TUGAS BIOLOGI STRUKTUR DAN FUNGSI SEL Oleh : Nama : Jonathan Praystihan. S. NIM : (115100300111013) JURUSAN TEKNOLOGI INDUSTRI PERTANIAN FAKULTAS TEKNOLOGI PERTANIAN UNIVERSITAS BRAWIJAYA MALANG 2014
PENGERTIAN SEL DAN SEJARAHNYA Sel adalah kumpulan materi paling sederhana yang dapat hidup dan merupakan unit penyusun semua makhluk hidup. Sel mampu melakukan semua aktivitas kehidupan dan sebagian besar reaksi kimia untuk mempertahankan kehidupan berlangsung di dalam sel. Kebanyakan makhluk hidup tersusun atas sel tunggal, [5] atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan ameba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakanorganisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 10 13 sel. Namun demikian, seluruh tubuh semua organisme berasal dari hasil pembelahan satu sel. Contohnya, tubuh bakteri berasal dari pembelahan sel bakteri induknya, sementara tubuh tikus berasal dari pembelahan sel telur induknya yang sudah dibuahi. Berikut merupakan gambaran dari organisasi kehidupan. Gambar 1.1 Gambaran suatu organisasi kehidupan Beberapa ilmuwan pada abad ke-18 dan awal abad ke-19 telah berspekulasi atau mengamati bahwa tumbuhan dan hewan tersusun atas sel, namun hal tersebut masih diperdebatkan pada saat itu. Pada tahun 1838, ahli botani Jerman Matthias Jakob Schleiden menyatakan bahwa semua tumbuhan terdiri atas sel dan bahwa semua aspek fungsi tubuh tumbuhan pada dasarnya merupakan manifestasi aktivitas sel. Ia juga menyatakan pentingnya nukleus (yang ditemukan Robert Brown pada tahun 1831) dalam fungsi dan pembentukan sel, namun ia salah mengira bahwa sel terbentuk dari nukleus. Pada tahun 1839, Theodor Schwann, yang setelah berdiskusi dengan Schleiden menyadari bahwa ia pernah mengamati nukleus sel hewan sebagaimana Schleiden mengamatinya pada tumbuhan, menyatakan bahwa semua bagian tubuh hewanjuga tersusun atas sel. Menurutnya, prinsip universal pembentukan berbagai bagian tubuh semua organisme adalah pembentukan sel. Yang kemudian memerinci teori sel sebagaimana yang dikenal dalam bentuk modern ialah Rudolf Virchow, seorang ilmuwan Jerman lainnya. Pada mulanya ia sependapat dengan Schleiden mengenai pembentukan sel. Namun, pengamatan mikroskopis atas berbagai proses patologis membuatnya menyimpulkan hal yang sama dengan yang telah disimpulkan oleh Robert Remak dari pengamatannya terhadap sel darah merah dan embrio, yaitu bahwa sel berasal dari sel lain melaluipembelahan sel. Pada tahun 1855, Virchow menerbitkan makalahnya yang memuat motonya yang terkenal, omnis cellula e cellula (semua sel berasal dari sel). Antara tahun 1875 dan 1895, terjadi berbagai penemuan mengenai fenomena seluler dasar, seperti mitosis, meiosis, dan fertilisasi, serta berbagai organel penting, seperti mitokondria, kloroplas, dan badan Golgi. Lahirlah bidang yang mempelajari sel, yang saat itu disebut sitologi. Perkembangan teknik baru, terutama fraksinasi sel dan mikroskopi elektron, memungkinkan sitologi dan biokimia melahirkan bidang baru yang disebut biologi sel. Pada tahun 1960, perhimpunan ilmiah American
Society for Cell Biology didirikan di New York, Amerika Serikat, dan tidak lama setelahnya, jurnal ilmiah Journal of Biochemical and Biophysical Cytology berganti nama menjadi Journal of Cell Biology. Pada akhir dekade 1960-an, biologi sel telah menjadi suatu disiplin ilmu yang mapan, dengan perhimpunan dan publikasi ilmiahnya sendiri serta memiliki misi mengungkapkan mekanisme fungsi organel sel. KARAKTERISTIK SEL 1. Sel sangat kompleks namun teratur 2. Sel memiliki program genetik dan memiliki cara untu menggunakannya 3. Sel mampu memperbanyak diri 4. Sel membutuhkan, memperoleh dan menggunakan energi 5. Sel melakukan berbagai reaksi kimiawi 6. Sel terlibat dalam berbagai aktivitas mekanis 7. Sel mampu merespon terhadap berbagai rangsang 8. Sel mampu mengatur diri JENIS SEL 1. Sel Prokaryotik Sel prokariotik merupakan tipe sel yang tidak memiliki sistem endomembran sehingga sel tipe ini memiliki materi inti yang tidak dibatasi oleh sistem membran, tidak memiliki organel yang dibatasi oleh sistem membran. Sel prokariotik terdapat pada bakteri dan ganggang biru. Hampir semua sel prokariotik memiliki selubung sel di luar membran selnya. Jika selubung tersebut mengandung suatu lapisan kaku yang terbuat dari karbohidrat atau kompleks karbohidrat-protein,peptidoglikan, lapisan itu disebut sebagai dinding sel. Kebanyakan bakteri memiliki suatu membran luar yang menutupi lapisan peptidoglikan, dan ada pula bakteri yang memiliki selubung sel dari protein. Sementara itu, kebanyakan selubung sel arkea berbahan protein, walaupun ada juga yang berbahan peptidoglikan. Selubung sel prokariota mencegah sel pecah akibat tekanan osmotik pada lingkungan yang memiliki konsentrasi lebih rendah daripada isi sel. 2. Sel Eukaryotik sel eukariotik merupakan tipe sel yang memiliki sistem endomembran. Pada sel eukariotik, inti tampak jelas karena dibatasi oleh sistem membran. Pada sel ini, sitoplasma memiliki berbagai jenis organel seperti antara lain: badan Golgi, retikulum endoplasma (RE), kloroplas (kuhusus pada tumbuhan), mitokondria, badan mikro, dan lisosom. BAGIAN DAN FUNGSI SEL 1. Membran sel Membran sel adalah fitur universal yang dimiliki oleh semua jenis sel berupa lapisan antarmuka yang disebut membran plasma, yang memisahkan sel dengan lingkungan di luar sel, terutama untuk melindungi inti sel dan sistem kelangsungan hidup yang bekerja di dalam sitoplasma. 2. Nukleus
Nukleus mengandung sebagian besar gen yang mengendalikan sel eukariota (sebagian lain gen terletak di dalammitokondria dan kloroplas). Dengan diameter rata-rata 5 µm, organel ini umumnya adalah organel yang paling mencolok dalam sel eukariota. Kebanyakan sel memiliki satu nukleus, namun ada pula yang memiliki banyak nukleus, contohnya sel otot rangka, dan ada pula yang tidak memiliki nukleus, contohnya sel darah merah matang yang kehilangan nukleusnya saat berkembang. Selubung nukleus melingkupi nukleus dan memisahkan isinya (yang disebut nukleoplasma) dari sitoplasma. Selubung ini terdiri dari dua membran yang masing-masing merupakan lapisan ganda lipid dengan protein terkait. Membran luar dan dalam selubung nukleus dipisahkan oleh ruangan sekitar 20 40 nm. Selubung nukleus memiliki sejumlah pori yang berdiameter sekitar 100 nm dan pada bibir setiap pori, kedua membran selubung nukleus menyatu. 3. Nukleolus Nukleolus dikenal juga sebagai anak inti sel adalah sebuah struktur terikat tanpa membran yang terdiri dari protein dan asam nukleat dalam inti sel (nukleus). Ribosomal RNA(rRNA) ditranskripsi dan berkumpul di dalam nukleolus. Ultrastruktur nukleolus dapat divisualisasikan melaluimikroskop elektron, sedangkan organisasi dan dinamika dapat dipelajari melalui penandaan protein berpijar dan pemulihan neon setelah photobleaching (FRAP). Kerusakan nukleolus dapat menjadi penyebab untuk beberapa penyakit manusia. 4. Mitokondria Mitokondria adalah tempat berlangsungnya respirasi seluler, yaitu suatu proses kimiawi yang memberienergi pada sel. Karbohidrat dan lemak merupakan contoh molekul makanan berenergi tinggi yang dipecah menjadi air dan karbon dioksida oleh reaksi-reaksi di dalam mitokondria, dengan pelepasan energi. Kebanyakan energi yang dilepas dalam proses itu ditangkap oleh molekul yang disebut ATP. Mitokondria-lah yang menghasilkan sebagian besar ATP sel. Energi kimiawi ATP nantinya dapat digunakan untuk menjalankan berbagai reaksi kimia dalam sel 5. Retikulum endoplasma Retikulum endoplasma merupakan membrane lipoprotein pada sitoplasma yang terdapat antara membran inti dan membran sitoplasma. Ada dua macam RE. RE ganuler (RE kasar) bila pada permukaan membran RE ini menempel ribosom. RE halus atau non granuler bila pada membran RE tidak ada ribosom.fungsi organel ini memproses lebih lanjut protein, lipid atau bahan lainnya yang akan disekresikan sehingga produk yang dihasilkan sesuai dengan keperluannya. Dalam bentuk vesikula (gelembung) produk dari RE ditransportasi ke badan Golgi. 6. Ribosom Ribosom merupakan komponen penting di dalam sel. Ukurannya berkisar 20-25 nm. Ribosom tersusun dari RNA dan protein, terdiri dari sub unit besar dan sub unit kecil. Sub unit besar dan sub unit kecil akan bergabung bila ribosom sedang menjalankan fungsinya yaitu sintesis protein. 7. Golgi kompleks
Badan Golgi (bahasa Inggris: golgi apparatus, golgi body, golgi complexatau dictyosome) adalah organel yang dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal.badan Golgi berfungsi menghasilkan sekret berupa butiran getah, lisosom primer, menyimpan protein dan enzim yang akan disekresikan. Pada seltumbuhan badan Golgi disebut diktiosom. Organel ini menerima bahan, diolah dan akan disekresikan, dari RE. 8. Lysosom Lisosom terdapat pada sel hewan, bentuknya seperti bola dan ukuran diameternya kurang lebih 500nm. Lisosom mengandung enzim yang berfungsi untuk mencernakan bahan makanan yang masuk ke dalam sel baik secara pinositis (makanannya berupa cairan) maupun secara fagositis (makannya berupa padat). 9. Centriole Sentriol adalah sebuah organel berbentuk tabung yang biasa ditemukan Hewan Bersel Eukariot, meskipun tidak ditemukan di tumbuhan tingkat tinggi dan Jamur. Dinding sel di tiap sentriol biasanya terdiri dari Sembilan 3 pasang Mikrotubulas(Protein Sitoskeleton). Beberapa hewan mempunyai, beberapa perbedaan dari Sentriol yang biasanya, contohnya Lalat Buah(Drosophila melanogaster), dan Caenorhabditis eleganssel sperma dan Embrio baru, dengan 9 Satu pasang. Sentriol yang berpasangan, diatur secara tegak lurus dan diselimutioleh gumpalan besar tidak terbentuk yang terbuat dari material-material padat(biasanya diketahui sebagai Material Pericentriolar) mendasari struktur persenyawaan yang biasa diketahui sebagai sentrosom. 10. Cytoskeleton Sitoskeleton merupakan rangka sel. Sitoskleleton terdiri dari 3 macam yaitu : mikrotubul, mikrofilamen, dan filamen intermediet. Mikrotubul tersusun atas dua molekul Protein tubulin yang bergabung membentuk tabung. Fungsi mirkotubul memberikan ketahanan terhadap tekanan pada sel, perpindahan sel (pada silia dan flagella), pergerakan kromosom saat pembelahan sel (anafase), pergerakan organel, membentuk sentriol pada sel hewan. Mikrofilamen merupakan filament protein kecil yang tersusun atas dua rantai protein aktin yang terpilin menjadi satu. Mikrofilamen memiliki fungsi memberi tegangan pada sel, mengubah bentuk sel, kontraksi otot, aliran sitoplasma, perpindahan sel (misalnya psudopodia) dan pembelahan sel. 11. Dinding sel Dinding sel hanya terdapat pada tumbuhan dan jamur. Fungsi dinding sel yaitu melindungi sitoplasma dan membran sitoplasma. Pada beberapa sel tumbuhan sel yang satu dengan sel yang lainnya dihubungkan dengan suatu celah yang disebut plasmodesmata. 12. Vacuola Vakuola adalah membran-terikat organel penyimpanan, yang membantu dalam mengatur tekanan turgor dari sel tumbuhan. Dalam sel tumbuhan, bisa terdapat lebih dari satu vakuola. Namun, vakuola memiliki bentuk lebih besar daripada yang lain, yang menyimpan segala macam senyawa kimia. Vakuola
juga membantu dalam pencernaan intraselular molekul kompleks dan ekskresi produk-produk sisa. 13. Chloroplast Kloroplas merupakan komponen pada daun yang menolong tanaman mengubah cahaya menjadi energy yang dikenal dengan proses fotosintesis. Kloroplas ada di dalam tanaman berdaun hijau, jadi pada dasarnya setiap tanaman memiliki potensi untuk menjadi sumber listrik. Sel sebagian besar tumbuhan tinggi umumnya mengandung antara 50 200 kloroplas. Kalau dilihat dari samping bentuknya seperti lensa dengan satu sisi/permukaan cembung dan permukaan lain cekung, datar atau cembung.
POTENSI BIOLOGI PEMANFAATAN SPIRULINA UNTUK PENANGANAN LIMBAH TERNAK Berdasarkan struktur dan fungsi sel yang telah dibahas sebelumnya didapati kloroplas yang merupakan bagian dari sel tumbuhan memiliki kemampuan dalam menghasilkan energi sendiri. Dalam penerapannya terdapat spirulina platensis yaitu mikroalga yang memiliki potensi dangat besar untuk masa depan, termasuk kemampuannya dalam mengolah limbah ternak sapi menjadi lebih ramah lingkungan dan sesuai dengan batas yang telah ditetapkan. Dewasa ini di negara Indonesia sendiri industri peternakan sapi sudah mengalami peningkatan terbukti dengan jumlahnya yang semakin bertambah, badan pusat statistik mencatat terdapat populasi sapi ternak pada tahun 2013 mencapai 17.000 ekor meningkat 7000 ekor dari tahun 2000 (bps, 2014). Dengan terus meningkaynya jumlah ternak ini maka akan meningkatkan jumlah dari limbah ternak yang akan berdampak pada lingkungan. Limbah cair dari peternakan sapi ini terkenal nilai COD serta BOD yang tinggi. Maka dari itu diperlukannya suatu cara pengolahan yang baik namun juga tetap ramah lingkungang, yaitu pengolahan dengan menggunakan spirulina plantesis. Spirulina platensis adalah sianobakteri atau mikroalga (ganggang mikro) hijau biru yang mampu tumbuh pada berbagai tingkat keasaman (ph 8-11) dengan kandungan senyawa karbonat dan bikarbonat yang tinggi dan dengan pasokan unsur nitrogen. Pertumbuhan S. platensis sangat tergantung pada intensitas cahaya (Shinta, 2011). Menurut Sukmaningrum (1997) Spirulina sp dapat tumbuh pada media limbah domestik, dengan memanfaatkan ketersediaan unsur hara dari limbah. Dari hasil penelitian yang telah dilakukan oleh jurusan kimia FMIPA Universitas Padjadjara, didapati kadar BOD, COD serta NO 3 pada limbah ternak mengalami penurunan yang signifikan yaitu masing-masing sebesar 92,98%, 92,51%, dan 54,79%. Kualitas limbah cair yang sebelumnya nilai BOD nya adalah sebesar 1250 menjadi 87,7 dan ini jauh di bawah batas baku yaitu 150. Pada kadar COD didapati sebesar 3460 menjadi 259 dengan batas baku sebesar 300. Serta kadar NO 3 yang sebelumnya adalah 1,044 menjadi 0,47. Hasil pengukuran parameter nilai BOD, COD dan NO 3 kualitas limbah cair dengan menggunakan penanganan spirulina sp telah memenuhi keputusan menteri negara lingkungan hidup. Yang berarti kualitas limbah sapi relativ masih baik dan tidak mencemari lingkungan hidup. Dengan didapatkannya penanganan limbah menggunakan reaksi biologi ini maka kedepannya dapat menjamin lingkungan hidup yang tetap aman bagi anak cucu kita.
DAFTAR PUSTAKA Campbell, N.A.; Reece, J.B.; Mitchell, L.G. (2002). Diterjemahkan oleh R. Lestari dkk. (ed. 5). Jakarta: Erlangga. ISBN 9796884682. Clements, M.; Saffrey, J. (2001). "Communication between Cells". In Saffrey, J. (penyunting). The Core of Life (dalam bahasa Inggris) 2. Milton Keynes: The Open University. ISBN 9780749235673 Stewart, Melissa (2007). Cell Biology (dalam bahasa Inggris). Minneapolis: Twenty- First Century Books. ISBN 9780822566038 Yuwono, Triwibowo (2007). Biologi Molekular. Jakarta: Erlangga. Ferdinand Fictor. 2010. Praktis Belajar Biologi. Jakarta: Grafindo. http://www.bps.go.id/tab_sub/view.php?kat=3&tabel=1&daftar=1&id_subyek=24¬ ab=12 Dadan Sumiarsa, Roni Jatnika, TB Benito A. Kurniani, M Wahyudin Lewaru. 2011. Perbaikan Kualitas Limbah Cair Peternakan Sapi Perah Oleh Spirulina sp. Jurnal akuatik vol II no, ISSN 0853-2523. Universitas Padjadjaran