-dek dan menebal, metafase kromo-som menuju equator, anafase sentromer membelah dua dan menarik kromatid ke kutub telofase II

Komponen Cairan Ekstra Sel (Sifat Kimia sel)

Komponen utama CES adalah air yg berguna sebagai:a. Pelarut bahan-bahan anorganik yg

ada dalam sel.b. Mensuspensikan zat yang tidak larut

dalam air (protein, lemak, glikogen).c. Hidrolisa ion OH- dan H+ dari air yg

bersenyawa dengan bahan organik komplek bahan-bahan sederhana

4. Absorbsi panas, ini penting bagi hewan berdarah panas untuk menurunkan suhu tubuhnya dia akan mengeluarkan keringat

5. Medium tempat terjadinya berbagai proses

6. Bahan sintesa karbohidrat, air + gas CO2 menjadi karbohidrat, energi disimpan dalam ikatan karbohidrat

Sifat Kimia sel

Gas, yg terpenting O2 dan CO2

Untuk mengoksidasi zat makanan sehingga timbul energi.

Pada tumbuhan hijau O2 adalah ampas sintesa karbohidrat, sedang-kan CO2 adalah ampas oksidasi

Berbagai ion anorganik: Na+, Cl-, K+ Ca2+, HCO3-, PO4

3- (dlm jlh besar) dan Cu2+,Zn2+, Mn2+, Co2+, F- (dlm jlh kecil)

Disakarida (sukrosa, laktosa, maltosa, selobiose)

Monosakarida (N=3-6),yaitu triosa, tetrosa, pentosa, dan heksosa

Zat-zat organik, spt: lemak, protein, aspirin, dan vitamin

Hormon molekul-molekul yang dihasilkan oleh sel tertentu dan di keluarkan ke dalam CES & mempe-ngaruhi metabolisme sel

Asam inti asam nukleat Disintesa dlm inti, tetapi mitokondria &

plastid dpt juga mensintesa asam inti. Terdiri dari DNA dan RNA

1. DNA - terletak dalam nukleus - susunan molekulnya satu pasang - gulanya : deoksiribosa - basa organiknya : Timin - sifatnya : mampu berbiak dapat membuat RNA

2. RNA - terletak dalam sitoplasma - susunan molekulnya tunggal - gulanya : ribosa - basa organiknya : urasil - sifatnya : tidak mampu berbiak dibuat oleh RNA

Sifat Fisik Sel

Sel melakukan tukar menukar (transport) zat dengan CES.

Mekanisme transport zat ini terjadi melalui 5 proses, yaitu

a. Difusi b. Osmosis transport pasif c. Filtrasi d. Transport aktif e. Endositosis transport aktif f. Ektositosis

a. Difusi yaitu pergerakan zat dari tempat yang berkonsentrasi tinggi ketempat berkonsentrasi rendah.

b. Osmosa yaitu perembesan zat dari tempat berkonsentrasi tinggi (hypotonis) ketempat berkonsentrasi rendah (hypertonis) melalui selaput semipermeabel.

c. Filtrasi;transpor cara ini terjadi karena perbedaan tekanan atmosfir antara dua ruang yang dipisahkan oleh membran yang permeabel.

d. Transpor aktif;adalah transfor yang melawan proses alamiah. Konsentrasi ion K+ didalam sel jauh lebih tinggi daripada di luar sel.Hal ini tetap demikian;seolah-olah tidak terjadi perembesan ion K+ tersebut ke luar sel.

e. Endositosis Partikel-partikel dari luar sel

menempel pada membran kemudian mendesak membran sehingga terjadilah lekukan yang semakin lama semakin dalam bentuknya seperti kantong dan akhirnya menjadi bulat lalu terlepas dari membran. Bulatan tersebut berisi partikel lalu akan dicerna oleh lisosom/ enzim pencerna yang lain.

f. Eksositosis;Vesikel dari dalam sel berisi senyawa atau sisa metabolisme. Bersama aliran plasma, vesikel tersebut akhirnya sampai pada membran dan terjadilah perlekatan. Daerah perlekatan akan mengalami lisis dan isi vesikel ke luar.

Pinositosis; bahan pada membran plasma reseptor akan menempel sehingga terjadi lekukan. Lekukan semakin dalam dan membentuk kantong. Kantong yang lepas akan membentuk sitoplasma. Kantong ini disebut gelembung pinositosis

Fagositosis; fagositosis merupakan penelanan partikel-partikel makanan dan sel-sel asing oleh amuba dan sel-sel darah putih.