Definisi Sel dan Organisme
Cabang biologi yang mempelajari sel organisme adalah sebuah studi yang digunakan dalam memahami bahwa makhluk hidup tidak dapat dipisahkan dari struktur dan fungsi selnya, yang mendasari kemampuan sel untuk hidup dan berkembang biak.
Jadi, apa itu sel? Pembahasan tentang sel umumnya diajarkan di sekolah sebagai satu unit kecil kehidupan. Sel atau lebih dikenal dengan selaput membran merupakan unit pembentuk kehidupan yang terkecil dan membentuk sebagian besar makhluk hidup. Sel memiliki berbagai macam bentuk dan ukuran, mulai dari sel hewan, sel tumbuhan, sel bakteri, hingga sel mengandung nukleus, yaitu sel eukariotik.
Sel eukariotik, atau sel yang memiliki nukleus, terdiri dari bagian-bagian sel yang berfungsi sebagai organ-organ kecil dengan tugas-tugas spesifik terhadap kehidupan sel. Setiap bagian sel ini termasuk organel-organel yang terdiri dari ribosom, retikulum endoplasma, aparatus Golgi, mitokondria, dan lain-lain.
Saat ini kita bisa menemukan studi tentang sel eukariotik dalam ilmu biologi molekuler. Alhasil, peneliti dapat melihat sel eukariotik dari segi molekular, misalnya seperti menentukan peran berbagai protein pada fungsinya dalam makhluk hidup manusia atau hewan.
Organisme, di sisi lain, merujuk pada makhluk hidup yang terdiri dari banyak sel. Organisme bisa berupa satu sel, seperti amuba, atau terdiri dari banyak sel seperti manusia atau hewan. Organisme juga memiliki fungsi-fungsi tertentu dan biasanya menunjukkan kapasitas adaptasi yang lebih besar daripada sel tunggal.
Ketika suatu sel tunggal tidak dapat bertahan hidup sendiri dalam pengelolaan lingkungan biologisnya, maka fungsi-fungsi ini harus dilakukan oleh sel terdiri dari banyak sel, dan bahkan kelompok sel tertentu. Misalnya, prokariota, seperti bakteri, mampu hidup secara mandiri, karena sel tunggal-nya berfungsi mempertahankan kehidupan. Namun, eukariota, seperti manusia, dikenal dengan pembentukan sistem organ dan jaringan yang memungkinkannya bertahan hidup secara efisien dalam berbagai lingkungan.
Terkait dengan hubungan antara sel dan organisme, kita bisa mengatakan bahwa sel adalah unit kehidupan dasar yang penting untuk membangun organisme, dan sel penting dalam menjalankan fungsi-fungsi yang terkait dengan kehidupan. Sel membentuk struktur, berfungsi, dan selalu bergabung dengan sel lain dalam membentuk organ-organ kehidupan.
Organisme memiliki kapasitas yang lebih besar dalam mengekspresikan dan mengembangkan dirinya, ketika dibandingkan dengan sel tunggal yang berkembang biak secara mandiri.
Maka dari itu, penting untuk memahami lebih jauh tentang hubungan antara cabang biologi yang mempelajari sel organisme dengan definisi utama di dalam biologi. Dalam memahami sel dan organisme, kita dapat membuka pemahaman yang lebih luas tentang makhluk hidup, dan memperluas pengetahuan kita tentang sistem kehidupan.
Sejarah Cabang Biologi yang Mempelajari Sel Organisme
Cabang Biologi yang mempelajari sel organisme disebut dengan biologi sel atau sel biologi. Sebelum membahas lebih jauh tentang cabang biologi ini, mari kita pahami terlebih dahulu apa itu sel. Sel adalah unit terkecil dari struktur dan fungsi dari makhluk hidup. Sel merupakan dasar dari semua organisme hidup dan melakukan fungsi penting seperti pertumbuhan, reproduksi, dan metabolisme.
Biologi sel pertama kali ditemukan oleh seorang ilmuwan bernama Robert Hooke pada tahun 1665. Ketika itu, Hooke menggunakan mikroskop untuk memeriksa sepotong gabus dan menemukan susunan sel-sel kecil yang menyerupai kotak-kotak kecil. Ia menamakan kotak-kotak itu dengan istilah “sel” yang berasal dari kata Latin “cellulae” yang berarti sel dalam bahasa Indonesia.
Pada akhir abad ke-19 dan awal abad ke-20, ilmuwan-ilmuwan seperti Matthias Schleiden dan Theodor Schwann berhasil mengembangkan teori sel. Mereka menemukan bahwa seladalah unit dasar dari kehidupan dan bahwa semua organisme hidup terdiri dari satu atau lebih sel. Pada saat yang sama, ilmuwan-ilmuwan lain seperti Rudolf Virchow juga menemukan bahwa sel dapat bereproduksi secara mandiri.
Seiring berjalannya waktu, cabang biologi yang mempelajari sel organisme terus berkembang dan mengalami perkembangan yang sangat pesat. Pada tahun 1839, ilmuwan Jerman bernama Johannes Purkinje menemukan bahwa sel memiliki inti, yang merupakan struktur yang mengandung DNA dan mengontrol seluruh aktivitas sel.
Ilmuwan lain seperti Marcello Malpighi, Louis Pasteur, dan Robert Brown juga berhasil menemukan beberapa fungsi penting dari sel seperti respons terhadap rangsangan dan penularan genetika. Kemudian, penemuan mikroskop elektron oleh Ernst Ruska dan Max Knoll pada tahun 1931 memungkinkan ilmuwan-ilmuwan untuk mempelajari sel dengan lebih rinci dan detail.
Saat ini, biologi sel digunakan dalam berbagai bidang seperti kedokteran, bioteknologi, dan genetika. Biologi sel juga telah membantu dalam memahami penyakit-penyakit seperti kanker dan Alzheimer, serta membantu dalam pengembangan obat-obatan. Seiring berjalannya waktu, cabang biologi yang mempelajari sel organisme terus berkembang dan mengalami perkembangan yang sangat pesat. Ilmuwan-ilmuwan kini mempelajari sel dengan cara yang lebih canggih dan detail, seperti menggunakan tekhnik-tekhnik mempelajari sel di bawah mikroskop seperti mikroskop laser dan mikroskop elektron.
Fungsi Sel dalam Organisme
Sel adalah unit terkecil dari kehidupan dan merupakan bangunan penting dari semua organisme hidup. Tubuh manusia terdiri dari jutaan sel berbeda yang berfungsi dalam keseimbangan yang kompleks untuk mempertahankan kesehatan dan berfungsi dengan baik. Cabang biologi yang mempelajari sel organisme adalah seluler atau biologi sel.
Struktur Sel
Struktur sel menjadi bentuk terpenting dari seluler, dan pada dasarnya terbagi menjadi dua elemen: organel dan sitoplasma. Organel termasuk nukleus, mitokondria, ribosom, endoplasma retikulum kasar dan halus, Golgi, lisosom, dan peroksisom. Sitoplasma mencakup elemen seperti sitosol, filamen, mikrotubulus, mikrofilamen, dan kromosom. Semua elemen ini bekerja sama untuk memastikan fungsi sel dalam organisme.
Fungsi Sel
Setiap sel memenuhi tugas tertentu yang terus berlanjut selama hidupnya. Ada beberapa jenis sel dalam tubuh manusia, masing-masing memiliki fungsi khusus sesuai kebutuhan tubuh. Berikut adalah beberapa fungsi sel dasar dalam organisme manusia:
- Sel Darah: Sel darah adalah unit penting dalam sirkulasi darah. Sel darah terbagi menjadi tiga jenis: eritrosit, leukosit, dan trombosit. Eritrosit membawa oksigen ke seluruh tubuh, leukosit melawan infeksi, dan trombosit memainkan peran penting dalam pembekuan darah.
- Sel Otot: Sel otot memiliki peran memfasilitasi semua gerakan di seluruh tubuh. Terdapat tiga jenis sel otot: otot rangka, otot jantung, dan otot polos. Otot rangka memungkinkan gerakan tubuh yang terlihat, dan otot jantung memompa darah ke seluruh tubuh. Otot polos, di sisi lain, terletak di dinding organ dalam seperti lambung dan usus, membantu menggerakkan makanan melalui sistem pencernaan.
- Sel Hati: Sel hati bertanggung jawab atas metabolisme organisme, termasuk memproses nutrisi yang diambil dari makanan dan membuang sisa berbahaya. Sel juga memproduksi asam empedu, memproses racun dari alkohol dan narkoba, dan membuat kolesterol yang diperlukan oleh seluler lain untuk membangun dan memelihara fungsi.
- Sel Saraf: Sel saraf terdiri dari sel neoron dan sel glia. Neuron adalah sel saraf yang memungkinkan tubuh menerima dan merespon rangsangan melalui impuls listrik. Sel glia berperan dalam membantu neuron dan menjaga lingkungan internal sistem saraf.
- Sel Kulit: Sel kulit adalah lapisan terluar dari organisme manusia dan berfungsi sebagai penghalang antara lingkungan dan organisme. Sel kulit melindungi organisme dengan menyerap sinar matahari, mengeluarkan keringat, dan merespons suhu lingkungan.
Selain itu, banyak jenis sel lainnya yang memainkan peran penting dalam fungsi tubuh manusia. Biologi sel adalah bidang yang besar dan sangat penting dalam memahami berbagai proses seluler dari tingkat yang paling dasar hingga pengobatan kanker.
Teknik Dalam Mempelajari Sel Organisme
Cabang biologi yang mempelajari sel organisme adalah salah satu bidang yang memiliki banyak teknik dalam melakukan penelitian dan pemahaman mengenai sel. Setiap teknik tersebut memiliki kelebihan dan kekurangan dalam penggunaannya, bergantung pada jenis sel atau jenis organisme yang diteliti dan tujuan dari studinya. Beberapa teknik dalam mempelajari sel organisme di Indonesia antara lain:
1. Mikroskop
Mikroskop merupakan teknik dasar dan utama dalam mempelajari sel dan struktur selular. Mikroskop optik digunakan untuk melihat sel hidup dengan memperbesar citra visual dari sel dan komponennya. Sedangkan mikroskop elektron digunakan untuk melihat struktur-sruktur internal sel yang halus dan tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, seperti ribosom atau mitokondria. Mikroskop juga dapat digunakan untuk melihat bagaimana sel bereaksi terhadap rangsangan fisik atau kimia tertentu. Contohnya, sel yang diwarnai dengan pewarna khusus untuk menandai protein atau DNA akan memberikan tampilan yang berbeda dibawah mikroskop.
2. Flow cytometry
Flow cytometry digunakan untuk mengukur dan menganalisis sifat-sifat seluler, seperti jumlah sel, ukuran dan bentuk sel, tingkat pematangan sel, serta sifat-sifat seluler lainnya dengan menggunakan alat khusus yang dinamakan flow cytometer. Teknik ini juga dapat digunakan untuk memisahkan dan mengisolasi sel-sel yang memiliki karakteristik tertentu di dalam campuran sel-sel yang kompleks dengan cara menuangkan campuran sel melalui piranti flow cytometer yang memiliki sensor optik untuk mengenali sel berdasarkan intensitas cahaya yang dipantulkan oleh sel tersebut. Teknik ini sangat berguna dalam mendapatkan populasi sel yang murni untuk penelitian dan pengujian spesifik.
3. Seleksi genetik
Seleksi genetik adalah teknik yang memungkinkan para peneliti memilih sel atau organisme berdasarkan karakteristik genetik tertentu. Dalam mempelajari spesifik penyakit atau sifat yang icu sel atau organisme, misalnya, para peneliti dapat mencari dan menyeleksi sel-sel yang memiliki modifikasi genetik yang relevan dengan penyakit/sifat tersebut. Metode seleksi ini dapat dilakukan dengan menggunakan teknik biologi molekuler seperti PCR atau kloning sel. Teknik ini dapat mempercepat pengembangan obat atau terapi genetik spesifik yang berorientasi pada penyakit genetik dan kanker.
4. Kultur sel dan organoid
Kultur sel dan organoid adalah teknik yang digunakan untuk mempertahankan hidup dan melakukan penelitian seluler in vitro. Teknik ini sangat efektif dalam mempelajari sel dalam situasi yang dikontrol dan terpisah dari organisme utuh, sehingga meminimalisir variabilitas eksperimental yang disebabkan oleh faktor biologis lainnya. Kultur sel dan organoid juga memungkinkan penelitian necara real-time terhadap jenis sel spesifik dalam kondisi yang terkontrol, seperti bagaimana sel bereaksi terhadap rangsangan faksik atau kimia tertentu, seperti efek obat atau toksin terhadap seluler.
Kultur sel dan organoid juga memungkinkan penelitian dari pengaruh faktor lingkungan tertentu terhadap sel atau populasi sel, seperti temperatur, kelembaban udara, konsentrasi nutrien, dan oksigen. Metode ini juga dapat digunakan untuk menciptakan model in vitro dari organ-organ spesifik untuk mempelajari penyakit tertentu seperti kanker atau penyakit jantung.
Teknik dalam mempelajari sel organisme sangatlah penting untuk menghasilkan penelitian yang efektif dan akurat, serta mempertajam pemahaman kita tentang mekanisme biologis dalam selular. Setiap teknik memiliki kelebihan dan kekurangan tersendiri, yang dapat disesuaikan dengan jenis sel atau masalah yang diteliti.
Peran Cabang Biologi yang Mempelajari Sel Organisme dalam Riset Medis Modern
Cabang biologi yang mempelajari sel organisme atau biologi sel merupakan salah satu bidang penting dalam riset medis modern. Penelitian dalam cabang ini menghasilkan banyak temuan penting tentang struktur, fungsi, dan metabolisme sel tubuh manusia serta organisme lain. Cabang biologi ini mempelajari beragam aspek sel, termasuk proses pembelahan, pertumbuhan, dan diferensiasi. Berikut merupakan peran cabang biologi yang mempelajari sel organisme dalam riset medis modern:
1. Membantu Penemuan Pengobatan Baru
Studi biologi sel menjadi fondasi penting dalam penemuan pengobatan baru. Cabang biologi ini memberikan pemahaman yang lebih mendalam tentang sel tubuh manusia dan proses fisiologi dan patologinya. Penelitian dalam bidang biologi sel telah menghasilkan banyak penemuan penting, seperti terapi gen, terapi sel, dan obat-obatan baru. Terapi gen, misalnya, merupakan metode pengobatan yang menggunakan manipulasi gen untuk menyembuhkan penyakit, sementara terapi sel melibatkan penggunaan sel manusia yang dimodifikasi untuk menyembuhkan berbagai penyakit.
2. Mengungkap Fisiologi dan Patologi Sel
Studi biologi sel membantu para ahli medis memahami lebih dalam tentang fisiologi dan patologi sel. Pemahaman yang lebih dalam tentang fisiologi dan patologi sel sangat penting dalam mengembangkan terapi baru dan memperbaiki pengobatan yang sudah ada. Penelitian dalam cabang biologi ini juga membantu mengungkap beberapa penyakit yang disebabkan oleh kerusakan atau gangguan dalam sel, seperti kanker, penyakit jantung, dan penyakit autoimun.
3. Membantu Mengekstraksi Biomolekul dari Sel
Studi dalam cabang biologi ini juga membantu para ahli medis dalam mengekstraksi biomolekul tertentu dari sel tubuh manusia dan organisme lain. Biomolekul ini dapat digunakan untuk berbagai tujuan, termasuk produksi obat-obatan, lokalisasi enzim, dan analisis molekuler.
4. Merancang Model Organisme untuk Penelitian
Cabang biologi sel juga membantu para ahli medis dalam merancang model organisme untuk penelitian. Model organisme adalah organisme yang dipilih karena memiliki kemiripan dengan organisme manusia dalam berbagai aspek seluler atau molekuler. Model organisme ini dapat digunakan dalam berbagai penelitian dalam ilmu biologi dan medis, seperti penelitian kanker dan penelitian imunologi.
5. Pengembangan Teknologi Berteknologi Tinggi
Penelitian dalam cabang biologi sel juga telah memacu pengembangan teknologi berteknologi tinggi untuk mendukung riset medis modern. Contohnya adalah pengembangan mikroskop resolusi tinggi yang dapat menghasilkan gambar struktur sel yang lebih jelas dan detail. Selain itu, teknologi berteknologi tinggi juga digunakan untuk mendukung pengujian diagnosa berbagai jenis penyakit, seperti kanker dan penyakit virus, sehingga pengobatan dapat menjadi lebih terarah dan efektif.
Demikianlah peran penting cabang biologi yang mempelajari sel organisme dalam riset medis modern. Dengan penelitian yang terus berkembang dalam cabang ini, kita dapat memperoleh pemahaman yang lebih dalam tentang sel tubuh kita dan bagaimana proses fisiologi dan patoloogi sel berlangsung. Temuan-temuan baru dalam cabang ini juga dapat membantu para ahli medis dalam mengembangkan terapi baru yang lebih efektif dan tepat sasaran dalam menyembuhkan berbagai penyakit.
