M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

TUGAS

M.K BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

SEMESTER IV

KELAS B

UNIVERSITAS NEGERI MANADO

FAKULTAS MATEMATIKA DAN ILMU PENGETAHUAN ALAM

JURUSAN MATEMATIKA

2010

PENDAHULUAN

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

A. Sejarah Perkembangan Teori 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. Makhluk hidup (organisme) tersusun dari satu sel tunggal (uniselular), misalnya bakteri, Archaea, serta sejumlah fungi dan protozoa) atau dari banyak sel (multiselular). Pada organisme multiselular terjadi pembagian tugas terhadap sel-sel penyusunnya, yang menjadi dasar bagi hirarki hidup. 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.

Pengetahuan mengenai sel dan struktur-struktur seni hanya mula bertapak apabila terciptanya mikroskop. Pada tahun 1665, Robert Hooke telah berjaya mencipta mikroskop. Spesimen yang mula sekali dicerapnya dibawah mikroskop ialah gabus. Beliau teruja melihat yang ‘gabus’ sebenarnya bukanlah satu ‘benda’ yang sekata, sebaliknya terdiri daripada puluhan ‘kotak-kotak’ kecil yang mengingatkannya kepada bilik tidur yang sempit rahib-rahib di biara, atau ‘cells’ dalam Bahasa Inggeris. Dari itu, tercetuslah sebutan ‘sel’ untuk unit paling asas sesuatu organisma. Apabila beliau membuat cerapan keatas tumbuhan hidup pula, beliau mendapati sel-sel tumbuhan ‘berisi cairan’; tetapi tiada penjelasan lanjut di sertakan mengenai hal ini. Pada era yang sama, Van Leuwenhoek pula menggunakan sampel air untuk dicerap dibawah mikroskop. Beliau menyatakan yang tedapatnya hidupan seni yang hidup dan boleh bergerak (“animalcules”) di mana sesetengah organisma ini adalah sel tunggal ataupun unisel. Sel-sel ini bukanlah statik, malah menjalani aktiviti hidupan dengan sempurna. Buat pertama kalinya manusia menyedari tentang wujudnya makhluk hidupan seni yang sebelum ini tidak pernah dilihat oleh mata kasar.

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

Mikroskop awal yang di gunakan oleh Robert Hook dan sel gabus yang di lihatnya.

Tidak terdapat perkembangan yang penting mengenai sel hinggalah 200 tahun kemudian. Pada tahun 1889, Theodore Schwann membuat cerapan keatas sel tulang rawan. Beliau merumuskan yang sel-sel haiwan adalah mirip tepat sel tumbuhan. Beliau seterusnya menyatakan yang sel adalah unit asas untuk semua tumbuhan dan haiwan. Perkembangan teori ini menjadi lebih mantap apabila Virchow membuat kesimpulan yang setiap satu organisma adalah gabungan berbilang unit sel; dan semua sel datang daripada sel sebelumnya. Pernyataan ini menjadi panduan sehingga hari ini.

Perkembangan teori selTahun Ahli Sains Penemu dan Teori1665 Robert Hooke mencipta mikroskop.

Memerhati gabus, melihatstruktur ‘kotak-kotak’ kecilyang statik, lalu dipanggil

‘cell’.

Lewat 1660 an Anton Van Leuwenhock Memerhatikan strukturbergerak (‘animalcules’)

daripada sampel air. Saranan:

ada struktur hidupan yangterdiri daripada sel

tunggal.1830 Theodore Schwann Memerhatikan sel rawan.

Saranan: sel haiwan

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

mempunyai asas struktur yang

mirip sel tumbuhan.Lewat 1800an Virchow Setiap organisma adalah

gabungan berbilang unit sel.

Semua sel datang daripada

sel sebelumnya.

Pada awal abad 17, Galileo Galilei dengan alat dua lensa, ia menggambarkan struktur tipis dari mata serangga berupa pola geometri.

Galilei yang bukan seorang biologiwan sesungguhnya orang pertama yang mencatat hasil pengamatan biologi melalui mikroskop

Pada pertengahan abad Robert Hook, seorang kurator dari Inggris melihat gambaran dari suatu sayatan tipis gabus suatu kompartemen atau ruang-ruang.

Disebutnya struktur yang dilihatnya itu dengan nama Latin yaitu cellulae (yang berarti ruangan kecil), itulah asal kata ‘sel’ berasal

Pada akhir tahun 1600-an Antony van Leeuwenhoek, seorang penjaga toko bangsa Belanda, dan trampil menyusun lensa-lensa hingga dapat digunakan untuk melihat dan mengamati beragam protista, spermatozoa, bahkan bakteri, organisme kecil yang tidak dapat dilihat lagi dua abad kemudian.

Tahun 1820-an, peningkatan pada desaian lensa terjadi dan membawa sel menjadi lebih dapat terfokus diamati. Robert Brown, seorang ahli botani, mengamati adanya titik buran yang selalu ada pada sel telur, sel polen atau serbuk sari, sel dari jaringan anggrek yang sedang tumbuh. Dia menyebut titik itu sebagai ‘nukleus’.

Pada tahun 1838 Matthias Schleiden, juga seorang ahli botani, berpendapat bahwa nukleus dan perkembangan sel erat hubungannya. Berdasarkan hasil penelitiannya, Schleiden menyimpulkan bahwa masing-masing sel tanaman mengarah ke suatu kehidupan ganda, satu tergantung pada kehidupannya sendiri dan yang lain sebagai bagian integral tanaman.

Pada tahun 1839, Theodor Schwann, seorang ahli zoologi, berdasarkan hasil penelitiannya selama bertahun-tahun terhadap struktur dan pertumbuhan jaringan hewan, mengemukakan bahwa hewan sama seperti tanaman terdiri atas sel dan produk-produk sel. Dan bahwa walaupn sel adalah bagian dari organisme, mereka pada tingkat tertentu adalah kehidupan tersendiri.

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

Satu abad kemudian Rudolf Virchow, seorang ahli fisiologi, melaporkan hasil penelitiannya mengenai pertumbuhan dan reproduksi sel bahwa sel membelah menjadi dua sel. Setiap sel berasal dari sel yang sudah ada.

Analisis mikroskopis (hasil penelitian pada pertengahan abad 19) membuktikan bahwa sel adalah unit terkecil kehidupan, dan bahwa kehidupan yang berlangsung terus menerus berasal dri pertumbuhan dan pembelahan sel tunggal. Konsep-konsep tersebut menjadi teori sel.

Jadi ada tiga konsep mengenai sel yaitu: o semua organisme tersusun atas satu atau lebih selo sel adalah unit terkecil yang memiliki semua persyaratan hidupo keberlangsungan kehidupan secara langsung berasal dari

pertumbuhan dan pembelahan sel tunggal 

Biologi Sel Modern

Biologi sel moderen yang berkembang pesat dalam tahun-tahun belakangan ini merupakan hasil konvergensi tiga cabang ilmu yang awalnya saling berbeda, yaitu sitologi yang mempelajari struktur sel, biokimia yang mempelajari proses-proses kimia dalam sel dan genetika yang mempelajari pola pewarisan sifat. Sebagaimana sejarah teori sel, perkembangan sitologi disebabkan oleh kemampuan pembesaran dan resolusi lensa mikroskop, yang mencapai puncaknya setelah munculnya teknik-teknik optik dan mikroskop elektron yang menggantikan mikroskop cahaya.

Bersamaan dengan bidang sitologi mengungkap struktur menggunakan mikroskop, para ilmuwan di bidang lain mengamati dan berusaha menerangkan fungsi-fungsi sel. Fungsi sel merupakan proses-proses kimia yang terjadi di dalam sel yang dipelajari dalam biokimia (“bio-chemical”). Pada tahun 1828, Friedrich Wöhler (ahli kimia dari Jerman) berhasil mensintesis urea (bahan organik) di laboratorium dari amonium sianat (material anorganik). Keberhasilannya merupakan terobosan pemikiran yang menyatukan biologi dan biokimia. Pemikiran yang berkembang sebelumnya mempercayai bahwa mahluk hidup tidak mengikuti hukum-hukum fisika dan kimia seperti pada mahluk tak hidup. Dengan begitu, Tuan Wöhler berhasil menyatukan perbedaan konsep mahluk hidup dan mahuk tak hidup dengan memberikan bukti bahwa proses-proses biokimia juga diatur oleh hukum-hukum fisika dan kimia.

Sekitar 40 tahun kemudian, Louis Pasteur mengemukakan proses fermentasi gula menjadi alkohol yang dilakukan oleh sel-sel ragi yang hidup. Mengikuti hasil Tuan Pasteur, Eduard dan Hans Buchner pada tahun 1897 berhasil membuktikan bahwa ekstrak ragi - bukan sel utuh ragi - bisa melakukan fermentasi. Pada

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

awalnya, ekstrak ragi disebutnya sebagai “ferment” yang kemudian menjadi jelas bahwa di dalamnya ada agen aktif katalisator yang kemudian dikenal sebagai enzim.

Perkembangan terhadap pemahaman fungsi sel yang sangat pesat berikutnya terjadi sekitar tahun 1920 - 1930-an ketika para ahli biokimia Jerman, antara lain Gustav Embden, Otto Meyerhof, Otto Warburg dan Hans Kreb, berhasil mengungkapkan lintasan biokimia fermentasi dan proses-proses selular yang menyertainya. Keberhasilan mereka melekat ke hasil karyanya. Kita mengenal Embden-Meyerhof pathway untuk menyebut lintasan glikolisis yang ditemukan di awal tahun 1930-an. Selain itu, kita mengenal Krebs Cycle untuk menyebut siklus asam trikarboksilat (TCA cycle). Sekitar waktu yang bersamaan, Fritz Lipmann (ahli biokimia dari Amerika) menemukan adanya senyawa berenergi tinggi, yaitu adenosine triphosphate (ATP).

Sekitar tahun 1950-an, Melvin Calvin (Ahli fisiologi tumbuhan dari Amerika) berhasil mengungkapkan lintasan metabolisme karbon dalam fotosintesis yang kemudian dikenal sebagai siklus Calvin. Keberhasilannya ditunjang oleh penggunaan isotop radioaktif (3H, 14C dan 32P) untuk melacak atom dan molekul dalam suatu proses metabolisme. Tuan Calvin dikenal sebagai orang pertama yang menggunakan radioisotop untuk mempelajari lintasan biokimia.

Selain itu, perkembangan teknik ultrasentrifugasi yang dimotori oleh Theodor Svedberg (Swedia) sekitar 1925 - 1930-an berhasil menentukan laju sedimentasi protein. Sebagaimana mikroskop elektron sebagai landmark bagi perkembangan sitologi, ultrasentrifugasi adalah landmark bagi biokimia. Konvergensi dan komplementasi keduanya menyatukan hasil-hasil pengamatan struktur sel (dalam hal ini organel sel) yang dikombinasikan dengan proses-proses biokimia yang terjadi di dalamnya. Kegemilangan teknik sentrifugasi dilakukan oleh Albert Claude antara 1940 - 1950-an untuk mengisolasi fraksi subselular. Keduanya mendasari kelahiran biologi sel modern.

Cabang ilmu biologi ketiga yang kemudian memunculkan biologi sel modern adalah genetika. Pelopor cabang ilmu ini yang paling populer adalah Gregor Mendel sekitar abad 19 yang dikenal sebagai Genetika Mendel. Publikasinya bertahun 1866 mengemukakan prinsip-prinsip pewarisan yang sangat terkenal, yaitu segregasi dan penyatuan bebas dari faktor-faktor hereditas. Faktor hereditas dalam setiap mahluk hidup ada sepasang yang pada saat ini disebut sebagai gen. Tentunya pada jaman itu, mahluk hidup yang dikenal hanya ada dua, yaitu tumbuhan dan hewan. Sayang sekali, publikasi Mendel terabaikan sampai kemudian ditemukan kembali setelah 35 tahun sejak dipublikasikan.

Ditemukannya kembali publikasi Mendel, menyebabkan peranan inti dalam kontinyuitas genetik lebih mudah dipahami. Walther Fleming pada tahun 1880, mengemukakan bahwa selama sel membelah ada struktur berupa kumpulan benang-benang di daerah inti sel yang mengikutinya yang kemudian disebut

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

kromosom. Pembelahan sel itu disebutnya sebagai mitosis (G. = benang). Setiap sel dari setiap generasi pada satu spesies mempunyai jumlah kromosom yang konstan dari generasi ke generasi. Selain itu, setiap spesies mempunyai jumlah kromosom yang tidak sama. Karena itu, Wilhelm Roux tahun 1883 menduga bahwa informasi genetik ada di dalam kromosom. Dugaan ini kemudian ditegaskan lagi oleh August Weissman.

Jadi, begitu publikasi karya Mendel ditemukan ulang maka idea ketiga yang ada dalam teori sel bisa dipahami sebagai peranan inti sel dan kromosom. Hal ini kemudian mendasari eksperimen yang dilakukan oleh tiga ilmuwan yang saling tidak berhubungan, yaitu Carl Correns di Jerman, Ernst von Tschermak di Austria dan Hugo de Vries di Belanda sekitar tahun 1990-an. Dalam waktu hanya tiga tahun sejak itu, Walter Sutton berhasil menyatukan struktur “benang” dari kromosom yang disampaikan oleh Flemming dan faktor hereditas yang disampaikan oleh Mendel menjadi satu formula Teori Hereditas Kromosom. Menurut Sutton, faktor-faktor hereditas yang berperan dalam pewarisan Mendel terletak di kromosom yang ada dalam inti sel. Teori kromosom tersebut diperkuat oleh bukti-bukti hasil eksperimen Thomas Hunt Morgan dan murid-muridnya yang menemukan bahwa sifat-sifat khusus pada lalat buah terpaut dengan lokasi yang spesifik pada kromosom.

Dalam waktu yang tidak jauh berbeda, beberapa ilmuwan yang lain melakukan eksperiman untuk mengungkapkan dasar-dasar molekular pewarisan sifat. Salah satu ilmuwan yang paling menonjol adalah Johann Friedrich Miescher yang pada tahun 1886 menemukan molekul DNA yang pada saat itu disebutnuclein. Molekul DNA berhasil diisolasi dari sperma ikan salmon dan cairan luka yang membasahi perban. Sebagaimana nasib Mendel yang mendahului masanya, molekul DNA bisa diapresiasi sebagai material yang diwariskan dari sel tetua ke sel-sel anak setelah melewati masa sekitar 75 tahun. Pada awalnya, pembuktian melalui eksperimen dilakukan tahun 1914 oleh Robert Fuelgen yang berhasil melacak aktifitas kromosom dengan mengembangkan teknik-teknik pewarnaan. Tapi untuk memastikan bahwa DNA adalah material pewarisan masih kurang kuat. Hal ini disebabkan ide yang berkembang luas pada saat itu masih menganggap bahwa protein yang banyak ditemukan di dalam inti sel adalah sebagai material pewarisan.

Eksperimen yang spektakuler untuk membuktikan bahwa molekul DNA adalah material genetik dilaporkan tahun 1944 oleh Oswald Avery, Colin McLeod dan Maclyn McCarthy. Mereka berhasil mentransformasikan molekul DNA ke sel bakteri. Sekitar 8 tahun kemudian setelah Alferd Hershey dan Martha Chase tahun 1952 membuktikan bahwa DNA, bukan protein, yang masuk ke sel bakteri ketika virus menginfeksi bakteri. Setahun kemudian, James Watson dan Francis Crick mengajukan model struktur molekul DNA yang sangat populer sebagai double helix. Akibat yang ditimbulkan oleh model yang diajukannya adalah pemahaman baru terhadap bagaimana replikasi dan mutasi genetik bisa terjadi.

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

Sekitar tahun 1960-an, beragam penemuan hasil eksperimen menyimpukan bahwa protein (dalam hal ini enzim) disintesis oleh DNA dan RNA dengan cara membaca sandi yang ada dalam runutan nukleotida (monomer molekul DNA) diterjemahkan menjadi runutan asam amino (monomer protein). Sejak itu, beragam spekulasi dan hipotesis tentang pewarisan satu per satu berhasil dibuktikan yang menyebabkan adanya revolusi biologi, terutama dengan munculnya cabang ilmu biologi baru, yaitu genetika molekular. Dalam perjalanan sejarah penemuan-penemuan sejak abad 17, ketiga cabang ilmu saling melengkapi dan menyatu membentuk apa yang disebut biologi sel modern.

MOLEKUL KEHIDUPAN SELekMOMKIMul Kehidupan Sel

Dasar kimia kehidupan sel: masing-masing penyusun sel tersusun atas molekul atau materi. Materi tersusun atas elemen atau atom.

Elemen atau atom adalah unti dasar kimia yang tidak dapat dipecah dengan proses kimia. Atom tersusun atas subpartikel atom yang disebut neutron, proton, dan elektron.

Neutron dan proton terdapat pada inti atom dan elektron terdapat pada kulit atom.

Jumlah proton menunjukkan nomor atom. Contoh atom helium (simbol He) yang memiliki 2 proton, maka nomor atom He=2. Atom yang sama memiliki sifat, init dan kulit, yang sama. Atom yang berbeda memiliki sifat dan jumlah subatom yang berbeda.

Atom yang sama dapat memiliki jumlah neutron yang berbeda, dan mereka disebut isotop. Contoh isotop adalah atom Carbon-12 bisa ditulis 12C memiliki 6 neutron. Di alam 99% atom Carbon adalah dalam bentuk isotop 12C, dan yang 1% adalah 13C dengan 7 neutron.

Isotop ini telah dimanfaatkan dalam memecahkan banyak masalah biologi dan lain-lain masalah dalam ilmu pengetahuan.

Atom-atom sesama atau atom yang berbeda dapat saling berikatan. Ikatan antar atom membentuk molekul.Ikatan antar atom itu disebut ikatan kimiaIkatan kimia antara ion disebut ikatan ion, yaitu elektron dari suatu atom dapat diperoleh dari atau hilang ke atom lainnya.

Banyak jenis ikatan kimia, ada ikatan hidrogen, ikatan antar atom hidrogen, ada ikatan kovalen, dan lain-lain ikatan kimiaIkatan hidrogen pada suatu molekul menentukan sifat polaritas molekul. Artinya apabila ada ikatan hidrogen pada suatu molekul berarti molekul itu bersifat polar.

Tubuh kita tidak dapat membuat air tetapi dalam tubuh dapat berlangsung sejumlah reaksi kimia yang menghasilkan materi.Ikatan antar atom dan bahkan antar molekul menentukan stabilitas antar

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

komponen yang saling berikatan itu dan kemudian menentukan stabilitas struktur dan menentukan fungsi molekul apabila itu adalah molekul yang menyusun kehidupan.

MOLEKUL KEHIDUPAN

Molekul-molekul yang menyusun kehidupan dan karenanya disebut molekul biologi, yaitu molekul yang dapat dijumpai terdapat dalam suatu sel.

Molekul-molekul tersebut adalah karbohidrat, protein, lemak, dan asam nukleat.

Sel dapat membuat molekul-molekul. Hampir semua molekul yang dibuat sel (komponen dasar molekul biologi) terdiri atas sejumlah atom carbon yang saling berikatan dan berikatan dengan atom lain.

Oleh karena itu, komponen yang mengandung atom carbon diketahui sebagai komponen organik. Jumlah atom carbon dalam suatu molekul biologi digunakan dasar pengelompokan molekul.

Dengan kata lain keragaman molekul kehidupan didasarkan pada kenadungan atom carbon yang dimilikinya. Komponen organik memiliki kerangka atom carbon dan terikat pada kerangka tersebut adalah atom-atom yang membentuk suatu gugus fungsional, misalnya gugus alkohol, gugus amino, gugus aldehid, gugus keton, dll.

Sel membuat molekul besar (makro molekul) dari molekul-molekul kecil dengan reaksi kimia.Molekul besar selain dibangun dengan reaksi kimia juga dihancurkan atau dipecah dengan reaksi kimia.

Ada reaksi yang disebut sintesa dehidrasi yaitu sintesa molekul dengan cara menghilangkan molekul airnnya. Ada reaksi yang disebut hidrolisis, yaitu proses pemecahan molekul dengan air. Reaksi kimia terjadi pada sistem dalam organisme, baik intraseluler (dalam sel) atau ekstraseluler (di luar sel).

UKURAN SEL BERVARIASIran Sel Bervariasi

Sel yang terpanjang adalah sel syaraf. Sel yang ukurannya terbesar adalah sel telur burung. Sel darah merah kita termasuk sel yang ukurannya amat kecil. Ukuran sel dibatasi hukum alam yang mengatur mengenai batas atas

dan batas bawah ukuran sel

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

Batas bawah (minimumnya) sel harus memuat cukup DNA, protein, molekul lain serta struktur internal untuk dapat survive dan bereproduksi. Batas bawah ukuran sel dibatasi jumlah total volume molekul-molekul dan organelnya untuk aktivitas sel.

Maksimum ukuran sel dibatasi oleh kebutuhan yang cukup akan luas permukaan untuk memperoleh makanan cukup dari lingkungannya dan membuang sampah atau kotoran yang tidak dibutuhkan.

Batas atas ukuran sel ditentukan oleh rasion tersebut karena plasma membran dari sel kecil dapat melayani sitoplasmanya yang bervolume kecil lebih mudah dibanding membran sel besar dengan volumenya besar.

Sel yang besar memiliki luas permukaan yang lebih dibanding sel yang kecilSel yang besar memiliki rasio rendah antara luas permukaan dan volume dibandingkan sel yang kecil.

Jenis

DAFTAR PUSTAKA

Literatur:

Kimball Jhon.W. 1983. Biologi Edisi Kelima. Erlangga. Institut Pertanian Bogor

Alberts B, Johnson A, Lewis J, Raff M, Roberts K, Walter P. 2002. Molecular Biology of The Cell. New York and London: Garland Science NCBI Books

Wabsite:

http://biodas.wordpress.com/rancangan-pembelajara/bahan-ajar/sejarah/ (01 maret 2010-16.00)

M.K. BIOLOGI SEL

INDRA F. X. ROMPAS

08 312 273

http://id.wikipedia.org/wiki/Sel_(biologi) (01 maret 2010-16.00)

http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_%28biology%29 (01 maret 2010-16.00)

http://en.wikipedia.org/wiki/Cell_theory (01 maret 2010-16.00)