Sel (Cells), Pengertian dan Perkembangan Sel,

Dalam ilmu biologi, sel dipelajari dalam materi dinamakan biologi sel. Sel sendiri ditemukan secara tidak sengaja oleh Robert Hooke walaupun saat itu dia hanya mengamati sel mati dari jaringan gabus. Oleh karena itu, dia menamakannya cella atau ruang kosong yang kemudian dalam bahasa Inggris disebut cell yang selanjutnya diserap kedalam bahasa indonesia sebagai sel.

Pengertian dalam biologi, 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, atau disebut organisme uniseluler, misalnya bakteri dan amoeba. Makhluk hidup lainnya, termasuk tumbuhan, hewan, dan manusia, merupakan organisme multiseluler yang terdiri dari banyak tipe sel terspesialisasi dengan fungsinya masing-masing. Tubuh manusia, misalnya, tersusun atas lebih dari 1013 sel. Namun, 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.

Sel-sel pada organisme multiseluler tidak akan bertahan lama jika masing-masing berdiri sendiri. Sel yang sama dikelompokkan menjadi jaringan, yang membangun organ dan kemudian sistem organ yang membentuk tubuh organisme tersebut. Contohnya, sel otot jantung membentuk jaringan otot jantung pada organ jantung yang merupakan bagian dari sistem organ peredaran darah pada tubuh manusia. Sementara itu, sel sendiri tersusun atas komponen-komponen yang disebut organel.

Sel terkecil yang dikenal manusia ialah bakteri Mycoplasma dengan diameter 0,0001 sampai 0,001 mm, sedangkan salah satu sel tunggal yang bisa dilihat dengan mata telanjang ialah telur ayam yang belum dibuahi. Akan tetapi, sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm (0,001–0,1 mm) sehingga hanya bisa dilihat dengan mikroskop. Penemuan dan kajian awal tentang sel memperoleh kemajuan sejalan dengan penemuan dan penyempurnaan mikroskop pada abad ke-17. Robert Hooke pertama kali mendeskripsikan dan menamai sel pada tahun 1665 ketika ia mengamati suatu irisan gabus (kulit batang pohon ek) dengan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali. Namun, teori sel sebagai unit kehidupan baru dirumuskan hampir dua abad setelah itu oleh Matthias Schleiden dan Theodor Schwann. Selanjutnya, sel dikaji dalam cabang biologi yang disebut biologi sel.

Pengertian Sel Menurut Beberapa Ahli.

Sel dilihat pertama oleh Aristoteles (384 – 322 SM). Dia menyatakan bahwa semua makhluk hidup tersusun dari suatu benda hidup atau unit struktural yang mempengaruhi kehidupan suatu organisme. Pada saat ini belum dikenal kata “sel” dari unit structural tersebut.

Robert Hooke (1665 M), Dialah orang yang pertama kali yang menamakan unit structural tersebut sebagai “sel”. Beberapa investigator dari tahun 1665 s/d 1831 yang mempelajari sel, Tak satupun yang dapat menyimpulkan bahwa benda hidup tersebut tersusun dari unit atau sel yang serupa.

Pada tahun 1938 – 1939 M, dua orang ahli biologis yaitu M.J.Schleiden (ahli Botani) dan Theodore Schwann (ahli Zoologi) Mendefinisikan secara jelas tentang sel. Menurut mereka sel adalah unit struktural dan unit fungsional dari organisme hidup.

Sejak tahun 1955, berkembanglah teori sel modern, yaitu:

• Sel adalah unit structural dari makhluk hidup.
• Sel adalah unit fungsionla dari makhluk hidup.
• Sel adalah pembawa sifat dari makhluk
• Sel baru berasal dari sel itu sendiri (pembelahan sel).
• Setiap sel mempunyai aksi dan tugas secara bebas sebagai bagian integral dari organisme lengkap.

Sejarah Penemuan Awal.

Mikroskop majemuk dengan dua lensa telah ditemukan pada akhir abad ke-16 dan selanjutnya dikembangkan di Belanda, Italia, dan Inggris. Hingga pertengahan abad ke-17 mikroskop sudah memiliki kemampuan perbesaran citra sampai 30 kali. Ilmuwan Inggris Robert Hooke kemudian merancang mikroskop majemuk yang memiliki sumber cahaya sendiri sehingga lebih mudah digunakan. Ia mengamati irisan-irisan tipis gabus melalui mikroskop dan menjabarkan struktur mikroskopik gabus sebagai "berpori-pori seperti sarang lebah tetapi pori-porinya tidak beraturan" dalam makalah yang diterbitkan pada tahun 1665.Hooke menyebut pori-pori itu cells karena mirip dengan sel (bilik kecil) di dalam biara atau penjara. Yang sebenarnya dilihat oleh Hooke adalah dinding sel kosong yang melingkupi sel-sel mati pada gabus yang berasal dari kulit pohon ek.Ia juga mengamati bahwa di dalam tumbuhan hijau terdapat sel yang berisi cairan.

Pada masa yang sama di Belanda, Antony van Leeuwenhoek, seorang pedagang kain, menciptakan mikroskopnya sendiri yang berlensa satu dan menggunakannya untuk mengamati berbagai hal. Ia berhasil melihat sel darah merah, spermatozoid, khamir bersel tunggal, protozoa, dan bahkan bakteri. Pada tahun 1673 ia mulai mengirimkan surat yang memerinci kegiatannya kepada Royal Society, perkumpulan ilmiah Inggris, yang lalu menerbitkannya. Pada salah satu suratnya, Leeuwenhoek menggambarkan sesuatu yang bergerak-gerak di dalam air liur yang diamatinya di bawah mikroskop. Ia menyebutnya diertjen atau dierken (bahasa Belanda: 'hewan kecil', diterjemahkan sebagai animalcule dalam bahasa Inggris oleh Royal Society), yang diyakini sebagai bakteri oleh ilmuwan modern.

Pada tahun 1675–1679, ilmuwan Italia Marcello Malpighi menjabarkan unit penyusun tumbuhan yang ia sebut utricle ('kantong kecil'). Menurut pengamatannya, setiap rongga tersebut berisi cairan dan dikelilingi oleh dinding yang kukuh. Nehemiah Grew dari Inggris juga menjabarkan sel tumbuhan dalam tulisannya yang diterbitkan pada tahun 1682, dan ia berhasil mengamati banyak struktur hijau kecil di dalam sel-sel daun tumbuhan, yaitu kloroplas.

Pengamatan Sel.

Pada umumnya sel sangat kecil sehingga Anda tidak dapat melihatnya tanpa bantuan mikroskop. Sebelum tahun 1665, seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke menciptakan mikroskop cahaya dasar, dan sel diamati untuk pertama kalinya. Anda dapat menggunakan mikroskop cahaya di dalam kelas.

Anda dapat menggunakan mikroskop cahaya untuk melihat sel-sel (Gambar di bawah). Tetapi banyak struktur dalam sel yang terlalu kecil untuk dilihat dengan mikroskop cahaya. Jadi, apa yang Anda lakukan jika Anda ingin melihat struktur kecil di dalam sel?

Pada tahun 1950, ilmuwan mengembangkan mikroskop yang lebih kuat. Sebuah mikroskop cahaya mengirimkan seberkas cahaya melalui spesimen, atau objek yang Anda pelajari. Sebuah mikroskop yang lebih kuat, yang disebut mikroskop elektron, melewati sinar elektron melalui spesimen. Pengiriman elektron melalui sel memungkinkan kita untuk melihat bagian-bagian terkecil, bahkan bagian di dalam sel,  Tanpa mikroskop elektron, kita tidak akan tahu apa bagian di dalam sel yang tampak seperti gambar di bawah.

Teori sel.

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 hewan juga 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 melalui pembelahan sel. Pada tahun 1855, Virchow menerbitkan makalahnya yang memuat motonya yang terkenal, omnis cellula e cellula (semua sel berasal dari sel).

Setelah menggunakan mikroskop yang jauh lebih baik daripada mikroskop pertama Hooke, Rudolf Virchow mengembangkan hipotesis bahwa sel-sel hanya berasal dari sel-sel lain. Sebagai contoh, bakteri, yang merupakan organisme bersel tunggal, membagi dua (setelah mereka tumbuh) untuk membuat bakteri baru. Dengan cara yang sama, tubuh Anda membuat sel-sel baru dengan membagi sel-sel yang sudah Anda miliki. Dalam semua kasus, sel-sel hanya berasal dari sel-sel yang telah ada sebelumnya. Ide ini menyebabkan perkembangan dari salah satu teori yang paling penting dalam biologi, yaitu teori sel.

Teori sel menyatakan bahwa :

• Semua organisme tersusun dari sel.
• Sel hidup dan unit hidup dasar organisasi dalam semua organisme.
• Semua sel berasal dari sel-sel lain.

Seperti dalam teori-teori ilmiah lain, ratusan, bahkan ribuan, percobaan mendukung teori sel. Sejak Virchow menciptakan teori, tidak ada bukti yang pernah diidentifikasi bertentangan itu.

Sel adalah unit terkecil dari sistem kehidupan yang membentuk tingkat terkecil dari organisme hidup, seperti diri sendiri dan makhluk hidup lainnya. Tingkat sel dari suatu organisme adalah di mana proses metabolisme terjadi yang menjaga organisme tetap hidup. Itulah mengapa sel disebut unit dasar kehidupan.

Pengertian sel yang paling mashyur dikenal adalah dari duo peneliti yaitu Schleiden dan Schwann yang memberikan teori sel yang merupakan gabungan dari beberapa penelitian sebelumnya oleh bebeberapa peneliti tentang sel seperti Robert Virchow, H.J. Dut Rochet, Max Schultze, Robert Brown, Antony van leeuwenhoek. Terdapat tiga teori sel dari duo peneliti ini yaitu:

1. All living organisme are composed of cell or cells. An important definition of a cell is that it is a unit of protoplasm surrounded by a thin plasma membrane. The protoplasma of all cells contain a nukleus. The rest of the protoplasma is called cytoplasm or cytosol. The cytoplasm contains many cell organelles. Artinya semua makhluk hidup tersusun atas sel baik tunggal (uniseluler) atau banyak (multiseluler). Pengertian sel yang paling utama adalah bahwa tiap sel merupakan unit protoplasma yang diselubungi oleh membran plasma (membran tipis). Protoplasma dalam semua sel hidup mengandung nukleus atau inti sel. Selain dari inti sel, terdapat sitoplasma dalam sel atau dapat disebut sitosol. Dalam sitoplasma sel, terdapat beberapa organel sel.
2. Cell are the functional unit of life. Artinya, sel merupakan unit fungsional dalam makhluk hidup. Setiap makhluk hidup di dunia ini hingga sekarang tersusun oleh sel atau banyak sel sehingga dapat melaksanakan ciri cirinya sebagai makhluk hidup. Sel sel dalam organisme multiseluler saling berinteraksi dan bekerja sama membentuk jaringan dan kemudian membentuk organ dan seterusnya hingga menjadi satu unit individu makhluk hidup. Sedangkan pada sel tunggal, organel organel sel yang ada melaksanakan fungsinya secara efisien dan terkendali oleh inti sel (nukleus) sehingga mampu melaksanakan cirinya sebagai makhluk hidup (dijelaskan lebih rinci nanti) dan tiap uniseluler sejenis dan bahkan tidak sejenis mampu melakukan komunikasi dan interaksi.
3. Each cells arise from pre-existing cells. Artinya, setiap sel yang telah ada sekarang ini ada dikarenakan adanya sel yang membentuknya. Kalimat diatas menjelaskan tentang kemampuan sel dalam memperbanyak diri atau membelah baik secara seksual, aseksual ataupun paraseksual. Kemampuan ini membuat sel sel yang ada mampu lestari. Hal ini tetap mendukung teori abiogenesis  modern yaitu adanya protobion sebelum sel yang kemudian menghadirkan sel yang seperti anda lihat sekarang ini. Pernyataan diatas tidak membenarkan teori biogenesis, sehingga anda jangan salah paham bahwa teori sel ketiga diatas menyatakan bahwa semua jenis sel telah ada sebelumnya. Tidak sama sekali, teori sel diatas membenarkan adanya evolusi sel dan lebih mengarahkan kepada kemampuan sel untuk memperbanyak diri. Selain itu, teori sel ketiga ini juga menjelaskan tentang kemampuan sel sel tertentu untuk melakukan  fusi atau penggabungan seperti pada sel telur dan sel sperma untuk membentuk zigot, serta kemampuan sel untuk membentuk sel lain seperti sel diploid menjadi 4 sel haploid pada spermatogenesis.

Berdasarkan teori sel oleh Schwann dan Schleiden diatas, dapat disimpulkan bahwa pengertian sel adalah
     Sel adalah unit fungsional kehidupan yang merupakan makhluk hidup ataupun penyusun makhluk hidup yang tersusun atas protoplasma yang diselubungi oleh membran tipis dan mampu memperbanyak diri baik secara seksual ataupun lainnya sehingga membentuk sel anakan baik identik ataupun tidak.

Berdasarkan pengertian sel diatas, maka sudah jelas bahwa beberapa temuan sekarang ini seperti virus dan kawan kawannya seperti prion juga bukan merupakan makhluk hidup dikarenakan tidak sesuai dengan pengertian sel diatas. Apabila virus dikatakan sebuah sel maka mutlak sudah, virus adalah makhluk hidup. Jadi, kalian jangan bilang “sel virus” yah, cukup virus saja.

Perkembangan biologi 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.

Fraksinasi sel

Fraksinasi sel ialah teknik untuk memisahkan bagian-bagian sel. Secara umum, teknik ini melibatkan homogenisasi, yaitu pemecahan sel secara halus dengan bantuan blender atau alat ultrasuara, dan sentrifugasi, yaitu pemisahan komponen-komponen sel oleh gaya sentrifugal dalam alat sentrifuge, alat seperti komidi putar untuk tabung reaksi yang dapat berputar pada berbagai kecepatan. Sentrifuge yang paling canggih, yang disebut ultrasentrifuge, dapat berputar secepat 80.000 rotasi per menit (rpm) dan memberikan gaya pada partikel-partikel sampel hingga 500.000 kali gaya gravitasi bumi (500.000 g). Pemutaran homogenat di dalam sentrifuge akan memisahkan bagian-bagian sel ke dalam dua fraksi, yaitu pelet, yang terdiri atas struktur-struktur lebih besar yang terkumpul di bagian bawah tabung sentrifuge, dan supernatan, yang terdiri atas bagian-bagian sel yang lebih kecil yang tersuspensi dalam cairan di atas pelet tersebut. Supernatan ini disentrifugasi kembali dan prosesnya diulangi, dengan kecepatan putaran yang semakin tinggi pada setiap tahap, sehingga komponen sel yang semakin lama semakin kecil terkumpul dalam pelet yang berurutan.

Kematian sel terprogram.

Sel dalam organisme multiseluler dapat mengalami suatu kematian terprogram yang berguna untuk pengendalian populasi sel dengan cara mengimbangi perbanyakan sel, misalnya untuk mencegah munculnya tumor. Kematian sel juga berguna untuk menghilangkan bagian tubuh yang tidak diperlukan. Contohnya, pada saat pembentukan embrio, jari-jari pada tangan atau kaki manusia pada mulanya saling menyatu, namun kemudian terbentuk berkat kematian sel-sel antarjari. Dengan demikian, waktu dan tempat terjadinya kematian sel, sama seperti pertumbuhan dan pembelahan sel, merupakan proses yang sangat terkendali. Kematian sel semacam itu terjadi dalam proses yang disebut apoptosis yang dimulai ketika suatu faktor penting hilang dari lingkungan sel atau ketika suatu sinyal internal diaktifkan. Gejala awal apoptosis ialah pemadatan nukleus dan fragmentasi DNA yang diikuti oleh penyusutan sel.