Sel dan Morfologi Sel

I.         DASAR TEORI

            Suatu organisme terdiri dari organ-organ yang dapat diamati dengan kasat mata. Apabila bagian organ-organ tersebut diuraikan terus-menerus maka pada akhirnya akan didapatkan bagian yang sangat kecil dan tidak dapat diuraikan lagi. Satuan terkecil dari makhluk hidup itulah yang dikenal dengan istilah sel. Cabang ilmu yang mempelajari tentang bentuk dan struktur luar suatu organisme, termasuk sel disebut morfologi.

3.1. Sel

            Sel dapat diartikan sebagai unit atau satuan zarah terkecil dari makhluk hidup yang dapat melaksanakan kehidupan. Disebut bagian tubuh terkecil karena sel tersebut tidak bisa dibagi lagi menjadi bagian yang berdiri sendiri. Tubuh makhluk hidup tersusun atas sel-sel dan baru dapat berfungsi jika sel-sel penyusunnya berfungsi. Oleh karena itulah, sel disebut juga sebagai satuan fungsi makhluk hidup. Selain itu, sel mengandung materi genetik yang merupakan penentu sifat-sifat makhluk hidup. Melalui materi genetik sifat-sifat makhluk hidup diwariskan kepada keturunannya.

            Sel berasal dari kata latin “cella” yang berarti ruangan kecil. Ahli-ahli yang mempelopori penemuan sel antara lain :

1. Robert Hooke (1635 – 1703)

            Robert Hooke adalah seseorang berkebangsaan Inggris yang ahli di bidang fisika dan matematika. Dengan menggunakan mikroskop sederhana temuannya, Robert Hooke menemukan bentuk-bentuk mikroskopik dalam sayatan gabus tutup botol dan dalam batang bermacam-macam tumbuhan. Dalam gabus ini ia melihat barisan yang rapi yang terdiri dari kompartemen-kompartemen berdinding tebal yang mengingatkannya kepada sarang lebah, sehingga kompartemen itu disebut “sel”.

            Saat ini, diketahui bahwa ruangan-ruangan kecil yang ditemukan Hooke merupakan sel-sel gabus yang telah mati. Sel mati tersebut kosong dan hanya terdiri dari dinding sel yang tersusun atas selulosa.

2. Brown (1831)

            Brown mengemukakan bahwa sel adalah suatu massa protoplasma yang berada di dalam ruangan yang dibatasi oleh membran sel dan memiliki inti. Protoplasma yang terdapat di dalam inti disebut dengan nukleoplasma (karioplasma atau plasma inti). Sedangkan protoplasma yang berasal dari luar inti disebut sitoplasma atau plasma sel. Jadi, protoplasma terdiri dari sitoplasma dan nukleoplasma yang terdapat dalam inti sel.

            Dalam perkembangan selanjutnya para ahli telah menyimpulkan beberapa teori tentang sel antara lain :

1) Sel merupakan unit struktural makhluk hidup. Dinyatakan oleh Schleiden dan T.  Schwan, dengan teori “makhluk hidup tersusun atas sel”.

2) Sel merupakan unit fungsional makhluk hidup. Dinyatakan oleh Max Schultz, dengan teori “di dalam sel terdapat cairan (plasma) yang penting untuk melakukan fungsi sel”.

3) Sel merupakan unit pertumbuhan makhluk hidup. Dinyatakan oleh Rudolf Vircow, dengan teori “sel berasal dari sel”.

4) Sel merupakan unit hereditas makhluk hidup. Ditandai dengan penemuan mikroskop, sehingga diketahui bahwa di dalam inti terdapat gen yang diwariskan kepada keturunannya.

            Secara umum saat ini teori sel dapat disimpulkan dalam tiga pengertian utama, yaitu sebagai berikut :

1)   Sel adalah satuan struktur organisme hidup

2)   Sel adalah satuan fungsi dalam organisme hidup

3)   Semua sel berasal dari sel yang telah ada.

            Walaupun merupakan bagian terkecil yang menyusun tubuh makhluk hidup, sel juga tersusun atas organela-organela sel yakni antara lain :

a.  Membran sel

Membran sel atau membran plasma tersusun atas lemak dan protein yang berfungsi sebagai :

1) Pelindung isi sel

2) Pengatur keluar masuknya molekul-molekul

3) Reseptor atau penerima rangsangan dari luar sel

b.  Sitoplasma

Sitoplasma artinya plasma sel, yakni cairan yang berada di dalam sel selain nukleoplasma. Sitoplasma berfungsi sebagai tempat penyimpanan bahan-bahan kimia yang penting bagi metabolisme sel, seperti enzim-enzim, ion-ion, gula, lemak, dan protein.

c. Nukleus

Inti sel atau nukleus merupakan organel terbesar yang berada di dalam sel. Di dalam inti sel terdapat matriks yang disebut nukleoplasma, nukleolus, dan kromosom. Kromosom terdiri atas protein, DNA, dan RNA. DNA berfungsi untuk menyampaikan informasi genetika dan sintesis protein. Sedangkan RNA berfungsi untuk sintesis protein.

     Nukleus memiliki arti penting bagi sel, yang berfungsi sebagai :

1)      Pengendali seluruh kegiatan sel

2)      Pengatur pembelahan sel

3)      Pembawa informasi genetik

4)      Mengatur metabolisme protein atau sintesa protein

d) Mitokondria

     Organ ini merupakan tempat respirasi sel.

e)    Sentriol

     Merupakan organel yang dapat dilihat pada saat sel melakukan pembelahan.

f)    Retikulum endoplasma

Ada 2 macam, yaitu RE kasar (yang ditempeli ribosom) dan RE halus (tidak ditempeli ribosom).

g)   Ribosom

Ribosom yang menempel pada RE berfungsi untuk mensintesa protein untuk dibawa keluar sel melalui RE dan kompleks golgi. Sedangkan ribosom yang melayang, mensintesa protein untuk keperluan di dalam sel.

            Berdasarkan ada tidaknya membran inti, sel dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu :

a.    Prokariotik

            Sel yang tergolong prokariotik adalah sel yang tidak memiliki membran inti (tetapi memiliki bahan inti). Prokariotik berasal dari kata procaryon yaitu pro berarti sebelum dan caryon berarti inti. Yang termasuk dalam golongan sel prokariotik adalah bakteri dan ganggang biru.

Ciri-ciri struktur sel prokariotik :

1) Semua sel prokariotik mempunyai membran plasma, nukleoid (berupa DNA dan RNA), dan sitoplasma yang mengandung ribosom.

2) Bahan inti mengadakan kontak langsung dengan protoplasma karena tidak mempunyai inti.

3) Tidak mempunyai sistem endomembran (membran dalam) seperti retikulum endoplasma dan kompleks golgi, juga tidak memiliki mitokondria dan kloroplas.

4) Memiliki ukuran yang sangat kecil (± 5 mm).

b.    Eukariotik

            Sel yang memiliki membran inti digolongkan ke dalam sel eukariotik. Eukariotik berasal dari kata eucaryon yaitu eu berarti sejati dan caryon berarti inti. Yang termasuk golongan sel eukariotik adalah fungi algae, dan protozoa.

Ciri-ciri struktur sel eukariotik :

1) Sel eukariotik memiliki membran inti (sistem endomembran) sekitar nukleus.

2) Sel eukariotik memiliki organel-organel lengkap seperti retikulum endoplasma, kompleks golgi, mitokondria, dan lisosom.

3) Sel eukariotik juga memiliki sentriol sedangkan sel prokariotik tidak.

            Ukuran sel bermacam-macam, ada yang hanya 1 – 10 mikron (misalnya bekteri), 30 – 40 mikron (misalnya protozoa), dan ada pula yang mencapai beberapa centimeter (misalnya serabut kapas). Meskipun sel mempunyai ukuran yang sangat kecil, struktur sel sangat rumit dan tiap-tiap bagian sel melakukan fungsinya masing-masing.

3.2. Mikroba

            Mikroba dapat terdiri dari satu sel (uni seluler) dan dapat juga berbentuk serat (filamen). Contoh mikroba yang terdiri dari satu sel yaitu bakteri, ragi dan mikroalga. Sedangkan serat (filamen) merupakan rangkaian sel yang terdiri dari 2 sel atau lebih yang berbentuk rantai, seperti yang umum terdapat pada fungi dan mikroalga.

Mikroba yang berbentuk filamen dapat berupa :

1) Filamen semu, jika hubungan antar sel tidak nyata misalnya pada jenis ragi atau fungi.

2) Filamen benar, jika hubungan antar sel terlihat jelas pada beberapa jenis fungi dan mikroalga.

            Bentuk mikroba bervariasi yang didapatkan pada sel bakteria, yaitu bulat (coccus) dan batang (basil). Dari kedua bentuk umum tersebut didapatkan bentuk variasi seperti :

1) Diplococcus , jika dua sel berdempetan

2) Tetracoccus, jika empat sel berdempetan

3) Sarcina, jika delapan buah sel berdempetan, empat di bagian bawah dan empat lagi di bagian atas.

            Ada beberapa faktor yang dapat mempengaruhi keberadaan mikroba :

a)  Kelembaban

b)  pH ( > 2 atau < 9 )

c)  Temperatur

            Mikroorganisme pada umumnya dapat hidup pada tempat yang mengandung air atau mengandung moisture tertentu. Oleh sebab itu hampir di semua tempat yang mengandung kadar air rentan terhadap keberadaan mikroba. Air merupakan kebutuhan yang sangat penting dalam kehidupan. Tubuh kita sebagian besar + 70% dari metabolismenya mengandung air. Air juga merupakan pelarut yang baik dan luas pemakaiannya di bidang industri, kimia, pertanian, biologi dan bidang disiplin ilmu lainnya. Air juga mempunyai sifat yang unik antara lain :

1) Setiap zat jika dibekukan akan menyusut, tetapi jika air dibekukan justru memuai

2) Air mempunyai titik didih dan titik beku yang relatif lebih tinggi disbanding dengan senyawa yang massa molekul relatif tidak jauh berbeda dengannya.

3) Air juga merupakan pelarut yang efektif untuk senyawa ion dan kovalen.

            Sumber air bermacam-macam, ada yang dari laut, tanah/sumur, sungai, dan pegunungan. Oleh karena itu, kandungan air berbeda-beda di tiap tempat. Ada yang termasuk ke dalam air sadah atau tidak sadah.

            Dalam kimia lingkungan yang berhubungan dengan penelitian pencemaran atau kualitas lingkungan perairan, pengotoran zat organik umumnya dinyatakan dengan suatu jumlah oksigen yang diperlukan oleh jasad renik untuk menguraikan zat organik tersebut. Jumlah itu dengan dihitung dengan Biological Oxygen Demand (BOD) ialah kadar oksigen (dengan satuan ppm) yang diperlukan untuk menguraikan zat organik selama lima hari dalam laboratorium. Ketentuan itu digunakan berdasarkan pendapat karena pada penguraian itu terjadi reaksi oksidasi terhadap zat organik yang berubah menjadi karbon dioksida, air, dan zat sederhana lain. Sebelum menentukan BOD terlebih dahulu ditentukan Dissolved Oxygen (DO) ialah oksien yang terlarut dalam air. Hal itu perlu sekali karena kekurangan oksigen terlarut merupakan bahaya bagi organisme air, atau ikan. Makin besar harga BOD makin banyak zat organik terdapat dalam air dan makin kecil pula harga DO-nya. Pemakaian air dalam kehidupan sehari-hari membutuhkan kualitas yang baik dan sehat, hal ini dapat dikenali dengan ciri-ciri :

1) Air bersifat netral

2) Kesadahan ditekan sekecil mungkin

3) Oksigen yang terkandung harus sesuai dengan yang diperlukan mahluk hidup

4) Tidak mengandung bakteri yang membahayakan

5) Mengandung berbagai mineral yang diperlukan oleh tubuh mahluk hidup secara wajar dan tidak berlebihan.

            Pencemaran oleh zat organik adalah penting untuk diperhatikan karena dapat menghasilkan timbulnya bakteri putrefekasi dan saprofit yang mengakibatkan kekeruhan air atau keadaan lain yang tidak dikehendaki. Suatu masalah mungkin timbul pula jika DO dalam air yang tercemar kekurangan sehingga bekerjanya bakteri anaerob. Bakteri ini umumnya menguraikan zat yang beracun. Hal itu berbeda dengan pekerjaan bakteri aerob yang menghasilkan senyawa tidak beracun, seperti air, karbon dioksida, dan nitrogen.

3.3. Mikroskop

            Di antara sel-sel terdapat banyak perbedaan dalam ukuran, bentuk dan struktur dalam. Hampir setiap sel mengandung sedikitnya satu nukleus. Nukleus sel hidup biasanya sukar dilihat di bawah mikroskop, tetapi akan lebih mudah dilihat setelah diwarnai. Bahan nukleus bereaksi lain terhadap zat warna atau banyaknya zat warna yang diserapnya, berbeda jika dibandingkan dengan bagian-bagian sel lainnya. Hal ini menyebabkan adanya perbedaan yang kontras antara nukleus dan bagian-bagian sel di sekelilingnya.

            Alat yang dipergunakan untuk melihat struktur dan bentuk sel dari suatu benda adalah mikroskop. Mikroskop ini digunakan untuk memperoleh bayangan yang sangat halus dari suatu benda dengan perbesaran yang dapat disesuaikan sehingga kita dapat melihat susunan yang halus dari benda tersebut atau bagian dari benda yang tak dapat dilihat secara kasat mata. Alat-alat optik yang digunakan untuk mengamati benda-benda kecil antara lain :

1)   Kaca pembesar

     Kaca pembesar adalah sebuah alat yang terdiri dari sebuah atau dua buah lensa yang tersusun dan bertangkai, mempunyai pembesaran yang bervariasi.

2)   Mikroskop biasa

     Mikroskop biasa adalah sebuah alat yang mempunyai bagian-bagian tertentu yang terdiri dari alat optik dan non-optik. Mikroskop ini berguna untuk mengamati benda-benda mikroskopis.

3)   Mikroskop Binokuler

     Mikroskop binokuler adalah mikroskop yang mempunyai lensa okuler yang ganda. Gunanya untuk mengamati sel-sel hidup.

4)   Mikroskop kontras phase

     Mikroskop kontras phase adalah mikroskop biasa yang pada permukaan bawah meja objek dan lensa objektifnya dipasang sebuah perlengkapan kontras phase. Gunanya untuk mengamati sel-sel hidup tanpa menggunakan bahan pewarna.

5)   Mikroskop elektron

     Mikroskop elektron adalah mikroskop yang daya perbesarannya sangat kuat. Gunanya untuk mengamati sel-sel  yang sangat kecil seperti virus.

            Mikroskop terdiri dari bagian-bagian yang tersusun satu dengan lainnya. Bagian-bagian dari mikroskop antara lain :

1.    Statif

Statif merupakan bagian dari mikroskop dimana terpasang bagian-bagian lain seperti :

a)    Kaki

b)       Tiang

Tiang dilengkapi dengan alat pengatur untuk menempatkan kyker pada jarak tertentu dari benda yang akan diselidiki. Alat pengatur ini terdiri dari beberapa bagian yaitu sekrup besar dan sekrup halus. Adapun penjelasan dari kedua bagian tersebut antara lain :

1) Skrup besar (macrometer scruff) yang dipergunakan untuk menggerakkan kyker dengan cepat naik turun pada tiang, dengan demikian benda dengan lekas dapat dilihat.

2)   Skrup halus (micrometer scruff) yang dipergunakan untuk menempatkan kyker setepat-tepatnya terhadap benda yang sejelas-jelasnya dari objek tersebut.

c)      Meja benda (Objective Table)

Meja benda atau objective table merupakan tempat menaruh benda yang diselidiki. Meja ini ditengahnya mempunyai lubang untuk meneruskan cahaya, yang digunakan untuk menerangi benda yang dilihat.

2.  Optika (Kyker)

Bagian ini merupakan bagian yang terpenting daari mikroskop dimana terdapat alat-alat pembesaran benda yang terdiri dari  :

1) Lensa objektif, yang dipasang pada sebelah bawah dari tubus kyker dan biasanya terdiri dari beberapa objektif (satu sampai empat) dipasang bersama dan merupakan suatu alat yang dapat digerakkan (berputar) terhadap tubus kyker dan dinamakan revolver. Dengan revolver ini tidak perlu tiap-tiap kali memasang objectif baru jika menggunakan pembesaran lain, tinggal memutar revolvernya saja dan menempatkan objectif yang dikehendaki pembesarannya pada tempatnya. Objektif juga diberi tanda menunjukan kekuatan pembesaran seperti pada okuler dan biasanya mempunyai kekuatan pembesaran : 10, 40, 60, 90 sampai 100x. pembesaran dengan mikroskop yang diperoleh secara kasar dapat ditentukan dengan mengalikan kekuatan pembesaran objektif dan okuler yang dipakai.

2)      Lensa okuler, yang dipasang dalam pembuluh okuler, dan pembuluh okuler itu dapat digerakkan terhadap tubus dari kyker dapat diatur panjangnya. Okuler dapat lepas di dalam tubusnya sehingga tubus itu akan jatuh jika mikroskop dibalik, okuler itu diberi tanda yang menunjukkan kekuatan pembesarannya yang berupa huruf, angka rum atau angka biasa.

3.  Pengaturan Cahaya

     a. Alat cermin

Cermin datar dan cermin cekung untuk menangkap cahaya diteruskan melalui benda ke mata kita. Cermin ini dapat berputar ke segala arah. Bagian cermin cekung dapat ditangkap lebih banyak daripada cermin datar.

b. Diafragma

Diafragma berfungsi untuk mengatur banyak atau sedikitnya cahaya yang dibutuhkan.

c. Condensor

Condensor merupakan sebuah lensa yang berfungsi untuk memusatkan cahaya.

            Adapun sifat-sifat bayangan yang dibentuk oleh lensa okuler dan lensa objektif adalah sebagai berikut :

Sifat bayangan lensa okuler :

1)   Maya

2)   Terbalik

3)   Diperbesar

Sifat bayangan lensa objectif :

1)   Nyata

2)   Tegak

3)   Diperbesar

Sistem pengamatan dengan menggunakan mikroskop ada dua macam, yaitu :

1)   Sistem Kering

     Dengan tidak menggunakan cairan pada preparat dan lensa objektif.

2)   Sistem Basah

     Dengan menggunakan cairan antara objektif dan preparat. Cairan dapat berupa air tetapi yang lazim digunakan ialah minyak cadar (cadar oil). Dengan immerses sistem dapat diperoleh perbesaran yang jauh lebih besar daripada sistem kering sampai 1000x atau lebih. Sehabis bekerja dengan immerse olie, lensa harus dibasahi dengan alkohol absolut atau dengan xylol juga pada saat bekerja biasa jika lensa kotor  harus dibersihkan.

IV. Alat dan Bahan

4.1. Alat

1)      Mikroskop

2)      Tabung reaksi

3)      Pipet tetes

4)      Pisau cutter tajam

5)      Api  Bunsen

6)      Pinset

7)      Jarum Ose

4.2. Bahan

1)   Aquadest

2)   Serat Kapas

3)   Methylen blue

4)   Daun

5)   Minyak Emersi

6)   Batang ubi kayu

7)   Susu (segar dan rusak)

8)   Air Comberan

9)   Tempe (segar dan rusak)

10)    Roti (segar dan rusak)

11)    Kentang (segar dan rusak)

12)    Lendir Makanan Basi

V. Prosedur Percobaan

1.  Simple Staining (Pewarnaan sederhana)

a)    Bersihkan kaca objek dengan alcohol 95%

b)   Siapkan setetes air comberan atau lendir makanan basi yang akan diwarnai

c)    Ambil 1 atau 2 ose biakan dan letakkan ditengah-tengah gelas objek

d)   Dengan menggunakan ujung jarum ose, sebarkan biakan hingga melebar dan diperoleh apusan tipis berdiameter 1-2 cm

e)    Teteskan Methylen blue ke atas kaca objek tadi

f)    Semprotkan sedikit aquadest

g)   Keringkan hati-hati dengan tissue (jangan sampai terkena apusan)

h)   Amati dengan mikroskop dengan variasi perbesaran dan bantuan minyak emersi

i)     Gambar bentuk sel yang terlihat

2.  Pengamatan sel bawang merah, daun dan serat kapas

a)    Bersihkan kaca objek

b)   Iris tipis helaian bawang merah atau daun atau serat kapas

c)    Ambil dengan pinset dan letakan dikaca objek

d)   Tetesi aquadest

e)    Amati dibawah mikroskop dengan variasi perbesaran

f)    Gambar bentuk sel yang terlihat

3.  Pengamatan untuk roti, susu, daging (segar dan rusak)

a)    Bersihkan kaca objek

b)   Ambil sedikit preparat yang segar

c)    Tetesi dengan aquadest

d)   Amati dibawah mikroskop dengan variasi perbesaran

e)    Lakukan hal yang sama untuk preparat dengan bahan yang rusak

f)    Bandingkan hasilnya

g)   Gambar bentuk sel yang terlihat