BAB II MORFOLOGI SEL
BAB II
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Sejarah Sel
Penelitian tentang sel telah berlangsung lebih dari 300 tahun,
bersama dengan berkembangnya mikroskop. Mikroskop optik pertama kali
ditemukan pada abad ke-17.Singkatnya, para peneliti mulai meneliti jaringan
biologi yang masih hidup maupun yang sudah mati dengan tujuan untuk lebih
mengetahui dan memahami mengenai ilmu kehidupan. Beberapa ilmuwan telah
menemukan hal penting yang mengawali serta relevan terhadap perkembangan
sel mahkluk hidup seperti Robert Hooke dan Anton van Leeuwenhoek.
Penemuan mikroskop yang menyebabkan ilmuwan pertama kali melihat
sel biologis. Robert Hooke pada tahun 1665 mengamati gabus dibawah
mikroskop dan menguraikan apa yang disebutnya sel gabus. Anton van
Leeuwenhoek menamakan organisme sel tunggal yang dilihatnya dibawah
mikroskop dengan animalcules. Matthias Jakob Schleiden, seorang
botanis,
pada tahun 1838 mengatakan bahwa semua tumbuhan tersusun atas sel-sel.
Seorang zoologis, Theodor Schwann, pada tahun 1839 mengatakan bahwa semua
hewan tersusun atas sel. Rudolf Virchow, mengusulkan teori bahwa semua sel
berasal dari sel yang sebelumnya sudah ada. Pada tahun 1838, seorang botanis,
Matthias Jakob Schleiden dan seorang fisiologis Theodor Schwann menemukan
bahwa baik sel tumbuhan maupun hewan keduanya memiliki nucleus.
2.2.
Sel
Sel berasal dari kata cella yang berarti ruangan berukuran kecil, yang
ditemukan oleh Robert Hooke, melalui pengamatan terhadap sayatan gabus
(terdapat ruangan-ruangan kecil yang menyusun gabus tersebut).Dapat dikatakan
sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil pada mahkluk hidup.Sel
merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan.Ilmu yang
mempelajari sel disebut dengan sitologi.Ilmu ini berkembang setelah
ditemukannya mikroskop elektron. Melalui mikroskop elektron, para ahli dapat
mempelajari lebih jauh apa sebenarnya yang terdapat di dalam sel. Pada
tingkatan kehidupan, baik pada hewan dan tumbuhan sel menempati urutan
tingkat organisasi terendah. Secara singkat, tingkatan organisme dimulai dari sel,
jaringan, organ, sistem, dan individu.Sel pada dasarnya tersusun dari membran
plasma, sitoplasma yang terdiri atas organel dan sitosol, dan inti sel (nucleus).
Mahkluk hidup (organisme) tersusun dari sel tunggal (uniseluler) dan
banyak sel (multiseluler).Organisme uniseluler ini misalnya bakteri dan archaea.
Pada organisme multiseluler terjadi pembagian tugas terhadap sel-sel
penyusunnya, setiap sel tersusun dari berbagai bagian, yaitu membran plasma,
inti sel, sitoplasma, dan organel sel. Pada mahkluk hidup multiseluler, sel-sel
yang serupa berkumpul dan menjalankan satu fungsi yang sama membentuk
jaringan. Jaringan-jaringan yang berbeda menyusun satu organ yang memiliki
fungsi tertentu. Organ yang berbeda bekerja bersama membentuk suatu sistem.
2.3.
Karakteristik Sel
Sel
sangat
kompleks
dan
terorganisir.Kompleksitas
sel
dapat
dianalogikan dengan keteraturan dan konsistensi. Konsistensi sel dapat dilihat
dari organel-organel sel yang mempunyai struktur sendiri-sendiri dan adanya
interaksi antar bagian sel ataupun antar organel yang berperan untuk memelihara
ataupun operasional sistem sel. Terorganisir merupakan salah satu karakteristik
sel yang dapat dilihat dari proses sintesis protein, proses pembenukan energi
kimia, dan pembentukan membran sel. Pada proses tersebut terdapat kerjasama
antar organel sel dan semua proses sangat terstruktur. Sel mempunyai program
genetik, organisme dibangun berdasarkan informasi yang dikode dalam gen-gen.
Gen bukanlah sekedar tempat menyimpan informasi tetapi juga mengandung
blueprint untuk membentuk struktur dan sifat sel serta mengatur aktivitas sel.
Sel dapat membentuk dan menggunakan energi.Perkembangan dan
pemeliharaan sel membutuhkan masukan energi yang konstan. Energi cahaya
diserap oleh pigmen fotosintetik yang terdapat pada sel, kemudian cahaya
tersebut akan dikonversi menjadi energi kimia. Pada hewan energi telah dikemas
berupa glukosa, pada manusia glukosa delepaskan oleh hati ke aliran
darah.Selain itu, sel mampu menghasilkan berbagai macam reaksi kimia.Reaksi
kimia yang terjadi di dalam sel sering disebut metabolisme.
Sel mampu melakukan aktivitas mekanik.Sel adalah tempat aktivitas
mekanik, dimana bahan atau molekul diangkut dari satu tempat ketempat lain,
baik di dalam sel atau antar sel.Kemudian, sel juga mampu merespon
stimulus.Pada sel protista misalnya bakteri mampu bergerak ke arah sumber
nutrisi. Pada organisme multiseluler umumnya respon stimulus ditangkap oleh
reseptor yang akan berinteraksi dengan substansi lingkungan sekitarnya.
Sel mampu mengatur diri seperti kebutuhan akan energi, pemeliharaan,
dan keadaan sel yang stabil membutuhkan pengaturan yang konstan.
Berdasarkan hal ini sel mampunyai kemampuan yang sangat kompeten.
Mempelajari karakteristik sel memiliki manfaat yang banyak, diantaranya
memahai mekanisme kerja sel yang berguna sebagai bahan pertimbangan dalam
mematikan sel lain yang berbahaya, dapat mengembangkan organisme unggul
yang sangat penting bagi manusia misalnya untuk sumber antibiotika atau obatobatan yang lain, atau sumber pangan baru. Terakhir, sel mampu membelah diri.
Individu-individu baru dihasilkan melalui proses reproduksi. Sel dihasilkan
melalui proses pembelahan sel dimana satu sel induk akan menghasilkan dua sel
anak. Berdasarkan proses ini sifat yang dimiliki sel induk akan diwariskan.
2.4.
Mikroorganisme
Mikroorganisme adalah makhluk hidup yang berukuran sangat kecil dan
hanya bisa diamati dengan mikroskop.Menurut klasifikasi makhluk hidup,
mikroorganisme dapat digolongkan kedalam 5 kerajaan, yaitu protista, fungi,
monera, plantae, dan animalia. Meskipun terdapat ribuan jenis makhluk hidup
jika ditinjau dari struktur selnya, ternyata hanya tersusun oleh dua jenis sel, yaitu
sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik dan eukariotik tersusun oleh
unsur kimia yang serupa.Keduanya memiliki asam nukleat, protein, lemak, dan
karbohidrat. Sel-sel tersebut juga melakukan reaksi kimia yang sama untuk
memproses makanan, membangun protein, dan menyimpan energi di tubuhnya.
Bakteri merupakan salah satu jenis mikroorganisme.Bakteri adalah salah
satu golongan organisme prokariotik (tidak memiliki selubung inti).Bakteri
sebagai makhluk hidup tentu memiliki informasi genetik berupa DNA, tetapi
tidak terlokalisasi dalam tempat khusus (nukleus) dan tidak ada membran
inti.Bentuk DNA bakteri berbentuk sirkuler dan panjang.Pada umumnya DNA
bakteri tidak mempunyai intron dan hanya tersusun atas akson saja.Bakteri juga
memiliki DNA ekstrakromosomal yang tergabung menjadi plasmid yang
berbentuk
kecil
dan
sirkuler.
Hal-hal
yang
mempengaruhi
pertumbuhan/hidupnya bakteri seperti:
1. Sumber energi.
2. Sumber karbon.
3. Sumber nitrogen.
4. Sumber garam-garam anorganik.
5.
Faktor-faktor tumbuh tambahan, disebut juga vitamin bakteri dalam
jumlah sedikit untuk sintesis metabolik esensial.
Tes biokimia, pewarnaan gram, merupakan kriteria yang efektif untuk
klasifikasi.Hasil pewarnaan mencerminkan perbedaan dasar dan kompleks pada
sel bakteri (struktur dinding sel), sehingga hal ini dapat membagi bakteri menjadi
dua kelompok, yaitu bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif.Bakteri gram
negatif (Enterobacteriaceae) yang umumnya berbentuk batang, habitatnya
terdapat di usus manusia dan binatang.Enterobacteriaceae meliputi Escherichia,
Shigella, Salmonella, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, dan Proteus). Beberapa
organisme seperti Escherichia coli merupakan flora normal dan dapat
menyebabkan penyakit, sedangkan yang lain seperti salmonella dan shigella
merupakan patogen (pembawa penyakit) yang umum bagi manusia.
Bakteri gram positif pembentuk spora adalah spesies Bacillus dan
Clostridium.Kedua spesies ini terdapat dimana-mana dan membentuk spora,
sehingga dapat hidup di lingkungan selama bertahun-tahun.Spesies Basillus
bersifat aerob, sedangkan Clostridium bersifat anaerob obligat.Bakteri Grampositif
tidak
membentuk
spora
spesies
Corynebacterium,
Listeria,
Propionibacterium, dan Actinomycetes.Anggota genus Corynebacterium dan
Propionibacterium merupakan flora pada kulit dan selaput lendir manusia.
Virus berasal dari bahasa Yunani venom yang berarti racun.Virus
merupakan suatu partikel yang masih diperdebatkan statusnya apakah termasuk
mahkluk hidup atau benda mati.Secara umum virus merupakan partikel yang
tersusun atas elemen genetic yang mengandung salah satu asam nukleat yaitu
asam deoksiribonukleat (DNA) atau asam ribonukleat (RNA) yang dapat berada
dalam dua kondisi berbeda, yaitu secara intraseluler dalam tubuh inang dan
ekstraseluler diluar tubuh inang. Partikel virus secara keseluruhan ketika berada
di luar inang, yang terdiri dari asam nukleat yang dikelilingi oleh protein dikenal
dengan nama virion. Virion tidak melakukan aktivitas biosintesis dan reproduksi.
Virus ketika memasuki sel inang akan mengambil alih aktivitas inang
untuk menghasilkan komponen-komponen pembentuk virus. Selain itu, virus
dapat bertindak sebagai patogen (pembawa penyakit) dan agen pewaris
sifat.Sebagai agen penyakit, virus memasuki sel dan menyebabkan perubahanperubahan yang membahayakan bagi sel, yang akhirnya dapat merusak bahkan
menyebabkan kematian pada sel yang diinfeksinya.Sebagai agen pewaris sifat,
virus memasuki sel dan tinggal di dalam sel tersebut secara permanen.
Berdasarkan sifat hidupnya maka virus harus dimasukkan sebagai parasit obligat,
karena keberlangsungan hidupnya sangat tergantung dari materi genetik inang.
Ukuran virus lebih kecil dari bakteri. Ukurannya berkisar antara 0,02-0,3
mikrometer. Unit pengukuran virus dinyatakan dalam nanometer.Partikel virus
bervariasi dari segi ukuran, bentuk maupun komposisi kimianya.Bentuk virus
yang sudah diketahui ada yang berbentuk bola, kotak, batang, dan huruf T. Virus
yang strukturnya paling rumit adalah bakteriofage. Virus dapat memperbanyak
diri dengan cara jika partikel virus menginfeksi inang untuk mensintesa semua
komponen yang diperlukan dan membentuk lebih banyak partikel virus.
2.5.
Mikroba
Jasad hidup yang ukurannya kecil sering disebut sebagai mikroba atau
mikroorganisme atau jasad renik.Jasad renik disebut sebagai mikroba bukan
hanya karena ukurannya yang kecil, sehingga sukar dilihat dengan mata biasa,
tetapi juga pengaturan kehidupannya yang lebih sederhana dibandingkan dengan
jasad tingkat tinggi. Ukuran mikroba biasanya dinyatakan dalam mikron (ยต), 1
mikron adalah 0,001 mm. Sel mikroba umumnya hanya dapat dilihat dengan alat
pembesar atau mikroskop, walaupun demikian ada juga yang mikroba.
Umumnya jasad hidup digolongkan menjadi dunia tumbuhan (plantae)
dan dunia binatang (animalia).Jasad hidup yang ukurannya besar dengan mudah
dapat digolongkan ke dalam plantae atau animalia, tetapi mikroba yang
ukurannya sangat kecil ini sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau
animalia.Selain karena ukurannya, sulitnya penggolongan juga disebabkan
adanya mikroba yang mempunyai sifat antara plantae dan animalia. Menurut
teori evolusi, setiap jasad akan berkembang menuju ke sifat plantae atau
animalia. Hal ini digambarkan sebagai pengelompokan jasad oleh Haeckel.
2.5.1
Ciri Umum Mikroba
Mikroba di alam secara umum berperanan sebagai produsen, konsumen,
maupun redusen.Jasad produsen menghasilkan bahan organik dari bahan
anorganik dengan energi sinar matahari.Mikroba yang berperanan sebagai
produsen adalah alga dan bakteri fotosintetik.Jasad konsumen menggunakan
bahan organik yang dihasilkan oleh produsen.Contoh mikroba konsumen adalah
protozoa.Jasad redusen dapat menguraikan bahan organik dan sisa-sisa jasad
hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik),
sehingga di alam terjadi siklus antara unsur-unsur kimia.
Contoh mikroba redusen adalah bakteri dan jamur (fungi) .Sel mikroba
yang ukurannya sangat kecil ini merupakan satuan struktur biologi .Banyak
mikroba yang terdiri dari satu sel saja (uniseluler), sehingga semua tugas
kehidupannya dibebankan pada sel itu.Mikroba ada yang mempunyai banyak sel
(multiseluler).Pada jasad multiseluler umumnya sudah terdapat pembagian tugas
diantara sel atau kelompok selnya, walaupun organisasi selnya belum
sempurna.Setelah ditemukan mikroskop elektron, dapat dilihat struktur halus di
dalam sel hidup, sehingga diketahui menurut perkembangan selnya terdapat dua
tipe jasad.
1.
Prokariota (jasad prokariotik/primitif), yaitu jasad yang perkembangan
selnya belum sempurna.
2.
Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah
sempurna.
Selain yang bersifat seluler, ada mikroba yang bersifat nonseluler, yaitu
virus.Virus adalah jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super
kecil atau submikroskopik.Virus hanya dapat dilihat dengan mikroskop
elektron.Struktur virus terutama terdiri dari bahan genetik. Virus bukan
berbentuk sel dan tidak dapat membentuk energi sendiri serta tidak dapat berbiak
tanpa menggunakan jasad hidup lain. Selain virus ada jasad hidup yang disebut
viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius sel inang.
Viroid membawa sifat genetiknya sendiri yang dapat diekspresikan di
dalam sel inang.Jasad yang lebih sederhana dari virus adalah prion, yang terdiri
suatu molekul protein yang infeksius.Adanya kenyataan ini merupakan
perkecualian sistem biologi, sebab prion menyimpan sifat genetiknya di dalam
rantaian polipeptida, bukan di dalam RNA atau DNA.Prion dapat menggandakan
diri di dalam sel inang dengan mekanisme yang belum diketahui dengan jelas.
2.5.2. Penggunaan Mikroba
Penggunaan mikroba untuk proses-proses klasik, seperti khamir untuk
membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri
asam asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, dan jamur
Rhizopus sp. untuk tempe. Mikroba juga dapat digunakan untuk produksi
antibiotik, antara lain penisilin oleh jamur Penicillium sp., streptomisin oleh
actinomysetesStreptomyces sp. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru,
misalnya karotenoid dan steroid oleh jamur, asam glutamat oleh mutan
Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim amilase, proteinase, pektinase,
dan lain-lain. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern, seperti untuk
pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia,
penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin,
interferon. Selain itu masih ada banyak lagi penggunaan mikroba yang lainnya.
Penggunaan mikroba di bidang pertanian, untuk pupuk hayati
(biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya. Penggunaan mikroba
di bidang pertambangan, untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi
batubara, maupun untuk proses penambangan minyak bumi. Penggunaan
mikroba di bidang lingkungan, misalnya untuk mengatasi pencemaran limbah.
2.6.
Mikroskop
Mikroskop (bahasa Yunani: micros: kecil dan scopein: melihat) adalah
sebuah alat untuk melihat objek yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata
kasar. Ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan alat ini disebut
mikroskopi, dan kata mikroskopik berarti sangat kecil, tidak mudah terlihat oleh
mata. Jenis paling umum dari mikroskop, dan yang pertama diciptakan, adalah
mikroskop optis. Mikroskop ini merupakan alat optik yang terdiri dari satu atau
lebih lensa yang dapat memproduksi gambar yang diperbesar dari sebuah benda
yang ditaruh pada bidang fokal dari lensa di mikroskop tersebut.
Berdasarkan sumber cahayanya, mikroskop dibagi menjadi dua, yaitu,
mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya sendiri dibagi lagi
menjadi dua kelompok besar, yaitu berdasarkan kegiatan pengamatan dan
kerumitan kegiatan pengamatan yang dilakukan. Berdasarkan kegiatan
pengamatannya, mikroskop cahaya dibedakan menjadi mikroskop diseksi untuk
mengamati bagian permukaan dan mikroskop monokuler dan binokuler untuk
mengamati bagian dalam sel. Mikroskop adalah alat utama dalam mempelajari
struktur benda-benda kecil. Mikroskop optik dapat dibagi atas 2, yaitu
mikroskop biologi (monokuler) dan mikroskop stereo (binokuler).
Mikroskop biologi adalah mikroskop yang digunakan pengamatan benda
tipis transparan. Penyinaran dilakukan dari bawah dengan sinar alam atau lampu.
Mikroskop binokuler adalah mikroskop yang digunakan untuk pengamatan
benda-benda yang tidak terlalu besar, transparan atau tidak. Penyinaran dapat
diatur dari atas maupun dari bawah dengan sinar alam atau lampu. Mikroskop
merupakan alat utama dalam melakukan pengamatan dalam bidang biologi,
karena dapat digunakan untuk mempelajari struktur dari benda-benda kecil . Ada
2 prinsip dasar yang berbeda untuk mikroskop, yaitu mikroskop optik dan
mikroskop elektron. Mikroskop optik dapat dibedakan menjadi mikroskop biologi
dan mikroskop stereo.Adapun bagian-bagian pada mikroskop optik pada
umumnya sebagai berikut:
1.
Kaki (basis) merupakan bagian mikroskop yang berfungsi untuk
menyangga bagian mikroskop, biasanya berbentuk segi empat atau huruf
U (tergantung jenis dan merek mikroskop).
2.
Tangkai (aksis), merupakan penghubung antara teropong dengan basis .
Tangkai ini juga berfungsi sebagai penyokong teropong.
3.
Meja benda (stage) tempat meletakkan sediaan atau spesimen yang akan
diamati. Biasanya berbentuk persegi terletak antara basis dan teropong .
Meja benda dapat dinaik turunkan dengan menggunakan sekrup pengatur
jarak.
4.
Sekrup penggerak sediaan (stageposition adjustment), sekrup-sekrup ini
berhubungan dengan penjepit sediaan, ada 2 buah sekrup yang tersusun
dalam suatu sumbu vertikal, biasanya terletak dikanan/kiri meja benda.
5.
Sekrup pengatur jarak sediaan (focus adjustment knob), terdiri atas dua
buah sekrup yang tersusun dalam satu sumbu horisontal, menempel pada
kanan-kiri tangkai (axis), di bawah meja benda. Sekrup-sekrup ini
berfungsi untuk mengatur jarak benda dengan lensa objektif.
6.
Teropong, merupakan bagian mikroskop yang mengandung komponen
optik.Mikroskop yang memiliki satu lensa okuler disebut mikroskop
monokuler, sedangkan yang memiliki dua lensa okuler disebut mikroskop
binokuler.
7.
Diafragma, terletak di bawah meja benda, berfungsi untuk mengatur
banyaknya sinar yang masuk.
8.
Condensor merupakan lensa yang terletak pada meja benda bagian
bawah, berfungsi untuk memusatkan berkas cahaya yang melaluinya.
9.
Filter, berupa gelas bundar yang berwarna biru, hijau maupun warna lain,
biasanya terletak di bawah meja benda, berfungsi untuk mengurangi silau
atau memperjelas obyek dengan menyerap warna sinar-sinar tertentu.
10.
Lampu terletak pada bagian basis, merupakan sumber cahaya. Pada
mikroskop yang menggunakan cahaya alam dapat dijumpai adanya
cermin cekung yang berfungsi sebagai pengumpul berkas-berkas sinar.
2.6.1. Penggunaan Mikroskop
Letakkan mikroskop pada meja sedemikian rupa agar dapat lebih mudah
melakukan pengamatan melalui tabung mikroskop.Pastikan mikroskop terletak
pada tempat yang aman, atur pencahayaan dan peralatan yang telah siap dipakai,
kemudian lakukan pengaturan pencahayaan.Objek pengamatan (preparat) dapat
diamati di mikroskop dengan jelas apabila cahaya yang masuk cukup
memadai.Mikroskop ada yang sudah dilengkapi sumber cahaya berupa lampu
sehingga untuk mengatur pencahayaan tinggal menghidupkan lampunya saja.
Mikroskop yang belum dilengkapi dengan sumber cahaya dapat
menggunakan cahaya lampu maupun sinar matahari.Bila menggunakan lampu,
arahkan lampu pada jarak kira-kira 20 cm dari mikroskop.Jika sumber cahaya
dari sinar matahari, bagian cermin pada mikroskop diarahkan pada datangnya
sumber cahaya matahari, misalnya dekat pintu/jendela.Aturlah diafragma dan
kedudukan cermin hingga cahaya terpantul melalui lubang meja objek.
Jangan mengarahkan cermin ke arah sinar matahari secara langsung,
karena cahaya yang memantul ke mata dapat mengganggu penglihatan.
Pencahayaan sudah tepat dan memadai, bila diamati dari lensa okuler akan
tampak lingkaran yang terangnya merata. Inilah yang disebut dengan lapangan
pandang. Apabila lapangan pandang sudah tampak namun belum jelas, cobalah
putar/ganti lensa objektif dengan cara memutar revolver. Setelah pengaturan
pencahayaan, maka untuk dapat melihat objek (preparat/sediaan) melalui
mikroskop gunakan lensa objektif yang memiliki perbesaran yang lemah.
2.6.2.
Jenis Mikroskop
Mikroskop dapat dibagi menjadi empat macam, yaitu mikroskop biasa
dan mikroskop binokuler. Mikroskop biasa merupakan mikrosop yang
mempunyai bagian-bagian tertentu yang terdiri dari bagian optik dan bagian nonoptik. Mikroskop jenis ini merupakan mikroskop sederhana yang masih
memanfaatkan cahaya matahari untuk penyumbang cahaya saat melihat objek.
Mikroskop Binokuler merupakan mikroskop yang mempunyai bagian-bagian
tertentu seperti halnya mikroskop biasa. Tetapi untuk membedakannya dengan
mikroskop biasa adalah pada lensar okuler, karena lensa okulernya ganda.
TINJAUAN PUSTAKA
2.1.
Sejarah Sel
Penelitian tentang sel telah berlangsung lebih dari 300 tahun,
bersama dengan berkembangnya mikroskop. Mikroskop optik pertama kali
ditemukan pada abad ke-17.Singkatnya, para peneliti mulai meneliti jaringan
biologi yang masih hidup maupun yang sudah mati dengan tujuan untuk lebih
mengetahui dan memahami mengenai ilmu kehidupan. Beberapa ilmuwan telah
menemukan hal penting yang mengawali serta relevan terhadap perkembangan
sel mahkluk hidup seperti Robert Hooke dan Anton van Leeuwenhoek.
Penemuan mikroskop yang menyebabkan ilmuwan pertama kali melihat
sel biologis. Robert Hooke pada tahun 1665 mengamati gabus dibawah
mikroskop dan menguraikan apa yang disebutnya sel gabus. Anton van
Leeuwenhoek menamakan organisme sel tunggal yang dilihatnya dibawah
mikroskop dengan animalcules. Matthias Jakob Schleiden, seorang
botanis,
pada tahun 1838 mengatakan bahwa semua tumbuhan tersusun atas sel-sel.
Seorang zoologis, Theodor Schwann, pada tahun 1839 mengatakan bahwa semua
hewan tersusun atas sel. Rudolf Virchow, mengusulkan teori bahwa semua sel
berasal dari sel yang sebelumnya sudah ada. Pada tahun 1838, seorang botanis,
Matthias Jakob Schleiden dan seorang fisiologis Theodor Schwann menemukan
bahwa baik sel tumbuhan maupun hewan keduanya memiliki nucleus.
2.2.
Sel
Sel berasal dari kata cella yang berarti ruangan berukuran kecil, yang
ditemukan oleh Robert Hooke, melalui pengamatan terhadap sayatan gabus
(terdapat ruangan-ruangan kecil yang menyusun gabus tersebut).Dapat dikatakan
sel merupakan unit struktural dan fungsional terkecil pada mahkluk hidup.Sel
merupakan unit organisasi terkecil yang menjadi dasar kehidupan.Ilmu yang
mempelajari sel disebut dengan sitologi.Ilmu ini berkembang setelah
ditemukannya mikroskop elektron. Melalui mikroskop elektron, para ahli dapat
mempelajari lebih jauh apa sebenarnya yang terdapat di dalam sel. Pada
tingkatan kehidupan, baik pada hewan dan tumbuhan sel menempati urutan
tingkat organisasi terendah. Secara singkat, tingkatan organisme dimulai dari sel,
jaringan, organ, sistem, dan individu.Sel pada dasarnya tersusun dari membran
plasma, sitoplasma yang terdiri atas organel dan sitosol, dan inti sel (nucleus).
Mahkluk hidup (organisme) tersusun dari sel tunggal (uniseluler) dan
banyak sel (multiseluler).Organisme uniseluler ini misalnya bakteri dan archaea.
Pada organisme multiseluler terjadi pembagian tugas terhadap sel-sel
penyusunnya, setiap sel tersusun dari berbagai bagian, yaitu membran plasma,
inti sel, sitoplasma, dan organel sel. Pada mahkluk hidup multiseluler, sel-sel
yang serupa berkumpul dan menjalankan satu fungsi yang sama membentuk
jaringan. Jaringan-jaringan yang berbeda menyusun satu organ yang memiliki
fungsi tertentu. Organ yang berbeda bekerja bersama membentuk suatu sistem.
2.3.
Karakteristik Sel
Sel
sangat
kompleks
dan
terorganisir.Kompleksitas
sel
dapat
dianalogikan dengan keteraturan dan konsistensi. Konsistensi sel dapat dilihat
dari organel-organel sel yang mempunyai struktur sendiri-sendiri dan adanya
interaksi antar bagian sel ataupun antar organel yang berperan untuk memelihara
ataupun operasional sistem sel. Terorganisir merupakan salah satu karakteristik
sel yang dapat dilihat dari proses sintesis protein, proses pembenukan energi
kimia, dan pembentukan membran sel. Pada proses tersebut terdapat kerjasama
antar organel sel dan semua proses sangat terstruktur. Sel mempunyai program
genetik, organisme dibangun berdasarkan informasi yang dikode dalam gen-gen.
Gen bukanlah sekedar tempat menyimpan informasi tetapi juga mengandung
blueprint untuk membentuk struktur dan sifat sel serta mengatur aktivitas sel.
Sel dapat membentuk dan menggunakan energi.Perkembangan dan
pemeliharaan sel membutuhkan masukan energi yang konstan. Energi cahaya
diserap oleh pigmen fotosintetik yang terdapat pada sel, kemudian cahaya
tersebut akan dikonversi menjadi energi kimia. Pada hewan energi telah dikemas
berupa glukosa, pada manusia glukosa delepaskan oleh hati ke aliran
darah.Selain itu, sel mampu menghasilkan berbagai macam reaksi kimia.Reaksi
kimia yang terjadi di dalam sel sering disebut metabolisme.
Sel mampu melakukan aktivitas mekanik.Sel adalah tempat aktivitas
mekanik, dimana bahan atau molekul diangkut dari satu tempat ketempat lain,
baik di dalam sel atau antar sel.Kemudian, sel juga mampu merespon
stimulus.Pada sel protista misalnya bakteri mampu bergerak ke arah sumber
nutrisi. Pada organisme multiseluler umumnya respon stimulus ditangkap oleh
reseptor yang akan berinteraksi dengan substansi lingkungan sekitarnya.
Sel mampu mengatur diri seperti kebutuhan akan energi, pemeliharaan,
dan keadaan sel yang stabil membutuhkan pengaturan yang konstan.
Berdasarkan hal ini sel mampunyai kemampuan yang sangat kompeten.
Mempelajari karakteristik sel memiliki manfaat yang banyak, diantaranya
memahai mekanisme kerja sel yang berguna sebagai bahan pertimbangan dalam
mematikan sel lain yang berbahaya, dapat mengembangkan organisme unggul
yang sangat penting bagi manusia misalnya untuk sumber antibiotika atau obatobatan yang lain, atau sumber pangan baru. Terakhir, sel mampu membelah diri.
Individu-individu baru dihasilkan melalui proses reproduksi. Sel dihasilkan
melalui proses pembelahan sel dimana satu sel induk akan menghasilkan dua sel
anak. Berdasarkan proses ini sifat yang dimiliki sel induk akan diwariskan.
2.4.
Mikroorganisme
Mikroorganisme adalah makhluk hidup yang berukuran sangat kecil dan
hanya bisa diamati dengan mikroskop.Menurut klasifikasi makhluk hidup,
mikroorganisme dapat digolongkan kedalam 5 kerajaan, yaitu protista, fungi,
monera, plantae, dan animalia. Meskipun terdapat ribuan jenis makhluk hidup
jika ditinjau dari struktur selnya, ternyata hanya tersusun oleh dua jenis sel, yaitu
sel prokariotik dan sel eukariotik. Sel prokariotik dan eukariotik tersusun oleh
unsur kimia yang serupa.Keduanya memiliki asam nukleat, protein, lemak, dan
karbohidrat. Sel-sel tersebut juga melakukan reaksi kimia yang sama untuk
memproses makanan, membangun protein, dan menyimpan energi di tubuhnya.
Bakteri merupakan salah satu jenis mikroorganisme.Bakteri adalah salah
satu golongan organisme prokariotik (tidak memiliki selubung inti).Bakteri
sebagai makhluk hidup tentu memiliki informasi genetik berupa DNA, tetapi
tidak terlokalisasi dalam tempat khusus (nukleus) dan tidak ada membran
inti.Bentuk DNA bakteri berbentuk sirkuler dan panjang.Pada umumnya DNA
bakteri tidak mempunyai intron dan hanya tersusun atas akson saja.Bakteri juga
memiliki DNA ekstrakromosomal yang tergabung menjadi plasmid yang
berbentuk
kecil
dan
sirkuler.
Hal-hal
yang
mempengaruhi
pertumbuhan/hidupnya bakteri seperti:
1. Sumber energi.
2. Sumber karbon.
3. Sumber nitrogen.
4. Sumber garam-garam anorganik.
5.
Faktor-faktor tumbuh tambahan, disebut juga vitamin bakteri dalam
jumlah sedikit untuk sintesis metabolik esensial.
Tes biokimia, pewarnaan gram, merupakan kriteria yang efektif untuk
klasifikasi.Hasil pewarnaan mencerminkan perbedaan dasar dan kompleks pada
sel bakteri (struktur dinding sel), sehingga hal ini dapat membagi bakteri menjadi
dua kelompok, yaitu bakteri Gram-positif dan bakteri Gram-negatif.Bakteri gram
negatif (Enterobacteriaceae) yang umumnya berbentuk batang, habitatnya
terdapat di usus manusia dan binatang.Enterobacteriaceae meliputi Escherichia,
Shigella, Salmonella, Enterobacter, Klebsiella, Serratia, dan Proteus). Beberapa
organisme seperti Escherichia coli merupakan flora normal dan dapat
menyebabkan penyakit, sedangkan yang lain seperti salmonella dan shigella
merupakan patogen (pembawa penyakit) yang umum bagi manusia.
Bakteri gram positif pembentuk spora adalah spesies Bacillus dan
Clostridium.Kedua spesies ini terdapat dimana-mana dan membentuk spora,
sehingga dapat hidup di lingkungan selama bertahun-tahun.Spesies Basillus
bersifat aerob, sedangkan Clostridium bersifat anaerob obligat.Bakteri Grampositif
tidak
membentuk
spora
spesies
Corynebacterium,
Listeria,
Propionibacterium, dan Actinomycetes.Anggota genus Corynebacterium dan
Propionibacterium merupakan flora pada kulit dan selaput lendir manusia.
Virus berasal dari bahasa Yunani venom yang berarti racun.Virus
merupakan suatu partikel yang masih diperdebatkan statusnya apakah termasuk
mahkluk hidup atau benda mati.Secara umum virus merupakan partikel yang
tersusun atas elemen genetic yang mengandung salah satu asam nukleat yaitu
asam deoksiribonukleat (DNA) atau asam ribonukleat (RNA) yang dapat berada
dalam dua kondisi berbeda, yaitu secara intraseluler dalam tubuh inang dan
ekstraseluler diluar tubuh inang. Partikel virus secara keseluruhan ketika berada
di luar inang, yang terdiri dari asam nukleat yang dikelilingi oleh protein dikenal
dengan nama virion. Virion tidak melakukan aktivitas biosintesis dan reproduksi.
Virus ketika memasuki sel inang akan mengambil alih aktivitas inang
untuk menghasilkan komponen-komponen pembentuk virus. Selain itu, virus
dapat bertindak sebagai patogen (pembawa penyakit) dan agen pewaris
sifat.Sebagai agen penyakit, virus memasuki sel dan menyebabkan perubahanperubahan yang membahayakan bagi sel, yang akhirnya dapat merusak bahkan
menyebabkan kematian pada sel yang diinfeksinya.Sebagai agen pewaris sifat,
virus memasuki sel dan tinggal di dalam sel tersebut secara permanen.
Berdasarkan sifat hidupnya maka virus harus dimasukkan sebagai parasit obligat,
karena keberlangsungan hidupnya sangat tergantung dari materi genetik inang.
Ukuran virus lebih kecil dari bakteri. Ukurannya berkisar antara 0,02-0,3
mikrometer. Unit pengukuran virus dinyatakan dalam nanometer.Partikel virus
bervariasi dari segi ukuran, bentuk maupun komposisi kimianya.Bentuk virus
yang sudah diketahui ada yang berbentuk bola, kotak, batang, dan huruf T. Virus
yang strukturnya paling rumit adalah bakteriofage. Virus dapat memperbanyak
diri dengan cara jika partikel virus menginfeksi inang untuk mensintesa semua
komponen yang diperlukan dan membentuk lebih banyak partikel virus.
2.5.
Mikroba
Jasad hidup yang ukurannya kecil sering disebut sebagai mikroba atau
mikroorganisme atau jasad renik.Jasad renik disebut sebagai mikroba bukan
hanya karena ukurannya yang kecil, sehingga sukar dilihat dengan mata biasa,
tetapi juga pengaturan kehidupannya yang lebih sederhana dibandingkan dengan
jasad tingkat tinggi. Ukuran mikroba biasanya dinyatakan dalam mikron (ยต), 1
mikron adalah 0,001 mm. Sel mikroba umumnya hanya dapat dilihat dengan alat
pembesar atau mikroskop, walaupun demikian ada juga yang mikroba.
Umumnya jasad hidup digolongkan menjadi dunia tumbuhan (plantae)
dan dunia binatang (animalia).Jasad hidup yang ukurannya besar dengan mudah
dapat digolongkan ke dalam plantae atau animalia, tetapi mikroba yang
ukurannya sangat kecil ini sulit untuk digolongkan ke dalam plantae atau
animalia.Selain karena ukurannya, sulitnya penggolongan juga disebabkan
adanya mikroba yang mempunyai sifat antara plantae dan animalia. Menurut
teori evolusi, setiap jasad akan berkembang menuju ke sifat plantae atau
animalia. Hal ini digambarkan sebagai pengelompokan jasad oleh Haeckel.
2.5.1
Ciri Umum Mikroba
Mikroba di alam secara umum berperanan sebagai produsen, konsumen,
maupun redusen.Jasad produsen menghasilkan bahan organik dari bahan
anorganik dengan energi sinar matahari.Mikroba yang berperanan sebagai
produsen adalah alga dan bakteri fotosintetik.Jasad konsumen menggunakan
bahan organik yang dihasilkan oleh produsen.Contoh mikroba konsumen adalah
protozoa.Jasad redusen dapat menguraikan bahan organik dan sisa-sisa jasad
hidup yang mati menjadi unsur-unsur kimia (mineralisasi bahan organik),
sehingga di alam terjadi siklus antara unsur-unsur kimia.
Contoh mikroba redusen adalah bakteri dan jamur (fungi) .Sel mikroba
yang ukurannya sangat kecil ini merupakan satuan struktur biologi .Banyak
mikroba yang terdiri dari satu sel saja (uniseluler), sehingga semua tugas
kehidupannya dibebankan pada sel itu.Mikroba ada yang mempunyai banyak sel
(multiseluler).Pada jasad multiseluler umumnya sudah terdapat pembagian tugas
diantara sel atau kelompok selnya, walaupun organisasi selnya belum
sempurna.Setelah ditemukan mikroskop elektron, dapat dilihat struktur halus di
dalam sel hidup, sehingga diketahui menurut perkembangan selnya terdapat dua
tipe jasad.
1.
Prokariota (jasad prokariotik/primitif), yaitu jasad yang perkembangan
selnya belum sempurna.
2.
Eukariota (jasad eukariotik), yaitu jasad yang perkembangan selnya telah
sempurna.
Selain yang bersifat seluler, ada mikroba yang bersifat nonseluler, yaitu
virus.Virus adalah jasad hidup yang bersifat parasit obligat, berukuran super
kecil atau submikroskopik.Virus hanya dapat dilihat dengan mikroskop
elektron.Struktur virus terutama terdiri dari bahan genetik. Virus bukan
berbentuk sel dan tidak dapat membentuk energi sendiri serta tidak dapat berbiak
tanpa menggunakan jasad hidup lain. Selain virus ada jasad hidup yang disebut
viroid, yaitu bahan genetik RNA yang bersifat infeksius sel inang.
Viroid membawa sifat genetiknya sendiri yang dapat diekspresikan di
dalam sel inang.Jasad yang lebih sederhana dari virus adalah prion, yang terdiri
suatu molekul protein yang infeksius.Adanya kenyataan ini merupakan
perkecualian sistem biologi, sebab prion menyimpan sifat genetiknya di dalam
rantaian polipeptida, bukan di dalam RNA atau DNA.Prion dapat menggandakan
diri di dalam sel inang dengan mekanisme yang belum diketahui dengan jelas.
2.5.2. Penggunaan Mikroba
Penggunaan mikroba untuk proses-proses klasik, seperti khamir untuk
membuat anggur dan roti, bakteri asam laktat untuk yogurt dan kefir, bakteri
asam asetat untuk vinegar, jamur Aspergillus sp. untuk kecap, dan jamur
Rhizopus sp. untuk tempe. Mikroba juga dapat digunakan untuk produksi
antibiotik, antara lain penisilin oleh jamur Penicillium sp., streptomisin oleh
actinomysetesStreptomyces sp. Penggunaan mikroba untuk proses-proses baru,
misalnya karotenoid dan steroid oleh jamur, asam glutamat oleh mutan
Corynebacterium glutamicum, pembuatan enzim amilase, proteinase, pektinase,
dan lain-lain. Penggunaan mikroba dalam teknik genetika modern, seperti untuk
pemindahan gen dari manusia, binatang, atau tumbuhan ke dalam sel mikrobia,
penghasilan hormon, antigen, antibodi, dan senyawa lain misalnya insulin,
interferon. Selain itu masih ada banyak lagi penggunaan mikroba yang lainnya.
Penggunaan mikroba di bidang pertanian, untuk pupuk hayati
(biofertilizer), biopestisida, pengomposan, dan sebagainya. Penggunaan mikroba
di bidang pertambangan, untuk proses leaching di tambang emas, desulfurisasi
batubara, maupun untuk proses penambangan minyak bumi. Penggunaan
mikroba di bidang lingkungan, misalnya untuk mengatasi pencemaran limbah.
2.6.
Mikroskop
Mikroskop (bahasa Yunani: micros: kecil dan scopein: melihat) adalah
sebuah alat untuk melihat objek yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mata
kasar. Ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan alat ini disebut
mikroskopi, dan kata mikroskopik berarti sangat kecil, tidak mudah terlihat oleh
mata. Jenis paling umum dari mikroskop, dan yang pertama diciptakan, adalah
mikroskop optis. Mikroskop ini merupakan alat optik yang terdiri dari satu atau
lebih lensa yang dapat memproduksi gambar yang diperbesar dari sebuah benda
yang ditaruh pada bidang fokal dari lensa di mikroskop tersebut.
Berdasarkan sumber cahayanya, mikroskop dibagi menjadi dua, yaitu,
mikroskop cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya sendiri dibagi lagi
menjadi dua kelompok besar, yaitu berdasarkan kegiatan pengamatan dan
kerumitan kegiatan pengamatan yang dilakukan. Berdasarkan kegiatan
pengamatannya, mikroskop cahaya dibedakan menjadi mikroskop diseksi untuk
mengamati bagian permukaan dan mikroskop monokuler dan binokuler untuk
mengamati bagian dalam sel. Mikroskop adalah alat utama dalam mempelajari
struktur benda-benda kecil. Mikroskop optik dapat dibagi atas 2, yaitu
mikroskop biologi (monokuler) dan mikroskop stereo (binokuler).
Mikroskop biologi adalah mikroskop yang digunakan pengamatan benda
tipis transparan. Penyinaran dilakukan dari bawah dengan sinar alam atau lampu.
Mikroskop binokuler adalah mikroskop yang digunakan untuk pengamatan
benda-benda yang tidak terlalu besar, transparan atau tidak. Penyinaran dapat
diatur dari atas maupun dari bawah dengan sinar alam atau lampu. Mikroskop
merupakan alat utama dalam melakukan pengamatan dalam bidang biologi,
karena dapat digunakan untuk mempelajari struktur dari benda-benda kecil . Ada
2 prinsip dasar yang berbeda untuk mikroskop, yaitu mikroskop optik dan
mikroskop elektron. Mikroskop optik dapat dibedakan menjadi mikroskop biologi
dan mikroskop stereo.Adapun bagian-bagian pada mikroskop optik pada
umumnya sebagai berikut:
1.
Kaki (basis) merupakan bagian mikroskop yang berfungsi untuk
menyangga bagian mikroskop, biasanya berbentuk segi empat atau huruf
U (tergantung jenis dan merek mikroskop).
2.
Tangkai (aksis), merupakan penghubung antara teropong dengan basis .
Tangkai ini juga berfungsi sebagai penyokong teropong.
3.
Meja benda (stage) tempat meletakkan sediaan atau spesimen yang akan
diamati. Biasanya berbentuk persegi terletak antara basis dan teropong .
Meja benda dapat dinaik turunkan dengan menggunakan sekrup pengatur
jarak.
4.
Sekrup penggerak sediaan (stageposition adjustment), sekrup-sekrup ini
berhubungan dengan penjepit sediaan, ada 2 buah sekrup yang tersusun
dalam suatu sumbu vertikal, biasanya terletak dikanan/kiri meja benda.
5.
Sekrup pengatur jarak sediaan (focus adjustment knob), terdiri atas dua
buah sekrup yang tersusun dalam satu sumbu horisontal, menempel pada
kanan-kiri tangkai (axis), di bawah meja benda. Sekrup-sekrup ini
berfungsi untuk mengatur jarak benda dengan lensa objektif.
6.
Teropong, merupakan bagian mikroskop yang mengandung komponen
optik.Mikroskop yang memiliki satu lensa okuler disebut mikroskop
monokuler, sedangkan yang memiliki dua lensa okuler disebut mikroskop
binokuler.
7.
Diafragma, terletak di bawah meja benda, berfungsi untuk mengatur
banyaknya sinar yang masuk.
8.
Condensor merupakan lensa yang terletak pada meja benda bagian
bawah, berfungsi untuk memusatkan berkas cahaya yang melaluinya.
9.
Filter, berupa gelas bundar yang berwarna biru, hijau maupun warna lain,
biasanya terletak di bawah meja benda, berfungsi untuk mengurangi silau
atau memperjelas obyek dengan menyerap warna sinar-sinar tertentu.
10.
Lampu terletak pada bagian basis, merupakan sumber cahaya. Pada
mikroskop yang menggunakan cahaya alam dapat dijumpai adanya
cermin cekung yang berfungsi sebagai pengumpul berkas-berkas sinar.
2.6.1. Penggunaan Mikroskop
Letakkan mikroskop pada meja sedemikian rupa agar dapat lebih mudah
melakukan pengamatan melalui tabung mikroskop.Pastikan mikroskop terletak
pada tempat yang aman, atur pencahayaan dan peralatan yang telah siap dipakai,
kemudian lakukan pengaturan pencahayaan.Objek pengamatan (preparat) dapat
diamati di mikroskop dengan jelas apabila cahaya yang masuk cukup
memadai.Mikroskop ada yang sudah dilengkapi sumber cahaya berupa lampu
sehingga untuk mengatur pencahayaan tinggal menghidupkan lampunya saja.
Mikroskop yang belum dilengkapi dengan sumber cahaya dapat
menggunakan cahaya lampu maupun sinar matahari.Bila menggunakan lampu,
arahkan lampu pada jarak kira-kira 20 cm dari mikroskop.Jika sumber cahaya
dari sinar matahari, bagian cermin pada mikroskop diarahkan pada datangnya
sumber cahaya matahari, misalnya dekat pintu/jendela.Aturlah diafragma dan
kedudukan cermin hingga cahaya terpantul melalui lubang meja objek.
Jangan mengarahkan cermin ke arah sinar matahari secara langsung,
karena cahaya yang memantul ke mata dapat mengganggu penglihatan.
Pencahayaan sudah tepat dan memadai, bila diamati dari lensa okuler akan
tampak lingkaran yang terangnya merata. Inilah yang disebut dengan lapangan
pandang. Apabila lapangan pandang sudah tampak namun belum jelas, cobalah
putar/ganti lensa objektif dengan cara memutar revolver. Setelah pengaturan
pencahayaan, maka untuk dapat melihat objek (preparat/sediaan) melalui
mikroskop gunakan lensa objektif yang memiliki perbesaran yang lemah.
2.6.2.
Jenis Mikroskop
Mikroskop dapat dibagi menjadi empat macam, yaitu mikroskop biasa
dan mikroskop binokuler. Mikroskop biasa merupakan mikrosop yang
mempunyai bagian-bagian tertentu yang terdiri dari bagian optik dan bagian nonoptik. Mikroskop jenis ini merupakan mikroskop sederhana yang masih
memanfaatkan cahaya matahari untuk penyumbang cahaya saat melihat objek.
Mikroskop Binokuler merupakan mikroskop yang mempunyai bagian-bagian
tertentu seperti halnya mikroskop biasa. Tetapi untuk membedakannya dengan
mikroskop biasa adalah pada lensar okuler, karena lensa okulernya ganda.