BAB I PENDAHULUAN PERKEMBANGAN TEORI SEL Peralatan modern seperti mikroskop: polarisasi/UV/elektron, kromatografi, elektroforesis, radio isotop maka biologi sel semakin pesat. Aristoteles dan Paracelsus (Yunani, 384-322 SM, zaman Renaisance): sel hewan dan sel tumbuhan ditemukan pada sel yang sejenis. Conrad Gesner (Swiss) (1958): struktur sel protista dengan lensa pembesar yang dia namakan Foraminifera.

Anthony Van Leeuwenhoek (1672-1723, Belanda), untuk mengamati bentuk-bentuk bakteri pada gigi, didapatkan bentuk basil, kokus dan spiril, bentuk-bentuk sperma manusia, anjing, katak , ikan, sel darah manusia, burung dan amfibi. Marcello Malphigi (1628-1694, Italia), menemukan ruangan-ruangan kecil yang dibatasi selulosa diambil dari bagian akar dan batang. Robert Hooke (1635-1703, Inggris), mengamati irisan gabus kering didapatkan petak-petak kosong yang dibatasi dinding yang dia namakan “sel”.

Jan Swamerdam (1637-1680, Belanda) dan Nehemiah Grew (1641-1712, Inggris): struktur mikroskopik sel tumbuhan dan sel hewan. Rene Dutrochet (1817-1847, Perancis): jar. hewan dan tumbuhan merupakan sekumpulan dari sel. Johanes Purkinje (1787-1869, Cekoslowakia): isi suatu sel adalah protoplasma atau serupa gelatin yang dia namakan sarcode.

Felix Dujardin (1815-1887): sel terdiri dari cairan yang disebut protoplasma. Hugo Von Mohl (1805-1872): protoplasma merupakan substansi hidup pada sel. Robert Brown (1773-1858, Inggris): menemukan nukleus pada sel epidermis serbuksari dan bakal biji. Inti sel merupakan bagian yang penting dari sel. Menemukan gerak protoplasma yang acak-acakan yang dinamakan “Gerak Brown”.

Schwann dan Schleiden menemukan postulat bahwa: Mathias J. Schleiden (1804-1881, Jerman): jaringan tumbuhan terdiri dari sel, sedangkan Theodor Schwann (1810-1882, Jerman): jaringan hewan terdiri dari sel. Schwann dan Schleiden menemukan postulat bahwa: 1). Semua makhluk hidup terdiri dari sebuah atau lebih sel yang bernukleus. 2). Sel merupakan kesatuan fungsi yang terkecil dari makhluk hidup.

Rudolf Virchow (1821-1902, Jerman), sel berasal dari sel yang ada sebelumnya. Sel merupakan kesatuan struktural dan fungsional dari makhluk hidup. Sel merupakan unit aktivitas biologi yang dibatasi membran selektif permeabel dan dapat kembang- biak dengan membelah diri. Ellie Metchnikoff (1908): fagositosis bakteri, prosedur pengecatan bakteri, dan imunitas (kekebalan).

Thomas Hunt Morgen (1933): peran kromosom dalam sifat-sifat keturunan. Hans Krebs (1953) menemukan siklus Krebs. Frederick Sanger (1958), menemukan struktur protein insulin. James D. Watson dan Francis H.C. Crick (1962): menemukan struktur gen dan DNA. Hamilton O. Smith (1978) menemukan enzim restriksi dan pemetaan gen. Paul Berg (1980), pemetaan potongan DNA (gen).

STRUKTUR UMUM SEL Bentuk Sel: Berubah-ubah : sel leukosit dan amoeba. Tetap: sel epitelium, sel otot jantung, sel saraf dan sel tumbuhan. Berkaitan dengan fungsinya misal sel penyusun bulu-bulu akar dan sel-sel penyusun jaringan tiang. Sel bakteri: bulat, batang dan spiril, dan sel alga: bulat, pipih dan lonjong.

Bentuk disesuaikan dengan fungsi fisiologisnya (beberapa sel eukariota): sel saraf bentuknya panjang berkaitan dengan fungsi pengiriman informasi. Sel darah merah bentuk bikonkaf berkaitan dengan fungsi perluasan permukaan agar lebih efektif dalam pertukaran CO2 dan O2. Sklerenkim berbentuk serabut fungsinya sebagai penguat pada kulit biji. Sel-sel floem bentuk tapis berkaitan dengan fungsi transportasi makanan.

Ukuran sel: Organisme yang paling kecil adalah Mycoplasma atau disebut PPLO (Pleuro Pneumonia Like Organism), penyebab infeksi pada saluran pernafasan (0.0001 ). Basil (0.5 ), sel telur ostrich 150.000  (150 mm). Ovum orang (100 ), amoeba (200 ), telur katak 2000 mikron dan telur burung unta sekitar 500 . Sel hewan multiseluler diameter sel berkisar 10-30 mikron dan pada sel tumbuhan berkisar 10 sampai dengan beberapa ratus mikron.

PROTOPLASMA Protoplasma merupakan substansi dasar yang terdapat pada semua sel makhluk hidup. Protoplasma terdiri dari sitoplasma (plasma yang dibatasi membran plasma dengan membran nukleus), dan nukleoplasma (plasma di dalam inti).

Senyawa an organik: air, garam mineral asam-basa dan gas Senyawa an organik: air, garam mineral asam-basa dan gas. Kandungan air setiap sel berbeda-beda dan tergantung sel umur tua atau muda, tumbuhan air atau darat, biasanya berkisar antara 60-95 %. Fungsi air pada sel : 1). Sebagai pelarut bahan organik (glukosa,asam amino dan berbagai vitamin. 2). Sebagai pengatur zat-zat baik yang dibutuhkan ataupun yang akan dikeluarkan. 3). Sebagai medium proses metabolisme, dan sebagai bahan pengabsorbsi panas atau stabilisator suhu terutama pada hewan berdarah panas.

Garam mineral sebagai pengatur tekanan osmotik, pemeliharaan kesetimbangan asam basa. Gas oksigen sebagai oksidasi substrat terutama karbohidrat. Gas nitrogen pada beberapa sel organisme untuk dijadikan senyawa nitrit dan nitrat. Gas amonia (pada sel hewan) dapat dirubah menjadi nitrat dan nitrit. Amonia di dalam sel berupa zat racun, dikeluarkan dalam bentuk ureum, amonium hidroksida dan asam urat.

Senyawa Organik. Karbohidrat , lemak dan protein, asam nukleat, vitamin , enzim ,dan hormon. Karbohidrat: monosakarida, disakarida, oligosakarida, dan polisakarida. Fungsi karbohidrat: sebagai sumber energi (karbohidrat sederhana), cadangan energi (karbohidrat rantai panjang), dan komponen struktural dari organel dan bagian-bagian sel (karbohidrat rantai panjang).

Monosakarida: triosa: gliseraldehid dan dihidroksi aseton, tetrosa: eritrosa dan eritrulosa, pentosa: xilosa, ribosa, dan ribolosa, hexosa: glukosa, fruktosa, dan galaktosa. Disakarida: sukrosa (dihidrolisis menjadi mol glukosa dan mol fruktosa). Laktosa dihidrolisis menjadi mol galaktosa dan mol glukosa, sedangkan maltosa dihidrolisis menjadi 2 molekul glukosa. Oligosakarida bila di hidrolisis menghasilkan 3–10 monosakarida.

Polisakrida : homopolisakarida (amilum dan glikogen). Amilum (mol amilosa dan milopektin), sedangkan glikogen (polimer mol glukosa). Sellulosa (C12H22O11)n : polimer sellobiosa tidak terdapat pada protoplasma tetapi terdapat pada dinding sel tumbuhan tinggi. Heteropolisakarida: campuran manosa, nitrogen-amino, dan sulfur, misalnya glikoprotein, mukoprotein, khitin, dan khondroitin sulfat.

Lipida (lemak). Komponen terbanyak dalam sel, tidak larut dalam air, larut dalam pelarut organik (eter, kloroform, alkohol panas, dan benzen), bersifat non polar atau hidrofobik, komponen membran plasma, hormon, dan vitamin, sumber energi dan cadangan energi. Lipid sederhana (ester alkohol atau trigliserida asam lemak dan alkohol). Asam lemak sederhana (jenuh): asam palmitat, stearat, dan (tidak jenuh): asam oleat, dan linolet. Lemak alam biasanya terdapat pada sel hewan dan tumbuhan, sebagai cadangan makanan. Lilin atau wax (ester alkohol alipatik rantai panjang) dan asam lemak rantai panjang (miristil palmitat).

Lipida Gabungan. Merupakan ester asam lemak (bila dihidrolisis menjadi asam lemak, alkohol, dan zat-zat lain). Fosfolipid atau fosfogliserida terdiri dari mol gliserol, asam lemak dan asam fosfat. Lipid gabungan: komponen membran sel dan berperan pada metabolisme lemak pada hati. Sel hewan mengandung fosfatidil kholin atau lecithin. Spingolipid mengandung amino alkohol spingosin. Glikolipid mengandung karbohidrat dan lipid. Lipoprotein merupakan lipid yang mengandung protein. Karotenoid yaitu lipid yang mengandung pigmen, misalnya hemoglobin dan klorofil.

Turunan Lipid. Steroid. Lipid yang tidak dapat dihidrolisis menjadi komponen penyusunnya dalam media reaksi yang bersifat basa, larut dalam pelarut nonpolar. Garam empedu, kolesterol, vit D, kortison, testosteron, dan progesteron. Kolesterol merupakan komponen utama batu empedu dan mudah mengendap dalam pembuluh darah (seperti pada arteri). Garam empedu dibuat dan disimpan dalam kantong empedu. Kortison: bekerjasama dengan hormon insulin berfungsi pengatur penggunaan glukosa yang dibakar dan disimpan, dan ini.

Prostaglandin. Prostaglandin berfungsi : Sebagai hormon pengatur aktivitas otot halus. Pengatur aliran darah, dan sekresi berbagai zat. Pembuatan obat sebagai perangsang kelahiran. Meninggikan atau menurunkan tekanan darah. Mengurangi sekresi asam lambung. Menyembuhkan sesak nafas, obat asma. Mencegah penyumbatan darah pada penyakit jantung.

Protein. Polimer asam amino yang panjang. Asam amino dapat dibedakan menjadi: 1). Asam amino mempunyai gugus R non polar (hidrofobik): alanin, prolin, valin, leusin, isoleusin, metionin, fenilalanin, dan triptofan. 2). Asam amino yang mempunyai gugus R polar dan tidak bermuatan: glisin, serin, treonin, tirosin, asparagin, dan glutamin. 3). Asam amino yang mempunyai gugus R bermuatan negatif: asam aspartat dan asam glutamat. 4). Asam amino yang Mempunyai gugus R bermuatan positif: lisin, arginin, dan histidin.

Protein berdasarkan fungsi fisiologis: 1). Pengangkut dan penyimpan: hemoglobin (pembawa oksigen dari paru-paru ke jaringan tubuh), dan mioglobin (penyimpan oksigen dalam otot, dan beberapa protein pengangkut pada membran). 2). Jaringan struktural seperti penyusun gigi, tulang, kulit, tendon, rambut, dan kuku. 3). Katalis seperti enzim yaitu sebagai katalis reaksi biokimia. 4). Penggerak yaitu pengerutan dan pemekaran otot. 5). Penyebar informasi seperti protein saraf sebagai penerima impuls saraf dan protein reseptor pada permukaan sel, dan reseptor cahaya pada penglihatan dan fotosintesis. 6). Informasi genetik seperti protein represor yang mengendalikan informasi pada bahan yang diturunkan, pengatur pertumbuhan dan pembelahan sel.

Protein berdasar rangkaian asam aminonya: 1). Protein sederhana, bila dihidrolisis menjadi asam amino saja, seperti albumin dan globulin. 2). Protein gabungan, terdiri dari asam amino dan senyawa lain (glikoprotein, nukleoprotein, kromoprotein, lipoprotein, fosfoprotein, dan metaloprotein). Protein berdasarkan strukturnya: 1). Protein primer: terdiri dari asam amino linier. 2). Protein sekunder: terdiri beratus-ratus asam amino bentuk spiral. 3). Protein tertier: terdiri dari polipeptida dengan sulfur. 4). Protein quarter dimana 2 ikatan atau lebih dari peptida secara kovalen.

Asam Nukleat: Senyawa makromolekul terdiri dari tiga komponen: 1). Basa nitrogen (derivat pirimidin atau purin). 2). Gula pentosa, mengandung 5 atom C berupa ribosa atau deoksiribosa. 3). Gugusan pospat yang mengikat molekul basa nitrogen dengan gula pentosa dengan ikatan ester Basa nitrogen ada dua golongan yaitu basa pirimidin dan basa purin. Basa pirimidin ada tiga jenis yaitu sitosin, timin dan urasil . Basa purin ada dua jenis yaitu adenin dan guanin. Gula pentosa ada dua macam yaitu ribosa dan deoksiribosa.