Perkembangan Biologi Sel

Biologi Sel (Sitologi) : Mempelajari kehidupan & organisme hidup pada tingkat sel atau dibawahnya (subsel) ¾  organel, molekul.

Berkembang dari pertengahan abad 17 hingga sekarang ditunjang oleh kemajuan ilmu dan teknologi lain yang relevan :
               fisika
               kimia
               matematika

Perkembangan biologi sel bertumpu pada hasil riset dengan percobaan-percobaan deskriptif dimasa lalu hingga percobaan-percobaan analitik mutakhir/ modern saat ini. 

Ahli-ahli filsafat kuno : Aristoteles dan Paracelcus , menyimpulkan :
Semua hewan dan tumbuhan walaupun tampaknya sangat rumit namun terdiri atas beberapa unsur yang selalu terdapat kembali dalam tiap makhluk itu.

Robert Hooke (1665) melihat irisan gabus (cork) dengan kaca pembesar (loop) ® kotak-kotak kecil disebut sel (cella).

 

Anthony van Leewenhook (1668) mengkonstruksi mikroskop I
- mengamati air kolam ® organisme uniseluler (bakteri, protozoa)
- melihat nukleus pada preparat darah ikan salmon.

Pengamatan dengan mikroskop melahirkan teori : sel/makhluk hidup berasal dari sel/makhluk sebelumnya.

Sebelum itu berlaku teori organisme hidup diciptakan dari sesuatu yang tidak hidup.

 

Mathias Schleiden (1838) & Theodore Schwann (1839) mengemukakan teori tentang sel :
- semua makhluk hidup (tumbuhan & hewan) terdiri
  dari sel yang merupakan unit terkecilnya.
- setiap sel dapat berfungsi secara independent,
  tetapi juga dapat berperan sebagai bagian 
  integral makhluk hidup.

Weissmann (1883) – kontinuitas plasma germinal ® gamet membawa plasma (germinal) yang ditransmisi- kan terus menerus dari generasi ke generasi.

Perkembangan ttg pengetahuan sel :

1. Robert Hooks, 1665 : susunan jaringan gabus : ruang kosong → sel
2. Grew dan Malpighi : ruangan kecil di tengah masa yg homogen → utricles
3. Schwann ,1839  : pd hewan terdiri atas kumpulan sel-sel → orgsm mrpk kumpulan sel-sel ( teori sel ) → Bpk Sitologi modern
4. Haeckel  : berdasarkan juml sel yg membentuk → protozoa dan metazoa
5. Hertwig, 1829 : sel adlh kumpl.substansi hidup yg disebut protoplasma, yg di dlmnya mengandung inti disebut nucleus dan luarnya dibatasi dinding sel. Ada brp orgsm yg struktur selnya tdk jelas, tp terdiri atas protoplasma ( msl bakteri dan plasmodia)

1822 – 1884, Gregor Mendel menjelaskan bahwa sifat/karakter makhluk hidup dibawa dalam bentuk materi dan berpasangan ® pasangan tersebut bersegregasi dan membentuk pasangan baru pada generasi berikutnya secara random.

Materi genetik menempati lokasi tertentu pada khromosom (lokus) dijelaskan oleh Barbara McClintock (1931).

1. Tshemark, 1901 : menyelidiki lebih dalam hkm Mendel → sitogenetika → dasawarsa terakhir genetika molekuler
2. Overton , akhir abd 19: membran sel mrpk selaput lipoid → sifat membran, kegiatan membran : transport aktif
3. Bensley, Hoerr, Claude , dkk , 1934 : mitokondria mrpk pusat oksidasi seluler.

Materi genetik adalah DNA yang membawa informasi & ditransmisikan dari generasi ke generasi dan diekspresikan menjadi fenotip, dijelaskan oleh Avery McLeod & McCarry (1944).

Struktur DNA diformulasikan oleh Watson & Crick (1953) dengan X-ray diffraction analysis. Penemuan struktur DNA memungkinkan penemuan & pengembangan teknologi/rekayasa dibidang biologi molekuler dengan didukung oleh kemajuan ilmu-ilmu lain seperti fisika dan kimia.

Jumlah khromosom manusia adalah 46
(22 pasang autosom + 2 khromosom sex)  ¾ dibuktikan oleh Sie Kian Tjong & Tjioe Djien Jong (1962).

1980 ¾ sekarang ® era rekayasa dengan mengaplikasikan bioteknologi untuk mengubah dan memanipulasi sistem hidup pada tingkat molekul,sel atau organisme untuk memperoleh manfaat yang

sebesar-besarnya bagi kepentingan manusia.

Sel : Unit kehidupan terkecil hewan & tumbuhan.

Mempelajari sel diperlukan untuk mendapat pengertian mendasar tentang kehidupan.

Bidang kedokteran/kesehatan :
- pengertian mendasar tentang kehidupan pada
  tingkat sel & molekul dalam keadaan normal dan
  patologis.
- Diperlukan untuk pengelolaan dan manajemen
   kesehatan : diagnosis
                      pengobatan
                      rehabilitasi
                      dll.

Sebagai unit kehidupan ® dapat memperlihatkan sifat-sifat hidup yang universal :
1. mengekstraksi energi dari lingkungan.
2. bereaksi (peka) terhadap rangsang ®tropisme.
3. tumbuh dan berkembang biak ®  mempertahankan kelangsungan (kontinuitas) kehidupan.

Berdasarkan komposisi sel yang menyusunnya dibedakan organisme :
- uniseluler   ¾ sel adalah organisme
- multiseluler ¾ organisme terdiri dari banyak  sekali sel dan terorganisasi : sel ® jaringan ® organ.

Berdasarkan tingkat evolusinya sel dibedakan menjadi 2 golongan : prokariota & eukariota.

Virus : terdiri dari komponen-komponen hidup dan dapat menunjukkan sifat-sifat hidup / aktifitas kehidupan apabila berinteraksi dengan sel hidup.

Sel mempunyai sistem (pengaturan) universal yang lestari (conserve) ® tidak berubah oleh proses evolusi :
- membawa informasi genetik berupa DNA dan
  mentransfer informasi genetik untuk mengatur &
  mengontrol aktifitas kehidupan.
- memproduksi dan menggunakan ATP untuk
  menyelenggarakan aktifitas kehidupan.

Sistem (pengaturan) informasi genetik dalam sel :

Prokariota :
- DNA terlokasi bebas di dalam sel, tidak mempunyai batas yang jelas dengan sitoplasma.
- Replikasi, transkripsi dan translasi dilakukan dengan cara sederhana.

Eukariota :
- DNA terorganisasi/tersusun kompleks membentuk khromatin,terletak dalam organel yang terpisah
   dari sitoplasma ¾ nukleus & mitokhondria.
- Replikasi,transkripsi dan translasi terorganisasi  sangat kompleks melibatkan banyak enzim dan 
   organel

Cara sel mengambil energi dari lingkungan :

Autotrof  : mengambil energi dari sinar matahari pada proses fotosintesis  ® tumbuh-tumbuhan dan mikroorganisme berkhlorofil.

Heterotrof : mengambil molekul berenergi/organik dari substrat/makanan diantaranya dari sel autotrof.

Energi dari lingkungan diubah menjadi energi yang dapat digunakan sel melalui reaksi-reaksi yang terintegrasi & terorganisasi ® metabolisme.Energi di dalam sel dibebaskan dengan reaksi oksidasi & reduksi.

Reaksi oksidasi adalah reaksi pemindahan/transfer elektron dari molekul donor e- (reduktor) ke molekul aseptor e- (oksidator)  ® dihasilkan reduktor baru dan oksidator baru.

     AH + B  ¾® BH + A

Sel heterotrof dibedakan menjadi 2 golongan berdasarkan caranya menggunakan aseptor elektron (oksidator)
- aerob    : menggunakan O₂ sebagai aseptor elektron terakhir.
- anaerob : menggunakan molekul selain O₂ sebagai aseptor elektron.

Berdasarkan cara menggunakan donor elektron (reduktor);
- khemoorganotrof : menggunakan molekul organik kompleks (gula, protein, lipid) sebagai donor  elektron.
- khemolitotrof : menggunakan zat anorganik (H₂S, amonia)  sebagai donor elektron.