BIOLOGI SEL: SEJARAH, APA YANG DIPELAJARI, APLIKASI DAN KONSEP - BIOLOGI - 2025

The Cell Biology adalah cabang dari biologi yang mempelajari semua aspek kehidupan sel. Artinya, dengan struktur, fungsi, evolusi, dan perilaku sel-sel yang menyusun makhluk hidup di bumi; dengan kata lain, segala sesuatu yang melekat pada kelahiran, kehidupan dan kematiannya.

Ini adalah ilmu yang mengintegrasikan sejumlah besar pengetahuan, di antaranya adalah biokimia, biofisika, biologi molekuler, ilmu komputasi, biologi perkembangan dan perilaku, dan biologi evolusi, masing-masing dengan pendekatan dan pendekatannya sendiri. strategi eksperimen mereka sendiri untuk menjawab pertanyaan spesifik.

Siluet mikroskop (Sumber: Karen Arnold via Wikimedia Commons)

Karena teori sel menyatakan bahwa semua makhluk hidup terdiri dari sel, biologi sel tidak membedakan antara hewan, tumbuhan, bakteri, archaea, alga atau jamur dan dapat berfokus pada sel individu atau pada sel milik jaringan dan organ tubuh. individu multiseluler yang sama.

Jadi, karena ini adalah ilmu eksperimental (bukan deskriptif), penelitian dalam cabang biologi ini bergantung pada metode yang tersedia untuk mempelajari ultrastruktur sel dan fungsinya (mikroskop, sentrifugasi, kultur). in vitro, dll.)

Sejarah biologi sel

Beberapa penulis menganggap bahwa kelahiran biologi sel terjadi dengan munculnya teori sel yang dikemukakan oleh Schleiden dan Schwann pada tahun 1839.

Namun, penting untuk mempertimbangkan bahwa sel-sel tersebut telah dijelaskan dan dipelajari bertahun-tahun sebelumnya, dimulai dengan penemuan pertama Robert Hooke yang, pada tahun 1665, untuk pertama kalinya melihat sel-sel yang merupakan jaringan mati dari lembaran gabus; dan dilanjutkan dengan Antoni van Leeuwenhoek, yang bertahun-tahun kemudian mengamati sampel dengan mikroorganisme berbeda di bawah mikroskop.

Potret Robert Hooke (Sumber: Gustav VH, melalui Wikimedia Commons)

Setelah karya Hooke, Leeuwenhoek Schleiden dan Schwann, banyak penulis juga mengabdikan diri pada tugas mempelajari sel, dengan rincian mengenai struktur internal dan fungsinya diperhalus: inti sel eukariotik, DNA dan kromosom, mitokondria, retikulum endoplasma, kompleks Golgi, dll.

Pada pertengahan abad ke-20, bidang biologi molekuler mengalami kemajuan yang berarti. Hal ini mempengaruhi bahwa selama tahun 1950-an, biologi sel juga mengalami pertumbuhan yang cukup besar, karena selama tahun-tahun tersebut dimungkinkan untuk memelihara dan menggandakan sel secara in vitro, diisolasi dari organisme hidup.

Kemajuan dalam mikroskop, sentrifugasi, formulasi media kultur, pemurnian protein, identifikasi dan manipulasi garis sel mutan, eksperimen dengan kromosom dan asam nukleat, antara lain, menetapkan preseden untuk kemajuan pesat biologi sel ke era saat ini.

Apa yang kamu pelajari? (objek studi)

Biologi sel bertanggung jawab untuk mempelajari sel prokariotik dan eukariotik; dia mempelajari proses pembentukannya, kehidupannya dan kematiannya. Biasanya dapat berfokus pada mekanisme pensinyalan dan penataan membran sel, serta pengorganisasian sitoskeleton dan polaritas sel.

Ia juga mempelajari morfogenesis, yaitu, mekanisme yang menggambarkan bagaimana sel berkembang secara morfologis dan bagaimana sel yang "matang" dan berubah sepanjang hidup mereka berubah dari waktu ke waktu.

Sel jamur dari spesies Saccharomyces cerevisiae.

Dalam biologi sel, topik yang berkaitan dengan mobilitas dan metabolisme energi dimasukkan, serta dinamika dan biogenesis organel internal mereka, dalam kasus sel eukariotik (nukleus, retikulum endoplasma, kompleks Golgi, mitokondria, kloroplas, lisosom, peroksisom, glikosom, vakuola, glioksisom, dll.).

Ini juga melibatkan studi tentang genom, organisasi mereka, dan fungsi nuklir secara umum.

Dalam biologi sel, bentuk, ukuran dan fungsi sel yang membentuk semua organisme hidup dipelajari, serta proses kimia yang terjadi di dalamnya dan interaksi antara komponen sitosolnya (dan lokasi subselulernya) dan sel dengan lingkungannya.

Konsep penting dalam biologi sel

Ilustrasi pembagian sel. Sumber: pixabay.com

Memasuki bidang biologi sel adalah tugas sederhana ketika mempertimbangkan beberapa pengetahuan dasar atau konsep penting, karena dengan ini dan dengan penggunaan akal, dimungkinkan untuk memahami secara mendalam dunia sel yang kompleks.

Sel

Skema dua jenis sel di alam: eukariota dan prokariota. Bagian utama ditampilkan, menunjukkan perbedaan di antara mereka (Sumber: Tidak ada penulis yang dapat dibaca mesin disediakan. Mortadelo2005 diasumsikan (berdasarkan klaim hak cipta). Melalui Wikimedia Commons)

Di antara konsep fundamental yang harus diperhitungkan dalam panorama adalah konsepsi bahwa sel adalah unit dasar kehidupan, yaitu bahwa sel adalah "blok" yang memungkinkan pembentukan organisme yang dapat kita sebut "hidup" dan itu semua. mereka dipisahkan dari lingkungan ekstraseluler berkat adanya membran.

Terlepas dari ukuran, bentuk, atau fungsinya dalam jaringan tertentu, semua sel menjalankan fungsi dasar yang sama yang menjadi ciri makhluk hidup: mereka tumbuh, makan, berinteraksi dengan lingkungan, dan berkembang biak.

DNA

Molekul DNA. Sumber: wikipedia.org

Meskipun ada sel eukariotik dan sel prokariotik, yang pada dasarnya berbeda dalam hal organisasi sitosolnya, sel apa pun yang ada dalam pikiran, semua, tanpa kecuali, memiliki asam deoksiribonukleat (DNA) di dalamnya, sebuah molekul yang menampung " bidang struktural, morfologi dan fungsional "dari sebuah sel.

Sitosol

Diagram sel hewan dan bagian-bagiannya. Sitosol diberi nama di bagian bawah. (Sumber: Alejandro Porto melalui Wikimedia Commons)

Sel eukariotik memiliki organel khusus dalam sitosolnya untuk fungsi berbeda yang berkontribusi pada proses vitalnya. Organel ini melakukan produksi energi dari bahan nutrisi, sintesis, pengemasan, dan pengangkutan banyak protein seluler, serta impor dan pencernaan partikel besar.

Sitoskeleton

Sel memiliki sitoskeleton internal yang mempertahankan bentuk, mengarahkan pergerakan dan pengangkutan protein dan organel yang menggunakannya, serta membantu pergerakan atau perpindahan seluruh sel.

Organisme uniseluler dan multiseluler

Ada organisme uniseluler dan multiseluler (yang jumlah selnya sangat bervariasi). Studi biologi sel biasanya berfokus pada organisme "model", yang telah didefinisikan menurut jenis sel (prokariota atau eukariota) dan menurut jenis organisme (bakteri, hewan atau tumbuhan).

Gen

Gen adalah bagian dari informasi yang dikodekan dalam molekul DNA yang ada di semua sel di bumi.

Ini tidak hanya memenuhi fungsi dalam penyimpanan dan pengangkutan informasi yang diperlukan untuk menentukan urutan protein, tetapi juga menggunakan fungsi pengaturan dan struktural yang penting.

Aplikasi Biologi Sel

Ada banyak sekali aplikasi untuk biologi sel di bidang kedokteran, bioteknologi, dan lingkungan. Berikut beberapa aplikasinya:

Pewarnaan fluoresen in situ dan hibridisasi (IKAN) kromosom dapat mendeteksi translokasi kromosom dalam sel kanker.

Teknologi mikroarray dari "chip" DNA memungkinkan untuk mengetahui kontrol ekspresi gen ragi, selama pertumbuhannya. Teknologi ini telah digunakan untuk memahami ekspresi gen manusia di berbagai jaringan dan sel kanker.

Antibodi berlabel fluoresensi, khusus melawan protein filamen menengah, memungkinkan untuk mengetahui jaringan dari mana tumor berasal. Informasi ini membantu dokter memilih pengobatan yang paling tepat untuk melawan tumor.

Penggunaan protein fluoresen hijau (GFP) untuk melokalisasi sel di dalam jaringan. Menggunakan teknologi DNA rekombinan, gen GFP dimasukkan ke dalam sel spesifik dari hewan lengkap.

Contoh Penelitian Terbaru dalam Biologi Sel

Dua contoh artikel yang diterbitkan dalam jurnal Nature Cell Biology Review dipilih. Ini adalah sebagai berikut:

Peran pewarisan epigenetik pada hewan (Pérez dan Ben Lehner, 2019)

Telah ditemukan bahwa molekul lain, selain urutan genom, dapat mentransfer informasi antar generasi. Informasi ini dapat diubah oleh kondisi fisiologis dan lingkungan dari generasi sebelumnya.

Jadi, ada informasi dalam DNA yang tidak terkait dengan sekuens (modifikasi kovalen histon, metilasi DNA, RNA kecil) dan informasi yang tidak bergantung pada genom (mikrobiom).

Pada mamalia, malnutrisi atau nutrisi yang baik mempengaruhi metabolisme glukosa pada keturunannya. Efek ayah tidak selalu dimediasi oleh gamet, tetapi mereka dapat bertindak secara tidak langsung melalui ibu.

Bakteri dapat diturunkan melalui ibu melalui jalan lahir, atau melalui menyusui. Pada tikus, diet rendah serat menghasilkan penurunan keragaman taksonomi mikrobioma dari generasi ke generasi. Akhirnya, subpopulasi mikroorganisme punah.

Regulasi kromatin dan terapi kanker (Valencia dan Kadoch, 2019)

Saat ini, mekanisme yang mengatur struktur kromatin dan perannya dalam penyakit telah diketahui. Dalam proses ini, pengembangan teknik yang memungkinkan identifikasi ekspresi gen onkogenik dan penemuan target terapeutik menjadi kunci.

Beberapa teknik yang digunakan adalah imunopresipitasi kromatin diikuti sekuensing (ChIP-seq), sekuensing RNA (RNA-seq), uji kromatin transpoaccessible menggunakan sekuensing (ATAC-seq).

Kedepannya, penggunaan teknologi CRISPR - Cas9 dan interferensi RNA akan berperan dalam pengembangan terapi kanker.

Referensi

1. Alberts, B., Bray, D., Hopkin, K., Johnson, AD, Lewis, J., Raff, M.,… & Walter, P. (2013). Biologi Sel Esensial. Ilmu Garland.
2. Bolsaver, SR, Shephard, EA, White, HA, & Hyams, JS (2011). Biologi Sel: kursus singkat. John Wiley & Sons.
3. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Sel: Pendekatan molekuler. Medicinska naklada.
4. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2000). Biologi sel molekuler edisi ke-4. Pusat Nasional untuk Informasi Bioteknologi, Rak Buku.
5. Solomon, EP, Berg, LR, & Martin, DW (2011). Biology (edisi ke-9). Brooks / Cole, Cengage Belajar: USA.