Scanning Electron Microscope (SEM)

Pertemuan ke-3
Mikrobiologi Pertanian
(AET 209)
Struktur dan Fungsi Sel
Bakteri dan Archeae
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
Bagian
Fungsi
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
dipindah-pindahkan, dapat juga diganti dengan pembesaran yg berbeda.
Lensa objektif
Lebih dari 1 lensa objektif. Ini merupakan lensa utama dan memiliki pembesaran 4x, 5x,
10x, 20x, 40x, 50x and 100x.
Terletak di bawah lensa objektif tempat meletakkan objek/sampel yang akan diamati.
Papan letak objek 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
Compound Light Microscope
Elodea - Aquatic Plant
40X
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.
13
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
Transmission Electron Microscope
(TEM)
Virus Herpes
Sel Akar Tanaman
Scanning Electron Microscope (SEM)
Scanning Electron Microscope (SEM)
 Sampel ditutupi oleh 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
Scanning Electron Microscope (SEM)
Mata lalat
Scanning Electron Microscope (SEM)
Permukaan lidah
Neuron
Bagian dalam
perut
Scanning Electron Microscope (SEM)
Serbuk sari
Ragi
Sel darah
merah, Platelet,
dan sel darah
putih
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
Bentuk Sel
 Bentuk sel berbeda-beda
 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
Membaran sitoplasma 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
Membran Sitoplasma
Hydrophilic group
protein
molecules
phospholipid
bilayer
Hydrophobic group
Perpindahan Melewati Membran Plasma
• 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
- mengandung garam, mineral, dan molekul organik
 Fungsi:
- Mengelilingi organel
Sitoplasma
– Nucleoid : adalah daerah yang mengandung
molekul DNA yang bulat
– Plasmid: Cincin perhiasan DNA yang kecil
(extrachromosomal)
•Appendages (anggota tambahan):
– Flagella – berfungsi sebagai pergerakan
– Fimbriae – kecil, benang seperti bulu yang
tumbuh dari permukaan sel
– 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”)
 Kebanyakan prokaryota 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)
 Prokaryota 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
Prokaryota
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 diketahui 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 reseptor 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
Kapsul dan Lapisan Lendir (Slime Layer)
 Banyak organisme prokaryota mensekresikan
bahan-bahan seperti lendir (slimy) atau permen karet
(gummy).
 Struktur ini mengandung polisakarida, dan beberapa
mengandung protein.
 Kapsul merekat erat pada sel bakteri dan memiliki
pembatas sedangkan lapisan lendir mudah tercuci.
 Istilah Kapsul dan Lapisan Lendir biasa juga disebut
denganGlycocalyx
Kapsul
The End!