Penemuan Sel Mikroskop

Pertemuan ke-23
Mikrobiologi Pertanian
(AET 209)
Struktur dan Fungsi Sel
Bakteri dan Archeae
MIKROSKOP &
MORFOLOGI SEL
Penemuan Sel
 Penemuan lensa
 Robert Hooke (1665): menyelidiki
satu lapis kecil gabus (sel kulit
tanaman yang sudah mati)
dengan menggunakan
mikroskop. Dia menyebutnya
sebagai “kotak-kotak kecil (little
boxes)”
Penemuan Sel
 Antonie van Leeuwenhoek
(1675): orang pertama yang
menyelidiki sel-sel yang hidup.
Mikroskop
 Pembesaran (magnification):
kemampuan mikroskop untuk
memperbesar ukuran objek
yang sebenarnya
 Resolusi (resolution):
kemampuan mikroskop untuk
menunjukkan sesuatu secara
terperinci dengan jelas
Mikroskop
1. Mikroskop cahaya (Light microscope) :
• menggunakan cahaya
• Ada beberapa jenis, yaitu:
- Compound light microscopy
- Darkfield microscopy
- Phase-contrast microscopy
- Differential interference contrast microscopy
- Fluorescence microscopy
- Confocal microscopy
2. Mikroskop elektron (Electron microscope)
• Ada beberapa jenis, yaitu:
- Transmission eletron microscope (TEM)
- Scanning electron microscope (SEM)
Compound Light Microscope
Bagian-Bagian dari Mikroskop
Parts
Functions
Lensa okuler
Untuk mengamati spesimen. Terdiri dari 2 atau lebih lensa. Magnifikasi paling umum adalah
untuk bagi lensa okuler adalah 10X. Ada juga 2xdan 5x. Lensa okuler dapat dipindahpindahkan, dapat juga diganti dengan pembesaran yg berbeda.
Lensa objektif
More than one objective lenses. These are the primary lenses of a compound microscope
and can have magnification of 4x, 5x, 10x, 20x, 40x, 50x and 100x.
Papan letak objek
Terletak di bawah lensa objektif tempat meletakkan objek/sampel yang akan diamati. Suatu
lubang di papan letak objek ini dapat melmbiarkan cahaya untuk lewat dan menerangi
sampel.
Penjepit sampel
Ada 2 penjepit di masing-masing sisi papan letak objek.
Kondensor cahaya
Terletak di bawah papan letak objek. Digunakan untuk mengontrol jumlah cahaya yang
mencapai sampel melalui lubang pada papan letak objek.
Sumber cahaya
Mikroskop cahaya yang sederhana memiliki cermin yang dapat dipindahkan untuk mengatur
jumlah cahaya yang dapat difokuskan ke sampel. Tetapi ada beberapa jenis mikroskop
cahaya yang memiliki sumber cahaya sendiri.
Pengatur fokus
Ada 2 pengatur fokus: pengatur fokus secara halus dan secara kasar. Pengatur fokus secara
kasara membantu untuk meningkatkan fokus pada kekuatan rendah sedangkan pengatur
fokus secara halus membantu mengatur lensa fokus dengan pembesaran yang tinggi.
Compound Light Microscope
• Gambar diperbesar lagi oleh lensa okuler
Total pembesaran = lensa objektif x lensa okuler
• Resolusi - kemampuan lensa untuk membedakan 2 poin
e.g. Resolusi Point 0.4 nm dapat membedakan antara 2
point ≥ 0.4 nm
• Panjang gelombang cahaya yang lebih pendek
menyediakan resolusi yang lebih besar
• Minyak Immersi digunakan untuk meningkatkan resolusi
mikroskop.
Pembesaran (Magnification)
Mikroskop memilik 3 jenis pembesaran, yaitu :
Scanning, rendah and tinggi
Setiap lensa objektif diberi label pembesarannya. Lensa
oculer (eyepiece) juga memiliki pembesaran.
Total pembesaran = pembesaran lensa okuler x pembesaran lensa objektif
Pembesaran
Lensa
okuler
Total
pembesaran
Scanning
4x
10x
40x
Low Power
10x
10x
100x
High Power
40x
10x
400x
Perbandingan Penggunaan
berbagai jenis Mikroskop Cahaya
30
Bright-field. Light
passing through the
specimen is brought
directly into focus. Usually,
the low level of contrast
within the specimen
interferes with viewing all
but its largest components.
m
30
Bright-field (stained).
Dyes are used to stain
the specimen. Certain
components take up
the dye more than other
components, and therefore
contrast is enhanced.
m
25
Differential interference
contrast. Optical methods
are used to enhance
density differences within
the specimen so that
certain regions appear
brighter than others. This
technique is used to view
living cells, chromosomes,
and organelle masses.
m
25
Phase contrast. Density
differences in the
specimen cause light rays
to come out of “phase.”
The microscope enhances
these phase differences so
that some regions of the
specimen appear brighter
or darker than others. The
technique is widely used
to observe living cells and
organelles.
m
25
Dark-field. Light is passed
through the specimen at
an oblique angle so that
the objective lens receives
only light diffracted and
scattered by the object.
This technique is used to
view organelles, which
appear quite bright against
a dark field.
12
m
Transmission Electron Microscope
(TEM)
Transmission Electron Microscope
(TEM)
• Elektron melewati sampel
• Difokuskan oleh lensa magnetik
• Gambar terbentuk pada layar fluorescens
- Sama dengan layar TV
- Gambar kemudian difoto
• Maksimum pembesaran hingga 1.000.000 x lebih
Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning Electron Microscope (SEM)
 Sampel disemprot dengan metal yang tipis
- Sorotan cahaya di-scanning melewati permukaan sampel
- Metal mengeluarkan elektron ke-dua
• Elektron yang dipancarkan difokuskan oleh lensa magnetik
• Gambar dibentuk pada layar fluorescens
- Sama seperti layar TV
- Gambar kemudian difoto
STRUKTUR SEL /
FUNGSI
Teori Sel
• Siapa yang mengembang teori sel?
– Matthias Schleiden (1838):
menyimpulkan bahwa seluruh
tanaman tersusun dari sel-sel.
– Theodor Schwann (1839):
menyimpulkan bahwa seluruh
binatang tersusun dari sel-sel.
– Rudolph Virchow (1855):
menentukan bahwa sel-sel berasal
dari sel-sel lainnya.
Prinsip dari Teori Sel
1. Seluruh makhluk hidup tersusun dari
satu atau lebih sel.
2. Sel berasal dari sel-sel yang sudah ada.
3. Sel adalah stuktur dan fungsi dari unit
dasar terkecil dari suatu mikroorganisme.
Ukuran Sel Makhluk Hidup
0.1 nm
1 nm
10 nm
100 nm
protein
amino
acid
1
m
10
chloroplast
m
100
plant and
animal
cells
m
1 mm
1 cm
human egg
atom
ant
1m
10 m
100 m
1 km
rose
mouse
frog egg
virus
most bacteria
0.1 m
ostrich
egg
blue whale
human
electron microscope
light microscope
human eye
20
Keragaman
Sel- Ukuran
Keragaman Sel-Bentuk
 Sel berbeda-beda bentuknya
 Kebanyakan sel berbentuk
kubus (cuboidal) atau bulat
(spherical)
Bentuk Sel (morfologi)
Bagian-Bagian Sel
Membran Sitoplasma
• Struktur:
Lapisan phospholipid dgn protein yang berfungsi sebagai
penghubung, penanda (marker), and penerima
- juga mengandung kolesterol ( hydrophilic/gliserol &
hydrophobic/asam lemak yang membuat kekakuan
• Fungsi: menjadi penghalang yang tidak dapat ditembus antara
sel dgn lingkungan di luar sel
Perpindahan melewati Plasma Membran
• Beberapa molekul dapat bergerak bebas, seperti:
– Air, Karbondioksida, Ammonia, Oksigen
• Protein pengangkut membawa beberapa molekul
– Protein melekat pada lapisan lemak (lipid
bilayer)
Dinding Sel
 Struktur: dinding yg
keras/kaku terbuat dari
sellulose, protein, dan
karbohidrat
 Fungsi: garis pembatas di
sekeliling sel diluar membran
sel yang melindungi sel.
Dinding Sel Gram Negatif & Gram
Positif
Sitoplasma
 Struktur: Cairan menyerupai gelatin yang terhampar di
dalam membran sel
 Fungsi:
- mengandung garam, mineral, dan molekul organik
- Mengelilingi organel
Sitoplasma
– Nucleoid : adalah daerah yang mengandung molekul
DNA yang bulat
– Plasmids: Cincin perhiasan DNA yang kecil
(extrachromosomal)
•Appendages (anggota tambahan):
– Flagella – berfungsi sebagai pergerakan
– Fimbriae – kecil, benang seperti bulu yang tumbuh
dari permukaan sel
– Sex pili – struktur keras seperti tabung yang
digunakan untuk melewati DNA dari sel ke sel.
Ribosom
• Struktur: terdiri dari 2 subunit
yang terbuat dari protein dan
RNA
• Fungsi:
lokasi pembuatan sintesa
protein (“pabrik sel”)
PERGERAKAN MIKROBA
Flagella and Pergerakan
 Kebanyakan prokarytote bergerak,
dengan flagella
 Mekanisme dasar pergerakan adalah
berenang
Cilia & Flagella
• Struktur:
Organel yg menyerupai rambut;
perpanjangan dari permukaan sel
• Fungsi : pergerakan sel
• tersusun dari 9 pasang mikrotubule yang
tersusun di sekeliling pasangan utama.
• Cilia :
– Pendek
– Hadir dalam jumlah yg banyak pada
sebuah sel
• Flagella
– Menyerupai bulu cambuk
– Jumlahnya lebih sedikit dan panjang
Cilia & Flagella
Flagella
Mekanisme Pergerakan flagella
Pergerakan Rotasi
- Berlawanan arah jarum jam:
bergerak maju
- Searah jarum jam: berguling
Pergerakan Meluncur (gliding)
 Prokaryote yg tidak memiliki flagella (tidak berenang)
bergerak melalui permukaan yg kasar; disebut meluncur
(gliding)
 Sel berbentuk batang atau benang
 Pergerakannya lebih perlahan dibanding flagella; 10 µm/detik
 Contoh: Myxococcus xanthus,Cytophaga sp.,
Flavobacterium sp.
Perilaku Bakteri:
Chemotaxis, Phototaxis, dan Taxes yg
lain
• TAXES : pergerakan sel secara langsung baik
mendekati atau menjauhi sinyal molekul
• Chemotaxis: pergerakan suatu organisme
mendekati suatu feromon(an attractant) atau
menjauhi repelen (a repellent) suatu zat kimia.
• Phototaxis: pergerakan suatu organisme
mendekati cahaya.
Proses Chemotaxis
(a) Ketidakhadiran suatu
feromon zat kimia (a
chemical attractant), sel
berenang secara acak,
mengganti arah selama
berguling.
(b) Dengan kehadiran
suatu feromon (an
attractant) berlari secara
diagonal, dan sel
bergerak curam ke arah
feromon (attractant).
Phototaxis
 Akumulasi bakteri phototrophic pada panjang
gelombang cahaya di mana pigmennya menyerap
(Gambar kiri).
 Phototaxis dari seluruh koloni mendekati sumber
cahaya (Gambar kanan).
Struktur Permukaan Sel dan Isi Sel
Prokaryotes
Fimbriae & Pili
Fimbriae
 Strukturnya sama dengan flagella, tapi tidak berhubungan
dengan pergerakan.
 Fimbriae lebih pendek dari flagella dan lebih banyak
 Fimbriae mengandung protein
 Fungsi fimbriae tidak diketahuio secara pasti, tapi ada
bukti bahwa fimbriae membuat organisme menempel
pada permukaan, atau membentuk biofilm (lapisan tipis)
Pili
 Strukturnya sama dengan fimbriae, tetapi lebih panjang
 Hanya ada satu atau beberapa pili yang ada di permukaan sel
 Pili dapat dilihat dgn mikroskop elektron karena merupakan
receptor bagi beberapa jenis partikel virus.
 Ada bukti yang kuat bahwa pili berhubungan dengan proses
konjugasi.
 Pili juga berhubungan dengan pelekatan pada jaringan sel
manusia (pada bakteri patogen)
Flagella
Mikroskop elektron dari
Salmonela typhi, yg
Fimbriae Menunjukkan flagella &
fimbriae
Paracrystalline Surface layers (S-Layers)
 Banyak prokaryote yang mengandung lapisan permukaan
sel yang terdiri dari protein dua dimensi; yg disebut :
S-Layers (Lapisan-S)
 Pada Archeae, lapisan-S juga sebagai dinding sel
 Lapisan-S meyerupai kristal dan beberpa jenis simetris,
seperti heksagonal, tetragonal, atau trimetrik
 Fungsi utama Lapisan-S tidak diketahui, kemungkinan
berperan sebagai penghalang anti tembus bagian luar
Gambar TEM dari sel bakteri dengan lapisan-S,
Berbentuk simetri heksagonal
Kapsul dan Lapisan Lumpur (Slime Layer)
 Banyak organisme prokaryote mensekresikan bahan-bahan
seperti lumpur (slimy) atau permen karet (gummy).
 Struktur ini mengandung polisakarida, dan beberapa
mengandung protein.
 Kapsul merekat erat pada bsel bakteri dan memiliki pembatas
sedangkan lapisan lumpur mudah tercuci.
 Istilah Kapsul dan Lapisan Lumpur biasa juga disebut dengan
Glycocalyx
Kapsul
Polimer Penyimpan Karbon (Carbon Storage Polymer)
 Pada organisme prokaryote, badan inklusi yg paling umum
adalah poly-β-hydroxybutyric acid (PHB).
 PHB terusun dari bahan seperti lemak.
Produk tempat penyimpanan yang lain pada prokaryote
adalah: glycogen.
 Glycogen adalah polimer glukosa; yang merupakan tempat
penyimpanan untuk sumber karbon dan energi dan diproduksi
bila karbon berlebihan di lingkungan.
Terima Kasih