MODUL 2
KEMAJUAN ATAU PENEMUAN DI BIDANG
BIOLOGI SEL DAN MOLEKULER
D
I
S
U
S
U
N
OLEH:
NAMA : ADE ARIYANI
NIM : 4133141001
KELAS : Kimia Dik A 2013
JURUSAN KIMIA
FAKULTAS MATEMATIKA DAN
ILMU PENGETAHUAN ALAM
UNIVERSITAS NEGRI MEDAN
2014
Sejak dulu telah dikemukakan
bahwa hewan maupun tumbuh-tumbuhan tersusun atas unsur-unsur yang selalu
terulang dalam tubuh mahluk hidup. Pendapat ini kemudian berkembang dengan
ditemukannya alat-alat optik yang sangat membantu perkembangan
penelitian-penilitian biologi sel. Akhirnya, dengan melalui
penelitian-penelitian lebih lanjut dapat disimpulkan bahwa sel merupakan
struktur dasar dan unit fungsional dari mahluk hidup.
Penelitian-penelitian lebih
lanjut mendapatkan bahwa sel itu tersusun atas unsur-unsur yang sama dengan
unsur-unsur anorganik dalam alam, bahkan dikemukakan pula proses-proses kimia
yang terjadi dalam mahluk hidup yang paling sederhana sampai mahluk yang peling
sempurna pada dasarnya adalah sama.
Biologi sel dulu juga dinamakan
“sitologi” yaitu cabang biologi yang baru diakui sebagai cabang disiplin ilmu
sejak akhir abad XIX, walaupun penelitian-penelitian mengenai hal ini telah
dilakukan orang beberapa abad sebelumnya.
Ahli filsafat kuno terutama
Aristoteles dan Paracelsus pada zaman pembaharuan telah sampai pada suatu
kesimpulan bahwa “hewan dan tumbuh-tumbuhan walaupun nampaknya sangat rumit
terdiri atas beberapa unsur yang selalu terulang dalam tiap tubuh makhluk
hidup”.
Jadi mereka telah berpendapat
bahwa hewan atau tumbuh-tumbuhan tersusun atas beberapa bagian, unsur-unsur
atau elemen-elemen yang terulang dan elemen ini bergabung membentuk bangunan
atau struktur tertentu dari makhluk hidup seperti membentuk daun, akar pada
tanaman, atau membentuk segmen atau organ pada hewan.
Beberapa abad kemudian, setelah
ditemukan lensa pembesar mulailah penggunaan alat-alat optik yang kemudian
berkembang menjadi mikroskop yang akhirnya semakin sempurna. Dengan menggunakan
alat-alat optik ini penelitian terhadap elemen-elemen atau bagian-bagian
makhluk hidup makin meningkat.
Penemuan dan kajian awal
tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan
mikroskop pada abad ketujuh belas. Mikroskop yang pertama kali digunakan oleh
para saintis Renaisans adalah mikroskop cahaya (light-microscope).
Cahaya-tampak dilewatkan melalui spesimen dan kemudian menembus lensa kaca.
Lensa ini merefraksi (membelokkan) cahaya sedemikian rupa sehingga bayangan
spesimen diperbesar sedemikian rupa sehingga bayangan spesimen diperbesar
sewaktu bayangan itu diproyeksikan ke mata kita.
Robert Hooke, seorang saintis
Inggris, pertama kali menerangkan dan menamakan sel pada tahun 1665, ketika ia
meneliti suatu irisan dari gabus (kulit batang dari pohon oak dengan
menggunakan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali). Walaupun meyakini
bahwa kotak kecil, atau “sel”, yang ia lihat hanya dimiliki oleh potongan gabus
tersebut, Hooke tidak pernah menyadari betapa penting penemuannya.
Walaupun demikian, geografi sel
sebagian besar belum dipetakan hingga beberapa dasawarsa lalu. Sebagian besar
struktur subseluler, atau organel, terlalu kecil untuk diuraikan oleh mikroskop
cahaya.
Penyelidikan yang sama
dilakukan pula oleh Grew dan Malphigi pada tanaman yang berbeda-beda dan
ternyata ditemukan pula ruang-ruang yang dibatasi oleh dinding selulose dan
kemudian dinamakan vesikula atau utrikula.
Tahun 1674, penerusnya seorang
saintis Belanda Anthony van Leeuwenhoek menemukan organisme yang sekarang kita
kenal sebagai organisem bersel tunggal. Dengan menggunakan butiran-butiran
pasir yang telah ia ubah menjadi kaca pembesar berkekuatan 300 kali,
Leeuwenhoek menemukan suatu dunia mikroba di dalam tetesan-tetesan air kolam
dan juga meneliti sel-sel darah dan sel sperma hewan. Dengan menggunakan
mikroskop yang masih sangat sederhana Leeuwenhoek dapat meneliti sel-sel yang
bebas dan melihat adanya bangunan di tengah sel yang sekarang dikenal sebagai
inti sel. Anthony 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.
Setelah penelitian-penelitian
tersebut di atas, untuk waktu yang cukup lama yaitu lebih dari satu abad,
penelitian tentang sel ini terhenti sehingga perkembangan pengetahuan tentang
sel juga masih sangat terbatas.
Pada abad XIX barulah dimulai
penelitian tentang sel terutama tentang isi sel. Pada tahun 1829, Hertwig
mengajukan suatu teori yang disebut teori protoplasma yang menyatakan bahwa sel
merupakan kumpulan substansi hidup yang disebut protoplasma yang di dalamnya
mengandung inti (nukleus) dan bagian luarnya dibatasi oleh dinding sel.
Kemudian tahun 1831 Brown
mengemukakan bahwa inti sel merupakan komponen dasar dan tetap dari sel. Dalam
inti sel ini juga dikenal adanya protoplasma sehingga untuk membedakan
protoplasma dalam sel dan protoplasma dalam inti digunakan istilah yang
berbeda, yaitu sitoplasma untuk protoplasma dalam sel dan karioplasma untuk
protoplasma dalam inti.
Pada tahun 1839, hampir dua
abad setelah penemuan Hooke dan Leeuwenhoek, sel akhirnya diakui sebagai unit
kehidupan yang terdapat di mana saja oleh Matthias Schleiden (ahli Botani) dan
Theodor Schwann (ahli zoologi) dari Jerman. Dalam kasus klasik tentang
penalaran induktif—pencapaian suatu kesimpulan umum berdasarkan
pengamatan-pengamatan khusus—ini. Kesimpulan umum ini dikenal dengan nama teori
sel. Dalam teori ini dikatakan bahwa “semua makhluk hidup tersusun atas atau
terdiri dari sel-sel”. Jadi semua makhluk hidup sebenarnya merupakan kumpulan
dari sel-sel atau sel merupakan elemen dasar dari makhluk hidup. Kemampuan sel
untuk membelah diri menghasilkan sel-sel yang baru adalah dasar bagi semua
reproduksi dan bagi pertumbuhan dan perbaikan organisme-organisme multiseluler,
termasuk manusia. Teori sel ini merupakan teori yang sangat mendasar dalam
pengembangan biologi sel sehingga akhirnya Schwann diakui sebagai “Bapak” dari
sitologi modern.
Sejak dikemukakannya teori sel
ini kemudian penelitian-penelitian di bidang biologi sel bertambah meningkat
dan banyak ditemukan berbagai penemuan di bidang biologi sel maupun di bidang
ilmu lain yang berkaitan erat dengan biologi sel.
Berdasarkan jumlah sel yang
menyusun tubuh makhluk hidup maka Haeckel membagi dunia hewan menjadi dua
kelompok besar yaitu: Protozoa (mempunyai sel tunggal) dan Metazoa (mempunyai
sel banyak).
Tahun 1858, Albert Kolliker
mengemukakan suatu teori di bidang embriologi yang menyatakan bahwa spermatozoa
dan ovum merupakan unsur histologis yang merupakan asal dari makhluk hidup
baru. Virchow pada tahun 1858 mengemukakan bahwa sel selalu berasal dari sel
lain (omnis cellula e cellula) yang berarti bahwa sel mempunyai
kemampuan untuk berkembang biak/membelah. Pada tahun yang sama Virchow juga
mengemukakan bahwa proses patologis yang terjadi pada makhluk hidup sebenarnya
terjadi pada makhluk hidup sebenarnya terjadi dalam sel-sel atau jaringan.
Tahun 1875, Hertwig
mengemukakan tentang hakekat dari konsepsi yang menyatakan bahwa pada waktu
konsepsi/pembuahan terjadi peleburan antara inti sel telur dan spermatozoon.
Penemuan-penemuan penting
lainnya dalam bidang biologi sel banyak dikemukakan oleh para ahli diantaranya
penelitian tentang pembelahan sel banyak dikemukakan oleh para ahli diantaranya
penelitian tentang pembelahan sel oleh Fleming pada hewan dan Strassburger pada
tanaman, sampai terungkapnya proses kariokinesis oleh Schleiden tahun1878 dan
penemuan kromosom oleh Waldeyer tahun 1890.
Biologi sel telah mengalami
kemajuan pesat pada tahun 1950-an dengan pengenalan mikroskop elektron. Sebagai
pengganti cahaya-tampak, mikroskop elektron (electron microsope) memfokuskan
berkas elektron melalui spesimen. Daya urai dihubungkan terbalik dengan
panjang-gelombang radiasi yang digunakan mikroskop, dan berkas elektron
memiliki panajang gelombang yang jauh lebih pendek dari panjang-gelombang
cahaya-tampak. Mikroskop modern secara teoretis dapat mencapai resolusi (penguraian)
kira-kira 0,1 nanometer (nm), tetapi dalam prakteknya batas untuk struktur
biologis umumnya hanya kira-kira 2 nm—masih merupakan peningkatan ratusan kali
lipat dari mikroskop cahaya. Para ahli biologi menggunakan istilah
ultrastruktur sel untuk mengacu pada anatomi sel yang diuraikan oleh mikroskop
elektron.
Penelitian-penelitian dalam
bidang biologi sel berkembang terus sehingga akhir berdasarkan hasil-hasil
penelitian tersebut dapat dicapai kesimpulan-kesimpulan yang penting
diantaranya:
a. Setiap sel terbentuk atau
berasal dari pembelahan sel yang sudah ada.
b· Terdapat kesamaan yang mendasar
dalam hal komposisi kimia dan aktivitas metabolisme.
c· Fungsi makhluk hidup secara
keseluruhan ditentukan oleh aktivitas dan interaksi dari unit- unit sel yang ada.
Perkembangan Biologi Sel dan
Genetika
Dengan adanya penemuan Virchow
tentang “omnis cellula e cellula” pada tahun 1858, ini berarti bahwa sel
mempunyai kemampuan untuk berkembang biak atau membelah dengan menghasilkan sel
baru yang mempunyai sifat yang sama dengan induknya. Jadi jelas bahwa ada
faktor-faktor yang diturunkan oleh sel induk kepada sel anaknya/ keturunannya.
Menurut Wilson, sifat menurun
akan muncul sebagai konsekuensi adanya kontinuitas genetik dari sel melalui pembelahan.
Tahun 1883, Weissman menyatakan
bahwa pemindahan faktor menurun dari satu generasi ke generasi berikutnya
karena adanya “germ plasm” yang terdapat dalam sel kelamin.
Dengan ditemukannya hakekat
konsepsi oleh Hertwig pada tahun 1875 maka penelitian tentang faktor-faktor
yang menurun makin berkembang. Tahun 1879, H. Fold dan Strassburger
mengemukakan teori bahwa inti sel memegang peran penting dalam proses
pengalihan faktor-faktor yang diturunkan. Kemudian Roux menemukan adanya
benang-benang dalam inti sel yang disebut benang-benang kromatin yang
mengandung faktor-faktor yang menurun.benang–benang kromatin inilah yang
menurut Waldeyer mengandung kromosom yang kemudian oleh Weissmann dikatakan
mengandung unit-unit tertentu yang mengandung faktor-faktor yang diturunkan.
Asal kejadian genetika modern
dimulai dari taman sebuah biara, di mana seorang biarawan bernama Gregor Mendel
mencatat sebuah mekanisme penurunan sifat partikulat. Mendel menemukan prinsip
dasar hereditas dengan membudidayakan kacang ercis dalam suatu percobaan yang
terencana dan teliti. Mendel mungkin memilih untuk bekerja menggunakan kacang
ercis karena kacang ercis memiliki banyak varietas. Sebagai contoh, ada
varietas yang mempunyai bunga ungu, sementara varietas yang lain ternyata mempunyai
bunga putih. Ahli genetika menggunakan istilah karakter untuk menjelaskan sifat
yang dapat diturunkan, seperti warna bunga, yang terdapat pada individu. Setiap
varian dari suatu karakter, seperti warna bunga ungu dan putih pada bunga,
dinamakan sifat (trait).
Penggunaan kacang ercis juga
membuat Mendel dapat melakukan kontrol yang ketat berkenaan dengan tanaman mana
saja yang dapat saling dikawinkan. Organ kelamin dari tanaman kacang ercis
terdapat pada bunganya dan setiap bunga kacang ercis mempunyai sekaligus organ
kelamin jantan dan betina—masing-masing stamen (benang sari) dan karpel
(putik). Biasanya tanaman ini berfertilisasi sendiri; butir-butir polen (serbuk
sari) lepas dari stamen dan jatuh di karpel dari bunga yang sama, dan sperma
dari polem membuahi ovum di karpel. Untuk mendapatkan penyerbukan silang
(fertilisasi di antara tanaman-tanaman yang berbeda), Mendel memindahkan stamen
yang belum matang dari sebuah tanaman sebelum stamen-stamen tersebut
menghasilkan polen dan selanjutnya menaburkan butir-butir polen dari tanaman
lain ke atas bunga yang telah “dikebiri” tersebut. Setiap zigot yang dihasilkan
kemudian akan berkembang menjadi embrio tanaman yang disimpan di dalam biji
(kacang). Terlepas ia memastikan memilih untuk membiarkan penyerbukan sendiri
atau melakukan penyerbukan silang buatan, Mendel selalu dapat mengetahui dengan
pasti asal-usul (induk) biji yang baru.
Mendel memilih untuk menelusuri
hanya karakter-karakter yang bervariasi dengan pendekatan apakah karakter
tersebut “ada atau tidak ada” dan bukan dengan apakah karakter tersebut “lebih
banyak atau lebih sedikit”. Sebagai contoh, tanaman Mendel mempunyai bunga yang
ungu saja atau putih saja; tidak ada karakter antara pada kedua varietas
tersebut. Seandainya Mendel ternyata memfokuskan penelitiannya pada
karakter-karakter yang terus berubah-ubah pada individu—contohnya berat
biji—Mendel tidak akan pernah menemukan sifat partikulat pada penurunan sifat.
Mendel juga memastikan bahwa
dia memulai percobaannya dengan varietas galur murni (true-breeding),
yang berarti ketika tanaman menyerbuk sendiri, semua keturunannya akan
mempunyai varietas yang sama. Contohnya, suatu tanaman dengan bunga ungu adalah
perkawinan galur murni jika biji dihasilkan melalui penyerbukan sendiri
menghasilkan tanaman yang juga mempunyai bunga ungu.
Dalam sebuah percobaan
pengembangbiakan yang biasa dilakukan, Mendel biasanya akan melakukan
penyerbukan silang terhadap dua varietas ercis galur murni yang
kontras—contohnya tanaman berbunga ungu dan tanaman berbunga putih. Perkawinan,
atau penyilangan dua varietas ini disebut hibridisasi. Contoh yang dijelaskan
di sini lebih spesifik yaitu penyilangan monohibrid, istilah untuk penyilangan
yang menelusuri penurunan sifat sebuah karakter pada kasus ini adalah warna bunga.
Induk galur murni disebut generasi P (dari kata parental), dan keturunan
hibridnya adalah generasi F1 (dari kata filial keturunan pertama). Membiarkan hibrid F1 ini melakukan penyerbukan sendiri menghasilkan generasi F2 (filial kedua). Mendel biasanya mengikuti sifat-sifat bawaan
paling sedikit untuk tiga generasi P, F1, dan F2.
Seandainya saja Mendel menghentikan percobaannya pada generasi F1,
pola dasar penurunan sifat bisa saja menipunya. Analisis kuantitatif Mendel
pada tanaman F2 inilah yang terutama
mengungkapkan dua prinsip dasar hereditas yang sekarang dikenal dengan hukum
segregasi dan hukum pemilahan bebas. Hukum dasar tentang genetika telah
dikemukakan oleh Gregor Mendel pada tahun 1865, tetapi perubahan-perubahan yang
terjadi dalam sel belum dapat dijelaskan atau belum banyak diketahui.
Para ahli sitologi berhasil
mempelajari proses mitosis pada tahun 1875 dan proses meiosis pada tahun
1890-an. Kemudian di sekitar tahun 1900-an, sitologi dan genetika bersatu pada
saat ahli-ahli biologi mulai melihat kesamaan antara perilaku kromosom dan
perilaku faktor-faktor Mendel. Sebagai contoh, kromosom dan gen kedua-duanya
hadir dalam bentuk pasangan di dalam sel diploid. Kromosom-kromosom homolog
berpisah dan alel-alel bersegregasi selama meiosis, dan fertilisasi (pembuahan)
memulihkan kembali kondisi berpasangan ini baik untuk kromosom maupun untuk
gen. Pada abad XX setelah biologi sel berkembang dengan pesat barulah mekanisme
distribusi faktor-faktor yang menurun ini dapat dijelaskan, yaitu berdasarkan
pada penelitian-penelitian Correns, Tschermack dan De Vries pada tahun 1901.
Sekitar tahun 1902, Walter S. Sutton, Theodor Boveri, dan yang lain-lainnya
secara terpisah memperhatikan kesamaan-kesamaan tersebut dan akhirnya suatu
teori kromosom mengenai penurunan sifat mulai terbentuk. Menurut teori
tersebut, gen-gen “Mendel” mempunyai lokus-lokus khusus pada kromosom, dan
kromosomlah yang mengalami segregasi dan pemilahan independen.
Thomas Hunt Morgan, seorang
ahli embriologi pada Columbia University adalah orang pertama yang
menghubungkan suatu gen tertentu dengan kromosom khusus, di awal abad kedua
puluh. Meskipun pada awalnya Morgan meragukan Mendelisme dan teori kromosom,
eksperimen-eksperimen awalnya memberikan bukti yang meyakinkan bahwa kromosom memang
merupakan lokasi dari faktor sifat keturunan Mendel.
Kemudian dapat pula dijelaskan
bagaimana terjadinya proses pembelahan meiosis dimana dalam sel kelamin hanya
terdapat kromosom yang bersifat haploid.
Penelitian-penelitian di bidang
genetika berkembang terus sejalan dengan perkembangan yang terjadi dalam
biologi sel dan kemudian muncul ilmu baru yang dikenal sebagai sitogenetika.
Perkembangan sitogenetika ini kemudian sejalan pula dengan perkembangan
biokimia sehingga akhirnya muncul ilmu baru yang mempelajari tentang genetika
ditingkat molekul yang dinamakan genetika molekuler.
Perkembangan
biologi sel dan molekuler semakin pesat dengan ditemukannya materi genetik oleh
F Miescher pada awal abad ke19. Dengan menggunakan mikroskop sederhana, F
Miescher telah menemukan adanya bahan aktif di dalam nucleus
dan disebut sebagai nuclein. Akan tetapi peneliti ini belum bisa
menetapkan apakah nuclein ini kromosom ataukah DNA. Gagasan bahwa gen terletak
di dalam kromosom baru dikemukakan oleh W.Sutton pada tahun 1903 dan gagasan
ini mendapat dukungan secara eksperimental oleh T.H.Morgan pada tahun 1910.
Pada tahun 1922 Morgan
melakukan pemetaan gen dan melakukan analisis menyeluruh mengenai posisi relatif lebih dari 2000 gen pada keempat kromosom Drosophila melanogaster.
Pada tahun
1953, James Watson and Francis Crick telah berhasil menemukan model struktur
DNA. Publikasi dari model double heliks DNA ini disusun berdasarkan penemuan:
1.
Penemuan struktur asam nukleat dari Pauling & Corey
2. Pola
difraksi DNA (Single-crystal X-ray analysis) dari Wilkins & Franklin
3. Pola perbandingan jumlah A-T, G-C
(1:1) dari Chargaff atau dikenal sebagai Hukum Ekivalen Chargaff: Jumlah purin sama dengan pirimidin , Banyaknya
adenin sama dengan timin, juga jumlah glisin sama dengan sitosin
Dengan menggunakan model-model
molekuler yang terbuat dari kawat, Watson dan Crick mulai membuat model
terskala dari suatu heliks ganda yang sesuai dengan hasil pengukuran sinar-X
dan dengan apa yang kemudian dikenal tentang kimia DNA. Setelah gagal membuat
model yang memuaskan yang menempatkan rantai gula-fosfat di bagian dalam
molekul, Watson mencoba menempatkan rantai-rantai ini di bagian luar dan
memaksa basa-basa nitrogen meliuk-liuk menuju bagian dalam heliks ganda. Bayangkan
heliks ganda ini sebagai tangga tali yang mempunyai anak tangga yang kaku,
dengan tangga terpuntir membentuk spiral. Tali-tali di sampingnya equivalen
dengan tulang belakang gula-fosfat, dan anak tangganya mewakili pasangan basa
nitrogen. Data sinar-X Franklin mengindikasikan bahwa heliks membentuk satu
putaran penuh setiap 3,4 nm panjang heliks. Karena basa-basa tersebut tertumpuk
hanya dengan jarak pemisah 0,34 nm, maka akan terdapat 10 lapis pasangan basa,
atau anak tangga pada tangga, untuk setiap putaran heliks. Pengaturan ini
menarik karena basa-basa nitrogen yang relatif hidrofobik ditempatkan di bagian
dalam molekul sehingga jauh dari medium air di sekelilingnya.
Basa-basa dari nitrogen dari
heliks ganda ini berpasangan dalam kombinasi yang spesifik: adenin (A) dengan
Timin (T), dan guanin (G) dengan sitosin (C). Watson dan Crick menemukan unsur
penting DNA ini terutama dengan proses trial and error. Pada awalnya, Watson membayangkan basa-basa tersebut berpasangan
dengan basa sejenis (like-with-like, sejenis-dengan-sejenis)—sebagai
contoh, A dengan A dan C dengan C. Tetapi model ini tidak sesuai dengan data
sinar-X, yang menunjukkan bahwa heliks ganda tersebut mempunyai diameter yang
seragam. Mengapa persyaratan ini tidak sesuai dengan konsep pasangan basa
sejenis-dengan-sejenis? Adenin dan guanin adalah purin, basa nitrogen dengan
dua cincin organik. Sebaliknya, sitosin dan timin adalah anggota famili basa
nitrogen yang dikenal sebagai pirimidin, yang mempunyai satu cincin tunggal.
Oleh karena itu, purin (A dan G) kurang lebih dua kali lebih lebar daripada
pirimidin (C dan T). Pasangan purin-purin terlalu lebar, sedangkan pasangan
pirimidin-pirimidin terlalu sempit untuk heliks ganda yang diameternya 2 nm.
Jalan keluarnya adalah selalu memasangkan satu purin dengan satu pirimidin.
Watson dan Crick beralasan
bahwa pasti ada kekhususan tambahan lain mengenai pemasangan yang ditentukan
oleh struktur basa-basa itu. Setiap basa memiliki gugus-gugus samping kimiawi
yang dapat membentuk ikatan hidrogen dengan pasangannya yang sesuai: Adenin
dapat membentuk dua ikatan hidrogen dengan timin dan hanya dengan timin; Guanin
membentuk tiga ikatan dengan sitosin dan hanya dengan sitosin. Notasi
pendeknya, A berpasangan dengan T, dan G berpasangan dengan C.
Model Watson-Crick ini
menjelaskan aturan-aturan Chargaff. Di mana saja satu untai molekul DNA
memiliki sebuah A, untaian pasangannya pasti mempunyai sebuah T. Dan sebuah G
pada satu untai selalu berpasangan dengan sebuah C pada untai komplementernya.
Oleh karena itu, pada DNA dari setiap organisme, banyaknya adenin sama dengan
banyaknya timin, dan banyaknya guanin sama dengan banyaknya sitosin. Meskipun
aturan pemasangan basa menentukan kombinasi basa nitrogen yang membentuk “anak
tangga” dari heliks ganda, aturan ini tidak membatasi urutan nukleotida di
sepanjang masing-masing untai DNA. Jadi, urutan linear dari keempat basa ini
dapat diubah-ubah dengan cara yang tidak terhingga banyaknya, dan setiap gen
mempunyai urutan yang unik, atau urutan basa.
Pada bulan April 1953, Watson
dan Crick menyentak kalangan ilmiah sedunia dengan satu artikel singkat setebal
satu halaman di jurnal Inggris Nature. Artikel tersebut melaporkan
model molekuler mereka untuk DNA: heliks ganda, yang sejak itu menjadi simbol
bologi molekuler. Keindahan model tersebut adalah strukturnya menunjukkan
mekanisme dasar replikasi DNA.
Perkembangan Biologi Sel dan
Fisiologi
Pada mulanya penelitian tentang
sel hanya dilakukan pada sel-sel mati yang diwarnai untuk melihat bagian-bagian
sel yang ada. Baru pada taun 1899 perhatian para ahli beralih untuk mempelajari
sel-sel hidup tentang gerakan-gerakan yang terjadi dalam sel seperti gerak
amoeboid, siklosis, gerakan cilia, gerakan flagella bahkan gerak kontraksi
sel-sel otot dapat diamati pada tingkat seluler. Pada akhir abad XIX, Overton
mengemukakan teori tentang membran sel yaitu bahwa membran sel merupakan
selaput tipis yang terdiri dari bahan lipoid. Michaelis kemudian membuat model
membran sel untuk mempelajari aliran substansi atau bahan-bahan melewati
membran sel. Dengan penemuan ini, berkembang pewarnaan sel pada sel yang masih
hidup dengan memanfaatkan pengetahuan tentang sifat membran sel dalam hal
permeabilitasnya.
Tahun 1909, Harrison dapat
menunjukkan bahwa sel-sel saraf pada embrio dapat bertumbuh dan berkembang
secara invitro. Dengan penemuan ini muncullah era baru dalam penelitian bidang
biologi sel yaitu dengan berkembangnya kultur sel atau kultur jaringan.
Dengan berkembangnya kultur
sel/jaringan maka berkembang pula penelitian dalam biologi sel, baik tentang
struktur sel maupun fungsi sel serta bagian-bagiannya. Perkembangan penelitian
di bidang biologi sel ini juga didukung oleh penemuan-penemuan di bidang ilmu
fisika terutama dengan diketemukannya mikroskop elektron dan juga oleh penemuan-penemuan
dalam hal pewarnaan sel hidup.
Penemuan-penemuan baru di
bidang fisiologi sel ini antara lain ialah ditemukannya struktur/susunan
membran sel, sifat-sifat membran sel, transportasi aktif melalui membran sel,
reaksi sel terhadap rangsang/perubahan lingkungan, dasar mekanisme perangsangan
dan kontraksi, nutrisi sel, pertumbuhan sel, sekresi sel dan aktivitas sel
lainnya.
Perkembangan Biologi sel dan
Biokimia
Perpaduan antara biologi sel
dan biokimia sekarang dikenal sebagai sitokimia yang sebenarnya merupakan
perpaduan metode ilmiah antara biologi sel dan kimia, biokimia dan
fisiko-kimia.
Penelitian biokimia yang
dilakukan Fisher dan Hofmeister pada tahun 1902 mendapatkan bahwa molekul
protein mengandung asam amino yang terkait dalam ikatan peptid. Miescher (1869)
dan Kossel (1891) dalam peelitiannya berhasil mengisolasi asam nukleus yang
diduga memegang peranan penting pada sintese protein dan dalam proses
pembelahan sel.
Penemuan lain yang berdasarkan
pemikiran biologis ialah penemuan Ostwald yang melahirkan konsep tentang
aktivitas enzim atau aktivitas katalitik dari enzim yaitu bahwa enzim adalah
satu kesatuan molekul yang digunakan oleh sel untuk berbagai macam transformasi
energi yang diperlukan dalam memelihara aktivitas kehidupan suatu sel.
Wieland (1903) dan Wargburg
(1908) menyelidiki proses-proses terjadinya oksidasi dalam sel dan kemudian
Altmann juga menemukan hubungan antara mitokondria dan proses oksidasi dalam
sel. Batelli dan Stern (1912) dan kemudian Wargburg (1913) menyelidiki dan
mengemukakan bahwa enzim-enzim pernapasan terdapat dalam beberapa partikel
dalam sitoplasma. Mekanisme tentang oksidasi dalam sel ini kemudian dapat
dijelaskan dan disempurnakan oleh Kellin (1934).
Pada tahun 1934 Bensley dan
Hoerr dapat melakukan isolasi mitokondria dari dalam sel sehingga memungkinkan
perkembangan penelitian lebih lanjut.
Akhirnya Claude dan Hogeboom
berdasarkan penelitian-penelitiannya menyimpulkan bahwa mitikondria merupakan
pusat terjadinya oksidasi dalam sel.
Perkembangan ilmu pengetahuan
yang makin pesat terutama tentang teknik radioaktif, elektron mikroskopis dan
lain-lain menyebabkan perkembangan yang pesat dalam penelitian-penelitian
sitokimia dengan didapatkannya cara isolasi mitokondria, kloroplas, nukleus,
kompleks golgi, partikel-partikel mitotik dan komponen lain dalam sel.
Mikrobiologi
Mikrobiologi adalah sebuah cabang dari ilmu biologi yang mempelajari
mikroorganisme. Objek kajiannya
biasanya adalah semua makhluk (hidup) yang perlu dilihat dengan mikroskop, khususnya bakteri, fungi, alga mikroskopik, protozoa, dan Archaea. Virus sering juga dimasukkan walaupun sebenarnya tidak sepenuhnya dapat
dianggap sebagai makhluk hidup. Mikrobiologi dimulai sejak ditemukannya
mikroskop dan menjadi bidang
yang sangat penting dalam biologi setelah Louis Pasteur dapat menjelaskan
proses fermentasi anggur (wine) dan
membuat vaksin rabies. Perkembangan biologi yang pesat pada abad ke-19 terutama
dialami pada bidang ini dan memberikan landasan bagi terbukanya bidang penting
lain: biokimia.
Penerapan mikrobiologi
pada masa kini masuk berbagai bidang dan tidak dapat dipisahkan dari cabang
lain karena diperlukan juga dalam bidang farmasi, kedokteran, pertanian, ilmu gizi, teknik kimia, bahkan hingga astrobiologi dan arkeologi.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar