S Perkembangan Biologi Sel

biokimia telah mengantar umat manusia pada pemahaman sel yang lebih mendalam hingga pada tingkatan yang belum pernah diprediksi sebelumnya. Perkembangan pengetahuan di bidang genetika molekuler dan disiplin ilmu yang lain telah mengantar umat manusia pada pemahaman hingga tingkatan rekayasa genetika yang sangat menakjubkan. Melalui pendekatan yang lebih holistik dan integratif, kini biologi sel tampil sebagai sebuah ilmu yang mampu menjadi dasar bagii pengembangan ilmu-ilmu hayati lainnya.

A. S

EJARAH P ERKEMBANGAN T EORI S EL Sel merupakan massa protoplasma berbatas membran dengan sistem organisasi yang sangat kompleks. Sel bukan merupakan suatu bangunan statis, melainkan sebuah struktur yang sangat dinamis. Berbagai jenis aktivitas hidup yang berlangsung di dalam tubuh organisme pada dasarnya berlangsung di dalam sel dengan mekanisme sistem yang sangat harmonis. Aktivitas satu sel menunjang aktivitas sel yang lain membentuk suatu sistem yang sangat harmonis untuk menunjang sebuah kehidupan yang fungsional. Anthony van Leeuwenhoek 1632-1723, seorang yang berkebangsaan Belanda merupakan orang pertama yang menemukan mikroskop dan meneliti organisme mikroskopis seperti berbagai Protozoa dan Rotifera yang oleh Beliau diberi nama ”animanculus”, berbagai jenis bakteri, meliputi bakteri basil dan bakteri spiral;. mengamati sperma pada manusia, katak, anjing, kelinci, dan ikan. Beliau juga mengamati pergerakan sel-sel darah di dalam kapiler kaki katak dan daun telinga pada kelinci. S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 2 Sumber : http:www.royalsociety.orgdownloaddoc.asp dan http:www.tulane.edu~wisercells Gambar-1.1 Anthony van Leeuwenhoek 1632-1723, dan mikroskop sederhana serta jenis protozoa hasil temuannya Marcello Malphigi 1628-1694, seorang berkebangsaan Italia merupakan orang pertama yang menggunakan mikroskop dalam mengamati sayatan jaringan pada organ-organ tertentu, seperti otak, hati, ginjal, limfa, dan paru-paru. Selain itu, dia juga mengamati perkembangan embrio ayam. Dari hasil pengamatannya, dia menyimpulkan bahwa jaringan tersusun atas unit-unit struktural yang ia sebut utricles De Robertis, 1988. Sumber : http:www.crimezzz.netforensichistoryimagesMALPIGHI_marcello Gambar-1.2 Marcello Malphigi 1628-1694 S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 3 Robert Hooke 1663 merupakan orang pertama yang memperkenalkan istilah sel berdasarkan hasil pengamatannya pada sayatan sumbat gabus. Ia melaporkan bahwa sumbat gabus terdiri atas ruang-ruang kecil yang diberi nama sel bahasa Yunani: Cellula yang bermakna ruang-ruang kecil. Sumber : http:www.tulane.edu~wisercells dan http:www.nndb.compeople Gambar-1.3 Ruang-ruang kecil pada sayatan sumbat gabus, R. Hooke 1663 dan mikroskop sederhana Rene Dutrochet 1776-1847, seorang yang berkebangsaan Perancis, melaporkan bahwa semua hewan dan tumbuhan terdiri atas kumpulan sel-sel globular. Pada tahun 1831, Robert Brown 1773-1858, seorang yang berkebangsaan Inggris, melaporkan bahwa sel-sel epidermis tumbuhan, serbuk sari, dan kepala putik mengandung suatu struktur yang konstan yang disebut inti. Pada tahun 1840, Johannes E. Purkinye 1787- 1869, seorang yang berkebangsaan Cekoslovakia, memperkenalkan istilah protoplasma. Pada tahun 1861, W. Schultze menyatakan bahwa protoplasma merupakan dasar fisik dari kehidupan. Protoplasma adalah substansi hidup yang berbatas membran dimana di dalamnya terdapat inti atau nukleus Karp, 1984. S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 4 Sumber : http:clendening.kumc.edudcpchitzig.jpg Gambar-1.4 Johannes E. Purkinye 1787-1869 Sumber : http: home.tiscalinet.chbiografienimagesschleiden dan http:home.tiscalinet.chbiografienimages Gambar-1.5 Mathias J. Schleiden1804-1882, T1810- 1882. Schwann dan R. Virchow1821-1902 Pada tahun 1938, Mathias J. Schleiden 1804-1882, seorang ahli pengetahuan berkebangsaan Jerman, melaporkan bahwa tubuh tumbuhan tersusun atas sel. Secara terpisah, pada tahun 1839 Theodore Schwann 1810-1882 yang juga seorang ahli pengetahuan berkebangsaan Jerman, melaporkan bahwa tubuh hewan tersusun atas sel. Schwann kemudian mengusulkan dua azas yang dikenal dengan teori sel, yaitu: Semua organisme terdiri atas sel, dan sel merupakan unit dasar organisasi kehidupan. Sepuluh tahun kemudian R. Virchow 1821-1902 mengusulakn azas ketiga teori sel yang berbunyi: Semua sel berasal dari sel yang telah ada sebelumnya Omnis cellula e cellulaI Sheeler Bianchi, 1983. Kemudian Louis Pasteur 1908-1895 mengemu-kakan teori biogenesis yang S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 5 menyatakan bahwa setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya Omne vivum e vivo. Thorpe, 1984; Sheeler and Bianchii, 1983; dan Albert et al., 1984 Sumber : http:art-random.main.jpsamescale Gambar-1.6 L. Pasteur 1808-1895 Berdasarkan penelitian-penelitian yang dilakukan para ilmuwan tersebut diambil suatu kesimpulan, yaitu: sel merupakan kesatuan struktural dari makhluk hidup, sel merupakan kesatuan fungsional dari makhluk hidup, dan sel merupakan kesatuan hereditas dari makhluk hidup. Namun, dalam lingkup yang lebih kompleks, teori sel mengandung makna Villee et al., 1985, yaitu: 1. Semua makhluk hidup terdiri atas sel; 2. Sel yang baru dibentuk, berasal dari pembelahan sel sebelumnya; 3. Semua sel memiliki kemiripan yang mendasar dalam hal komposisi kimia dan aktivitas metabo-lismenya; 4. Aktivitas dari suatu organisme dapat dimengerti sebagai aktivitas kolektif, dan interaksi-interaksi dari unit-unit seluler bergantung satu dengan yang lainnya. S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 6 Sumber : http:www.emc.maricopa.edufacultyfarabeeBIOBKstomTS.gif Gambar-1.7 Oragnisasi kehidupan tingkat individu Menurut De Robertis et al., 1975, sebuah sel harus memenuhi beberapa kriteria yaitu : 1. Memiliki membran plasma; 2. Mengandung materi genetic yang penting untuk mengkode berbagai jenis RNA, termasuk untuk sintesis protein; 3. Mengandung “mesin biosintesis” tempat di mana sintesis berlangsung. B. P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL Beberapa pemenang hadiah Nobel untuk bidang Biologi Sel serta bidang-bidang lain yang menunjang perkembangan biologi sel ditunjukkan pada Tabel-1. S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 7 Tabel-1.1 Pemenang hadiah Nobel dan sumbangannya terhadap per- kembangan Biologi Sel Sheeler Bianchi, 1983. Tahun N a m a Kontribusi 1906 K. Landstainer S. Ramon Y. Mempelajari organisasi sistim saraf, khususnya struktur sel-sel saraf 1908 E. Metchnikoff P. Ehrlick Fagositosis bakteri selama infeksi, prosedur pewarnaan bakteri, studi mengenai imunitas 1915 R. Wilstatter Mempelajari klorofil dan pigmen- pigmen lain pada tumbuhan 1922 A.V. Hill O. Mayerhoff Metabolisme pada jaringan otot, hubungan antara metabolisme otot dengan asam laktat 1926 T. Svedberg Sifat-sifat koloid, khususnya protein 1930 K. Landstainer Pengelompokan darah pada ma- nusia dan mempelajari aglutinin seluler 1933 T.H. Morgan Peranan kromosom dalam pewa- risan sifat-sifat menurun 1935 H. Spemann Peranan organizer selama perkem-bangan telur 1936 H. Dale O. Loewi Mempelajari transmisi impuls- impuls saraf 1946 H.J. Miller Mempelajari mutasi gen yang dihasilkan melalui penyinaran sinar X 1947 C.F. Cori G.T. Cori Mempelajari metabolisme glikogen S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 8 Tabel-1.1 Lanjutan Tahun N a m a Kontribusi 1948 A. Tisellius Mempelajari sifat-sifat kimia protein, perkembangan elektro- poresis 1952 A. Morten R. Synge Perkembangan prosedur kroma- tografi untuk pemisahan substansi-substansi biologis 1953 H.A. Krebs Mempelajari siklus asam trikar- boksilat atau siklus Krebs F.A. Lipman Mempelajari mengenai Koenzim A 1954 L. Pauling Mempelajari ikatan kimia, khusus- nya mengenai ikatan peptida pada protein. 1958 G.W. Beadle E.L. Tatum J. Lederberg Mempelajari mengenai organisasi dan aksi gen pada bakteri, konsep satu gen satu enzim F. Sanger Analisis struktur protein 1959 S. Ochoa A. Kornberg Mempelajari sintesis ARN dan AND 1961 M. Calvin Mempelajari mengenai asimilasi CO 2 pada tumbuhan; siklus Calvin 1962 J.D. Watson F.H.C. Crick M. Wilkins Mempelajari mengenai struktur gen, model ADN heliks ganda 1962 M.F. Perutz J.C. Kendrew Mempelajari mengenai struktur protein globular, khususnya miog- lobin dan hemoglobin Tabel-1.1 S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 9 Lanjutan Tahun N a m a Kontribusi 1963 J. Eccles A. Hodgkins A. Huxley Peranan ion sodium dan potasium dalam penghantaran impuls saraf sepanjang membran sel saraf 1964 K. Bloch E. Lynen Mempelajari mengenai metabolis- me kolesterol dan asam-asam lemak 1965 F. Jacob A. Lwoff J. Monad Menemukan gen-gen yang meng- atur aksi gen-gen lain; konsep operon 1969 M. Delbruch H.D. Herskey S.E. Luria Mempelajari mengenai virus seba-gai vector penyakit 1970 L.F. Leloir Mempelajari peranan gula nukleo- tida dalam sintesis karbohidrat J. Axelrot U. von Euler B. Katz Mempelajari mekanisme penyim- panan dan pelepasan neurohu- morf dalam transmisi impuls saraf 1971 E.A. Sutherland Mekanisme aksi hormon; peranan Camp 1972 M. Edelman R.R. Porter Mempelajari mengenai immunoglobulin C.B. Anfinsen S. Moore W.H. Stein Mempelajari ribonuklease; kompo-sisi asam amino pada protein 1974 A. Claude C. de Duve G. Palade Isolasi dan karakterisasi dari organel-organel sub seluler dan partikel-partikel lain. H.O. Smith D. Nathens Engineering; menemukan enzim- enzim restriksi; dan membuat pemetaan urutan DNA Tabel-1.1 S EJARAH P ERKEMBANGAN B IOLOGI S EL 10 Lanjutan Tahun N a m a Kontribusi P. Mitchel Mempelajari mengenai bioener- getika 1975 H. Temin R. Dulbecco D. Baltimore Mempelajari mengenai interaksi virus tumor dan sel, menemukan reverse transcriptase 1980 P. Berg F. Sanger Mempelajari mengenai gen