SISTEM PERNAFASAN MANUSIA

Manusia membutuhkan suply oksigen secara terus-menerus untuk proses respirasi

sel, dan membuang kelebihan karbondioksida sebagai limbah beracun produk dari

proses tersebut.

Pertukatan gas antara oksigen dengan karbondioksida dilakukan agar proses respirasi

sel terus berlangsung. Oksigen yang dibutuhkan untuk proses respirasi sel ini berasal

dari atmosfer, yang menyediakan kandungan gas oksigen sebanyak 21% dari seluruh

gas yang ada. Oksigen masuk kedalam tubuh melalui perantaraan alat pernapasan

yang berada di luar. Pada manusia, alveolus yang terdapat di paru-paru berfungsi

sebagai permukaan untuk tempat pertukaran gas.

Jalannya Udara Pernapasan

1. Udara masuk melalui lubang hidung

2. melewati nasofaring

3. melewati oralfarink

4. melewati glotis

5. masuk ke trakea

5. masuk ke percabangan trakea yang disebut bronchus

6. masuk ke percabangan bronchus yang disebut bronchiolus

7. udara berakhir pada ujung bronchus berupa gelembung yang disebut alveolus

1

(jamak: alveoli)

pertukaran udara yang sebenarnya hanya terjadi di alveoli. Dalam paru-paru orang

dewasa terdapat sekitar 300 juta alveoli, dengan luas permukaan sekitar 160 m2 atau

sekitar 1 kali luas lapangan tenis, atau luas 100 kali dari kulit kita.

Nasal (Hidung)

Hidung merupakan organ pernapasan yang pertama dilalui udara luar. Didalam

rongga hidung terdapat rambut dan selaput lendir berguna untuk menyaring udara

yang masuk, lendir berguna untuk melembabkan udara, dan konka untuk

mengangatkan udara pernapasan.

Faring

Faring merupakan percabangan dua saluran, yaitu saluran tenggorokan (nasofaring)

yang merupakan saluran pernapasan, dan saluran kerongkongan (oralfaring) yang

merupakan saluran pencernaan.

Laring (pangkal tenggorokkan)

merupakan bagian pangkal dari saluran pernapasan (trakea). Laring tersusu atas

tulang rawan yang berupa lempengan dan membentuk struktur jakun. Diatas laring

terdapat katup (epiglotis) yang akan menutup saat menelan. Katup berfungsi

mencegah makanan dan minuman masuk ke saluran pernapasan. Pada pangkal larink

terdapat selaput suara. Selaput suara akan bergetar jika terhembus udara dari paru-

paru

Trakea (tenggorokan)

Batang tenggorokan terletak di daerah leher didepan kerongkongan. Batang

tenggorokkan berbentuk pipa dengan panjang 10 cm. dinding trakea terdiri atas 3

lapisan, lapisan dalam berupa epithel bersilia dan berlendir. Lapisan tengah tersusun

atas cincin tulang rawan dan berotot polos. lapisan luar tersusun atas jaringan ikat.

Cincin tulang rawan berfungsi untuk mempertahankan bentuk pipa dari batang

tenggorokkan, sedangkan selaput lendir yang sel-selnya berambut getar berfungsi

2

menolak debu dan benda asing yang masuk bersama udara pernapasan. Akibat

tolakan secara paksa tersebut kita akan batuk atau bersin.

Bronchus (cabang tenggorokkan)

Ujung tenggorokkan bercabang dua disebut bronchus, yaitu bronchus kiri dan

bronchus kanan. Struktur bronchus kanan lebih pendek dibandingkan bronchus

sebelah kiri. kedua bronchus masing-masing masuk kedalam paru-paru. Didalam

paru-paru bonchus bercabang menjadi bronchiolus yang menuju setiap lobus

(belahan) paru-paru. bronchus sebelah kanan bercabang menjadi 3 bronchiolus,

sedangkan sebelah kiri bercabang menjadi 2 bronchiolus. Cabang bronchiolus yang

paling kecil masuk ke dalam gelembung paru-paru yang disebut alveolus. Dinding

alveolus mengandung banyak kapiler darah. melalui kapiler darah oksigen yang

berada dalam alveolus berdifusi masuk ke dalam darah.

Pulmo (alveolus)

Paru-paru terletak dalam rongga dada diatas diafraghma. Diafraghma adalah sekat

rongga badan yang membatasi rongga dada dengan rongga perut.

Paru-paru terdiri dari dua bagian yaitu paru-paru sebelah kiri dan paru-paru sebelah

kanan. Paru-paru kanan memiliki tiga gelambir sedangkan paru-paru kiri terdiri atas

2 gelambir.

Paru-paru dibungkus oleh 2 buah selaput yang disebut selaput pleura. Selaput pleura

sebelah luar yang berbatasan dengan dinding bagian dalam rongga dada disebut

pleura parietal, sedangkan yang membungkus paru-paru disebut pleura visceral.

Diantara kedua selaput terdapat rongga pleura yang berisi cairan pleura yang

berfungsi untuk mengatasi gesekan pada saat paru-paru mengembang dan

mengempis.

3

Mekanisme bernapas

Pernapasan manusia dibedakan atas pernapasan dada dan pernapasan perut.

Pernapasan dada terjadi melalui fase inspirasi dan ekspirasi, demikian juga untuk

pernapasan perut.

Mekanisme pernapasan dada

1. Fase Inspirasi pernapasan dada

Mekanisme inspirasi pernapasan dada sebagai berikut:

Otot antar tulang rusuk (muskulus intercostalis eksternal) berkontraksi --> tulang

rusuk terangkat (posisi datar) --> Paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam

paru-paru menjadi lebih kecil dibandingkan tekanan udara luar --> udara luar masuk

ke paru-paru

2. Fase ekspirasi pernapasan dada

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut adalah sebagai berikut:

Otot antar tulang rusuk relaksasi --> tulang rusuk menurun --> paru-paru menyusut --

> tekanan udara dalam paru-paru lebih besar dibandingkan dengan tekanan udara

luar --> udara keluar dari paru-paru.

mekanisme pernapasan perut

1. Fase inspirasi pernapasan perut

Mekanisme inspirasi pernapasan perut sebagai berikut:

sekat rongga dada (diafraghma) berkontraksi --> posisi dari melengkung menjadi

mendatar --> paru-paru mengembang --> tekanan udara dalam paru-paru lebih kecil

dibandingkan tekanan udara luar --> udara masuk

2. Fase ekspirasi pernapasan perut

Mekanisme ekspirasi pernapasan perut sebagai berikut:

otot diafraghma relaksasi --> posisi dari mendatar kembali melengkung --> paru-paru

mengempis --> tekanan udara di paru-paru lebih besas dibandingkan tekanan udara

luar -->udara keluar dari paru-paru.

4

ARTOLOGISendi merupakan hubungan antartulang sehingga tulang dapat digerakkan. Hubungan dua tulang disebut persendian (artikulasi).

Komponen penunjang

Beberapa komponen penunjang sendi:

Kapsula sendi adalah lapisan berserabut yang melapisi sendi. Di bagian dalamnya terdapat rongga.

Ligamen (ligamentum) adalah jaringan pengikat yang mengikat luar ujung tulang yang saling membentuk persendian. Ligamentum juga berfungsi mencegah dislokasi.

Tulang rawan hialin (kartilago hialin) adalah jaringan tulang rawan yang menutupi kedua ujung tulang. Berguna untuk menjaga benturan.

Cairan sinovial adalah cairan pelumas pada kapsula sendi.

Macam-macam persendian

Ada berbagai macam tipe persendian:

Sinartrosis

Sinartrtosis adalah persendian yang tidak memperbolehkan pergerakan. Dapat dibedakan menjadi dua:

Sinartrosis sinfibrosis: sinartrosis yang tulangnya dihubungkan jaringan ikat fibrosa. Contoh: persendian tulang tengkorak.

Sinartrosis sinkondrosis: sinartrosis yang dihubungkan oleh tulang rawan. Contoh: hubungan antarsegmen pada tulang belakang.

Diartrosis

Diartrosis adalah persendian yang memungkinkan terjadinya gerakan. Dapat dikelempokkan menjadi:

Sendi peluru: persendian yang memungkinkan pergerakan ke segala arah. Contoh: hubungan tulang lengan atas dengan tulang belikat.

Sendi pelana: persendian yang memungkinkan beberapa gerakan rotasi, namun tidak ke segala arah. Contoh: hubungan tulang telapak tangan dan jari tangan.

Sendi putar: persendian yang memungkinkan gerakan berputar (rotasi). Contoh: hubungan tulang tengkorak dengan tulang belakang I (atlas).

5

Sendi luncur: persendian yang memungkinkan gerak rotasi pada satu bidang datar. Contoh: hubungan tulang pergerlangan kaki.

Sendi engsel: persendian yang memungkinkan gerakan satu arah. Contoh: sendi siku antara tulang lengan atas dan tulang hasta.

Amfiartosis

persendian yang dihubungkan oleh jaringan tulang rawan sehingga memungkinkan terjadinya sedikit gerakan

Sindesmosis: Tulang dihubungkan oleh jaringan ikat serabut dan ligamen. Contoh:persendian antara fibula dan tibia.

Simfisis: Tulang dihubungkan oleh jaringan tulang rawan yang berbentuk seperi cakram. Contoh: hubungan antara ruas-ruas tulang belakang.

PERSENDIAN YANG ADA DI CRANIUM (TENGKORAK) :

Articulation teraporomandibularis:

1. Fossa mandibularis2. Capitulum mandibulae

SENDI ANTARA CRANIUM DAN COLUMNA VERTEBRALIS :

Articulation atlanto occipetalis :

1. Condyli occipetalis2. Fovea articularis superior atlantis

Articulation atlanto epistrophica (pemutar):

1. Facies articularis inferior atlantis2. Facies articularis superior epistrophei

Articulation atlanto dentalis anterior :

1. Facies articularis anterior dens epistrophei2. Fovea dentis atlantis

Articulation Atlanto Dentalis Posterior :

1. Facies articularis posterior dens epistrophei2. Lig. Transversum atlantis

6

 

PERSENDIAN ANTARA VERTEBRALIS DAN COSTAE :

Articulation Costovertebralis :

1. Facies articularis capituli costae superior

Fovea costalis inferior

1. Facies articularis capituli costae inferior

Fovea costalis superior

Articulatio Costotransversaria :

1. facies artucularis tuberculi costae2. fovea costalis transversalis

 

Hubungan Antara Sternum Dan Costae Terdapat Dua Jenis Yaitu Jenis Synchondrosis Dan Articulations. Pembagiannya Adalah :

Synarthrosis Sterno Costalis :

1. incisura costalis I2. cartilage costalis I

 

 

Articulatio Sternocostalis :

1. incisura costalis II – VII2. cartilago costalis II – VII

 

Pada sternum (tulang dada) terdapat persendian jenis synchondrosis symphysis sterni yaitu persendian antara :

manubrium sterni (tungkai) carpus sterni (badan)

 

7

PERSENDIAN SCELETON EXTREMITATIS SUPERIOR

Skeleton extrimitas superior disebut dengan rangka anggota atas yang terdiri dari 64 tulang yaitu :

1. gelang bahu : 1. os. Scapula          : tulang belikat2. os. Clavicula        : tulang selangka3. rangka anggota bebas (skeleton extremitas liberae superior)

1. os. Humerus      : tulang lengan atas2. os. Radius            : tulang pengupil3. os. Ulna                                : tulang hasta4. os. Sterni             : tulang pangkal tangan yaitu terdiri dari :

os. Naviculare                    : tulang bentuk kapal os. Lunatum                       : tulang bentuk bulan os. Triquetrum                  : tulang bentuk segitiga os. Multangulum majus                : tulang segibanyak besar os. Multangulum minus                : tulang segibanyak kecil os. Capitatum                    : tulang kepala os. Hamatum                     : tulang berkait os. Pisiforme                      : tulang kacang

1. os. Metacarpus : tulang tapak tangan yang terdiri dari 5 tulang uaitu

os. Metacarpale I,II,III,IV,V

1. os. Digitimanus (tulang jari-jari tangan) yang terdiri dari :

digitus I (ibu jari) yang terdiri dari 2 phalang (2 ruas jari) digitus II,III,IV,V masing-masing terdiri dari 3 phalang

PERSENDIAN GELANG BAHU (CINGULUM EXSTRIMITATIS SUPERIOR) TERDIRI DARI OS. SCAPULA (TULANG BELIKAT) DAN OS. CLAVICULA (TULANG SELANGKA)

Articulatio Sternoclavicularis :

1. incisura clavicularis2. facies articularis sternalis

Articulatio Acromio Clavicularis :

1. facies articularis acromii2. facies articularis acromialis

8

 

PERSENDIAN RANGKA ANGGOTA BEBAS (SKELETON EXSTREMITATIS LIBERAE SUPERIOR) DIMULAI DARI PERSENDIAN ANTARA SCAPULA DAN HUMERUS YAITU:

Articulatio Humeri :

1. caput humeri2. cavitas glenoidalis

Artucilatio Cubiti :

1. articulatio humeroradialis :

capitulum humeri fovea capituli radii

1. articulatio humeroulnaris :

trochlea humeri incisura semilunaris

1. articulatio radioulnalis proximalis :

circumferentia articularis radii incisura radialis ulnae Articulatio Radioulnalis Distalis :

1. cireamferantina articularis  ulnae2. incisura ulnaris radii

Articulatio Radiocarpea :

1. facies articularis carpea radii2. cartilage triangularis

Articulatio Triquetropisformis :

1. os. Triquetrum2. os. Pisiforme

Articulatio Intercarpea :

1. ossa carpalia proximal2. ossa carpalia distal

 

9

Articulatio Carpometacarpea II-V :

1. Ossa metacarpalia II-V2. Ossa carpalia distalis

Articulatio Carpometacarpea I :

1. Os. Multangulum majus2. Os. Matacarpale I

Articulatio Metacarpophlanea :

1. Capitulum metacarpal2. Basis phalang I

Articulatio Interphalangea:

1. Trochlea phalang dibawahnya2. Basis phalang diatasnya

 

 

PERSENDIAN SCELETON EXTREMITATIS INFERIOR

 

Skeleton extremitas inferior disebut juga dengan rangka anggota bawah yang terdiri dari 66 tulang, yaitu :

1. Gelang panggul (cingulum extremitas inferior) 1. Os. Illium             : tulang usus2. Os. Pubis             : tulang kemaluan3. Os. Ischii              : tulang duduk

Ketiganya tumbuh menjadi satu yaitu os. Coxae

1. Rangga anggota bebas (skeleton exstrimitatis liberae inferior) terdiri dari : 1. Os. Femur           : tulang paha2. Os. Tibia               : tulang kering3. Os. Fibula            : tulang betis4. Os. Patella           ; tulang tempurung lutut5. Os. Tarsus           : tulang pangkal kaki, terdiri dari :

Os. Talus                             : tulang loncat Os. Calcancus                    : tulang tumit Os. Naviculare                  : tulang bentuk kapal

10

Os. Cunciforme I              : tulang bentuk baji I Os. Cunciforme II            : tulang bentuk baji II Os. Cunciforme III           : tulang bentuk baji III

1. Os. Metatarsus (tulang tapak kaki) terdiri dari : 1. Os. Metatarsal I,II,III,IV,V2. Os. Digitipedis (tulang jari-jari kaki) terdiri dari :

1. Os. Digitus I (ibu jari) terdiri dari 2 Phalang (ruas jari)2. b. Os. Digitus II,III,IV,V masing-masing terdiri dari 3 phalang

 

PERSENDIAN GELANG PANGGUL

 

Amphiarthrosis Sacroiliaca :

1. Facies articularis sacralis2. Facies articularis iliaca

Symphysis Ossium Pubis :

1. Facies symphyseos dexter2. Facies symphyseos sinister

Articulatio Sacrococcygea :

1. Cornu sacralis2. Cornu coccygea

 

PERSENDIAN RANGKA ANGGOTA BEBAS

 

Articulatio Coxae :

1. Caput femoris2. Acetabulum

Articulatio Genu (sendi lutut) terdiri dari 5 sendi yaitu :

1. Articulatio meniscofemoralis medialis :

11

Meniscus Facies articularis inferior condyli medialis

1. Articulatio meniscofemoralis lateralis :

Meniscus Facies articularis inferior condyli lateralis

1. Articulatio meniscotibialis medialis :

Meniscus Facies articularis superior condyli medialis

1. Articulatio meniscofemoralis lateralis :

Meniscus Facies articularis superior condyli lateralis

1. Articulatio femoropatellaris :

Facies patellaris Facies articularis mediale dan lateral patella

 

PERSENDIAN ANTARA TIBIA DAN FIBULA

Articulatio Tibiofibularis :

1. Facies articularis fibularis tibiae2. Facies articularis capituli fibulae

 

 

Syndesmosis Tibiofibularis :

1. Incisura fibularis tibiae2. Lig. Tibiofibularia anterior dan posterior

Articulatio Talotarsalis :

1. Articulatio talocalcancaris (sendi loncat bagian belakang) :

Facies articularis calcaneaposterior Facies articularis talaris posterior

12

1. Articulatio talocalcanconavicularis (sendi loncat bagian depan) :

Facies articularis calcanea media Facies articularis calcanea anterior Facies articularis navicularis Facies articularis talaris media Facies articularis talaris anterior Facies articularis talaris Articulatio Tarsotranversa Chopart :

1. Articulatio talonavicularis :

Facies articularis navicularis Os. Naviculare bagian proximal

1. Articulatio calcaneocuboidea :

Bagian proximal pada os. Cuboideum Facies articularis cuboidea calcanci Articulatio Tarsometatarsea Lisfranc :

1. Basis ossium metatarsalium I-V2. Permukaan sendi distal ossa cunciformia I-II3. Os. Cuboideum

Articulatio Metatarsophalangea :

1. Capitulum metatarsale2. Basis phalang I

Articulatio Interphalangea :

1. Trochlea phalang diatasnya2. Basis phalang dibawahnya

13

SITOLOGI

Biologi sel (juga disebut sitologi, dari bahasa Yunani kytos, "wadah") adalah ilmu

yang mempelajari sel. Hal yang dipelajari dalam biologi sel mencakup sifat-sifat

fisiologis sel seperti struktur dan organel yang terdapat di dalam sel, lingkungan dan

antaraksi sel, daur hidup sel, pembelahan sel dan fungsi sel (fisiologi), hingga

kematian sel. Hal-hal tersebut dipelajari baik pada skala mikroskopik maupun skala

molekular, dan sel biologi meneliti baik organisme bersel tunggal seperti bakteri

maupun sel-sel terspesialisasi di dalam organisme multisel seperti manusia.

Pengetahuan akan komposisi dan cara kerja sel merupakan hal mendasar bagi semua

bidang ilmu biologi. Pengetahuan akan persamaan dan perbedaan di antara berbagai

jenis sel merupakan hal penting khususnya bagi bidang biologi sel dan biologi

molekular. Persamaan dan perbedaan mendasar tersebut menimbulkan tema

pemersatu, yang memungkinkan prinsip-prinsip yang dipelajari dari suatu sel

diekstrapolasikan dan digeneralisasikan pada jenis sel lain. Penelitian biologi sel

berkaitan erat dengan genetika, biokimia, biologi molekular, dan biologi

perkembangan.

Proses-proses dalam biologi sel

Pergerakan protein

Protein disintesis oleh ribosom di sitoplasma. Proses tersebut juga dikenal sebagai

translasi protein atau biosintesis protein. Beberapa jenis protein, misalnya protein

yang akan digabungkan kepada membran sel (protein membran), ditranspor ke

retikulum endoplasma (RE) selama proses sintesisnya dan kemudian diproses lebih

lanjut di badan Golgi. Dari badan Golgi, protein membran dapat bergerak ke

membran plasma (membran sel), ke kompartemen subselular lainnya, atau dapat pula

disekresikan ke luar sel. Retikulum endoplasma dapat dianggap sebagai

14

"kompartemen tempat sintesis protein membran", sedangkan badan Golgi dapat

dianggap sebagai "kompartemen tempat pemrosesan protein membran". Terdapat

aliran protein semi-konstan melalui kompartemen-kompartemen tersebut. Protein-

protein yang terdapat pada RE dan badan Golgi berasosiasi dengan protein-protein

lain namun tetap terdapat pada kompartemennya masing-masing. Protein-protein lain

"mengalir" melalui RE dan badan Golgi ke membran plasma. Dari membran plasma,

protein kemudian pada akhirnya diuraikan kembali di dalam kompartemen

intraselular lisosom menjadi asam amino-asam amino penyusunnya.

Teknik yang digunakan untuk mempelajari sel

Isolasi sel

Yang dimaksud dengan isolasi sel adalah proses pengambilan suatu partikel sel dari

tempat asalnya untuk diteliti lebih lanjut. Sel dapat diisolasi dari suspensi jaringan.

Isolasi sel dapat dilakukan dengan 2 cara, yaitu:

1. Fluorescence-Activated Cell Sorter

Prinsip metode ini ialah menggunakan antibodi yang berikatan dengan zat

fluoresen untuk melabel sel spesifik. Suspensi sel dilewatkan pada sinar laser dan

dibaca oleh detektor. Suspensi yang mengandung sel diberi sinyal positif atau

negatif bergantung pada selnya mengandung zat fluoresen atau tidak. Suspensi

kemudian melewati aliran listrik dan dipisahkan ke tempat masing-masing sesuai

muatannya.

2. Laser Capture Microdissection

Prinsip metode ini menggunakan laser untuk memotong bagian tertentu dan

memindahkannya ke tempat lain, contohnya memisahkan sel tumor dari

jaringannya.

15

Pembiakan sel

Setelah diisolasi, sel ditumbuhkan (diperbanyak) dengan cara in vitro (menggunakan

media) atau in vivo (melibatkan sel hidup).

Ada 2 macam biakan atau kultur, yaitu biakan primer dan biakan sekunder. Biakan

primer ialah biakan yang diambil langsung dari jaringan organisme tanpa proliferasi

sel secara in vitro. Sementara itu, biakan sekunder ialah biakan yang

dikembangbiakkan dari biakan primer, biasanya di-refresh dalam jangka waktu

tertentu.

Hibridisasi sel

Sel hibrid adalah gabungan dua sel berbeda yang dengan hasil akhir satu inti sel.

Tujuan dibuatnya sel hibrid adalah untuk membentuk antibodi monoklonal.

Fraksinasi sel

Fraksinasi sel ialah pemisahan sel menjadi organel dan molekul, biasa dilakukan

dengan sentrifugasi. Sentifugasi merupakan tahap pertama dalam fraksinasi,

memisahkan organel berdasarkan ukuran dan densitasnya. Prinsip sentrifugasi ialah

bahwa untuk memperoleh organel yang besar, diperlukan kecepatan sentrifugasi

yang rendah, dan sebaliknya.

Sel Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam

arti biologis. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Karena itulah, sel dapat berfungsi secara autonom asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi.

Semua organisme selular terbagi ke dalam dua golongan besar berdasarkan arsitektur basal dari selnya, yaitu organisme prokariota dan organisme eukariota.[1]

Organisme prokariota tidak memiliki inti sel dan mempunyai organisasi internal sel yang relatif lebih sederhana. Prokariota terbagi menjadi dua kelompok yang besar: eubakteria yang meliputi hampir seluruh jenis bakteri, dan archaea, kelompok

16

prokariota yang sangat mirip dengan bakteri dan berkembang-biak di lingkungan yang ekstrim seperti sumber air panas yang bersifat asam atau air yang mengandung kadar garam yang sangat tinggi. Genom prokariota terdiri dari kromosom tunggal yang melingkar, tanpa organisasi DNA.

Organisme eukariota memiliki organisasi intraselular yang jauh lebih kompleks, antara lain dengan membran internal, organel yang memiliki membran tersendiri seperti inti sel dan sitoskeleton yang sangat terstruktur. Sel eukariota memiliki beberapa kromosom linear di dalam nuklei, di dalamnya terdapat sederet molekul DNA yang sangat panjang yang terbagi dalam paket-paket yang dipisahkan oleh histon dan protein yang lain.

Jika panjang DNA diberi notasi C dan jumlah kromosom dalam genom diberi notasi n, maka notasi 2nC menunjukkan genom sel diploid, 1nC menunjukkan genom sel haploid, 3nC menunjukkan genom sel triploid, 4nC menunjukkan genom sel tetraploid. Pada manusia, C = 3,5 × 10-12 g, dengan n = 23, sehingga genom manusia dirumuskan menjadi 2 x 23 x 3,5 × 10-12, karena sel eukariota manusia memiliki genom diploid.

Sejenis sel diploid yaitu sel nutfah dapat terdiferensiasi menjadi sel gamet haploid. Genom sel gamet pada manusia memiliki 23 kromosom, 22 diantaranya merupakan otosom, sisanya merupakan kromosom genital. Pada oosit, kromosom genital senantiasa memiliki notasi X, sedangkan pada spermatosit, kromosom dapat berupa X maupun Y. Setelah terjadi fertilisasi antara kedua sel gamet yang berbeda kromosom genitalnya, terbentuklah sebuah zigot diploid. Notasi genom yang digunakan untuk zigot adalah 46,XX atau 46,XY.

Pada umumnya sel somatik merupakan sel diploid, namun terdapat beberapa perkecualian, antara lain: sel darah merah dan keratinosit memiliki genom nuliploid. Hepatosit bergenom tetraploid 4nC, sedang megakariosit pada sumsum tulang belakang memiliki genom poliploid hingga 8nC, 16nC atau 32nC dan dapat melakukan proliferasi hingga menghasilkan ribuan sel nuliploid. Banyaknya ploidi pada sel terjadi sebagai akibat dari replikasi DNA yang tidak disertai pembelahan sel, yang lazim disebut sebagai endomitosis.

Sejarah penemuan sel

Robert Hooke

Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari kata bahasa Latin cellula yang berarti rongga/ruangan.

17

Pada tahun 1835, sebelum teori Sel merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan dalam arti biologis. Semua fungsi kehidupan diatur dan berlangsung di dalam sel. Karena itulah, sel dapat berfungsi secara autonom asalkan seluruh kebutuhan hidupnya terpenuhi.

Semua organisme selular terbagi ke dalam dua golongan besar berdasarkan arsitektur basal dari selnya, yaitu organisme prokariota dan organisme eukariota.[1]

Organisme prokariota tidak memiliki inti sel dan mempunyai organisasi internal sel yang relatif lebih sederhana. Prokariota terbagi menjadi dua kelompok yang besar: eubakteria yang meliputi hampir seluruh jenis bakteri, dan archaea, kelompok prokariota yang sangat mirip dengan bakteri dan berkembang-biak di lingkungan yang ekstrim seperti sumber air panas yang bersifat asam atau air yang mengandung kadar garam yang sangat tinggi. Genom prokariota terdiri dari kromosom tunggal yang melingkar, tanpa organisasi DNA.

Organisme eukariota memiliki organisasi intraselular yang jauh lebih kompleks, antara lain dengan membran internal, organel yang memiliki membran tersendiri seperti inti sel dan sitoskeleton yang sangat terstruktur. Sel eukariota memiliki beberapa kromosom linear di dalam nuklei, di dalamnya terdapat sederet molekul DNA yang sangat panjang yang terbagi dalam paket-paket yang dipisahkan oleh histon dan protein yang lain.

Jika panjang DNA diberi notasi C dan jumlah kromosom dalam genom diberi notasi n, maka notasi 2nC menunjukkan genom sel diploid, 1nC menunjukkan genom sel haploid, 3nC menunjukkan genom sel triploid, 4nC menunjukkan genom sel tetraploid. Pada manusia, C = 3,5 × 10-12 g, dengan n = 23, sehingga genom manusia dirumuskan menjadi 2 x 23 x 3,5 × 10-12, karena sel eukariota manusia memiliki genom diploid.

Sejenis sel diploid yaitu sel nutfah dapat terdiferensiasi menjadi sel gamet haploid. Genom sel gamet pada manusia memiliki 23 kromosom, 22 diantaranya merupakan otosom, sisanya merupakan kromosom genital. Pada oosit, kromosom genital senantiasa memiliki notasi X, sedangkan pada spermatosit, kromosom dapat berupa X maupun Y. Setelah terjadi fertilisasi antara kedua sel gamet yang berbeda kromosom genitalnya, terbentuklah sebuah zigot diploid. Notasi genom yang digunakan untuk zigot adalah 46,XX atau 46,XY.

Pada umumnya sel somatik merupakan sel diploid, namun terdapat beberapa perkecualian, antara lain: sel darah merah dan keratinosit memiliki genom nuliploid. Hepatosit bergenom tetraploid 4nC, sedang megakariosit pada sumsum tulang belakang memiliki genom poliploid hingga 8nC, 16nC atau 32nC dan dapat melakukan proliferasi hingga menghasilkan ribuan sel nuliploid. Banyaknya ploidi pada sel terjadi sebagai akibat dari replikasi DNA yang tidak disertai pembelahan sel, yang lazim disebut sebagai endomitosis. sel menjadi lengkap, Jan Evangelista Purkyně melakukan pengamatan terhadap granula pada tanaman melalui mikroskop. Teori sel kemudian dikembangkan pada tahun 1839 oleh Matthias Jakob Schleiden dan Theodor Schwann yang mengatakan bahwa semua makhluk hidup atau

18

organisme tersusun dari satu sel tunggal, yang disebut uniselular, atau lebih, yang disebut multiselular. Semua sel berasal dari sel yang telah ada sebelumnya, di dalam sel terjadi fungsi-fungsi vital demi kelangsungan hidup organisme dan terdapat informasi mengenai regulasi fungsi tersebut yang dapat diteruskan pada generasi sel berikutnya.

Struktur sel dan fungsi-fungsinya secara menakjubkan hampir serupa untuk semua organisme, namun jalur evolusi yang ditempuh oleh masing-masing golongan besar organisme (Regnum) juga memiliki kekhususan sendiri-sendiri. Sel-sel prokariota beradaptasi dengan kehidupan uniselular sedangkan sel-sel eukariota beradaptasi untuk hidup saling bekerja sama dalam organisasi yang sangat rapi.

Perkembangan sel

Di dalam tubuh manusia, telah dikenali sekitar 210 jenis sel. Sebagaimana organisme multiselular lainnya, kehidupan manusia juga dimulai dari sebuah sel embrio diploid hasil dari fusi haploid oosit dan spermatosit yang kemudian mengalami serangkaian mitosis. Pada tahap awal, sel-sel embrio bersifat totipoten, setiap sel memiliki kapasitas untuk terdiferensiasi menjadi salah satu dari seluruh jenis sel tubuh. Selang berjalannya tahap perkembangan, kapasitas diferensiasi menjadi menurun menjadi pluripoten, hingga menjadi sel progenitor yang hanya memiliki kapasitas untuk terdiferensiasi menjadi satu jenis sel saja, dengan kapasitas unipoten.

Pada level molekular, perkembangan sel dikendalikan melalui suatu proses pembelahan sel, diferensiasi sel, morfogenesis dan apoptosis. Tiap proses, pada awalnya, diaktivasi secara genetik, sebelum sel tersebut dapat menerima sinyal mitogenik dari lingkungan di luar sel.

Proses pembelahan sel

Siklus sel adalah proses duplikasi secara akurat untuk menghasilkan jumlah DNA kromosom yang cukup banyak dan mendukung segregasi untuk menghasilkan dua sel anakan yang identik secara genetik. Proses ini berlangsung terus-menerus dan berulang (siklik)

Pertumbuhan dan perkembangan sel tidak lepas dari siklus kehidupan yang dialami sel untuk tetap bertahan hidup. Siklus ini mengatur pertumbuhan sel dengan meregulasi waktu pembelahan dan mengatur perkembangan sel dengan mengatur jumlah ekspresi atau translasi gen pada masing-masing sel yang menentukan diferensiasinya.

Fase pada siklus sel

1. Fasa S (sintesis): Tahap terjadinya replikasi DNA2. Fasa M (mitosis): Tahap terjadinya pembelahan sel (baik pembelahan biner

atau pembentukan tunas)3. Fasa G (gap): Tahap pertumbuhan bagi sel.

19

1. Fasa G0, sel yang baru saja mengalami pembelahan berada dalam keadaan diam atau sel tidak melakukan pertumbuhan maupun perkembangan. Kondisi ini sangat bergantung pada sinyal atau rangsangan baik dari luar atau dalam sel. Umum terjadi dan beberapa tidak melanjutkan pertumbuhan (dorman) dan mati.

2. Fasa G1, sel eukariot mendapatkan sinyal untuk tumbuh, antara sitokinesis dan sintesis.

3. Fasa G2, pertumbuhan sel eukariot antara sintesis dan mitosis.

Fasa tersebut berlangsung dengan urutan S > G2 > M > G0 > G1 > kembali ke S. Dalam konteks Mitosis, fase G dan S disebut sebagai Interfase.

Diferensiasi sel

Regenerasi sel adalah proses pertumbuhan dan perkembangan sel yang bertujuan untuk mengisi ruang tertentu pada jaringan atau memperbaiki bagian yang rusak.

Diferensiasi sel adalah proses pematangan suatu sel menjadi sel yang spesifik dan fungsional, terletak pada posisi tertentu di dalam jaringan, dan mendukung fisiologis hewan. Misalnya, sebuah stem cell mampu berdiferensiasi menjadi sel kulit.

Saat sebuah sel tunggal, yaitu sel yang telah dibuahi, mengalami pembelahan berulang kali dan menghasilkan pola akhir dengan keakuratan dan kompleksitas yang spektakuler, sel itu telah mengalami regenerasi dan diferensiasi.

Regenerasi dan diferensiasi sel hewan ditentukan oleh genom. Genom yang identik terdapat pada setiap sel, namun mengekspresikan set gen yang berbeda, bergantung pada jumlah gen yang diekspresikan. Misalnya, pada sel retina mata, tentu gen penyandi karakteristik penangkap cahaya terdapat dalam jumlah yang jauh lebih banyak daripada ekspresi gen indera lainnya.

Morfogenesis

Pengekspresian gen itu sendiri mempengaruhi jumlah sel, jenis sel, interaksi sel, bahkan lokasi sel. Oleh karena itu, sel hewan memiliki 4 proses esensial pengkonstruksian embrio yang diatur oleh ekspresi gen, sebagai berikut:

Proliferasi selmenghasilkan banyak sel dari satu sel

Spesialisasi selmenciptakan sel dengan karakteristik berbeda pada posisi yang berbeda

Interaksi selmengkoordinasi perilaku sebuah sel dengan sel tetangganya

Pergerakan selmenyusun sel untuk membentuk struktur jaringan dan organ

Pada embrio yang berkembang, keempat proses ini berlangsung bersamaan. Tidak ada badan pengatur khusus untuk proses ini. Setiap sel dari jutaan sel embrio harus

20

membuat keputusannya masing-masing, menurut jumlah kopi instruksi genetik dan kondisi khusus masing-masing sel.

Sel tubuh, seperti otot, saraf, dsb. tetap mempertahankan karakteristik karena masih mengingat sinyal yang diberikan oleh nenek moyangnya saat awal perkembangan embrio.

Apoptosis

Apoptosis merupakan bagian dari perkembangan sel, sel tidak dapat mati begitu saja tanpa suatu mekanisme yang tertanam di dalam sel, yang dapat diaktivasi oleh sinyal internal maupun eksternal.

Struktur sel

Sel eukariota

Secara umum setiap sel memiliki

membran sel , sitoplasma , dan inti sel atau nukleus.

Sitoplasma dan inti sel bersama-sama disebut sebagai protoplasma. Sitoplasma berwujud cairan kental (sitosol) yang di dalamnya terdapat berbagai organel yang memiliki fungsi yang terorganisasi untuk mendukung kehidupan sel. Organel memiliki struktur terpisah dari sitosol dan merupakan "kompartementasi" di dalam sel, sehingga memungkinkan terjadinya reaksi yang tidak mungkin berlangsung di sitosol. Sitoplasma juga didukung oleh jaringan kerangka yang mendukung bentuk sitoplasma sehingga tidak mudah berubah bentuk.

Organel-organel yang ditemukan pada sitoplasma adalah

mitokondria (kondriosom) badan Golgi (diktiosom) retikulum endoplasma plastida (khusus tumbuhan, mencakup leukoplas, kloroplas, dan kromoplas) vakuola (khusus tumbuhan)

Sel prokariota

Sel tumbuhan dan sel bakteri memiliki lapisan di luar membran yang dikenal sebagai dinding sel. Dinding sel bersifat tidak elastis dan membatasi perubahan ukuran sel. Keberadaan dinding sel juga menyebabkan terbentuknya ruang antarsel, yang pada tumbuhan menjadi bagian penting dari transportasi hara dan mineral di dalam tubuh tumbuhan.

21

Sel tumbuhan, sel hewan, dan sel bakteri mempunyai beberapa perbedaan seperti berikut:

Sel tumbuhan Sel hewan Sel bakteriSel tumbuhan lebih besar daripada sel hewan.

Sel hewan lebih kecil daripada sel tumbuhan.

Sel bakteri sangat kecil.

Mempunyai bentuk yang tetap.

Tidak mempunyai bentuk yang tetap.Mempunyai bentuk yang tetap.

Mempunyai dinding sel [cell wall] dari selulosa.

Tidak mempunyai dinding sel [cell wall].

Mempunyai dinding sel [cell wall] dari lipoprotein.

Mempunyai plastida. Tidak mempunyai plastida.Tidak mempunyai plastida.

Mempunyai vakuola [vacuole] atau rongga sel yang besar.

Tidak mempunyai vakuola [vacuole], walaupun kadang-kadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle].

Tidak mempunyai vakuola.

Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) pati.

Menyimpan tenaga dalam bentuk butiran (granul) glikogen.

-

Tidak Mempunyai sentrosom [centrosome].

Mempunyai sentrosom [centrosome].Tidak Mempunyai sentrosom [centrosome].

Tidak memiliki lisosom [lysosome].

Memiliki lisosom [lysosome].

Nukleus lebih kecil daripada vakuola.

Nukleus lebih besar daripada vesikel.Tidak memiliki nukleus dalam arti sebenarnya.

Perbedaan pertumbuhan dan perkembangan sel hewan dan tanaman

Secara umum, perbedaan tersebut dapat dinyatakan sebagai berikut:

Hewan TumbuhanTerdapat sentriol Tidak ada sentriol

Tidak ada pembentukan dinding selTerdapat sitokinesis dan pembentukan dinding sel

Ada kutub animal dan vegetalTidak ada perbedaan kutub embriogenik, yang ada semacam epigeal dan hipogeal

Jaringan sel hewan bergerak menjadi Jaringan sel tumbuhan tumbuh menjadi bentuk

22

bentuk yang berbeda yang berbedaTerdapat proses gastrulasi Terdapat proses histodiferensiasiTidak terdapat jaringan embrionik seumur hidup

Meristem sebagai jaringan embrionik seumur hidup

Terdapat batasan pertumbuhan (ukuran tubuh)

Tidak ada batasan pertumbuhan, kecuali kemampuan akar dalam hal menopang berat tubuh bagian atas

Apoptosis untuk perkembangan jaringan, melibatkan mitokondria dan caspase

Tidak ada "Apoptosis", yang ada lebih ke arah proteksi diri, tidak melibatkan mitokondria

Sel-sel khusus

Sel Tidak Berinti, contohnya trombosit dan eritrosit (Sel darah merah). Di dalam sel darah merah, terdapat hemoglobin sebagai pengganti nukleus (inti sel).

Sel Berinti Banyak, contohnya Paramecium sp dan sel otot Sel hewan berklorofil, contohnya euglena sp. Euglena sp adalah hewan

uniseluler berklorofil. Sel pendukung, contohnya adalah sel xilem. Sel xilem akan mati dan

meninggalkan dinding sel sebagai "tulang" dan saluran air. Kedua ini sangatlah membantu dalam proses transpirasi pada tumbuhan.

23