Pengertian dan Sejarah Biologi Sel

Biologi sel (atau sitologi) adalah salah satu cabang termuda dari ilmu alam. Sejarah awalnya terkait dengan pengembangan lensa optik dan kombinasi mereka untuk membangun mikroskop majemuk (dari bahasa Yunani: mikros, kecil; skopein, lihat, periksa).

Pengertian

Biologi sel adalah studi tentang struktur dan fungsi sel, dan ia berputar di sekitar konsep bahwa sel adalah unit dasar kehidupan.

Berfokus pada sel memungkinkan pemahaman rinci tentang jaringan dan organisme yang menyusun sel. Beberapa organisme hanya memiliki satu sel, sementara yang lain diorganisasikan ke dalam kelompok kooperatif dengan jumlah sel yang sangat besar.

Secara keseluruhan, biologi sel berfokus pada struktur dan fungsi sel, dari sifat paling umum yang dimiliki oleh semua sel, hingga keunikan, fungsi yang sangat rumit khususnya untuk sel khusus.

Sejarah

Titik awal untuk disiplin biologi sel mungkin dimulai tahun 1830-an. Meskipun para ilmuwan telah menggunakan mikroskop selama berabad-abad, mereka tidak selalu yakin apa yang mereka lihat. Pengamatan awal Robert Hooke pada tahun 1665 dari dinding sel tumbuhah dalam irisan gabus segera diikuti oleh deskripsi pertama sel hidup Antonie van Leeuwenhoek dengan bagian-bagian yang tampak bergerak.

Pada tahun 1830-an dua ilmuwan yang merupakan rekan – Schleiden, melihat sel-sel tumbuhan, dan Schwann, melihat pertama pada sel-sel hewan – memberikan definisi sel yang pertama kali dinyatakan dengan jelas. Definisi mereka menyatakan bahwa semua makhluk hidup, baik yang sederhana maupun kompleks, terbuat dari satu atau lebih sel, dan sel adalah unit struktural dan fungsional kehidupan – sebuah konsep yang kemudian dikenal sebagai teori sel.

Ketika mikroskop dan teknik pewarnaan meningkat selama abad ke-19 dan ke-20, para ilmuwan dapat melihat lebih banyak detail internal di dalam sel. Mikroskop yang digunakan oleh van Leeuwenhoek mungkin memperbesar spesimen beberapa kali lipat.

Saat ini mikroskop elektron berdaya tinggi dapat memperbesar spesimen lebih dari satu juta kali dan dapat mengungkapkan bentuk organel pada skala mikrometer dan di bawahnya. Dengan mikroskop confocal, serangkaian gambar dapat digabungkan, memungkinkan para peneliti untuk menghasilkan representasi sel tiga dimensi yang terperinci. Teknik-teknik pencitraan yang ditingkatkan ini telah membantu kami lebih memahami kompleksitas sel yang luar biasa dan struktur yang mereka bentuk.

Ada beberapa subbidang utama dalam biologi sel. Salah satunya adalah studi tentang energi sel dan mekanisme biokimia yang mendukung metabolisme sel. Karena sel adalah mesin bagi diri mereka sendiri, fokus pada energi sel tumpang tindih dengan pengejaran pertanyaan tentang bagaimana energi pertama kali muncul dalam sel primordial asli, miliaran tahun yang lalu.

Subbidang biologi sel lainnya menyangkut genetika sel dan interkoneksinya yang ketat dengan protein yang mengendalikan pelepasan informasi genetik dari nukleus ke sitoplasma sel. Namun subbidang lain berfokus pada struktur komponen sel, yang dikenal sebagai kompartemen subseluler.

Memotong banyak disiplin ilmu biologi adalah subbidang tambahan dari biologi sel, yang berkaitan dengan komunikasi dan pensinyalan sel, berkonsentrasi pada pesan yang diberikan dan diterima sel dari sel lain dan diri mereka sendiri. Dan akhirnya, ada subbidang yang terutama berkaitan dengan siklus sel, rotasi fase yang dimulai dan berakhir dengan pembelahan sel dan fokus pada periode pertumbuhan dan replikasi DNA yang berbeda. Banyak ahli biologi sel berdiam di persimpangan dua atau lebih dari subbidang ini karena kemampuan kita untuk menganalisis sel dengan cara yang lebih kompleks berkembang.

Sejalan dengan studi interdisipliner yang terus meningkat, kemunculan sistem biologi baru-baru ini telah memengaruhi banyak disiplin ilmu biologi; ini adalah metodologi yang mendorong analisis sistem kehidupan dalam konteks sistem lain.

Di bidang biologi sel, sistem biologi telah memungkinkan bertanya dan menjawab pertanyaan yang lebih kompleks, seperti keterkaitan jaringan pengaturan gen, hubungan evolusi antara genom, dan interaksi antara jaringan pensinyalan intraseluler. Pada akhirnya, semakin luas lensa yang kita ambil dari penemuan kita dalam biologi sel, semakin besar kemungkinan kita dapat menguraikan kompleksitas semua sistem kehidupan, besar dan kecil.

Sel namanya (dari bahasa Yunani: kytos, sel; dari bahasa Latin: cella, ruang kosong) pertama kali digunakan oleh Robert Hooke (1665) ketika menggambarkan penelitiannya tentang “tekstur gabus dengan menggunakan kacamata pembesar”. Dalam pengamatan ini, diulangi oleh Grew dan Malpighi di berbagai tumbuhan, hanya rongga, “utricules” atau “vesikel”, yang dibentuk oleh dinding selulosa, diperiksa. Pada abad yang sama dan pada awal berikutnya, Leeuwenhoek (1674) mengakui keberadaan sel bebas sebagai lawan dari sel “tertanam” dari Hooke and Grew, dan mengamati beberapa organisasi di dalamnya, terutama dalam inti beberapa eritrosit. Pengetahuan ini tetap diam selama lebih dari satu abad.

Teori sel

Lebih langsung terkait dengan asal-usul Biologi Sel adalah pembentukan Teori Sel (Schwann, 1839), yang paling komprehensif dan mendasar dari semua generalisasi biologis. Ia menetapkan dalam bentuknya saat ini bahwa makhluk hidup, hewan, tumbuhan atau protozoa, tersusun tanpa terkecuali sel dan produk seluler. Teori ini dihasilkan dari berbagai penyelidikan yang dimulai pada awal abad XIX (Mirbel, 1802; Oken, 1805; Lamarck, 1809; Dutrochet, 1824; Turpin, 1826, dll.) Dan akhirnya mengarah ke ahli botani Schleiden pada tahun 1838 dan ahli zoologi Schwann di 1839 untuk menetapkannya dalam bentuk akhirnya.

Teori sel telah menerangi semua bidang penelitian biologi. Sebagai konsekuensi langsung, ditetapkan bahwa setiap sel dibentuk oleh pembelahan sel lain. Kemudian, dengan kemajuan biokimia, ditunjukkan bahwa ada kesamaan metabolisme mendasar dari semua sel. Juga diakui bahwa berfungsinya suatu organisme sebagai suatu unit adalah hasil dari jumlah kegiatan dan interaksi unit-unit sel.

Virchow (1858) segera menerapkan teori sel untuk patologi, dan K├Âlliker memperluasnya ke embriologi setelah sperma dan sel telur ditunjukkan sebagai sel-sel dari mana tubuh berkembang.

Pada saat yang sama, sudut pandang yang lebih biologis dan umum tercapai, karena para peneliti seperti Brown (1831), dengan menetapkan bahwa inti adalah komponen fundamental dan konstan sel. Lainnya (Dujardin, Schultze, Purkinje, von Mohl) berkonsentrasi pada deskripsi konten seluler, yang disebut protoplasma. Dengan demikian, konsep primitif sel ditransformasikan menjadi massa protoplasma, dibatasi ruang oleh membran sel dan memiliki inti. Protoplasma yang mengelilingi nukleus dikenal sebagai sitoplasma, yang bertentangan dengan karioplasma atau protoplasma nukleus.

Setelah teori-teori dan konsep-konsep mendasar ini ditetapkan, kemajuan pengetahuan dalam biologi sel sangat cepat. Modifikasi luar biasa yang terjadi pada nukleus di setiap divisi sel menarik perhatian sejumlah besar peneliti. Akibatnya, fenomena amitosis atau pembelahan langsung (Remak) ditemukan, sedangkan pembelahan tidak langsung ditemukan oleh Flemming pada hewan dan oleh Strasburger pada tanaman. Yang terakhir juga disebut karyokinesis (Schleicher, 1868) atau mitosis (Flemming, 1880). Fakta mendasar dalam mitosis ditemukan adalah pembentukan filamen nuklir atau kromosom (Waldeyer, 1890) dan pembagian yang sama antara inti sel anak. Penemuan penting lainnya adalah pembuahan sel telur dan fusi dua pronuklei (O. Hertwig, 1875). Mereka ditemukan di sitoplasma sel pusat sel (van Beneden, Boveri), mitokondria (Altmann, Benda) dan alat reticular (Golgi).

Bersamaan dengan studi jaringan atau agregat sel, ahli biologi semakin fokus pada sel, dianggap sebagai unit dasar kehidupan. Pada tahun 1892, O. Hertwig menerbitkan monografnya yang disebut “Die Zelle und das Gewebe”, di mana, berdasarkan pada karakteristik sel, struktur dan fungsinya, ia berusaha melakukan sintesis umum fenomena biologis. Dia menunjukkan dalam buku ini bahwa solusi masalah biologis harus dicari dalam proses seluler, sehingga menciptakan biologi seluler sebagai cabang biologi yang terpisah. Sangat menarik bahwa dalam edisi terakhir bukunya disebut “Biologi Umum”.

Sains dan metodologi ilmiah

Ilmu alam adalah seperangkat pengetahuan terorganisir yang didasarkan pada pengamatan alam. Metode penelitian dan kerjanya mereproduksi fenomena alam di laboratorium.

  • Sains dan metodologi ilmiah
  • Bidang ilmu khusus
  • Kreasionisme
  • Generasi spontan
  • Teori panspermia
  • Teori naturalistik
  • Di mana dan kapan kehidupan berasal
  • Teori evolusi

Atom-atomnya

Atom adalah bagian terkecil dari semua elemen yang membentuk alam semesta material. Struktur atom telah menjadi subjek beberapa hipotesis sepanjang sejarah sains. Saat ini diketahui bahwa atom terdiri dari inti padat dan awan elektron.

  • Atom-atom
  • Ion
  • Molekul
  • Asam amino dan protein
  • Fungsi biologis protein
  • Karbohidrat
  • Lemak
  • Koenzim
  • Asam nukleat
  • Vitamin

Molekul dan biologi molekuler

Sel-selnya

Sel, unit dasar organisme hidup, mampu menjalankan semua fungsi vital di dalamnya: pertumbuhan, nutrisi, pertahanan, serangan, dan reproduksi. Dalam organisme multiseluler mereka melakukan tugas-tugas seperti pengangkutan zat-zat vital.

  • Sel-sel
  • Sel prokariotik
  • Sel eukariotik
  • Membran sel
  • Inti sel
  • Mitokondria
  • Retikulum endoplasma
  • Aparatus Golgi
  • Ribosom
  • Lisosom
  • Mikrofilamen
  • Mikrotubulus
  • Silia dan flagela
  • Sel tumbuhan
  • Sel epitel
  • Jaringan ikat
  • Otot
  • Jaringan saraf
  • Virus
  • Virus pada hewan
  • Mikroskop elektron

Bagaimana sel bekerja

Sel adalah unit fisiologis dasar dari semua organisme, baik itu hewan atau tumbuhan. Sel memenuhi semua modalitas fungsional yang menjadi ciri makhluk hidup.

  • Metabolisme sel
  • Enzim dalam reaksi metabolisme
  • Galaktosemia
  • Fenilketonuria
  • Energi kimia dari reaksi seluler
  • Respirasi seluler
  • Sel menyimpan energi kimia

Bahan genetik organisme

Semua bentuk kehidupan yang ada di Bumi memiliki endowmen informasi yang ditransmisikan dari generasi ke generasi. Karena karakteristik ini, mereka disebut turun temurun.

  • Informasi genetik
  • Struktur DNA: model Watson dan Crick
  • Duplikasi DNA
  • Transkripsi DNA
  • Kode genetik
  • Sintesis protein

Organisasi genetika

Dalam reproduksi, pengembangan, pewarisan dan evolusi, organisasi materi genetik sangat menentukan dalam mendefinisikan karakteristik setiap spesies dan setiap individu.

  • Apa itu gen
  • Gen eukariotik
  • Kromosom, kromatin, dan nukleosom
  • Kelainan kromosom

Bagaimana sel bereproduksi

Proses rumit dimana sel membelah untuk memunculkan satu atau lebih sel anak disebut pembelahan sel. Ini dapat diproduksi dengan berbagai cara, tetapi dalam semua kasus endowmen genetik ditransmisikan secara keseluruhan.

  • Pertumbuhan sel prokariotik
  • Pembelahan sel
  • Siklus sel sel eukariotik
  • Mitosis
  • Siklus sel dan mitosis
  • Gamet
  • “Menyeberang”

Hukum Pewarisan

Filsuf Yunani, Aristoteles, mengembangkan teori pewarisan pertama. Tetapi berabad-abad berlalu sampai ide-ide Lamarck dan, kemudian, karya-karya Mendel diizinkan untuk mencapai kepastian ilmiah.

  • Teori-teori awal tentang pewarisan
  • Genetika Mendel
  • Genotipe dan fenotipe
  • Teori kromosom keturunan
  • Warisan terkait seks
  • Mutasi

Manipulasi DNA

Dalam beberapa dekade terakhir, ahli biologi molekuler telah melipatgandakan upaya mereka untuk menyandikan dan membatasi eksperimen kloning DNA, yang secara umum dianggap dapat diperdebatkan atas bahaya yang dapat ditimbulkannya terhadap manusia dan lingkungan.

  • Manipulasi DNA
  • DNA rekombinan dan enzim restriksi
  • Vektor Kloning
  • Kloning DNA
  • Gen yang menyebabkan kanker
  • Tikus transgenik
  • Bioteknologi
  • DNA rekombinan dan AIDS
  • Terapi gen