Biologi Sel Molekuler

Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari kata Latin cellulae yang berarti 'kamar-kamar kecil'. Anton van Leeuwenhoek melakukan banyak pengamatan terhadap benda-benda dan jasad-jasad renik dan menunjukkan pertama kali pada dunia ada "kehidupan di dunia lain" yang belum pernah dilihat oleh manusia. Karyanya menjadi dasar bagi cabang biologi yang penting saat ini: mikrobiologi.Perkembangan mikroskop selama hampir 200 tahun berikutnya telah memberikan kesempatan bagi para ahli untuk meneliti susunan tubuh makhluk hidup. Serangkaian penelitian telah dilakukan oleh 2 orang ilmuwan dari [[Jerman] yaitu Matthias Schleiden (ahli tumbuhan, 1804-1881) dan Theodor Schwann (ahli hewan, 1810-1882). Mereka menyimpulkan bahwa setiap mahluk hidup tersusun atas sel. Selanjutnya pada tahun 1885 seorang ilmuwan Jerman, Rudolf Virchow, mengamati bahwa sel dapat membelah diri dan membentuk sel-sel baru.

Biologi adalah suatu cabang ilmu yang mempelajari tentang makhluk hidup . makhluk hidup tersebut terdiri atas berjuta-juta sel dalam tubuhnya . Sel adalah satu unit dasar dari tubuh manusia dimana setiap organ merupakan penyatuan dari berbagai macam sel yang dipersatukan satu sama lain oleh struktur-struktur interselluler.
Sel juga merupakan sekumpulan materi yang paling sederhana yang dapat menjalankan proses hidup. Sel merupakan tingkatan struktur terendah yang mampu melakukan semua aktivitas kehidupan . Walaupun banyak sel yang berbeda satu sama lainnya, tetapi umumnya seluruh sel mempunyai sifar-sifat dasar yang mirip satu sama lain, misalnya :

* oksigen akan terikat pada karbohidrat, lemak atau protein pada setiap sel untuk melepaskan energi .
* mekanisme umum merubah makanan menjadi energi .
* setiap sel melepaskan hasil akhir reaksinya ke cairan disekitarnya .
* hampir semua sel mempunyai kemampuan mengadakan reproduksi dan jika sel tertentu mengalami kerusakan maka sel sejenis yang lain akan bergenerasi

Secara umum sel-sel yang menyusun tubuh manusia mempunyai struktur dasar yang terdiri dari membran sel, protoplasma dan inti sel (nukleus ) . Ketiganya mempunyai komposisi kimia yang terdiri dari air, elektrolit, protein, lemak dan karbohidrat .

a. Air
Medium cairan utama dari sel adalah air, yang terdapat dalam konsentrasi 70-85%. Banyak bahan-bahan kimia sel larut dalam air, sedang yang lain terdapat dalam bentuk suspensi atau membranous .

b. Elektrolit
Elektrolit terpenting dari sel adalah Kalium, Magnesium, Fosfat, Bikarbonat, Natrium, Klorida dan Kalsium. Elekrolit menyediakan bahan inorganis untuk reaksi selluler dan terlibat dalam mekanisme kontrol sel

c. Protein
Memegang peranan penting pada hampir semua proses fisiologis dan dapat diringkaskan sebagai
berikut :
1. Proses enzimatik
2. Proses transport dan penyimpanan
3. Proses pergerakan
4. Fungsi mekanik
5. Proses imunologis
6. Pencetus dan penghantar impuls pada sel saraf
7. Mengatur proses pertumbuhan dan regenerasi

d. Lemak
Asam lemak yang merupakan komponen membran sel adalah rantai hidrokarbon yang panjang, sedang asam lemak yang tersimpan dalam sel adalah triasilgliserol, merupakan molekul yang sangat hidrofobik. Karena molekul triasilgliserol ini tidak larut dalam air/larutan garam maka akan membentuk lipid droplet dalam sel lemak (sel adiposa) yang merupakan sumber energi. Molekul lemak yang menyusun membran sel mempunyai gugus hidroksil ( fosfolipid dan kolesterol) sehingga dapat berikatan dengan air, sedangkan gugus yang lainnya hidrofobik (tidak terikat air) sehingga disebut amfifatik.

e. Karbohidrat
Suatu karbohidrat tersusun atas atom C,H, dan O. Karbohidrat yang mempunyai 5 atom C disebut pentosa, 6 atom C disebut hexosa adalah karbohidrat-karbohidrat yang penting untuk fungsi sel.
Karbohidrat yang tersusun atas banyak unit disebut polisakarida. Polisakarida berperan sebagai sumber energi cadangan dan sebagai komponen yang menyusun permukaan luar membran sel. Karbohidrat yang berikatan dengan protein (glikoprotein) dan yang berikatan dengan lemak (glikolipid) merupakan struktur penting dari membran sel. Selain itu glikolipid dan glikoprotein menyusun struktur antigen golongan darah yang dapat menimbulkan reaksi imunologis.

Inti sel ( nukleus )

Inti sel merupakan pusat pengatur berbagai aktifitas sel. Nukleus mengandung DNA dalam jumlah besar yang disebut gen. Gen yang terdapat pada kromosom berfungsi untuk sintesa RNA yang mengatur karakteristik dari protein yang diperlukan untuk berbagai aktifitas enzimatik, serta mengatur reproduksi sel. Inti sel terdiri atas nukleolus, nukleoplasma dan membran inti sel.Membran dari inti sel terdiri 2 lapis, dimana lapisan luar berhubungan dengan membran retikulum endoplasma. Pada membran inti sel terdapat porus yang mempunyai diameter yang cukup besar sehingga dapat dilalui oleh molekul protein yang disintesa dalam inti sel.

DNA adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.
Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV ( Human Immunodeficiency Virus ) .

DNA berbentuk seperti rantai panjang ganda yang terpilin (double helix); yang terdiri dari : 1) gugus posfat 2) gugus pentose (gula) yaitu deoksiribosa dan 3) basa nitrogen . RNA berbentuk seperti rantai pendek yang tunggal. basa nitrogen yang terdapat dalam DNA berupa timin,adenin,guanin,dan sitosin;RNA adenin,guanin,sitosin,urasil. kadar DNA tetap kadar RNA berubah sesuai dengan aktivitas sintesis protein. DNA berperan dalam sintesis protein dan pewarisan sifat;RNA hanya berperan dalam sintesis protein. DNA hanya terdapat dalam intisel yaitu dalam kromosom sedangkan RNA bisa ada di dalam inti sel maupun di luar inti sel yaitu di dalam ribosom. perbedaannya adalah DNA disebut double helix sehingga ia memiliki sepasang rantai genetik,sedangkan RNA hanya memiliki satu rantai saja . DNA sebagai pengatur segala aktivitas makhluk hidup dan penentu genetik,sdangkan RNA sebagai bentuk perintah DNA yang salah satu perintahnya yaitu membuat protein pada ribosom .

Struktur dasar RNA mirip dengan DNA. RNA merupakan polimer yang tersusun dari sejumlah nukleotida. Setiap nukleotida memiliki satu gugus fosfat, satu gugus gula ribosa, dan satu gugus basa nitrogen (basa N). Polimer tersusun dari ikatan berselang-seling antara gugus fosfat dari satu nukleotida dengan gugus gula ribosa dari nukleotida yang lain . Perbedaan RNA dengan DNA terletak pada satu gugus hidroksil tambahan pada cincin gula ribosa (sehingga dinamakan ribosa). Basa nitrogen pada RNA sama dengan DNA, kecuali basa timin pada DNA diganti dengan urasil pada RNA. Jadi tetap ada empat pilihan: adenin, guanin, sitosin, atau urasil untuk suatu nukleotida.
Selain itu, bentuk konformasi RNA tidak berupa pilin ganda sebagaimana DNA, tetapi bervariasi sesuai dengan tipe dan fungsinya . RNA lebih tidak stabil daripada DNA di dalam sel dan lebih rentan terhadap penguraian oleh enzim nuklease secara laboratorium . Terdapat 3 jenis RNA yang dibentuk oleh DNA, dimana tiap jenis RNA mempunyai fungsi yang berbeda, yaitu :

1.Messenger RNA (mRNA), berfungsi membawa kode genetik ke sitoplasma untuk mengatur sintesa protein

2.Transfer RNA (tRNA) untuk transport asam amino menuju ribosom untuk digunakan menyusun molekul protein

3.Ribosomal RNA (rRNA) untuk membentuk ribosom bersama dengan 75 protein lainnya.


Siklus Sel

Interfase (tidak aktif membelah atau stadium istirahat)

Periode interfase yaitu:

* Periode saat sel istirahat setelah menjalani mitosis
* Periode pada saat sel secara aktif membentuk protein, lemak, dan potongan RNA
* Periode pada waktu penyalinan DNA
* Fase ini memakan waktu 10 s.d 20 jam

Mitosis (pembelahan sel)

* Stadium mitosis
* Profase –> struktur protein yg tdp pd Sitoplasma sel bergerak kearah kutub yg berlawanan à pecah membran inti sel à kromosom diluar inti (sitoplama)
* Metafase –> Kromosom 2 set pasangan yg berdampingan dibagian tengah sel
* Anafase –> mikrotubulus mulai menarik pasangan kromosom agar terpisah
* Telofase –> sel terbelah ditengahnya dan terbentuk membran inti yang baru
* Fase ini memakan waktu 1 jam

MEIOSIS

* Proses dimana sel-sel seks ovarium (oosit primer) atau testis (spermatosit primer)à sel telur atau sperma yang matang
* Replikasi DNA dalam sel seks yg diikuti oleh pembelahan 2 sel –> terbtk 4 sel anak yg masing-masing hanya memilki 1 pasang kromosom yaitu 23 kromosom.
* Selama fertilisasi informasi genetik yang terkandung dalam 23 kromosom telur akan manyatu dalam 23 kromosom sperma –> Embrio dg kromosom total 46