Biologi Sekolah Menengah Atas · Grades 10–12

2Sel: Satuan Bersama Kehidupan

Keroklah bagian dalam pipimu dengan kapas bertangkai, oleskan pada kaca objek, tambahkan setetes zat warna biru, lalu tengok lewat mikroskop pada perbesaran empat ratus kali: sebaran ubin pipih tak beraturan, masing-masing dengan bintik gelap di dekat pusatnya. Kelupas selaput tipis dari sisik bawang bombai dan tengok lagi: bata persegi panjang yang rapi, masing-masing dengan bintiknya sendiri. Air kolam memperlihatkan makhluk lonjong yang mendayung lewat dengan rumbai bulu. Ketiga cuplikan itu tidak punya kesamaan bagi mata telanjang. Di bawah lensa ketiganya dibangun dari benda yang sama — sel — dan bab ini membahas benda apa itu, bagaimana ia dilihat, dan mengapa setiap makhluk hidup terbuat darinya.

2.1 Teori sel

Definisi 2.1 (Sel)

Sebuah sel adalah satuan terkecil makhluk hidup yang dirinya sendiri hidup: sebuah volume isi berair, yaitu sitoplasma, yang terkurung oleh membran plasma tipis yang memisahkannya dari lingkungannya sambil membiarkan zat terpilih menyeberang. Sebuah sel menerima materi dan energi, mengubahnya, tumbuh, dan membelah menjadi dua sel.

Proposisi 2.2 (Teori sel)

Tiga pernyataan, yang ditegakkan lewat mikroskopi pada abad kesembilan belas, membentuk teori sel:

setiap makhluk hidup terbuat dari satu sel atau lebih;
sel adalah satuan dasar struktur dan fungsi makhluk hidup — tidak ada yang lebih kecil yang hidup sendirian;
setiap sel berasal dari sel yang sudah ada sebelumnya, lewat pembelahan.

Bukti percobaan. Pernyataan 1 bersandar pada pemeriksaan sistematis tumbuhan (Schleiden, 1838) dan hewan (Schwann, 1839) dengan mikroskop yang lebih baik: setiap jaringan yang diperiksa, betapa pun berbeda rupanya, terurai menjadi sel. Pernyataan 3 ditegakkan oleh Virchow (1855) dan oleh pengamatan sel yang membelah dalam jaringan yang sedang tumbuh; kemungkinan lain — sel yang terbentuk dengan sendirinya dari cairan — tidak pernah teramati, dan percobaan Pasteur atas mikroba (Bab 18 kembali kepadanya) menutup persoalan itu. Pernyataan 2 mengikuti dari yang pertama dan dari kenyataan bahwa sel yang terpencil, jika dipelihara dalam cairan yang cocok, terus hidup sedangkan serpihan sel mana pun tidak. ∎

Contoh 2.3 (Satu sel atau banyak)

Ragi, paramesium atau bakteri adalah sel tunggal yang mengerjakan segalanya — makan, bergerak, membelah. Pohon ek atau manusia adalah kerja sama sel dari banyak jenis, masing-masing memikul sebagian pekerjaan: tubuh manusia memuat sekitar $3 \times 10^{13}$ sel, dari kira-kira dua ratus jenis. Di antara keduanya terletak koloni dan organisme bersel banyak yang sederhana, tetapi tidak ada makhluk hidup yang dibangun dari sesuatu selain sel.

2.2 Melihat sel: skala dan mikroskop

Definisi 2.4 (Perbesaran dan daya pisah)

Yang disebut perbesaran sebuah alat adalah nisbah ukuran bayangan terhadap ukuran bendanya. Yang disebut daya pisah adalah jarak terkecil antara dua titik yang masih diperlihatkannya secara terpisah. Memperbesar bayangan melampaui apa yang dibenarkan daya pisahnya memperbesar kaburnya, bukan rinciannya.

Proposisi 2.5 (Dua alat, dua skala)

Mikroskop cahaya memperbesar sampai sekitar $\times 1500$ dengan daya pisah sekitar $0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$ : ia memperlihatkan sel, inti sel, kloroplas dan bakteri, berwarna dan hidup. Mikroskop elektron memakai berkas elektron sebagai ganti cahaya: daya pisah di bawah $1\,\mathrm{nm}$ , perbesaran sampai $\times 10^6$ ; ia menyingkapkan struktur dalam sel — membran, mitokondria, ribosom, bahkan molekul besar — tetapi pada cuplikan yang mati, kering dan diiris menjadi lapisan yang lebih tipis daripada satu mikrometer.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Ukuran pada skala logaritmik: tiap langkah sepuluh kali lebih besar. Mata telanjang memisahkan sekitar 0.1\, mm; mikroskop cahaya mencapai 0.2\, µ m dan melihat sel utuh serta bakteri; mikroskop elektron memisahkan nanometer dan memperlihatkan bagian di dalamnya. — Ukuran pada skala logaritmik: tiap langkah sepuluh kali lebih besar. Mata telanjang memisahkan sekitar $0.1\,\mathrm{mm}$ ; mikroskop cahaya mencapai $0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$ dan melihat sel utuh serta bakteri; mikroskop elektron memisahkan nanometer dan memperlihatkan bagian di dalamnya.

Metode 2.6 (Mengukur benda pada sebuah mikrograf)

Sebuah mikrograf membawa perbesaran atau batang skala.

Dengan batang skala: ukur batangnya pada halaman (misalnya $12\,\mathrm{mm}$ untuk batang berlabel $10\,\text{µ}\mathrm{m}$ ) dan bendanya ( $30\,\mathrm{mm}$ ); ukuran sebenarnya adalah $30 \times 10/12 = 25\,\text{µ}\mathrm{m}$ .
Dengan perbesaran: ukuran sebenarnya $=$ ukuran terukur dibagi perbesarannya; sel yang tergambar sepanjang $20\,\mathrm{mm}$ pada $\times 400$ berukuran $20/400 = 0.05\,\mathrm{mm} = 50\,\text{µ}\mathrm{m}$ .
Selalu sebutkan satuannya, dan lakukan penyetaraan: $1\,\mathrm{mm} = 1000\,\text{µ}\mathrm{m}$ , $1\,\text{µ}\mathrm{m} = 1000\,\mathrm{nm}$ .

Contoh 2.7 (Sel pipi)

Sel pipi yang tergambar selebar $24\,\mathrm{mm}$ dari bayangan $\times 400$ berukuran $24/400 = 0.06\,\mathrm{mm} = 60\,\text{µ}\mathrm{m}$ melintang, dan inti selnya, yang tergambar $3\,\mathrm{mm}$ , sekitar $8\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Sel darah merah berukuran $7\,\text{µ}\mathrm{m}$ ; bakteri mulut, yang panjangnya $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ , tampak sebagai titik yang nyaris tak terpisahkan pada perbesaran yang sama.

2.3 Di dalam sel

Definisi 2.8 (Organel)

Sebuah organel adalah struktur di dalam sel, yang terkurung oleh membrannya sendiri, yang menjalankan satu tugas tertentu. Yang utama adalah:

inti sel, yang memuat kromosom — DNA pada Bab 3 — dan mengendalikan kegiatan selnya;
mitokondria, yang panjangnya sekitar $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ , tempat molekul organik dibongkar dengan oksigen untuk melepaskan energi yang terpakai (respirasi seluler, Bab 4);
pada sel tumbuhan, kloroplas, yang hijau oleh klorofil, tempat fotosintesis berlangsung, dan vakuola besar berisi air yang menjaga selnya tetap tegang.

Di luar membrannya, sel tumbuhan terkotakkan oleh dinding sel selulosa yang kaku; sel hewan tidak punya. Sitoplasma setiap sel juga memuat jutaan ribosom, partikel berukuran sekitar $25\,\mathrm{nm}$ yang merakit protein, yang hanya terlihat dengan mikroskop elektron.

Dua sel eukariotik, secara skematis. Keduanya punya membran, sitoplasma dengan mitokondria (jingga) dan inti sel; sel tumbuhan menambahkan dinding selulosa, kloroplas (hijau) dan vakuola pusat yang besar. Keduanya tidak tergambar sebanding: inti sel sesungguhnya sekitar sepersepuluh lebar selnya, dan mitokondria seratus kali lebih kecil daripada selnya.

Definisi 2.9 (Prokariot dan eukariot)

Sel yang DNA-nya terkurung dalam inti sel adalah sel eukariotik: hewan, tumbuhan, jamur dan banyak organisme bersel satu tergolong eukariot. Sebuah sel prokariotik tidak punya inti sel dan tidak punya organel bermembran: DNA-nya terletak bebas dalam sitoplasma, ukurannya sekitar $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ , dan ia diselubungi dinding dari jenisnya sendiri. Bakteri tergolong prokariot.

Contoh 2.10 (Membaca sebuah bakteri)

Mikrograf elektron bakteri usus Escherichia coli memperlihatkan batang sepanjang $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ dan selebar $0.5\,\text{µ}\mathrm{m}$ : sebuah dinding, membran tepat di dalamnya, sitoplasma berbutir yang padat dengan ribosom, dan daerah tengah yang lebih pucat tempat satu-satunya molekul DNA melingkar terletak. Tanpa inti sel, tanpa mitokondria. Namun selnya makan, tumbuh dan membelah tiap dua puluh menit dalam kaldu yang kaya: segala yang dituntut teori sel, dalam seperseribu volume sel pipi.

Sel tumbuhan yang dibelah: dinding yang kaku, membran tipis yang menempel padanya, inti sel, kloroplas yang hijau dan vakuola yang mengisi sebagian besar volumenya.

2.4 Banyak sel, banyak bentuk: spesialisasi

Proposisi 2.11 (Sel yang terspesialisasi)

Dalam organisme bersel banyak, selnya berbagi rancangan dasar yang sama dan DNA yang sama, tetapi tiap jenis punya bentuk dan perlengkapan yang serasi dengan tugasnya: neuron menjulurkan serabut sepanjang satu meter untuk membawa isyarat; sel darah merah telah kehilangan inti selnya dan berupa cakram pipih yang padat dengan hemoglobin; serat otot adalah sel raksasa yang penuh protein yang dapat berkerut; bulu akar berupa tabung tipis yang memperbesar permukaan untuk menyerap air; sel penjaga pada daun berubah bentuk untuk membuka atau menutup sebuah liang. Spesialisasi adalah soal bagian mana dari rancangan bersama itu yang dikembangkan.

Bukti. Diterima tanpa bukti pada tingkat ini. ∎

Contoh 2.12 (Permukaan dan volume)

Mengapa sel begitu kecil? Segala yang diterima atau dikeluarkan sebuah sel menyeberangi membrannya, yang luasnya tumbuh menurut kuadrat ukurannya, sedangkan kebutuhannya tumbuh menurut volumenya, yaitu pangkat tiga. Sel berbentuk kubus bersisi $10\,\text{µ}\mathrm{m}$ punya permukaan $600\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ untuk volume $1000\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ : $0.6\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ membran tiap mikrometer kubik. Pada sisi $100\,\text{µ}\mathrm{m}$ nisbahnya turun menjadi $0.06\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ : sepuluh kali lebih sedikit membran tiap satuan isi. Sel yang besar akan kelaparan di pusatnya; sel yang memang besar (telur katak, serat otot) sebagian besar berupa cadangan yang tidak aktif atau memanjang sehingga tidak ada titik yang jauh dari permukaannya.

Setetes air kolam di bawah mikroskop cahaya: seekor paramesium, satu sel sepanjang seperempat milimeter, mendayung lewat di antara alga hijau dengan kibasan ribuan bulu halus. Satu sel, dan satu organisme utuh.

Catatan 2.13 (Sel sebagai sistem terbuka)

Sel bukanlah kantong yang tersegel. Air, oksigen, glukosa dan ion terus-menerus menyeberangi membrannya, dan sisanya keluar lewat jalan yang sama; sel pipi yang ditaruh dalam air murni menggembung dan pecah dalam hitungan menit, dan yang ditaruh dalam air asin pekat mengerut. Kendali membran atas apa yang masuk dan keluar menjadi pokok jilid Tahun ke-1; untuk sekarang, ingatlah bahwa sel hidup dengan bertukar dengan lingkungannya, dan mati ketika pertukarannya berhenti.

2.5 Latihan

Latihan 2.1 ★

Nyatakan ketiga pernyataan teori sel.

Solusi

Solusi Latihan 2.1.

Setiap makhluk hidup terbuat dari satu sel atau lebih; sel adalah satuan dasar struktur dan fungsi; setiap sel berasal dari sel yang sudah ada sebelumnya lewat pembelahan.

Latihan 2.2 ★

Setarakan: $0.05\,\mathrm{mm}$ ke mikrometer; $2500\,\mathrm{nm}$ ke mikrometer; $7\,\text{µ}\mathrm{m}$ ke milimeter.

Solusi

Solusi Latihan 2.2.

$50\,\text{µ}\mathrm{m}$ ; $2.5\,\text{µ}\mathrm{m}$ ; $0.007\,\mathrm{mm}$ .

Latihan 2.3 ★

Sebuah sel tergambar sepanjang $36\,\mathrm{mm}$ dari bayangan $\times 600$ . Berapa panjang sebenarnya?

Solusi

Solusi Latihan 2.3.

$36/600 = 0.06\,\mathrm{mm} = 60\,\text{µ}\mathrm{m}$ .

Latihan 2.4 ★

Sebutkan tiga struktur yang ada pada sel tumbuhan tetapi tidak pada sel hewan, dan satu struktur yang ada pada setiap sel.

Solusi

Solusi Latihan 2.4.

Hanya tumbuhan: dinding sel, kloroplas, vakuola pusat yang besar. Setiap sel: membran plasma (juga sitoplasma dan ribosom).

Latihan 2.5 ★

Apa beda sel prokariotik dan sel eukariotik? Berikan satu contoh masing-masing.

Solusi

Solusi Latihan 2.5.

Sel eukariotik menyimpan DNA-nya di dalam inti sel dan punya organel bermembran (sel pipi, ragi); sel prokariotik tidak punya keduanya, DNA-nya terletak bebas dalam sitoplasma, dan ukurannya sekitar $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ (bakteri seperti E. coli).

Latihan 2.6 ★★

Pada sebuah mikrograf, batang skala berlabel $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ terukur $15\,\mathrm{mm}$ ; satu mitokondria terukur sepanjang $6\,\mathrm{mm}$ . Hitung panjang mitokondria sebenarnya dan perbesaran bayangannya.

Solusi

Solusi Latihan 2.6.

Panjang sebenarnya $6 \times 5/15 = 2\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Perbesarannya: batangnya $15\,\mathrm{mm}$ untuk $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ $= 0.005\,\mathrm{mm}$ , jadi $15/0.005 = 3000$ : $\times 3000$ .

Latihan 2.7 ★★

Mengapa mikroskop cahaya tidak dapat memperlihatkan ribosom, berapa pun perbesarannya? Pakai kedua istilah pada Definisi 2.4.

Solusi

Solusi Latihan 2.7.

Satu ribosom ( $25\,\mathrm{nm}$ ) sepuluh kali lebih kecil daripada daya pisah mikroskop cahaya ( $0.2\,\text{µ}\mathrm{m}$ $= 200\,\mathrm{nm}$ ): dua ribosom yang bertetangga, atau satu ribosom dan sekelilingnya, tidak dapat dibedakan. Perbesaran yang lebih besar hanya memperbesar kaburnya.

Latihan 2.8 ★★

Larutan iodin diteteskan pada sepotong kentang di bawah mikroskop: warna biru kehitaman muncul dalam butiran lonjong di dalam selnya. Dengan Bab 1, sebutkan butiran itu apa dan apa yang ditunjukkannya tentang tempat tumbuhan menyimpan cadangannya.

Solusi

Solusi Latihan 2.8.

Butiran itu adalah pati, yang disimpan di dalam selnya sebagai butiran padat (pati tidak larut). Cadangan tumbuhan disimpan di dalam selnya, bukan di suatu ruang di antara selnya.

Latihan 2.9 ★★

Sel selaput bawang bombai memperlihatkan inti sel dan dinding tetapi tanpa kloroplas, sedangkan sel daun lumut penuh dengannya. Jelaskan bedanya dari tempat tinggal masing-masing jaringan.

Solusi

Solusi Latihan 2.9.

Sisik bawang bombai tumbuh di bawah tanah, dalam gelap, dan menyimpan cadangan: kloroplas tidak akan berguna di sana. Daun lumut hidup dalam cahaya dan membuat makanannya lewat fotosintesis, sehingga selnya padat dengan kloroplas. Rancangan sama, perlengkapan berbeda.

Latihan 2.10 ★★

Hitung nisbah permukaan terhadap volume sel berbentuk kubus bersisi $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ (sebuah bakteri) dan bersisi $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ (sel hewan yang lazim). Mana yang dapat bersandar pada peresapan sederhana lewat membrannya saja?

Solusi

Solusi Latihan 2.10.

Sisi $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ : permukaan $6\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ , volume $1\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ , nisbahnya 6 tiap mikrometer. Sisi $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ : permukaan $2400\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ , volume $8000\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ , nisbahnya 0.3. Bakteri punya membran dua puluh kali lebih banyak tiap satuan isi dan hidup dengan peresapan saja; sel yang lebih besar memerlukan pengangkutan dalam dan organel.

Latihan 2.11 ★★

Sebuah bakteri dalam kaldu yang kaya membelah tiap $20\,\mathrm{min}$ . Mulai dari satu sel, ada berapa sel setelah $2\,\mathrm{h}$ ? Setelah $4\,\mathrm{h}$ ?

Solusi

Solusi Latihan 2.11.

$2\,\mathrm{h}$ berarti 6 pembelahan: $2^6 = 64$ sel. $4\,\mathrm{h}$ berarti 12: $2^{12} = 4096$ .

Latihan 2.12 ★★★

Sel darah merah tidak punya inti sel dan tidak punya mitokondria. Apakah ia memenuhi Definisi 2.1? Bahaslah, dengan mengetahui bahwa ia hidup sekitar 120 hari, tidak dapat membelah, dan dihasilkan oleh sel berinti di dalam sumsum tulang.

Solusi

Solusi Latihan 2.12.

Ia punya membran, sitoplasma serta menerima dan mengeluarkan zat, sehingga ia memenuhi sebagian besar definisinya, tetapi ia tidak dapat membelah dan tidak dapat memperbarui proteinnya: ia adalah sel yang telah melepaskan sebagian programnya demi ruang bagi hemoglobin, dan ia dibuat serta diganti oleh sel yang utuh. Definisinya melukiskan keadaan umum; sel darah merah adalah bentuk khususnya yang terakhir.

Latihan 2.13 ★★★

Pada 1665 Hooke melihat “sel” dalam irisan gabus — kotak kosong berdinding tebal. Jelaskan apa yang sesungguhnya dilihatnya, dalam istilah bab ini, dan mengapa ia tidak mungkin melihat inti sel di sana.

Solusi

Solusi Latihan 2.13.

Gabus adalah jaringan mati: Hooke melihat dinding selulosa sel yang isi hidupnya sudah lenyap — kotak kosong. Inti sel hanya ada dalam sitoplasma sel yang hidup, dan lagi pula daya pisah mikroskopnya serta tidak adanya zat pewarna akan menyembunyikannya.

Latihan 2.14 ★★★

Virus berupa partikel berukuran $20\,\mathrm{nm}$ sampai $300\,\mathrm{nm}$ yang memuat asam nukleat dan protein, tidak dapat tumbuh atau membelah sendiri, dan hanya berlipat ganda di dalam sel. Apakah virus itu sel? Apakah virus hidup? Berdebatlah dari teori sel.

Solusi

Solusi Latihan 2.14.

Virus tidak punya sitoplasma, tidak punya membran buatannya sendiri, tidak punya metabolisme, dan tidak dapat membelah: ia gagal memenuhi definisi sel. Menurut teori sel ia tidak hidup sendirian; ia adalah partikel yang meminjam permesinan sel untuk membuat salinan dirinya. Menyebutnya “hidup” atau tidak adalah soal definisi; bahwa ia bukan sel bukanlah soal definisi.

Latihan 2.15 ★★★

Serat otot adalah sel tunggal sepanjang $3\,\mathrm{cm}$ dan selebar $50\,\text{µ}\mathrm{m}$ , yang memuat ratusan inti sel. Hitung volumenya dan bandingkan dengan volume sel kubus $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ ; lalu jelaskan, dari Contoh 2.12, mengapa bentuknya dan banyaknya inti sel membuat ukuran sebesar itu dapat bekerja.

Solusi

Solusi Latihan 2.15.

Volumenya $\pi \times (25\,\text{µ}\mathrm{m})^2 \times 30000\,\text{µ}\mathrm{m} \approx 5.9 \times 10^{7}\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ , sekitar 7000 kali $8000\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ kubusnya. Karena berupa tabung yang tipis, tidak ada titik serat itu yang lebih dari $25\,\text{µ}\mathrm{m}$ dari membrannya, sehingga pertukarannya tetap cepat; dan tiap inti sel hanya memerintah bentangnya sendiri pada serat itu, sehingga tidak ada inti sel yang harus melayani volume yang lebih besar daripada volume sel biasa.

2.6 Soal: Menghitung Sel dalam Sebuah Tubuh

Soal 2.1

Soal akhir pekan — satu sesi mikroskop, dari selaput bawang bombai di kaca objek sampai taksiran jumlah sel dalam tubuh manusia

Sebuah kelas menghabiskan satu siang di depan mikroskop. Lensa objektif yang tersedia memberi perbesaran total $\times 40$ , $\times 100$ dan $\times 400$ ; bidang pandang pada $\times 100$ selebar $1.8\,\mathrm{mm}$ .

Bagian I — Bawang bombainya.

Pada $\times 100$ , sekitar 9 sel bawang bombai muat berdampingan melintasi bidang pandang. Perkirakan lebar satu sel, dalam mikrometer.
Pada $\times 400$ bidang pandangnya empat kali lebih sempit. Berapa lebarnya, dan berapa banyak sel itu yang muat melintasinya?
Seorang murid menggambar satu sel selebar $28\,\mathrm{mm}$ dari bayangan $\times 400$ . Berapa perbesaran gambar itu terhadap sel yang sebenarnya?
Iodin mewarnai inti selnya cokelat kekuningan; murid itu mengukurnya $4\,\mathrm{mm}$ pada gambarnya. Berapa garis tengah sebenarnya?
Sebutkan struktur yang harus dilabeli murid itu pada gambarnya, dan satu struktur yang hadir tetapi tidak dapat terlihat pada perbesaran ini.

Bagian II — Pipi dan kolamnya.

Sel pipi yang diwarnai biru metilena tampak sebagai poligon pipih selebar sekitar $60\,\text{µ}\mathrm{m}$ tetapi setebal $5\,\text{µ}\mathrm{m}$ saja. Mengapa sel itu pipih, mengingat dari mana asalnya?
Setetes air kolam memperlihatkan paramesium sepanjang $240\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Dapatkah ia terlihat dengan mata telanjang? Pada perbesaran mana ia mengisi seperempat bidang pandang?
Titik bergerak yang mungil, panjangnya sekitar $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ , terlihat di dekat paramesium itu pada $\times 400$ . Kemungkinan besar itu apa, dan apa yang akan ditambahkan mikroskop elektron?
Paramesium adalah sel tunggal; sel pipi adalah satu dari triliunan. Dalam satu kalimat untuk masing-masing, sebutkan apa arti “terspesialisasi” bagi sel pipi dan mengapa itu tidak dapat berlaku bagi paramesium.
Seorang murid meneteskan air asin pada sel pipinya dan melihat sel itu mengerut. Jelaskan dengan Catatan 2.13.

Bagian III — Ukuran sebuah sel.

Ambil sel manusia yang lazim sebagai kubus bersisi $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Hitung volumenya dalam mikrometer kubik, lalu dalam milimeter kubik ( $1\,\mathrm{mm}^{3} = 10^9\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ ).
Hitung luas permukaannya dan nisbah permukaan terhadap volume.
Ulangi untuk bakteri yang diambil sebagai kubus bersisi $1\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Berapa kali lipat nisbahnya lebih besar?
Sel menempati massa yang kira-kira sama dengan massa air yang volumenya sama ( $1\,\mathrm{g}$ tiap $\mathrm{cm}^{3}$ ). Perkirakan massa sel $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ itu dalam nanogram ( $1\,\mathrm{g} = 10^9\,\mathrm{ng}$ ).
Sel darah merah berupa cakram selebar $7\,\text{µ}\mathrm{m}$ dan setebal $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ . Perkirakan volumenya (perlakukan sebagai tabung, $V = \pi r^2 h$ ) dan bandingkan dengan kubus pada pertanyaan 11.

Bagian IV — Jumlah sel dalam sebuah tubuh.

Seorang murid bermassa $60\,\mathrm{kg}$ punya volume sekitar $60\,\mathrm{L}$ . Jika tubuhnya hanya terbuat dari sel kubus $20\,\text{µ}\mathrm{m}$ , berapa banyak sel yang dimuatnya?
Sesungguhnya sekitar sepertiga volume tubuh berupa cairan di antara selnya dan bahan bukan sel lainnya. Perbaiki taksiran itu.
Sel darah merah saja berjumlah sekitar $2.5 \times 10^{13}$ . Dengan volume pada pertanyaan 15, berapa volume yang ditempatinya? Apakah itu sesuai dengan volume darah sekitar $4.5\,\mathrm{L}$ yang 45% di antaranya berupa sel?
Gabungkan pertanyaan 17 dan 18: berikan orde besar jumlah seluruh sel dalam tubuh, dan sebutkan mengapa penghitungan yang cermat tidak mungkin.
Nyatakan hasilnya: kira-kira berapa banyak sel yang menyusun seorang manusia, dan lewat proses apa — dari berapa jumlah awal — semuanya dihasilkan?

Solusi

Solusi Soal 2.1.

1. $1.8/9 = 0.2\,\mathrm{mm} = 200\,\text{µ}\mathrm{m}$ .

2. $1.8/4 = 0.45\,\mathrm{mm}$ ; sekitar dua sel muat melintasinya.

3. $28/0.2 = 140$ : gambarnya $\times 140$ .

4. $4/140 \approx 0.029\,\mathrm{mm}$ , sekitar $30\,\text{µ}\mathrm{m}$ .

5. Dinding sel, membran plasma (yang menempel pada dinding), sitoplasma, inti sel, vakuola. Hadir tetapi tak terlihat pada $\times 400$ : ribosomnya (dan mitokondria ada di batasnya).

6. Sel itu berasal dari permukaan lapisan yang tebalnya beberapa sel dan terus-menerus tergosok: sel terluarnya memipih dan terlepas, dan itulah sebabnya kapas bertangkai memungutnya.

7. $0.24\,\mathrm{mm}$ hanya sedikit di atas batas $0.1\,\mathrm{mm}$ mata telanjang: sebuah bintik yang nyaris terlihat. Pada $\times 100$ ia melintasi $0.24/1.8 \approx 13\%$ bidang pandangnya, pada $\times 400$ lebih dari separuh; tidak ada lensa objektif yang tersedia memberi tepat seperempat.

8. Bakteri. Mikroskop elektron akan memperlihatkan dinding, membran, ribosom dan daerah DNA-nya, serta tidak adanya inti sel.

9. Sel pipi mengerjakan satu tugas (melindungi sebuah permukaan) dalam tubuh tempat sel lain memberinya makan, memasok oksigen dan menyelaraskannya; paramesium tidak punya siapa pun dan harus makan, bergerak, mengindra dan membelah sebagai sel tunggal.

10. Bagian luarnya kini lebih asin daripada sitoplasmanya, sehingga air meninggalkan selnya melintasi membran; selnya kehilangan volume dan mengerut.

11. $20^3 = 8000\,\text{µ}\mathrm{m}^{3} = 8 \times 10^{-6}\,\mathrm{mm}^{3}$ .

12. $6 \times 20^2 = 2400\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ ; nisbahnya $2400/8000 = 0.3$ tiap mikrometer.

13. Permukaan $6\,\text{µ}\mathrm{m}^{2}$ , volume $1\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ , nisbahnya 6: dua puluh kali lebih besar.

14. $8000\,\text{µ}\mathrm{m}^{3} = 8 \times 10^{-9}\,\mathrm{cm}^{3}$ , jadi sekitar $8 \times 10^{-9}\,\mathrm{g} = 8\,\mathrm{ng}$ .

15. $\pi \times 3.5^2 \times 2 \approx 77\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ , sekitar seperseratus kubusnya.

16. $60\,\mathrm{L} = 6 \times 10^{16}\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ ; dibagi 8000: sekitar $7.5 \times 10^{12}$ sel.

17. Dua pertiganya: sekitar $5 \times 10^{12}$ .

18. $2.5 \times 10^{13} \times 77 \approx 1.9 \times 10^{15}\,\text{µ}\mathrm{m}^{3} \approx 1.9\,\mathrm{L}$ . Sel darahnya: $0.45 \times 4.5 \approx 2.0\,\mathrm{L}$ — sesuai.

19. Sekitar $5 \times 10^{12}$ sel besar ditambah $2.5 \times 10^{13}$ sel merah: sekitar $3 \times 10^{13}$ , beberapa puluh triliun. Ukuran sel merentang sampai faktor seratus dan campuran jenisnya berubah-ubah, sehingga penghitungan apa pun adalah taksiran sampai faktor dua atau tiga.

20. Kira-kira tiga puluh triliun ( $3 \times 10^{13}$ ) sel, semuanya dihasilkan lewat pembelahan sel berturut-turut dari satu sel awal, yaitu sel telur yang telah dibuahi.

Istilah yang didefinisikan dalam bab ini

Lihat semua 479 istilah di glosarium