CARA KAJIAN SEL
ANALISIS INSTRUMENTAL STRUKTUR BIOLOGIS, SEJARAH SEL
DAN METODE MEMPELAJARI SEL
Makalah ini disusun untuk memenuhi tugas mata kuliah
Biologi Sel dan Molekuler
Dosen pengampu : Prof. Dr. Djohar
OLEH:
DWI PURBOWATI 14708251097
SITI YULAIKAH 14708251102
PROGRAM STUDI PENDIDIKAN SAINS
PROGRAM PASCASARJANA
UNIVERSITAS NEGERI YOGYAKARTA
YOGYAKARTA
2014
ANALISIS INSTRUMENTAL STRUKTUR BIOLOGIS
Pengamatan struktur biologis dikatakan sulit karena sel secara
umum sangat kecil dan transparan. Sehingga dirancang alat yang
digunakan untuk mengetahui struktur sel sampai pada tahap molekuler
(DeRobertis, dkk, 1975:81). Mikroskop adalah sebuah alat untuk melihat
obyek yang sangat kecil untuk dilihat dengan mata telanjang. Mikroskop
dalam bahasa Yunani berasal dari kata micros yang berarti kecil dan
scopein yang berarti melihat. Mikroskop digunakan untuk melihat objek
yang terlalu kecil (mikroskopis) agar dapat dilihat dengan mata telanjang.
Ilmu yang mempelajari benda kecil dengan menggunakan mikroskop
dinamakan mikroskopis, sedangkan kata mikroskopik berarti sangat kecil
yang tidak mudah terlihat oleh mata (Volk dan Wheeler, 1993:75).
Mikroskop mampu mempelajari organisme hidup yang berukuran
sangat kecil yang tidak dapat dilihat dengan mata telanjang, sehingga
mikroskop memberikan kontribusi penting dalam penemuan
mikroorganisme dan perkembangan sejarah mikrobiologi. Mikroskop yang
pertama kali ditemukan masih sangat sederhana. Pembuat kacamata
Belanda, Hans dan Zacharias Janssen menemukan objek tampak lebih
besar saat dilihat dengan kumpulan lensa. Ayah dan anak ini menciptakan
komponen pertama mikroskop (mikroskop yang menggunakan banyak
lensa) tahun 1590 saat mereka menempatkan lensa dalam tabung (Ansory,
1984:87)
Mikroskop Cahaya
Mikroskop cahaya adalah mikroskop yang tersusun atas tiga
macam lensa. Pertama adalah lensa pengumpul cahaya (lensa kondensor)
dan dua macam lensa cembung atau lensa pembesar yang diletakkan di
masing-masing ujung pada suatu tabung. Kedua lensa pembesar itu adalah
lensa okuler yang pada sisi ujung tabung yang berada di depan titik
pandang mata, dan lensa obyektif yang terletak pada ujung tabung
proksimal (menjauh dari titik pandang mata).
Mekanisme terbentuknya perbesaran gambar mula-mula beberapa
berkas cahaya (dari lampu atau sinar matahari) yang melewati lensa
kondensor akan terfokus sebagai suatu sekumpulan cahaya yang
menembus obyek mikroskopis menuju kedua lensa pembesar sampai ke
titik pandang mata. Untuk mendapatkan gambar yang terbaik, preparat
mikroskop dapat digeser-geser mendekati atau menjauhi lensa obyektif.
Letak atau posisi lensa kondensor juga dapat digerakkan ke posisi yang
tepat sehingga cahaya mengumpul (mengalami konvergensi) pada preparat
mikroskop dan menyebar kembali ke lensa obyektif. Hasilnya adalah
bayangan gambar obyek mikroskopis akan diperbesar sesuai dengan
kemampuan perbesaran masing-masing lensa pembesarnya. Nilai
perbesaran ini didapat dari kombinasi kemampuan perbesaran lensa okuler
dengan lensa obyektif. Dengan mikroskop cahaya maka suatu obyek
mikroskopis akan dapat diperbesar dari 10 x ke perbesaran 1000 x. Lebih
dari itu, mikroskop cahaya akan mengalami kesulitan daya pisah atau
resolusi. Nilai resolusi adalah kemampuan titik bayangan dapat dipisahkan
dibawah mikroskop cahaya. Kemampuan pemisahan atau nilai resolusi
gambar dituliskan dalam persamaan berikut :
D= 0 ,61 λ
NA
Keterangan :
NA = n sin α
D= kemampuan atau daya pisah bayangan benda terkecil yang
dapat dicapai oleh mikroskop cahaya.
0,61= besaran tetap yang merupakan derajat titik bayangan yang
tumpang tindih tetapi masih dapat dilihat terpisah oleh mata
pengamat.
λ = panjang gelombang cahaya yang digunakan pada mikroskop
cahaya. Panjang gelombang minimum cahaya yang tampak
adalah 450 nm. Untuk memaksimalkan resolusi gambar cahaya
ultraviolet dipilih karena memiliki panjang gelombang terkecil.
n = indeks refraksi cahaya yang merupakan besaran kecepatan
cahaya di dalam ruang hampa dibagi dengan bilangan kecepatan
cahaya pada medium transmisi (udara). Nilai n dapat
dimaksimalkan dengan pemberian minyak imersi.
α = setengah sudut kerucut cahaya yang memasuki lensa objektif. Sudut ini
dapat dimaksimalkan pada 700 sehingga nilai sinus 700 = 0,91 (DeRobertis,
dkk, 1975: 81).
Gambar mikroskop cahaya monokuler dan binokuler
Tiga parameter dalam mempelajari mikroskop, yaitu :
1. Perbesaran (magnification) adalah perbandingan ukuran citra objek
dengan ukuran sebenarnya.
2. Resolusi adalah ukuran kejelasan citra, jarak minimum yang dapat
memisahkan dua titik sehingga masih bisa dibedakan sebagai dua titik.
3. Kontras adalah ketajaman (Campbell, dkk, 2010: 103).
METODE UNTUK MENINGKATKAN KONTRAS
Mayoritas sel memiliki sifat tembus cahaya, kecuali beberapa pigmen
(sel tumbuhan) mampu menyerap cahaya dalam jumlah tinggi. Beberapa sel
memilik sifat penyerapan cahaya yang rendah karena mengandung banyak air,
bila sel telah dikeringkan maka sel akan menunjukkan kontras yang rendah.
Teknik lain untuk meningkatkan kontras adalah dengan teknik pewarnaan.
Namun, teknik pewarnaan ini tidak dapat digunakan untuk meningkatkan
kontras pada sel hidup karena teknik pewarnaan ini memerlukan tahapan yang
cukup panjang mulai dari fiksasi, dehidrasi, embeding dan pemotongan atau
seksio kemudian pewarnaan. Oleh karenanya, untuk meningkatkan sifat
kontras pada sel hidup dapat digunakan mikroskop fase kontras dan
mikroskop interferensi. Kedua teknik ini didasarkan pada kenyataan bahwa
meskipun struktur biologis sangat transparan terhadap cahaya tampak, mereka
menyebabkan perubahan fase. Perbedaan fase ini, dihasilkan dari perbedaan-
perbedaan kecil dalam indeks bias dan ketebalan bagian yang berbeda dari
objek (DeRobertis, dkk, 1975: 82)
1. Phase Microscopy
Mikroskop fase kontras adalah suatu jenis mikroskop yang
memungkinkan kontras yang lebih besar antara substansi dengan berbagai
ketebalan dan indeks bias (DeRobertis, dkk, 1975:82) Bila sinar melewati
sel/bagian sel, cahaya tersebut akan berubah fase sesuai dengan indeks
refraksi sel. Cahaya yang melewati bagian padat sel (misalnya nukleus)
akan mengalami perubahan fase secara relatif dibandingkan dengan bagian
sekitarnya. Perubahan fase akan diinterferensikan oleh fase lingkaran.
Cahaya satu fase akan mengalami interferensi sehingga saling memperkuat
dan menimbulkan warna terang. Cahaya yang berbeda fase akan
mengalami interferensi juga, namun dalam keadaan saling melemahkan
sehingga cahaya yang dihasilkan redup.
Kegunaan: Dipakai utuk mengamati dengan detil/teliti struktur internal
spesimen dalam keadaan hidup tanpa pewarnaan, sangat berguna untuk
mempelajari sel hidup yang tak berpigmen.
Prinsip kerja: Menggunakan kondensor khusus dan lempeng pemecah
cahaya. Efek yg ditimbulkan adalah derajat terang yg berbeda. Sorotan
cahaya dipisahkan dan menerangi obyek melalui jalur yang berbeda.
Cahaya yang terpecah biasanya berwarna keemasan sedang cahaya yang
tidak terpisah berwarna merah.
Tampilan obyek:Menunjukkan perbedaan struktur internal dgn sangat jelas.
Demikian pula tepi selnya. Keunikan dari fase kontras adalah munculnya
pita cahaya mengelilingi sel yang dikenal dengan sebutan halo fase
(Francon, 1961).
Gambar Jalannya cahaya mikroskop fase kontras
Gambar Pengamatan dengan mikroskop fase kontras pembelahan sel mitosis pada
sel hidup dari endosperm jaringan tanaman Haemanthus. Sel yang sama telah
difoto di berikut dalam waktu A. 10:32, B. 12:48, C. 13:12, D. 13: 21. A. Profase
akhir, kromosom melingkar dan nucleolus berada pada inti, B. Metafase dengan
kromosom bidang ekuator, C. Anafase: dan D. Telofase menunjukkan kromosom
di kutub dan pembentukan phragmoplast di bidang ekuator. (DeRobertis, 1975:
84)
2. Interference microscopy
Mikroskop interferensi didasarkan pada prinsip-prinsip yang sama dengan
mikroskop fase, tetapi memiliki keuntungan memberikan data kuantitatif.
Mikroskop interferensi memungkinkan bisa mendeteksi perubahan indeks
bias yang berkelanjutan, mengingat mikroskop fase menyatakan kenaikan
yang tidak berkelanjutan (DeRobertis, dkk, 1975: 85 ).
Mikroskop interferensi adalah variasi dari mikroskop fase kontras yang
menggunakan prisma untuk membagi sinar menjadi dua. Mikroskop
interferensi lebih dikenal dengan mikroskop fase kontras pada kemampuannya
untuk menghilangkan lingkaran cahaya dan cahaya tambahan. Dalam
diferensial mikroskop gangguan kontras (DIC), jalur perbedaan optik
ditentukan oleh produk dari indeks bias perbedaan (antara spesimen dan
menengah sekitarnya) dan ketebalan dilalui oleh sinar antara dua titik pada
jalur optik (Herzberg, 1945:56). Sudut (Γ) ditentukan oleh ketebalan obyek (t)
dan perbedaan antara indeks bias dari obyek (no) dan media sekitarnya (nm).
no- n m = Γt
Dengan menggunakan mikroskop interferensi dapat mengukur berat kering
benda, karena ini berkaitan dengan indeks bias. Ketika obyek diukur didalam
air, berlaku hubungan berikut ini :
Co = 100(n ˳−n)
X
Co adalah persentase konsentrasi dari berat kering bahan didalam obyek; nw
adalah indeks bias air; X adalah konstanta yang sama dengan 100 α (α adalah
kenaikan bias tertentu dari bahan dalam larutan). X adalah sekitar 0,18 untuk
substansi sel yang utama seperti protein, lipoprotein, dan asam nukleat.
Mikroskop interferensi menentukan ketebalan dari obyek, dan konsentrasi
dari bahan kering, kadar air berturut-turut pada fase optik yang berbeda
dalam dua media yang telah diketahui indeks biasnya. Aplikasi metode ini
misalnya mempelajari oosit anjing laut.
Gambar Mikroskop interferensi
Variasi khusus dari mikroskop interferensi dapat disebut sebagai Nomarski
interference-contrast microscope, dimana cahaya tunggal yang mengarah
dilewati oleh obyek dan lensa obyektif, tapi itu kemudian dibagi menjadi dua
sinar interferensi melalui prisma bias ganda khusus. Jika berkas sinar
menembus materi yang berbeda, sinar akan mengalami perubahan fase yang
berbeda. Akibatnya bila berkas sinar dapat digabungkan lagi, penyusunnya
terjadi campuran atau mengalami pemecahan dan perubahan intensitas sinar
yang mencapai mata yang mengamati. Gambar dengan menggunakan teknik
Nomarski ini tampak seperti relief. Ini digunakan khususnya untuk
mempelajari sel dalam pembelahan mitosis (DeRobertis, 1975: 85-86).
3. Darkfield Microscopy
Microscopy drakfield (mikroskop medan gelap) juga disebut mikroskop
ultra, karena pada faktanya cahaya tersebar pada batas antara fase yang
memiliki indeks bias yang berbeda. Mikroskop tipe ini dengan obyek/
spesimen yang disinari sedangkan latar belakangnya gelap. Tipe mikroskop
ini mempunyai kondensor berwarna hitam sehingga cahaya tidak langsung
melalui spesimen untuk kemudian menuju lensa obyektif. Kondensor yang
hitam ini memantulkan cahaya pada spesimen dengan sudut lancip. Teknik ini
digunakan untuk memeriksa mikroba yang tidak dapat dicat dan
disuspensikan dalam cairan media tertentu. Dalam sel hidup dalam kultur
jaringan, misalnya, nukleus, membran nukleus, mitokondria, dan tetesan lipid
terlihat jelas, dan latar belakang sitoplasma tampak gelap.
Gambar mikroskop medan gelap
4. Polarization Microscopy
Mikroskop terpolarisasi adalah mikroskop yang digunakan untuk
mengamati sayatan tipis, pada prinsipnya sama dengan mikroskop yang
digunakan pada biologi. Keutamaannya cahaya yang dipergunakana harus
terpolarisasi (dibias/dibelokkan), karena dengan sinar itu beberapa sifat dari
kristal akan nampak jelas sekali (Welford, 1988).
Mikroskop polarisasi menggunakan cahaya terpolarisasi guna menganalisa
struktur yang birefringent. Birefringence – suatu properti spesimen yang
transparan dengan 2 indeks refraktif yang berbeda pada orientasi yang berbeda
untuk membedakan cahaya terpolarisasi ke dalam kedua komponen. Cahaya
terpolarisasi, hanya berfluktuasi/bergerak di satu dataran karena polar hanya
meneruskan cahaya pada dataran tersebut. Jika 2 polar diletakkan di atas yang
lainnya, arahkan sinar ke atas dan putar relatif terhadap yang lain, akan ada 1
posisi dimana 2 dataran tertransmisi bertemu, yang akan tampak cerah. Pada
90° terhadap orientasi ini, semua cahaya akan berhenti (gelap) (Hecht,
1975:102)
Metode ini didasarkan pada perilaku dari beberapa komponen sel dan
jaringan ketika mereka diamati dengan cahaya terpolarisasi. Jika bahan
tersebut isotropik, cahaya terpolarisasi disebarkan melalui itu dengan
kecepatan yang sama. Zat atau struktur tersebut ditandai dengan memiliki
indeks yang sama bias ke segala arah. Di sisi lain, dalam materi anisotropis
kecepatan propagasi cahaya terpolarisasi bervariasi (DeRobertis, 1975:78)
Gambar mikroskop terpolarisasi
4. Electron Microscopy
Mikroskop elektron adalah jenis perangkat dimana elektron yang
digunakan untuk menghasilkan gambar spesimen, kekuatan perbesaran jauh
lebih tinggi dibandingkan dengan mikroskop cahaya biasa. (DeRobertis, dkk,
1975 : 88). Prinsip kerja dengan memfokuskan seberkas elektron melalui
spesimen atau pada permukaannya. Resolusi berbanding terbalik dengan
panjang gelombang radiasi yang digunakan mikroskop untuk mencitra, dan
elektron mempunyai panjang gelombang yang lebih pendek dari cahaya
tampak.resolusinya dapat mencapai 0,002 nm atau dapat mencapai 100x
mikroskop cahaya. Ultrastruktur sel mengacu pada anatomi seluler yang
terungkap melalui mikroskop elektron.
Gambar mikroskop elektron
Jenis mikroskop elektron :
a. Transmission Electron Microscope
Mikroskop Elektron Transmisi, atau TEM: Mikroskop elektron transmisi
membentuk irisan tipis suatu spesimen.
b. Scanning Electron Microscope
Mikroskop Elektron Payar, atau SEM: Spesimen yang diambil dengan
mikroskop elektron payar menunjukkan citra 3-D (Campbell, 2010:104)
c. Scanning Tunneling Microscope
Scanning Tunneling Microscope, atau STM: Digunakan untuk mengubah
materi yang diamati oleh manipulasi atom individu, yang membantu untuk
memicu reaksi kimia, juga untuk menciptakan ion dengan elektron individu
yang dihapus dari atom dan kemudian reverting mereka kembali ke atom oleh
penggantian elektron.
d. Scanning Mikroskop Elektron Transmisi
Scanning Mikroskop Elektron Transmisi, atau STEM: Ini hanyalah sebuah
mikroskop biasa dengan sistem scanning yang ditambahkan ke dalamnya.
Menggunakan berkas elektron tunggal, tempat kecil yang digunakan untuk
pemindaian spesimen dengan gambar yang dikumpulkan pada detektor di
bawah spesimen. Instrumen ini sangat berkhasiat untuk Mikroanalisis X-Ray
bagian kecil dari irisan tipis spesimen (Alim, 2013)
5. X-Ray Diffraction
Teknik yang digunakan dalam biologi molekuler, khususnya, untuk studi
asam nukleat dan struktur protein, dapat juga digunakan untuk mempelajari
keteraturan atom atau molekul dalam suatu struktur tertentu (Hecht, 1975:
34). Metode ini didasarkan pada kenyataan bahwa kisi dimensi molekul
(yaitu, kristal) menghasilkan difraksi sinar-x. Sinar x sendiri terbentuk
biamana suatu logam sasaran ditembaki elektron berenergi tinggi. Teknik
yang paling canggih memungkinkan penentuan lengkap struktur tiga dimensi
dari protein seperti myoglobin, hemoglobin, dan lain-lain (DeRobertis, 1975:
95).
Gambar Difraksi sinarX
SEJARAH SEL DAN METODE MEMPELAJARI SEL
A. Sejarah sel
Sel merupakan unit terkecil dari makluk hidup, sel berada pada
makluk hidup diantaranya hewan dan tumbuhan, strukturnya yang kecil
dan tidak dapat dilihat dengan kasaat mata sehingga memungkinkan
untuk kita melakukan pengamatan sel-sel hidup di bawah mikroskop.
Semua organisme, tumbuhan, hewan, dan mikrobia, terdiri dari sel. Sel
hanya berasal dari sel yang ada sebelumnya, setiap sel memiliki
kehidupan sendiri disamping peran gabungan di dalam organisme
multisel. Pada organisme multisel, sel mempunyai tugas khusus
tergantung di jaringan mana sel itu berada, dan setiap sel bergantung
pada sel-sel lain untuk melakukan fungsi yang tidak bisa dilakukan
sendiri.
Penemuan mengenai sel tidak terlepas dengan adanya
mikroskop serta perkembanagannya. Perkembangan penemuan serta
konsep sel berjalan seiring perkembangan mikroskop. Ini dikarenakan
mikroskop sangat membantu dalam perkembangan pengkajian ilmu-
ilmu tentang sel. Berbagai penemuan yang telah dilakukan oleh
Loewenhoek diperjelas lagi oleh seorang ilmuan berkebangsaan inggris
yang bernama Robert Hooke. Dia melihat sebuah irisan jaringan gabus
kering dibawah mikroskopnya dan mengatakan bahwa semuanya
berproliferasi dan berpori seperti sarang lebah dan strukturnya seperti
box dan dia menyebutnya sebagai “sel” yang berarti suatu ruang yang
kosong, dan inilah pertama kali dikenalkan istilah sel dalam dunia
biologi walaupun pada akhirnnya tidak demikian halnya dengan sel
yang bukan merupakan suatu ruang kosong.
Berikut merupakan perkembangan teori sel :
Tahun Ahli Sains Penemuan & Teori
1665 Robert Hooke
Mencipta mikroskop.Mengamati gabus, melihat struktur ‘kotak-kotak’ kecil yang statik, lalu dipanggil ‘cell’.
Lewat 1660 anAnton Van
Leuwenhock
Mengamati struktur bergerak (‘animalcules’) dari sampel air. Saranan: ada struktur hidupan yang terdiri dari sel tunggal.
1802-1808 Mirbelmengengemukakan bahwa tanaman tersususn atas jaringan membrane sel
1820 Robert Brown
Merancang lensa yang dapat lebih fokus untuk mengamati sel. Titik buram yang selalu ada pada sel telur, sel polen, sel dari jaringan anggrek yang sedang tumbuh. Titik buram disebut sebagai nukleus.
1829 Hertwig
Mengajukan Teori Protoplasma yang menyatakan bahwa sel merupakan kumpulan substansi hidup yang disebut protoplasma yang di dalamnya mengandung nucleus dan abgian luarnya dibatasi oleh dinding sel
1830 Theodore Schwann
Mengamati sel rawan.Saranan: sel hewanmempunya struktur dasar yang mirip sel tumbuhan.
1831 Robert Brown
Mengemukakan bahwa inti sel merupakan komponen dasar dan tetap sel selain itu juga menamai sitoplasma merupakan sebutan protoplasma dalam sel dan karioplasma untuk protoplasma dalam inti, menurutnya partikel dalam sel mengalami gerakan yang dinamakan gerakan brown.
1838Matias Jacob
SchleidenAda hubungan yang erat antara nukleus dan perkembangan sel.
1839 Scleiden dan Schwan
mengemukakan teori yang disebut Teori Sel yang menyatakan ‘semua makhluk hidup tersusun atas sel-sel’ atau sel merupakan elemen dasar dari makhluk hidup.
1840 J.E PurkinjeMemberikan nama protoplasma untuk substansi dalam sel.
1858 R. Virchowmenyatakan bahwa semua sel berasal dari sel yang telah ada (omnis cella a cella).
L.St. GeorgeMenemukan organela sel yang sekarang dinamakan kompleks golgi.
1869 F. miescher Menemukan nuklein
1878 ScleidenMengungkap proses kariokinesis
1887-1888Van Beneden & T.
BoveriMenemukan sentriol
1898 G. GolgiMenemukan kompleks golgi sel saraf
Fleming dan Strassburger
Penemuan lain mengenai pembelahan sel pada hewan dan tanaman
1890 Waldeyer Penemu kromosom
Berasaskan perkembangan diatas, prinsip mengenai teori sel
modern telah dirumuskan. Terdapat 3 Prinsip Teori Sel, yaitu :
1. Setiap organisme hidup terbentuk dari satu atau lebih sel
2. Organisme hidup yang paling kecil ialah sel tunggal, dan sel
adalah unit fungsional organisme multisel.
3. Semua sel terbentuk daripada sel yang ada sebelumnya
Sel merupakan bentukan yang kecil dan rumit. Sulit untuk melihat
struktur dan menemukan komposisi molekulernya, Ada dua cara atau
metode mempelajari sel, yaitu dengan teknik analisis instrumental dan
teknik analisis sitologi dan sitokimia
B. Cara Mempelajari Sel
Klasifikasi cara memempelajari sel dapat dipandang dari sifat
selnya, misalnya adalah cara mempelajari sel hidup dan cara
mempelajari sel yang mati. Pada prinsipnya, ada dua teknik umum
mempelajari sel. Sulit untuk melihat struktur dan menemukan
komposisi molekulernya, Ada dua cara atau metode mempelajari sel,
yaitu dengan teknik analisis instrumental dan teknik analisis sitologi
dan sitokimia
1. Teknik Analisis Instrumental
Dua sifat sel yang menjadi dasar pengembangan teknik analisis
instrumental pada sel, ialah ukuran sel dan sifat sel yang tembus cahaya.
Sel mempunyai ukuran yang sangat kecil yang dinyatakan dalam micron
(1 mikron =1/1000 mm = 1/25.400 inci). Sel hewan terkecil mencapai 4
mu (milimikron). Meskipun demikian, ada beberapa sel protozoayang
mempunyai ukuran mencapai beberapa mm, misalnya spirostomum dari
golongan ciliata mencapai ukuran 3 mm (Storer dan Usinger, 1957:247).
Pada hal daya mata manusia untuk membedakan antara objek tidak mampu
melebihi jara 0,1 mm (100u).
Oleh karena itu, diperlukan teknik instrumental yang mampu
membesarkan obyek mampu membesarkan obyek untuk mempelajari sel,
berupa mikroskop, yang macam-macamnya telah disebutkan. Setiap jenis
mikroskop mempunyai kelebihan dan kekurangannya masing-masing.
Misalnya electron mikroskop mampu untuk mengenal bagian sel sampai
pada tingkatan molekul, tetapi tidak dapat digunakan untuk mempelajari
sel hidup karena terlalu tebal. Untuk mengatasi sifat kedua dari sel, yaitu
sifatnya yang tembus cahaya, dibutuhkan alat yang dapat meningkatkan
kontras. Sel memiliki sifat tembus cahaya, menurut De Reberties (1975 :
82) Karena sel mengandung banyak air, bila telah kering sifat kontrasnya
meningkat. Teknik lain untuk meningkatkan kontras sel adalah dengan
teknik pewarnaan. Masalahnya teknik pearnaan ini tidak dapat digunakan
untuk meningkatkan kontras pada sel hidup. Karena mewarnai sel
memerlukan serangkaian teknik, mulai dari fiksasi, dehidrasi embedding,
dan pemotongan atau seksi serta pewarnaan. Unutk meningkatkan sifat
kontras pada sel hidup dapat digunakan mikroskop fase kontras dan
mikroskop interferensi (De Reberties, dkk. 1975 :82).
a. Pembedahan mikro
Merupakan suatu metode yang secara signifikan dalam
pengembangan pengetahuan tentang sel hidup. Peralatan yang
digunakan seperti mikropipet, jarum mikro, mikro elektroda dan
mikrotermocuples. Peralatan ini merupakan alat – alat khusus
untuk mengontrol pergerakan atau digunakan untuk praktikum
dibawah mikroskop.
b. Fiksasi
Suatu usaha untuk mengeringkan sitoplasma sel sehingga
organela sel tetap tinggal didalam sel agar dapat diamati dengan
jelas atau mempertahankan elemen-elemen sel/jaringan agar tetap
pada tempatnya dan tidak mengalami perubahan bentuk dan
ukuran. Fiksatif mempunyai kemampuan mengubah indeks bias
bagian sel sehingga mudah dilihat dimikroskop serta membuat
jaringan mudah menyerap zat warna. Beberapa cairan yang
digunakan cairannya adalah aldehid dengan asam amino.
Fiksasi membawa kematian sel sedemikian rupa bahwa
struktur sel hidup yang diawetkan dengan penambahan jumlah
minimum artefak. Beberapa metode fiksasi, pada saat yang sama,
berguna dalam menjaga komposisi kimia dari sel sebagai utuh
mungkin. Pemilihan fiksatif yang cocok ditentukan oleh jenis
analisis yang diinginkan. Misalnya, untuk mempelajari inti dan
kromosom, fiksatif asam sering digunakan. Aseton, formaldehida,
dan glutaraldehid, yang menghasilkan denaturasi minimal dan
melestarikan beberapa sistem enzim.
c. OS04
Merupakan salah satu yang sering digunakan untuk
penyelidikan struktur sel dalam mikroskop. Subtansi yang menjadi
komponennya yaitu asam nuklead yang mampu mengikat OSO4.
Serta dapat mempertahankan suhu 0 derajat. Osmium ferri (0s04)
adalah salah satu yang paling sering digunakan fiksatif untuk
investigasi struktur sel di bawah mikroskop elektron. Reaksi yang
fiksatif ini telah dengan lipid mungkin karena ikatan rangkap yang
membentuk ester osmium tidak stabil, yang terurai untuk deposit
osmium oksida atau hidroksida. Fiksatif ini menyebabkan protein
gel awalnya, menyajikan struktur homogen di bawah mikroskop
elektron. Gelasi awal ini kemudian dapat diikuti oleh oksidasi
lebih lanjut dan solubilisasi dari beberapa produk.
Berdasarkan studi pada pengikatan osmium ferri oleh zat-
zat yang berbeda, telah ditemukan bahwa asam .nucleic tidak
mengikat 0s04. Osmium fiksasi telah ditingkatkan dengan
memperkenalkan solusi penyangga di pH7 fisiologis
mempertahankan tekanan osmotik, menambahkan ion kalsium, 8
dan mempertahankan suhu sekitar 0 ° C.
d. Pembekuan dan pengeringan
Metode pembekuan dilakukan dengan memotong sel
menjadi bagian yang kecil kemudian diletakkan pada suhu -160
sampai -190, sedangkan pada proses pengeringan dikeringkan pada
suhu tinggi .air dalam jaringan ini menjadi kering dan berubah
menjadi gas dan sampai menjadi kering. Manfaat metode ini jelas,
jaringan tidak menyusut seluruhnya larut, subtansinya di dalamnya
tidak menjadi ekstrak. Penemuan ini dilakukan pada sel ginjal
ketika melakukan proses eksresi. Tetapi beberapa sel menolak
melakukan pembekuan, sebagai contoh sperma. Sperma tidak
dapat bertahan dalam kondidi dingin. Pembekuan awal umumnya
dilakukan dengan terjun potongan kecil jaringan dalam bak
nitrogen cair didinginkan sampai suhu dari.
-160 Sampai -190 ° C. Fiksasi dalam helium cair dekat mutlak 0 °
(Kelvin) juga telah digunakan. Jaringan dikeringkan dalam vakum
pada-30 -40 ° C. Dalam kondisi seperti ini air dalam jaringan
berubah langsung menjadi gas, dan dehidrasi dicapai.
Keuntungan dari metode ini adalah jelas. Jaringannya tidak
segan-segan; fiksasi adalah homogen di seluruh; zat terlarut tidak
diekstraksi; posisi jagung kimia dipertahankan praktis tidak
berubah; dan struktur, pada umumnya, diawetkan dengan sedikit
modifikasi yang dihasilkan oleh kristal es (Gambar. 6-1, B). Selain
itu, fiksasi berlangsung sangat cepat sehingga fungsi sel dapat
ditangkap pada saat-saat kritis, seperti ketika sel-sel ginjal
mengekskresikan bahan berwarna.Teknik pengeringan beku harus
dianggap sebagai perantara antara pemeriksaan jaringan segar dan
tetap, karena banyak dari komponen seluler yang diawetkan dalam
bentuk larut sama seperti di negara hidup. Sejak beberapa sel dapat
menahan pembekuan cepat, prosedur ini umumnya digunakan
untuk membuat mereka hidup (misalnya, spermatozoa).
e. Penempelan dan pembelahan
Merupakan jaringan yang sudah dikeringkan kemudian
ditempelkan pada parafin yang kemudian didinginkan agar dapat
dipotong menggunakan mikrotom. harus dibelah sebelum
diobservasi dibawah mikroskop.
f. Pewarnaan sel
Pewarnaan (stainning) merupakan pemberian warna pada
jaringan/ sel/ komponennya supaya mudah diamati di bawah
mikroskop cahaya. Zat warna yang digunakan harus memiliki
syarat sebagai berikut: senyawa organik kompleks punya
pembawaan khusus (warna), dapat dipertahankan dalam jaringan,
terdiri dari gugus chromophore. Intensitas pewarnaan dengan
pewarna dasar atau asam tergantung pada tingkat keasaman atau
kebasaan dari media.
Tiap bagian dari sel / komponen dalam sel mempunyai
sifat- sifat khusus (afinitas terhadap zat warna juga tidak sama).
Zat warna mempunyai kemampuan khusus dalam mewarnai
jaringan sesuai sifatnya. Dua macam zat warna denga sifat sama
dapat mempengaruhi/ memberi kemampuan tidak sama dalam
mewarnai 1 macam jaringan (perlu mengenali setiap bagian dari
sel & mengenali setiap zat warna yg akan digunakan). Beberapa
metode histokimia berdasarkan sifat pewarnaan ini protein
sekarang digunakan. Salah satu yang paling dikenal adalah metode
hijau cepat untuk histon. Beberapa pewarna dasar dari kelompok
thiazine, terutama thionine, biru A, dan toluidin biru, noda
komponen sel tertentu warna yang berbeda dari warna asli
pewarna.
g. Metachromasi
Metachromasy (metachromasia) merupakan pewarna dasar
yang terdiri atas kelompok thiazine tersusun atas sebagian tionin,
biru A dan toluidin biru, mewarnai bagian-bagian sel menjadi
berbeda dari warna aslinya. adalah perubahan karakteristik
dalam warna dari pewarnaan dilakukan di jaringan biologi ,
dipamerkan oleh beberapa anilin pewarna ketika mereka mengikat
zat tertentu hadir dalam jaringan ini, yang
disebut chromotropes . Misalnya, toluidin biru menjadi merah
muda ketika terikat ke tulang rawan . reaksi warna muncul pada
bagian yang mengandung polisakarida dalam asam nukleat dan
beberapa asam lemak.
Mekanisme yang mendasari metachromasia adalah adanya
polyanions dalam jaringan. Ketika jaringan-jaringan ini diwarnai
dengan larutan zat warna dasar pekat, seperti toluidin biru,
molekul dye cukup dekat untuk membentuk dimer dan polimer
agregat. Sifat penyerapan agregasi ini berbeda dari molekul dye
nonaggregated individu. Sel dan jaringan struktur yang memiliki
konsentrasi tinggi terionisasi sulfat dan fosfat kelompok-seperti
substansi dasar tulang rawan, heparin yang mengandung butiran
sel mast, dan retikulum endoplasma kasar plasma sel-pameran
metachromasia. Oleh karena itu, toluidin biru akan muncul ungu
menjadi merah ketika noda komponen ini.
2. Teknik Analisis Sitologi dan Sitokimia
Teknik analisis sitologi dan sitokimia dalam mempelajari
sel yaitu untuk mengidentifikasi dan lokalisasi komponen kimiawi
sel, baik yang sifatnya kualitatif maupun kuantitatif. Selain itu juga
adalah untuk mempelajari dinamika perubahan dinamika organisasi
sitokimianya yang terjadi atas perbedaan fungsinya. Dengan
demikian, dapat diharapkan ditemukan peran perbedaan komponen
selular dalam proses metabolik sel. Sitokimia modern, mengikuti
tiga metode pendekatan utama, yaitu :
a. Metode fraksionasi
Fraksinasi sel atau fraksinasi subselular ialah teknik untuk
memisahkan bagian-bagian sel. Metode ini melibatkan
homogenitas yang pada dasarnya hancur pada prosedur kimia.
Berbagai fraksi sel menganalisis menggunakan metode
analisis mikrokimia dan biokimi. Cara ini meliputi
homogenasi dan dekstruksi sel, melalui prosedur kimiawi
maupun mekanik, diikuti pemisahan fraksi selular tergantung
pada massa, permukaan, gravitasispesifik.
b. Mikrokimia dan Ultramikrokimia
Banyak cara untuk menganalisis mikro dan
ultramikrokimia antaralain dengan mikrokolorimeter,
mikrospetrometrik, dll. Cara-cara tersebut memiliki
sensitifitas tinggi sehinnga dapat digunakan untuk
membedakan enzim dan koenzim.
c. Pewarnaan Sitokimia dan Histokimia
Sitokimia dan histokimia pewarnaan metode ini untuk
penentuan cytochemical dan histokimia dari zat kondisi
tertentu harus dipenuhi:
1. Substansi tidak boleh bergerak dari lokasi semula
2. Zat ini harus diidentifikasi dengan prosedur yang spesifik
untuk itu, atau untuk kelompok kimia mana ia berasal.
Identifikasi ini dapat dilakukan dengan:
a. Reaksi kimia yang mirip dengan yang digunakan dalam
kimia analitik, namun disesuaikan dengan jaringan.
b. Reaksi yang spesifik untuk kelompok tertentu zat
c.Millon Reaksi merupakan reagen nitrous-merkuri
diterapkan pada jaringan bereaksi dengan kelompok
tirosin hadir di sisi-rantai protein, membentuk endapan
merah.
d. Reaksi diazonium meruapakan agen kromogenik,
sebuah diazonium hidroksida, bereaksi dengan tirosin,
triptofan, dan histidifle. Membentuk kompleks warna
merah.
e. Deteksi kelompok -SH meruapak pewarnaan yang
menentukan reaksi dari reagen sulfhydryl merah,1-
(4chloromercuri-phenylazo) -naphthol-2,pertama kali
digunakan untuk tujuan ini
f. Deteksi Arginin merupakan tesSakaguchi untuk arginin
yang dikenalkan pada histokimia. Warna merah ketika
potongan jaringan diperlakukan dengan campuran alkali
dari-naftol dan natrium hipoklorit. Konsentrasi yang tinggi
arginin dalam jaringan adalah indikasi dari protein dasar,
seperti histon.
DAFTAR PUSTAKA
Alim, Tamri. 2013. Bio Sel dan Molekuler. http://www.biologi-sel.com/2013/03/mikroskop-elektron.html. Diakses pada hari Rabu, 17 September 2014, pukul 21 :39.
Anshory, I. 1984. Biologi umum. Genesa Exact. Bandung.Campbell and Reece. 2002. Biologi Jilid I. Jakarta: Erlangga.Campbell & Jane B, Reece. 2010. Biologi I Edisi 8. Jakarta : Erlangga.DeRobertis, E.D.P,dkk, 1975. Cell Biology. W.B. Saunders Co : Philadelphia.Francon, M. 1961. Progress in Mocroscopy, America Edition. Row, Peterson
and Company: New York.Hecht, Eugene. 1975. Theory and Problem of Optics. Mc Graw- Hill Book
Company : USA.Herzberg, Gerhard, F.R.S.C. 1945. Molekular Spectra and Molekuler
Structure, Elevent Edition. D Van Nostrand Company : Canada.Muslim, Chorul. 2003. Biologi Molekuler Sel. Bengkulu: Dikti Bengkulu.Reksoatmojo, Issoegianti. 1993. Biologi Sel. Yogyakarta: Depdikbud.Volk dan Wheeler. 1993. 1993. Mikrobiologi Dasar. Jakarta: Erlangga.Wolfe, Stephen L., 1983. Introduction To Cell Biology. California:
Wadsworth Publishing CompanyWelford, W.T. 1988. Optics, Third Edition. Oxford University Press : New
York.Yamin, Wildan. 2003. Biologi Modern. Bandung : Tarsito.
Hasil diskusi :
1. Norlela
a. Bagaimana tingkat keakuratan mikroskop?
b. Mengalami kejadian fatal dimasa lalu, apakah yang mengakibatkan hal
tersebut? Kesalahan diagnosa dokter/ mekanisme pengecekkan?
Jawab :
a. Secara garis besar mikroskop dibedakan menjadi 2, yaitu mikroskop
cahaya dan mikroskop elektron. Mikroskop cahaya memiliki
keakuratan lebih rendah dari pada mikroskop elektron, sehingga untuk
keakuratan menggunakan mikroskop elektron, yaitu dengan
Mikroskop Elektron Transmisi (MET).
b. Pada kasus ini, ada 2 kemungkinan, yaitu human error dan tools
error. Human error dimaksudkan bahwa kesalahan yang terjadi
bersumber dari orang yang melakukan diagnosa ataupun mekanisme
pengecekkan, sehingga keadaan yang sebenarnya menjadi tidak
terlihat. Tools error dimaksudkan alat yang digunakan memang sudah
tidak berstandar, sehingga saat digunakan untuk pengecekkan terjadi
kesalahan.
2. Zahronna
a. Bagaimana pembagian jenis mikroskop?
b. Bagaiman kegunaan mikrokop MET dan MES?
Jawab :
a. Mikroskop secara garis besar dibedakan menjadi 2, yaitu mikroskop
cahaya dan mikroskop elektron. Sedang mikroskop cahaya dibedakan
menjadi 4 (mikroskop biasa, mikroskop flouresensi, mikroskop fase
kontras, mikroskop polarisasi)
b. Kegunaan mikroskop :
1) Mikroskop Elektron Transmisi (MET), digunakan untuk melihat
irisan tipis/replika, dengan perbesaran puluhan-ratusan.
2) Mikroskop Elektron Payar (MES), untuk melihat permukaan sel
menyelimuti suatu rongga/saluran, dengan perbesaran lebih rendah
dari MET. Contohnya silia, flagella, spermatozoa.
3. Okta
a. Mengapa pewarnaan sel sering digunakan dalam mendeteksi sel
dibandingkan metode lainnya?
Jawab :
Karena pewarnaan merupakan hal yang paling sederhana, banyak dan
mudah digunakan. Dikatakan sederhana karena hanya menggunakan
satu jenis zat warna untuk mewarnai. Kebanyakan bakteri mudah
bereaksi dengan pewarnaan sederhana karena sitoplasmanya bersifat
basofilik. Pewarna sederhana misalnya kristal violet dan karbol
fuehsin.
Top Related