I. Judul : Struktur sel darah pada manusia, ikan, dan katak II. Hari/tanggal : Sabtu/8 mei 2010 III. Tujuan : Mengamati bentuk dan struktur sel darah pada manusia, ikan, dan katak, serta membandingkan sel darah diantara ketiganya IV.Kajian Pustaka : Darah merupakan cairan tubuh yang terdapat dalam jantung dan pembuluh darah. Darah terdiri dari dua bagian, yaitu sel-sel darah (butir-butir darah) dan cairan darah (plasma darah). Sel-sel darah merupakan bagian yang mempunyai bentuk. Ada 3 macam sel darah yaitu, sel darah merah (eritrosit), sel darah putih (leukosit), dan keping darah (trombosit). (Wulangi, 1993) 1. Sel darah merah (eritrosit) Bentuk dan ukuran sel darah merah tergantung dari jenis hewan. Pada mamalia sel darah merahnya tidak mempunyai inti, bentuknya bulat (kecuali pada camellidae bentuknya lonjong) dan bikonkaf. Sel darah merah pada kebanyakan vertebrata yang lain mempunyai bentuk lonjong, berinti dan bikonfeks. Pada umumnya sel darah merah yang tidak berinti mempunyai ukuran lebih kecil dibandingkan dengan sel darah merah yang berinti. Sel darah merah yang ukurannya paling besar terdapat pada hewan amfibia. (Eckert, 1978) Pada manusia sel darah merahnya mempunyai ukuran sebagai berikut : diameter rata-rata 7,5 mikron, sedangkan tebalnya adalah 1 mikron di bagian tengah dan 2 mikron di bagian tepi, dan luas permukaannya adalah 120 mikron. Dulu dianggap sebagai suatu sel yang mati, karena tidak mempunyai inti dan konsumsi O 2 -nya sangat sedikit. Tetapi eritrosit melakukan proses metabolisme dan juga membutuhkan O 2 meskipun sedikit. Karena alasan ini, dapat dianggap bahwa eritrosit merupakan jenis khusus dari sel hidup. Agak sukar membedakan secara morfologi eritrosit manusia dengan hewan mamalia yang lain. (Wulangi, 1993)
Menurut strukturnya eritrosit terdiri atas membran sel yang merupakan dinding sel. Substansi seperti spons yang disebut stroma dan hemoglobin yang menempati ruang-ruang kosong dari stroma. Analisa kimia membuktikan bahwa dinding eritrosit terdiri terutama dari 2 macam substansi yaitu protein dan lipida. Kombinasi protein dan lipida ini disebut lipo-protein. (Maskoeri, 1989) 1.1 Eritrosit pada manusia Erirosit pada manusia berbentuk kepingan bikonkaf yang diratakan dan diberikan tekanan di bagian tengahnya, dengan bentuk seperti barbell jika dilihat secara melintang. Bentuk ini (setelah nukei dan organelnya dihilangkan) akan mengoptimisasi sel dalam proses perukaran oksigen dengan jaringan tubuh di sekitarnya. Bentuk sel sangat fleksibel sehingga muat ketika masuk ke dalam pembuluh kapiler yang kecil. Eritrosit biasanya berbentuk bundar. Kepingan eritrosit manusia memiliki diameter sekitar 6-8 mikronmeter dan ketebalan 2 mikronmeter, lebih kecil daripada sel-sel lainnya yang terdapat pada tubuh manusia. Eritrosit normal memiliki volume sekitar 9 femtoliter. Sekitar sepertiga dari volume diisi oleh hemoglobin, total dari 270 juta molekul hemoglobin, dimana setiap molekul membawa 4 gugus heme. (Maskoeri, 1993) Orang dewasa memiliki 2-3 x 1013 eritrosit setiap waktu (wanita memiliki 4-5 juta eritrosit per mikroliter darah dan pria memiliki 5-6 juta. Sedangkan orang yang tinggal di dataran tinggi yang memiliki kadar oksigen yang rendah maka cenderung untuk memiliki sel darah merah yang lebih banyak). Eritrosit terkandung di darah dalam jumlah yang tinggi dibandingkan dengan partikel darah yang lain, seperti misalnya sel darah putih yang hanya memiliki sekitar 4000-11000 sel darah putih dan platelet yang hanya memiliki 150000-400000 di setiap mikroliter dalam darah manusia. (Eckert, 1978) Morfologi sel darah merah yang normal adalah bikonkaf. Cekungan (konkaf) pada eritrosit digunakan untuk memberikan ruang pada hemoglobin yang akan mengikat oksigen.
1.2 Eritrosit pada ikan Ikan sebagaimana vertebrata lain, memiliki sel darah merah (eritrosit) berinti dan berwarna merah kekuningan dengan bentuk dan ukuran bervariasi antara satu spesies dengan lainnya. Terkadang dijumpai bahwa bentuk eritrosit pada ikan menyerupai bentuk eritrosit pada manusia. Eritrosit dewasa berbentuk lonjong, kecil dan berdiameter 7-36 mikron tergantung pada spesies ikannya. Jumlah eritrosit pada masing-masing spesies juga berbeda, tergantung aktivitas ikan tersebut. Pada ikan yang memiliki aktivitas tinggi seperti ikan predator blue marlin (Makaria nigricans) memiliki hematokrit 43% dan mackerel 52,5%, sedangkan pada ikan nototheniid (Pagothenia bermachii) hanya 21%. Tiap-tiap mm darah berkisar antara 20000-3000000. Pengangkutan oksigen dalam darah bergantung kepada jumlah hemoglobin (pigmen pernapasan) yang terdapat dalam eritrosit. (Tobin, 1994) 1.3 Eritrosit pada katak Katak memiliki eritrosit yang berbentuk oval dan memiliki ukuran yang lebih besar daripada eritrosit manusia. Eritrosit dewasa berbentuk lonjong atau bulat panjang, pipih, dan memiliki inti. Eritrosit yang dimiliki katak termasuk eritrosit yang terbesar dibandingkan hewan vertebrata lainnya. Dengan adanya inti yang terdapat pada eritrosit katak maka memperkecil ruang bagi hemoglobin yang terdapat di dalam ertitrosit katak. Ini dikarenakan oksigen yang dibutuhkan oleh katak tidak hanya diikat oleh sel darah merah di paru-paru, melainkan juga dari oksigen yang berdifusi melewati kulit mereka. (Tobin, 1994) 2. Sel darah putih (leukosit) Sel darah putih yang dikenal juga sebagai leukosit terdapat di dalam darah dan cairan limfa, tetapi sering juga terdapat di cairan jaringan. Sel darah putih yang tergolong granulosit dibuat di dalam sumsum tulang, sedangkan limfosit dan monosit dibuat di nodus limfatikus.
Sel darah putih berbeda dari sel darah merah dalam hal bahwa ada beberapa ciri yang dimiliki oleh sel darah putih yaitu : mempunyai nukleus, tidak mengandung hemoglobin, mempunyai ukuran yang relativs lebih besar, dan jumlahnya lebih sedikit dibandingkan dengan sel darah merah. Kecuali ciri-ciri tersebut masih ada beberapa sifat penting yang dimiliki oleh sel darah putih yaitu pergerakannya yang seperti amoeba. Sel darah putih dapat bergerak dari satu tempat ke tempat lain dengan cara menjulurkan sitoplasmanya ke arah yang dikehendaki. (Wulangi, 1993) Sel darah putih dikelompokkan menjadi dua kelompok yaitu granulosit dan aranulosit : dari kedua kelompok tersebut terdapat 5 jenis sel darah putih yang dapat dibedakan satu dengan yang lainnya dari ukuran, bentuk, dan ada tidaknya granula yang terdapat di sitoplasmanya. Ciri-ciri granulosit adalah nukleusnya terdiri dari beberapa lobus dan sitoplasmanya mengandung granula. Ada 3 jenis sel darah putih yang tergolong granulosit yaitu neutrofil, eosinofil, dan basofil. Neutrofil mempunyai ciri-ciri seperti nukleusnya terdiri dari 3 sampai 5 lobus, sitoplasmanya mengandung granula yang halus, ukurannya berkisar antara 9 sampai 12 mikron dan jumlahnya paling banyak diantara sesama sel darah putih yaitu antara 65 sampai 75% dari seluruh sel darah putih. (Maskoeri, 1989) Eosinofil memiliki ciri-ciri sebagai berikut : nukleusnya terdiri dari 2 lobus, sitoplasmanya mengandung granula yang besar dan kasar, ukurannya berkisar antara 9 sampai 12 mikron dan jumlahnya antara 2 sampai 12% dari seluruh sel darah putih. (Eckert, 1978) Basofil merupakan sel darah putih yang paling sedikit jumlahnya yaitu sekitar 0,5% dan mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : nukleusnya relativ besar, tetapi batas-batas lobusnya tidak jelas dan ukurannya rata-rata 10 mikron. (Wulangi, 1993) Dari namanya, agranulosit menunjukkan tidak memiliki granula di sitoplasmanya dan mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : dapat memperbanyak dengan jalan mitosis dan mempunyai kemampuan untuk bergerak seperti amuba dan dapat menembus dinding kapiler. Ada dua jenis sel darah putih yang tergolong agranulosit yaitu limfosit dan monosit.
Limfosit mempunyai ciri-ciri seperti nukleusnya besar dan hampir menempati sebagian besar dari sel, ukurannya antara 8 sampai 12 mikron dan jumlahnya berkisar antara 20 sampai 25% dari seluruh sel darah putih. Monosit mempunyai ciri-ciri sebagai berikut : nukleusnya besar dan berbentuk seperti sepatu kuda, ukurannya antara 12 sampai 15 mikron dan jumlahnya berkisar antara 3 sampai 8% dari seluruh sel darah putih. (Wulangi, 1993) 3. Trombosit Trombosit atau disebut juga keping darah merupakan sel yang berbentuk agak bulat, tidak mengandung inti, tidak berwarna, berat jenisnya rendah dan berukuran kecil dengan diameter antara 1 sampai 4 mikron. Volume setiap trombosit antara 7 sampai 8 mikron 3 dan jumlahnya bervariasai antara 150000 sampai 400000 per mm, tetapi jumlahnya rata-ratanya adalah 250000 per mm 3. dinding trombosit bersifat sangat rapuh dan cenderung untuk melekat pada permukaan kasar seperti pada pembuluh darah yang robek. Setelah banyak yang melekat pada permukaan kasar, trombosit kemudian mengalami aglutinasi. (Wulangi, 1993) V. Alat & Bahan Alat : Jarum Francke Silet Object glass Cover glass Mikroskop Bahan : Alcohol 70%
Sediaan darah segar katak Sediaan darah segar manusia (probandus) Sediaan darah segar ikan VI. Prosedur Kerja 1. pengambilan darah pada probandus (manusia) diusap/dibersihkan dulu jari probandus dengan alkohol 70% ditusuk ujung jari tersebut dengan menggunakan jarum francke diteteskan darah yang keluar dari bekas tusukan pada kaca object ditutup dengan cover glass dengan kemiringan 45 0 2. pengambilan darah pada katak dibedah bagian abdomen katak dengan menggunakan silet diambil darah katak yang terambil atau melakat pada silet diteteskan darah katak pada kaca object ditutup dengan cover glass dengan kemiringan 45 0 3. pengambilan darah pada ikan dibedah bagian lembaran insang ikan dengan menggunakan silet diambil darah ikan pada bagian lembaran insang ikan diteteskan darah ikan pada kaca object ditutup dengan cover glass dengan kemiringan 45 0 4. pengamatan sel darah diamati di bawah mikroskop ketiga sample darah (ikan, katak, dan manusia digambar bentuk sel darah dari ikan, katak, dan manusia dibandingkan bentuk dan struktur sel darah antara ikan, katak, dan manusia
VII. Hasil & Pembahasan Hasil Tabel hasil pengamatan struktur & bentuk sel darah dari ikan, katak, dan manusia Jenis Sel Darah Gambar dari literatur Gambar hasil pengamatan Sel darah merah Ikan Sel darah merah katak Perbesaran : 10 x 40 Perbesaran : 10 x 40 Sel darah merah manusia Perbesaran : 10 x 40
Pembahasan Berdasarkan hasil pengamatan yang dilakukan terhadap ketiga sel darah dari ikan, katak, dan manusia dapat diketahui bahwa jenis sel darah yang ditemukan adalah sel darah merah (eritrosit). Dengan deskripsi sebagai berikut ; 1. sel darah merah manusia berbentuk bikonkaf tidak memiliki inti dibagian cekung (konkaf) tampak gelap dan dibagian cembung tampak terang berukuran lebih kecil dari sel darah ikan dan sel darah katak 2. sel darah ikan berbentuk oval (bikonfeks) memiliki inti yang terletak di bagian tengah sel berwarna merah kekuningan berukuran lebih kecil dari sel darah katak, dan berukuran lebih besar dari sel darah manusia sel darah merah tampak menumpuk 3. sel darah katak berbentuk lonjong (bikonfeks) berukuran paling besar memiliki inti yang terletak di bagian tengah Dari hasil yang didapatkan pada saat pengamatan timbul adanya perbedaan antara gambar sel darah merah yang didapatkan pada saat pengamatan dengan gambar dari sel darah merah yang didapatkan dari literatur. Banyak hal yang menyebabkan adanya perbedaan tersebut karena pada dasarnya kesalahan sistematis sering menyertai pada saat pengamatan
berlangsung, selian itu ketelitian dan kemampuan penglihatan (visualisasi) dari praktikan sendiri juga sangat dipertimbangkan dalam melakukan pengamatan khususnya pengamatan pada sel darah ikan, manusia, dan katak. Menurut Eckert (Eckert, 1978) eritrosit secara umum terdiri dari hemoglobin, sebuah metalloprotein kompleks yang mengandung gugus heme, dimana dalam gugus heme tersebut, atom besi (Fe) akan tersambung secara temporer dengan molekul oksigen (O 2 ) di paru-paru dan insang, dan kemudian molekul oksigen ini akan dilepas ke seluruh tubuh. Oksigen dapat secara mudah berdifusi lewat membran sel darah merah. Hemoglobin di eritrosit juga membawa beberapa produk buangan seperti CO 2 dari jaringan-jaringan di seluruh tubuh. Hampir keseluruhan molekul CO 2 tersebut dibawa dalam bentuk bikarbonat dalam plasma darah. Myoglobin, sebuah senyawa yang terkait dengan hemoglobin, berperan sebagai pembawa oksigen di jaringan otot. Pada manusia, eritrosit dewasa tidak memiliki nukleus di dalamnya, atau disebut juga anukleat. Jika dibandingkan, eritrosit pada sebagian besar hewan vertebrata lainnya, khususnya ikan dan katak mengandung nukleus di dalam sel darah merahnya. Menurut Vander (Vander, 2000) pada awal pembentukannya, eritrosit mamalia (manusia) memiliki nukleus, tetapi nukleus tersebut akan perlahan-lahan menghilang karena tekanan saat eritrosit menjadi dewasa untuk memberikan ruangan kepada hemoglobin. Eritrosit mamalia (manusia) juga kehilangan organel sel lainnya seperti mitokondria. Maka eritrosit tidak pernah memakai oksigen yang mereka antarkan, tetapi cenderung menghasilkan pembawa energi ATP lewat proses fermentasi yang diadakan dengan proses glikolisis pada glukosa yang diikuti pembuatan asam laktat. Lebih lanjut lagi bahwa eritrosit tidak memiliki reseptor insulin dan pengambilan glukosa pada eritrosit tidak dikontrol oleh insulin. Sehingga dengan tidak adanya nukleus dan organel lainnya, maka eritrosit dewasa tidak mengandung DNA dan tidak dapat mensintesis RNA, dan hal ini membuat eritrosit tidak bisa membelah atau memperbaiki diri mereka sendiri, melainkan eritrosit yang sudah tua akan dirombak kembali di dalam sumsum tulang merah secara terus-menerus hingga menghasilkan jutaan eritrosit
baru (muda). Hal ini berbeda dengan eritrosit pada ikan dan katak yang memiliki inti sel termasuk materi genetic (DNA maupun RNA) serta organel sel-sel lainnya, sehingga sel eritrositnya dapat melakukan pembelahan berkali-kali lipat dari jumlahnya semula. Eritrosit mamalia berbentuk bikonkaf yang diratakan dan diberikan tekanan di bagian tengahnya, dengan bentuk seperti barbell jika dilihat secara melintang. Bentuk ini (setelah nucleus dan organelnya dihilangkan) akan mengoptimisasi sel dalam proses pertukaran oksigen dengan jaringan tubuh di sekitarnya. Ini dikarenakan morfologi sel darah merah yang bikonkaf (pada keadaan normal) digunakan atau disesuaikan untuk memberikan ruang pada hemoglobin yang akan mengikat oksigen. Selain itu bentuk sel akan menjadi sangat fleksibel sehingga muat ketika masuk ke dalam pembuluh kapiler yang kecil. Bila dibandingkan dengan sel darah merah katak dan ikan yang memiliki inti sel di dalam sel darah merahnya, maka dapat diketahui bahwa ruang yang diberikan pada hemoglobin tidak begitu luas dikarenakan adanya inti serta bentuk selnya yang bikonfeks, tetapi hal ini dapat teratasi pada sel darah merah katak yang berukuran paling besar sehingga memungkinkan untuk memberikan ruangan bagi hemoglobin, ini berarti besarnya sel dan luas permukan sel sangat berpengaruh terhadap jumlah hemoglobin yang dikandungnya. Selai itu, sifat elastis dari sel darah merah katak dan ikan jauh lebih kecil atau rendah dibandingkan dengan sifat elastis pada sel darah merah manusia, sehingga hal ini akan menyulitkan sel darah merah ikan dan katak untuk bergerak masuk ke dalam pembuluh kapiler yang berukuran sangat kecil. Bentuk sel darah merah dari katak, ikan, dan manusia berbeda pada saat di luar pembuluh darah dan di dalam pembuluh darah, karena pada dasarnya sel darah merah merupakan kantong yang bersifat elastis sehingga dapat berubah bentuk pada saat bergerak di dalam pembuluh darah. Menurut Wulangi (Wulangi, 1993) Pada dasarnya struktur sel darah pada ikan, katak, dan manusia, (termasuk hewan vertebrata lainnya) adalah sebagai berikut ;
membrane sel yang merupakan dinding sel bahan yang menyerupai spong yang disebut stroma hemoglobin yang menempati ruang kosong pada stroma Menurut Tobin (Tobin, 2005), para peneliti memiliki beberapa dugaan tentang mengapa sel darah merah manusia tidak memiliki inti sel. Salah satu hipotesis mereka adalah bahwa hilangnya inti sel membuat sel darah merah tersebut memiliki ruang lebih bagi hemoglobin, dan karenanya dapat memaksimalkan kemampuan mereka untuk mengikat molekul oksigen. Selain itu, penjelasan lain dari tidak adanya inti sel pada sel darah merah manusia adalah bahwa ketiadaan nukleus membuat sel tersebut lebih fleksibel, sehingga mereka dapat melewati jalur-jalur yang sempit pada kapiler darah. Sel darah merah katak memiliki inti sel dikarenakan oksigen yang dibutuhkan oleh katak tidak hanya diikat oleh sel darah merah di paru-paru, melainkan juga dari oksigen yang berdifusi melewati kulit mereka. Oleh karena itu, sel darah merah mereka tidak memerlukan adaptasi seperti manusia atau mamalia lain untuk memaksimalkan pengikatan oksigen oleh sel darah merah. Alasan ini juga berlaku pada sel darah merah ikan yang memiliki inti sel, dimana sel darah merah mereka juga tidak memerlukan adaptasi seperti manusia, ini dikarenakan mereka memanfaatkan oksigen yang terlarut dalam air (habitat mereka) yang berdifusi melalui pembuluh-pembuluh kapiler yang terdapat di lembaran insang ikan. Ini berarti bentuk dan struktur sel darah merah serta kandungan hemoglobin di dalamnya didasarkan pada : adaptasi mereka terhadap lingkungannya kemampuan dari masing-masing sel darah merah untuk bergerak di dalam pembuluh darah
kebutuhan akan zat-zat makanan dan oksigen per massa tubuh mereka kondisi lingkungan (habitat mereka) factor genetic (dalam keadaan tidak normal bentuk dan struktur sel dapat berubah) Warna dari eritrosit berasal dari gugus heme yang terdapat pada hemoglobin. Ketika terikat pada oksigen, eritrosit akan berwarna merah terang dan ketika oksigen di lepas maka warna eritrosit akan berwarna lebih gelap, dan akan menimbulkan warna kebiru-biruan pada pembuluh darah dan kulit. Perbedaan warna eritrosit pada setiap hewan dikarenakan adanya bermacammacam pigmen respirasi (selain hemoglobin) yang dikandung oleh sel darahnya. VIII. Kesimpulan eritrosit manusia berbentuk bikonkaf, sedangkan eritrosit pada katak dan ikan adalah bikonfeks Eritrosit pada manusia tidak memiliki inti, sehingga tidak dapat melakukan pembelahan atau melakukan perbaikan karena tidak memiliki bahan inti (DNA dan RNA), sedangkan eritrosit pada katak dan ikan memiliki inti dan bahan inti (DNA dan RNA) sehingga eritrositnya dapat melakukan pembelahan atau memperbaiki diri. Dengan bentuk yang bikonkaf dan tidak memiliki inti, maka eritrosit manusia akan memberikan ruang lebih bagi hemoglobin sehingga akan lebih mengoptimisasi dalam pengambilan oksigen serta memudahkan eritrosit untuk bergerak di jalur-jalur yang sempit pada kapiler darah dikarenakan menambahnya sifat keelastisitasan eritrosit manusia Sel darah merah pada katak tidak memiliki inti dikarenakan oksigen yang dibutuhkan oleh katak tidak hanya diikat oleh sel darah merah di paru-paru, melainkan juga dari oksigen yang berdifusi melewati kulit mereka. Sedangkan sel
darah merah ikan tidak memiliki inti dikarenakan ikan memanfaatkan oksigen yang terlarut dalam air (habitat mereka) yang berdifusi melalui pembuluhpembuluh kapiler yang terdapat di lembaran insang ikan. Sehingga sel darah merah ikan dan katak keduanya tidak memerlukan adaptasi seperti manusia atau mamalia lain untuk memaksimalkan pengikatan oksigen oleh sel darah merah. Bentuk dan struktur sel darah merah serta kandungan hemoglobin di dalamnya didasarkan pada : adaptasi mereka terhadap lingkungannya kemampuan dari masing-masing sel darah merah untuk bergerak di dalam pembuluh darah kebutuhan akan zat-zat makanan dan oksigen per massa tubuh mereka kondisi lingkungan (habitat mereka) IX. Daftar Pustaka factor genetic (dalam keadaan tidak normal bentuk dan struktur sel dapat berubah) Eckert, R., and D. Randall. 1978. Animal Physiologi : Mechanism and Adaptation, W.H. Freeman and company Jasin, Maskoeri. 1989. Biologi Umum, untuk perguruan tinggi. Surabaya : Bina Pustaka Tama Tobin, Muhammad. 1994. Fisiologi Hewan : Mekanisme Fungsi Tubuh. Yogyakarta : Angkasa Wulangi, Kartolo S. 1993. Prinsip-prinsip Fisiologi Hewan : Biologi FMIPA-ITB