Sel hewan, tumbuhan dan bakteri memiliki struktur yang serupa. Belakangan, kesimpulan tersebut menjadi dasar untuk membuktikan kesatuan organisme. T. Schwann dan M. Schleiden memperkenalkan konsep dasar sel ke dalam sains: tidak ada kehidupan di luar sel. Teori sel ditambah dan diedit setiap saat.
Ketentuan teori sel Schleiden-Schwann
- Semua hewan dan tumbuhan terdiri dari sel.
- Tumbuhan dan hewan tumbuh dan berkembang melalui munculnya sel-sel baru.
- Sel adalah unit terkecil makhluk hidup, dan organisme utuh adalah kumpulan sel.
Ketentuan dasar teori sel modern
- Sel adalah unit dasar kehidupan; di luar sel tidak ada kehidupan.
- Sel adalah suatu sistem tunggal; ia mencakup banyak elemen yang saling berhubungan secara alami, mewakili suatu formasi integral yang terdiri dari unit-unit fungsional terkonjugasi - organel.
- Sel-sel semua organisme adalah homolog.
- Sebuah sel muncul hanya dengan membelah sel induknya, setelah menggandakan materi genetiknya.
- Organisme multiseluler adalah sistem kompleks dari banyak sel yang bersatu dan terintegrasi ke dalam sistem jaringan dan organ yang terhubung satu sama lain.
- Sel-sel organisme multiseluler bersifat totipoten.
Ketentuan tambahan teori sel
Untuk menjadikan teori sel lebih lengkap sesuai dengan data biologi sel modern, daftar ketentuannya sering kali ditambah dan diperluas. Di banyak sumber, ketentuan tambahan ini berbeda-beda;
- Sel prokariotik dan eukariotik adalah sistem dengan tingkat kompleksitas yang berbeda dan tidak sepenuhnya homolog satu sama lain (lihat di bawah).
- Dasar pembelahan sel dan reproduksi organisme adalah penyalinan informasi herediter - molekul asam nukleat (“setiap molekul dari suatu molekul”). Konsep kesinambungan genetik tidak hanya berlaku pada sel secara keseluruhan, tetapi juga pada beberapa komponen kecilnya - mitokondria, kloroplas, gen, dan kromosom.
- Organisme multiseluler adalah suatu sistem baru, suatu kumpulan kompleks dari banyak sel, bersatu dan terintegrasi dalam suatu sistem jaringan dan organ, terhubung satu sama lain melalui faktor kimia, humoral dan saraf (regulasi molekuler).
- Sel multiseluler bersifat totipoten, yaitu memiliki potensi genetik dari semua sel suatu organisme tertentu, setara dalam informasi genetik, tetapi berbeda satu sama lain dalam ekspresi (fungsi) yang berbeda dari berbagai gen, yang mengarah pada morfologi dan fungsinya. keragaman - menuju diferensiasi.
Cerita
abad ke-17
Link dan Moldnhower menetapkan keberadaan dinding independen dalam sel tumbuhan. Ternyata sel adalah suatu struktur yang terpisah secara morfologis. Pada tahun 1831, Mohl membuktikan bahwa struktur tumbuhan yang tampaknya non-seluler, seperti tabung pembawa air, berkembang dari sel.
Meyen dalam “Phytotomy” (1830) menggambarkan sel-sel tumbuhan yang “bersifat soliter, sehingga setiap sel merupakan individu khusus, seperti yang ditemukan pada alga dan jamur, atau, membentuk tanaman yang lebih terorganisir, mereka digabungkan menjadi lebih atau kurang signifikan. massa." Meyen menekankan kemandirian metabolisme setiap sel.
Pada tahun 1831, Robert Brown mendeskripsikan nukleus dan menyatakan bahwa nukleus merupakan komponen permanen sel tumbuhan.
Sekolah Purkinje
Pada tahun 1801, Vigia memperkenalkan konsep jaringan hewan, namun ia mengisolasi jaringan berdasarkan pembedahan anatomi dan tidak menggunakan mikroskop. Perkembangan gagasan tentang struktur mikroskopis jaringan hewan terutama dikaitkan dengan penelitian Purkinje, yang mendirikan sekolahnya di Breslau.
Purkinje dan murid-muridnya (terutama G. Valentin harus ditonjolkan) mengungkapkan dalam bentuk pertama dan paling umum struktur mikroskopis jaringan dan organ mamalia (termasuk manusia). Purkinje dan Valentin membandingkan sel tumbuhan individu dengan struktur jaringan mikroskopis individu hewan, yang paling sering disebut Purkinje sebagai “biji-bijian” (untuk beberapa struktur hewan, sekolahnya menggunakan istilah “sel”).
Pada tahun 1837, Purkinje memberikan serangkaian ceramah di Praha. Di dalamnya, ia melaporkan pengamatannya terhadap struktur kelenjar lambung, sistem saraf, dll. Tabel yang dilampirkan pada laporannya memberikan gambaran yang jelas tentang beberapa sel jaringan hewan. Namun demikian, Purkinje tidak dapat menetapkan homologi sel tumbuhan dan sel hewan:
- pertama, dari butiran dia memahami sel atau inti sel;
- kedua, istilah “sel” kemudian dipahami secara harfiah sebagai “ruang yang dibatasi oleh dinding”.
Purkinje membandingkan sel tumbuhan dan “biji-bijian” hewan dalam kaitannya dengan analogi, dan bukan homologi struktur ini (memahami istilah “analogi” dan “homologi” dalam pengertian modern).
Sekolah Müller dan karya Schwann
Sekolah kedua yang mempelajari struktur mikroskopis jaringan hewan adalah laboratorium Johannes Müller di Berlin. Müller mempelajari struktur mikroskopis tali punggung (notochord); muridnya Henle menerbitkan sebuah penelitian tentang epitel usus, di mana ia menjelaskan berbagai jenis dan struktur selulernya.
Penelitian klasik Theodor Schwann dilakukan di sini, meletakkan dasar bagi teori sel. Karya Schwann sangat dipengaruhi oleh aliran Purkinje dan Henle. Schwann menemukan prinsip yang tepat untuk membandingkan sel tumbuhan dan struktur mikroskopis dasar hewan. Schwann mampu membangun homologi dan membuktikan korespondensi struktur dan pertumbuhan struktur mikroskopis dasar tumbuhan dan hewan.
Pentingnya inti sel Schwann didorong oleh penelitian Matthias Schleiden, yang menerbitkan karyanya “Materials on Phytogenesis” pada tahun 1838. Oleh karena itu, Schleiden sering disebut sebagai salah satu penulis teori sel. Ide dasar teori seluler - korespondensi sel tumbuhan dan struktur dasar hewan - asing bagi Schleiden. Ia merumuskan teori pembentukan sel baru dari zat tak berstruktur, yang menurutnya, pertama, nukleolus mengembun dari granularitas terkecil, dan di sekitarnya terbentuk nukleus, yang merupakan pembuat sel (sitoblas). Namun, teori ini didasarkan pada fakta yang salah.
Pada tahun 1838, Schwann menerbitkan 3 laporan awal, dan pada tahun 1839 karya klasiknya "Studi mikroskopis tentang korespondensi struktur dan pertumbuhan hewan dan tumbuhan" muncul, judulnya mengungkapkan gagasan utama teori seluler:
- Di bagian pertama bukunya, ia mengkaji struktur notochord dan tulang rawan, menunjukkan bahwa struktur dasar mereka - sel - berkembang dengan cara yang sama. Ia lebih lanjut membuktikan bahwa struktur mikroskopis jaringan dan organ tubuh hewan lainnya juga merupakan sel, cukup sebanding dengan sel tulang rawan dan notokord.
- Bagian kedua buku ini membandingkan sel tumbuhan dan sel hewan serta menunjukkan korespondensinya.
- Pada bagian ketiga, posisi teoretis dikembangkan dan prinsip-prinsip teori sel dirumuskan. Penelitian Schwann-lah yang memformalkan teori sel dan membuktikan (pada tingkat pengetahuan saat itu) kesatuan struktur dasar hewan dan tumbuhan. Kesalahan utama Schwann adalah pendapat yang diungkapkannya, mengikuti Schleiden, tentang kemungkinan munculnya sel dari materi non-seluler yang tidak berstruktur.
Perkembangan teori sel pada paruh kedua abad ke-19
Sejak tahun 1840-an abad ke-19, studi tentang sel telah menjadi fokus seluruh biologi dan berkembang pesat, menjadi cabang ilmu independen - sitologi.
Untuk pengembangan lebih lanjut teori sel, perluasannya ke protista (protozoa), yang dikenal sebagai sel yang hidup bebas, sangatlah penting (Siebold, 1848).
Pada masa ini, gagasan tentang komposisi sel berubah. Pentingnya sekunder dari membran sel, yang sebelumnya dikenal sebagai bagian paling penting dari sel, diklarifikasi, dan pentingnya protoplasma (sitoplasma) dan inti sel dikedepankan (Mol, Cohn, L. S. Tsenkovsky, Leydig, Huxley), yang tercermin dalam definisi sel yang diberikan oleh M. Schulze pada tahun 1861:
Sel adalah segumpal protoplasma dengan inti di dalamnya.
Pada tahun 1861, Brücko mengemukakan teori tentang struktur kompleks sel, yang ia definisikan sebagai “organisme dasar”, dan selanjutnya menjelaskan teori pembentukan sel dari zat tak berstruktur (sitoblastema), yang dikembangkan oleh Schleiden dan Schwann. Ditemukan bahwa metode pembentukan sel baru adalah pembelahan sel, yang pertama kali dipelajari oleh Mohl pada alga berfilamen. Penelitian Negeli dan N.I. Zhele memainkan peran utama dalam menyangkal teori sitoblastema menggunakan bahan botani.
Pembelahan sel jaringan pada hewan ditemukan pada tahun 1841 oleh Remak. Ternyata fragmentasi blastomer merupakan rangkaian pembelahan yang berurutan (Bishtuf, N.A. Kölliker). Gagasan penyebaran pembelahan sel secara universal sebagai cara pembentukan sel baru diabadikan oleh R. Virchow dalam bentuk pepatah:
"Omnis selula ex selula."
Setiap sel dari sel.
Dalam perkembangan teori sel pada abad ke-19, muncul kontradiksi-kontradiksi tajam yang mencerminkan sifat ganda teori seluler, yang berkembang dalam kerangka pandangan mekanistik terhadap alam. Di Schwann sudah ada upaya untuk menganggap organisme sebagai kumpulan sel. Kecenderungan ini mendapat perkembangan khusus dalam “Cellular Pathology” karya Virchow (1858).
Karya Virchow mempunyai dampak kontroversial terhadap perkembangan ilmu seluler:
- Dia memperluas teori sel ke bidang patologi, yang berkontribusi pada pengakuan universalitas teori seluler. Karya Virchow mengkonsolidasikan penolakan terhadap teori sitoblastema oleh Schleiden dan Schwann dan menarik perhatian pada protoplasma dan nukleus, yang diakui sebagai bagian paling penting dari sel.
- Virchow mengarahkan pengembangan teori sel sepanjang jalur interpretasi organisme yang murni mekanistik.
- Virchow mengangkat sel ke tingkat makhluk mandiri, sebagai akibatnya organisme dianggap tidak secara keseluruhan, tetapi hanya sebagai kumpulan sel.
abad XX
Sejak paruh kedua abad ke-19, teori sel semakin bersifat metafisik, diperkuat oleh “Fisiologi Seluler” Verworn, yang menganggap setiap proses fisiologis yang terjadi di dalam tubuh sebagai ringkasan sederhana dari manifestasi fisiologis sel individual. Di akhir jalur perkembangan teori sel ini, muncul teori mekanistik “keadaan seluler”, termasuk Haeckel sebagai pendukungnya. Menurut teori ini, tubuh diibaratkan dengan negara, dan sel-selnya diibaratkan dengan warga negara. Teori seperti itu bertentangan dengan prinsip keutuhan organisme.
Arah mekanistik dalam perkembangan teori sel mendapat kritik keras. Pada tahun 1860, I.M. Sechenov mengkritik gagasan Virchow tentang sel. Belakangan, teori sel dikritik oleh penulis lain. Keberatan paling serius dan mendasar dibuat oleh Hertwig, A.G. Gurvich (1904), M. Heidenhain (1907), Dobell (1911). Ahli histologi Ceko Studnicka (1929, 1934) melontarkan kritik ekstensif terhadap teori seluler.
Pada tahun 1930-an, ahli biologi Soviet O. B. Lepeshinskaya, berdasarkan data penelitiannya, mengemukakan “teori sel baru” sebagai lawan dari “Vierchowianisme”. Hal ini didasarkan pada gagasan bahwa dalam entogenesis, sel dapat berkembang dari beberapa zat hidup non-seluler. Verifikasi kritis terhadap fakta-fakta yang dikemukakan oleh O. B. Lepeshinskaya dan para pengikutnya sebagai dasar teori yang dikemukakannya tidak membenarkan data tentang perkembangan inti sel dari “materi hidup” bebas nuklir.
Teori sel modern
Teori seluler modern berangkat dari fakta bahwa struktur seluler adalah bentuk kehidupan terpenting yang melekat pada semua organisme hidup, kecuali virus. Perbaikan struktur seluler adalah arah utama perkembangan evolusi baik pada tumbuhan maupun hewan, dan struktur seluler dipertahankan dengan kuat di sebagian besar organisme modern.
Pada saat yang sama, ketentuan teori sel yang dogmatis dan salah secara metodologis harus dievaluasi ulang:
- Struktur seluler adalah yang utama, tetapi bukan satu-satunya bentuk keberadaan kehidupan. Virus dapat dianggap sebagai bentuk kehidupan non-seluler. Benar, mereka menunjukkan tanda-tanda kehidupan (metabolisme, kemampuan bereproduksi, dll.) hanya di dalam sel di luar sel, virus adalah zat kimia yang kompleks. Menurut sebagian besar ilmuwan, virus berasal dari sel, mereka adalah bagian dari materi genetiknya, gen “liar”.
- Ternyata ada dua jenis sel - prokariotik (sel bakteri dan archaebacteria), yang tidak memiliki inti yang dibatasi oleh membran, dan eukariotik (sel tumbuhan, hewan, jamur dan protista), yang memiliki inti yang dikelilingi oleh sel-sel eukariotik. membran ganda dengan pori-pori inti. Ada banyak perbedaan lain antara sel prokariotik dan eukariotik. Kebanyakan prokariota tidak memiliki organel membran internal, dan sebagian besar eukariota memiliki mitokondria dan kloroplas. Menurut teori simbiogenesis, organel semi otonom ini merupakan keturunan sel bakteri. Jadi, sel eukariotik adalah sistem dengan tingkat organisasi yang lebih tinggi; ia tidak dapat dianggap sepenuhnya homolog dengan sel bakteri (sel bakteri homolog dengan salah satu mitokondria sel manusia). Homologi semua sel, dengan demikian, telah direduksi menjadi adanya membran luar tertutup yang terbuat dari lapisan ganda fosfolipid (pada archaebacteria memiliki komposisi kimia yang berbeda dibandingkan kelompok organisme lain), ribosom dan kromosom - bahan keturunan di berupa molekul DNA yang membentuk kompleks dengan protein. Hal ini, tentu saja, tidak meniadakan asal usul yang sama dari semua sel, yang dibuktikan dengan kesamaan komposisi kimianya.
- Teori seluler menganggap organisme sebagai kumpulan sel-sel, dan manifestasi kehidupan organisme dilarutkan dalam jumlah manifestasi kehidupan sel-sel penyusunnya. Hal ini mengabaikan integritas organisme; hukum keseluruhan digantikan oleh jumlah bagian-bagiannya.
- Mengingat sel sebagai elemen struktural universal, teori sel menganggap sel jaringan dan gamet, protista, dan blastomer sebagai struktur yang sepenuhnya homolog. Penerapan konsep sel pada protista merupakan isu kontroversial dalam teori seluler dalam arti bahwa banyak sel protista berinti banyak yang kompleks dapat dianggap sebagai struktur supraseluler. Dalam sel jaringan, sel germinal, dan protista, organisasi seluler umum diwujudkan, dinyatakan dalam pemisahan morfologi karioplasma dalam bentuk nukleus, namun struktur ini tidak dapat dianggap setara secara kualitatif, mengambil semua ciri spesifiknya di luar konsep. "sel". Secara khusus, gamet hewan atau tumbuhan bukan hanya sel organisme multiseluler, tetapi generasi haploid khusus dalam siklus hidupnya, yang memiliki karakteristik genetik, morfologi, dan terkadang lingkungan dan tunduk pada tindakan independen seleksi alam. Pada saat yang sama, hampir semua sel eukariotik tidak diragukan lagi memiliki asal usul yang sama dan seperangkat struktur homolog - elemen sitoskeletal, ribosom tipe eukariotik, dll.
- Teori sel dogmatis mengabaikan kekhususan struktur non-seluler dalam tubuh atau bahkan mengakuinya, seperti yang dilakukan Virchow, sebagai benda mati. Faktanya, di dalam tubuh, selain sel, terdapat struktur supraseluler multinuklear (syncytia, simplas) dan zat antar sel bebas inti, yang memiliki kemampuan untuk bermetabolisme dan karenanya hidup. Menetapkan kekhususan manifestasi kehidupan dan signifikansinya bagi tubuh adalah tugas sitologi modern. Pada saat yang sama, struktur multinuklear dan zat ekstraseluler hanya muncul dari sel. Syncytia dan simplas organisme multiseluler adalah produk peleburan sel induk, dan zat ekstraseluler adalah produk sekresinya, yaitu terbentuk sebagai hasil metabolisme sel.
- Masalah bagian dan keseluruhan diselesaikan secara metafisik dengan teori sel ortodoks: semua perhatian dialihkan ke bagian-bagian organisme - sel atau "organisme dasar".
Integritas organisme adalah hasil dari hubungan alami dan material yang sepenuhnya dapat diakses oleh penelitian dan penemuan. Sel-sel organisme multiseluler bukanlah individu yang mampu hidup mandiri (yang disebut kultur sel di luar tubuh adalah sistem biologis yang diciptakan secara artifisial). Biasanya, hanya sel multiseluler yang menghasilkan individu baru (gamet, zigot, atau spora) dan dapat dianggap sebagai organisme terpisah yang mampu hidup mandiri. Sel tidak dapat dipisahkan dari lingkungannya (seperti halnya sistem kehidupan lainnya). Memusatkan semua perhatian pada sel-sel individual pasti akan mengarah pada penyatuan dan pemahaman mekanistik tentang organisme sebagai kumpulan bagian-bagian.
M. Schleiden mempelajari kemunculan sel selama pertumbuhan berbagai bagian tumbuhan, dan masalah ini dapat diselesaikan dengan sendirinya.
Adapun teori sel itu sendiri dalam pengertian yang kita pahami saat ini, dia tidak mempelajarinya. Kelebihan utama Schleiden adalah rumusannya yang jelas tentang pertanyaan tentang asal usul sel dalam tubuh. Masalah ini menjadi sangat penting karena mendorong para peneliti untuk mempelajari struktur seluler dari sudut pandang proses perkembangan. Yang paling signifikan adalah gagasan Schleiden tentang sifat sel, yang tampaknya pertama kali ia sebut sebagai organisme. Jadi dia menulis: “Tidak sulit untuk memahami bahwa baik untuk fisiologi tumbuhan maupun untuk fisiologi umum, aktivitas vital sel individu adalah dasar yang paling penting dan sepenuhnya tidak dapat dihindari, dan oleh karena itu, pertama-tama, muncul pertanyaan tentang bagaimana caranya. organisme kecil dan aneh ini, sel, benar-benar muncul.”
Teori pembentukan sel Schleiden kemudian disebutnya sebagai teori sitogenesis. Sangat penting bahwa dia adalah orang pertama yang menghubungkan pertanyaan tentang asal usul sel dengan isinya dan (terutama) dengan nukleus; Dengan demikian, perhatian para peneliti dialihkan dari membran sel ke struktur yang jauh lebih penting ini.
Schleiden sendiri percaya bahwa dia adalah orang pertama yang mengajukan pertanyaan tentang munculnya “letlet”, meskipun para ahli botani sebelum dia telah menjelaskan, meskipun jauh dari jelas, reproduksi sel dalam bentuk pembelahan sel, namun karya-karya ini mungkin tidak diketahui. dia sampai tahun 1838.
Kemunculan sel, menurut teori Schleiden, berlangsung sebagai berikut. Di dalam lendir yang menyusun massa hidup, muncul tubuh bulat kecil. Bekuan bulat yang terdiri dari butiran mengembun di sekitarnya. Permukaan bola ini ditutupi dengan selaput – cangkang. Ini menciptakan tubuh bulat yang dikenal sebagai inti sel. Di sekitar yang terakhir, pada gilirannya, massa granular agar-agar terkumpul, yang juga dikelilingi oleh cangkang baru. Ini sudah menjadi membran sel. Ini menyelesaikan proses pengembangan sel.
Badan sel, yang sekarang kita sebut protoplasma, ditetapkan oleh Schleiden (1845) sebagai sitoblastema (istilah tersebut milik Schwann). "Cytos" dalam bahasa Yunani berarti "sel" (oleh karena itu ilmu tentang sel - sitologi), dan "blasteo" berarti membentuk. Jadi, Schleiden memandang protoplasma (atau lebih tepatnya, tubuh seluler) sebagai massa pembentuk sel. Oleh karena itu, menurut Schleiden, sel baru dapat terbentuk secara eksklusif di sel lama, dan pusat kemunculannya adalah inti yang terkondensasi dari butiran, atau, dalam terminologinya, sitoblas.
Beberapa saat kemudian, ketika menggambarkan kemunculan sel pada tahun 1850, Schleiden juga mencatat reproduksi sel melalui pembelahan melintang, mengutip pengamatan ahli botani Hugo von Mohl (1805-1872). Schleiden, tanpa menyangkal kebenaran pengamatan Mohl yang cermat, menganggap metode pengembangan sel ini langka.
Gagasan Schleiden dapat diringkas sebagai berikut: sel-sel muda muncul di sel-sel tua melalui kondensasi zat lendir. Schleiden menggambarkannya secara skematis sebagai berikut. Ia menganggap metode munculnya sel dari sitoblastema ini sebagai prinsip universal. Dia membawa idenya, bisa dikatakan, ke titik absurditas, dengan menggambarkan, misalnya, reproduksi sel ragi. Dia melihat gambar ragi yang sedang bertunas. Melihat gambar ini, sekarang tidak ada keraguan bagi kita bahwa dia melihat sel-sel ragi yang sedang bertunas. Schleiden sendiri, bertentangan dengan bukti yang ada, tetap berpendapat bahwa pembentukan tunas hanya terjadi dengan penggabungan butiran menjadi gumpalan di dekat sel ragi yang ada.
Schleiden membayangkan munculnya sel ragi sebagai berikut. Dia mengatakan bahwa dalam jus dari buah beri, jika Anda meninggalkannya di dalam ruangan, setelah sehari Anda akan melihat butiran kecil. Proses selanjutnya adalah butiran-butiran tersuspensi ini bertambah jumlahnya dan saling menempel membentuk sel-sel ragi. Sel ragi baru terbentuk dari butiran yang sama, tetapi sebagian besar berada di sekitar sel ragi lama. Schleiden cenderung menjelaskan kemunculan ciliata dalam cairan yang membusuk dengan cara yang sama. Uraiannya, serta gambar-gambar yang menyertainya, tidak meninggalkan keraguan bahwa butiran-butiran kecil misterius tempat ragi dan ciliate “terbentuk” tidak lebih dari bakteri yang berkembang biak dalam cairan yang sama, yang tentu saja tidak memiliki , secara langsung. berhubungan dengan perkembangan ragi.
Teori sitoblastema kemudian diakui sebagai kesalahan faktual, namun pada saat yang sama mempunyai pengaruh yang serius terhadap perkembangan ilmu pengetahuan lebih lanjut. Beberapa peneliti menganut pandangan ini selama beberapa tahun. Namun, mereka semua melakukan kesalahan yang sama seperti Schleiden, lupa bahwa, dengan memilih sejumlah gambar mikroskopis individu, kita tidak akan pernah bisa sepenuhnya yakin akan kebenaran kesimpulan tentang arah proses. Kita telah mengutip perkataan Felix Fountain (1787) bahwa gambaran yang diungkapkan oleh mikroskop secara bersamaan dapat berhubungan dengan fenomena yang sangat beragam. Kata-kata ini mempertahankan maknanya hingga hari ini.
Kemunculan teori sel dalam komunitas ilmiah pada pertengahan abad ke-19, yang penulisnya adalah Schleiden dan Schwann, menjadi revolusi nyata dalam perkembangan semua bidang biologi tanpa kecuali.
Pencipta teori sel lainnya, R. Virchow, terkenal dengan pepatah ini: “Schwann berdiri di atas bahu Schleiden.” Ahli fisiologi besar Rusia Ivan Pavlov, yang namanya diketahui semua orang, membandingkan sains dengan sebuah lokasi konstruksi, di mana segala sesuatunya saling berhubungan dan segala sesuatu memiliki peristiwa-peristiwa sebelumnya. “Konstruksi” teori sel dibagikan kepada penulis resmi oleh semua ilmuwan pendahulu. Di pundak siapa mereka berdiri?
Awal
Penciptaan teori sel dimulai sekitar 350 tahun yang lalu. Ilmuwan Inggris terkenal Robert Hooke menemukan alat pada tahun 1665, yang disebutnya mikroskop. Mainan itu sangat menarik baginya sehingga dia melihat segala sesuatu yang ada di tangannya. Hasil dari kegemarannya adalah buku “Mikrografi”. Hooke menulisnya, setelah itu dia mulai dengan antusias terlibat dalam penelitian yang sama sekali berbeda, dan sama sekali melupakan mikroskopnya.
Namun entri dalam bukunya No. 18 (dia menggambarkan sel-sel gabus biasa dan menyebutnya sel) yang mengagungkannya sebagai penemu struktur seluler semua makhluk hidup.
Robert Hooke meninggalkan kecintaannya pada mikroskop, tetapi minatnya terhadap mikroskop diambil alih oleh ilmuwan terkenal dunia - Marcello Malpighi, Antonie van Leeuwenhoek, Caspar Friedrich Wolf, Jan Evangelista Purkinje, Robert Brown, dan lainnya.
Model mikroskop yang ditingkatkan memungkinkan orang Prancis Charles-François Brissot de Mirbel menyimpulkan bahwa semua tumbuhan terbentuk dari sel-sel khusus yang disatukan dalam jaringan. Dan Jean Baptiste Lamarck mentransfer gagasan tentang struktur jaringan ke organisme yang berasal dari hewan.
Matthias Schleiden
Matthias Jakob Schleiden (1804-1881), pada usia dua puluh enam tahun, menyenangkan keluarganya dengan meninggalkan praktik hukumnya yang menjanjikan dan belajar di fakultas kedokteran di Universitas Gettin yang sama, tempat ia menerima pendidikannya sebagai pengacara.
Dia melakukan ini untuk alasan yang bagus - pada usia 35 tahun, Matthias Schleiden menjadi profesor di Universitas Jena, mempelajari botani dan fisiologi tumbuhan. Tujuannya adalah untuk mengetahui bagaimana sel-sel baru terbentuk. Dalam karyanya, ia dengan tepat mengidentifikasi keutamaan nukleus dalam pembentukan sel baru, namun keliru mengenai mekanisme proses dan kurangnya kesamaan antara sel tumbuhan dan hewan.
Setelah lima tahun bekerja, ia menulis artikel berjudul “Tentang Pertanyaan Tumbuhan,” yang membuktikan struktur seluler seluruh bagian tumbuhan. Omong-omong, peninjau artikel tersebut adalah ahli fisiologi Johann Muller, yang asistennya pada saat itu adalah penulis masa depan teori sel T. Schwann.
Theodor Schwann
Schwann (1810-1882) bercita-cita menjadi pendeta sejak kecil. Dia pergi ke Universitas Bonn untuk belajar sebagai seorang filsuf, memilih spesialisasi ini karena lebih dekat dengan karir masa depannya sebagai pendeta.
Namun minat generasi muda terhadap ilmu pengetahuan alam lebih unggul. Theodor Schwann lulus dari universitas di Fakultas Kedokteran. Hanya selama lima tahun ia bekerja sebagai asisten ahli fisiologi I. Muller, tetapi selama bertahun-tahun ia membuat begitu banyak penemuan yang cukup untuk beberapa ilmuwan. Cukuplah untuk mengatakan bahwa ia menemukan pepsin dalam cairan lambung, dan selubung serat spesifik di ujung saraf. Peneliti pemula menemukan kembali jamur ragi dan membuktikan keterlibatannya dalam proses fermentasi.
Teman dan rekan
Dunia ilmiah Jerman saat itu mau tidak mau memperkenalkan kawan-kawan masa depan. Keduanya mengenang pertemuan saat makan siang di sebuah restoran kecil pada tahun 1838. Schleiden dan Schwann dengan santai mendiskusikan masalah terkini. Schleiden berbicara tentang keberadaan inti sel tumbuhan dan caranya memandang sel menggunakan peralatan mikroskopis.
Pesan ini menjungkirbalikkan kehidupan mereka berdua - Schleiden dan Schwann menjadi teman dan banyak berkomunikasi. Setelah hanya satu tahun mempelajari sel hewan secara terus-menerus, karya “Studi mikroskopis tentang korespondensi struktur dan pertumbuhan hewan dan tumbuhan” (1839) muncul. Theodor Schwann mampu melihat persamaan struktur dan perkembangan satuan dasar yang berasal dari hewan dan tumbuhan. Dan kesimpulan utamanya adalah hidup itu di dalam sangkar!
Postulat inilah yang masuk dalam biologi sebagai teori sel Schleiden dan Schwann.
Revolusi dalam biologi
Ibarat fondasi bangunan, penemuan teori sel Schleiden dan Schwann melancarkan reaksi berantai penemuan tersebut. Histologi, sitologi, anatomi patologis, fisiologi, biokimia, embriologi, studi evolusi - semua ilmu mulai berkembang secara aktif, menemukan mekanisme interaksi baru dalam sistem kehidupan. Orang Jerman, seperti Schleiden dan Schwann, pendiri patanatomi Rudolf Virchow pada tahun 1858 melengkapi teori tersebut dengan proposisi “Setiap sel adalah sel” (dalam bahasa Latin - Omnis cellula e cellula).
Dan I. Chistyakov dari Rusia (1874) dan E. Strazburger dari Kutub (1875) menemukan pembelahan sel mitosis (vegetatif, bukan seksual).
Dari semua penemuan ini, seperti batu bata, teori seluler Schwann dan Schleiden dibangun, postulat utamanya tetap tidak berubah hingga saat ini.
Teori sel modern
Meskipun dalam seratus delapan puluh tahun sejak Schleiden dan Schwann merumuskan postulatnya, telah diperoleh pengetahuan eksperimental dan teoritis yang secara signifikan memperluas batas-batas pengetahuan tentang sel, namun ketentuan pokok teori tersebut hampir sama dan dirangkum sebagai berikut. :
- Unit semua makhluk hidup adalah sel - memperbaharui diri, mengatur diri sendiri, dan mereproduksi diri (tesis tentang kesatuan asal usul semua organisme hidup).
- Semua organisme di planet ini memiliki struktur sel, komposisi kimia, dan proses kehidupan yang serupa (tesis homologi, kesatuan asal usul semua kehidupan di planet ini).
- Sel adalah suatu sistem biopolimer yang mampu mereproduksi apa yang serupa dari apa yang tidak serupa (tesis tentang sifat utama kehidupan sebagai faktor penentu).
- Reproduksi sel sendiri dilakukan dengan pembelahan induk (tesis hereditas dan kontinuitas).
- Organisme multiseluler terbentuk dari sel-sel khusus yang membentuk jaringan, organ, dan sistem yang saling berhubungan erat dan saling mengatur (tesis organisme sebagai suatu sistem dengan hubungan antar sel, humoral, dan saraf yang erat).
- Sel beragam secara morfologis dan fungsional dan memperoleh spesialisasi dalam organisme multiseluler sebagai hasil diferensiasi (tesis totipotensi, kesetaraan genetik sel-sel dalam sistem multiseluler).
Akhir dari "konstruksi"
Bertahun-tahun berlalu, mikroskop elektron muncul di gudang para ahli biologi, para peneliti mempelajari secara rinci mitosis dan meiosis sel, struktur dan peran organel, biokimia sel, dan bahkan menguraikan molekul DNA. Ilmuwan Jerman Schleiden dan Schwann, bersama dengan teori mereka, menjadi pendukung dan landasan bagi penemuan-penemuan selanjutnya. Namun kita dapat mengatakan dengan pasti bahwa sistem pengetahuan tentang sel belum lengkap. Dan setiap penemuan baru, sedikit demi sedikit, memajukan umat manusia menuju pemahaman tentang pengorganisasian semua kehidupan di planet kita.
(Jawaban di akhir tes)
A1. Ilmu pengetahuan manakah yang mengklasifikasikan organisme berdasarkan keterkaitannya?
1) ekologi
2) taksonomi
3) morfologi
4) paleontologi
A2. Teori apa yang dirumuskan oleh ilmuwan Jerman M. Schleiden dan T. Schwann?
1) evolusi
2) kromosom
3) seluler
4) ontogeni
A3. Tempat penyimpanan karbohidrat pada sel hewan adalah
1) pati
2) glikogen
4) selulosa
A4. Berapa jumlah kromosom pada sel germinal lalat buah Drosophila jika sel somatiknya mengandung 8 kromosom?
A5. Integrasi asam nukleatnya ke dalam DNA sel inang dilakukan
1) bakteriofag
2) kemotrof
3) autotrof
4) sianobakteri
A6. Reproduksi seksual organisme secara evolusioner lebih progresif
1) berkontribusi terhadap penyebarannya yang luas di alam
2) memastikan peningkatan jumlah yang cepat
3) berkontribusi terhadap munculnya berbagai macam genotipe
4) menjaga stabilitas genetik spesies
A7. Disebut apakah individu yang membentuk satu jenis gamet dan tidak menghasilkan ciri-ciri pembelahan menjadi keturunan?
1) mutan
2) heterotik
3) heterozigot
4) homozigot
A8. Bagaimana genotipe individu ditentukan selama persilangan dihibrid?
A9. Semua daun pada suatu tanaman mempunyai genotipe yang sama, tetapi mungkin berbeda
1) jumlah kromosom
2) fenotip
3) kumpulan gen
4) kode genetik
A10. Bakteri apa yang meningkatkan nutrisi nitrogen pada tanaman?
1) fermentasi
2) bintil
3) asam asetat
A11. Tunas bawah tanah berbeda dari akar yang dimilikinya
2) zona pertumbuhan
3) kapal
A12. Tumbuhan dari divisi angiospermae, tidak seperti gymnospermae,
1) mempunyai akar, batang, daun
2) mempunyai bunga dan buah
3) berkembang biak dengan biji
4) melepaskan oksigen ke atmosfer selama fotosintesis
A13. Berbeda dengan reptil, pada burung,
1) suhu tubuh tidak stabil
2) penutup zat terangsang
3) suhu tubuh konstan
4) reproduksi dengan telur
A14. Kelompok jaringan manakah yang mempunyai sifat eksitabilitas dan kontraktilitas?
1) berotot
2) epitel
3) gugup
4) menghubungkan
A15. Fungsi utama ginjal pada mamalia dan manusia adalah mengeluarkannya dari tubuh.
2) kelebihan gula
3) produk metabolisme
4) residu yang tidak tercerna
A16. Fagosit manusia mampu
1) menangkap benda asing
2) menghasilkan hemoglobin
3) berpartisipasi dalam pembekuan darah
4) mentransfer antigen
A17. Kumpulan proses panjang neuron, ditutupi dengan membran jaringan ikat dan terletak di luar sistem saraf pusat, terbentuk
2) otak kecil
3) sumsum tulang belakang
4) korteks serebral
A18. Vitamin apa yang harus dimasukkan dalam makanan seseorang untuk mencegah penyakit kudis?
A19. Kriteria spesies apa yang harus digunakan untuk mengklasifikasikan wilayah sebaran rusa kutub di tundra?
1) lingkungan
2) genetik
3) morfologis
4) geografis
A20. Contoh perjuangan antarspesies untuk bertahan hidup adalah hubungan antara
1) katak dewasa dan kecebong
2) kupu-kupu kubis dan ulatnya
3) sariawan lagu dan sariawan lapangan
4) serigala dari kelompok yang sama
A21. Penataan tumbuhan yang berjenjang di dalam hutan berfungsi sebagai adaptasi terhadap
1) penyerbukan silang
2) perlindungan angin
3) penggunaan energi cahaya
4) mengurangi penguapan air
A22. Faktor manakah dalam evolusi manusia yang bersifat sosial?
1) mengartikulasikan pidato
2) variabilitas
3) seleksi alam
4) keturunan
A23. Apa sifat hubungan antara organisme dari spesies berbeda yang membutuhkan sumber makanan yang sama?
1) pemangsa - mangsa
3) kompetisi
4) gotong royong
A24. Biogeocenosis padang air termasuk pengurai
1) sereal, sedges
2) bakteri dan jamur
3) hewan pengerat mirip tikus
4) serangga herbivora
A25. Dapat menyebabkan perubahan global pada biosfer
1) peningkatan jumlah spesies individu
2) penggurunan wilayah
3) hujan deras
4) penggantian satu komunitas dengan komunitas lain
A26. Berapa persentase nukleotida yang mengandung sitosin yang dikandung DNA jika proporsi nukleotida adeninnya adalah 10% dari total?
A27. Pilih urutan transfer informasi yang benar selama proses sintesis protein di dalam sel.
1) DNA → RNA pembawa pesan → protein
2) DNA → transfer RNA → protein
3) RNA ribosom → RNA transfer → protein
4) RNA ribosom → DNA → transfer RNA → protein
A28. Dengan persilangan dihibrid dan pewarisan sifat secara mandiri pada orang tua dengan genotipe AABb dan aabb, terjadi perpecahan rasio pada keturunannya.
A29. Dalam pemuliaan tanaman, galur murni diperoleh dengan cara
1) penyerbukan silang
2) penyerbukan sendiri
3) mutagenesis eksperimental
4) hibridisasi interspesifik
A30. Reptil dianggap vertebrata darat sejati karena mereka
1) menghirup oksigen atmosfer
2) berkembang biak di darat
3) bertelur
4) memiliki paru-paru
A31. Karbohidrat dalam tubuh manusia disimpan di
1) hati dan otot
2) jaringan subkutan
3) pankreas
4) dinding usus
A32. Sekresi air liur yang terjadi ketika reseptor rongga mulut teriritasi merupakan refleks
1) bersyarat, membutuhkan penguatan
2) tanpa syarat, diwariskan
3) timbul selama kehidupan manusia dan hewan
4) individu untuk setiap orang
A33. Di antara contoh-contoh ini adalah aromorfosis
1) bentuk tubuh ikan pari yang pipih
2) warna pelindung pada belalang
3) jantung burung memiliki empat bilik
A34. Biosfer merupakan ekosistem terbuka karena itu
1) terdiri dari banyak ekosistem yang beragam
2) dipengaruhi oleh faktor antropogenik
3) mencakup seluruh wilayah bumi
4) terus-menerus menggunakan energi matahari
Jawaban tugas pada bagian ini (B1–B8) berupa rangkaian huruf atau angka.
Dalam tugas B1–B3, pilih tiga dari enam jawaban yang benar, tuliskan nomor yang dipilih di tabel.
DALAM 1. Signifikansi biologis meiosis adalah
1) mencegah penggandaan jumlah kromosom pada generasi baru
2) pembentukan gamet jantan dan betina
3) pembentukan sel somatik
4) menciptakan peluang munculnya kombinasi gen baru
5) meningkatkan jumlah sel dalam tubuh
6) peningkatan berganda dalam set kromosom
PADA 2. Apa peran pankreas dalam tubuh manusia?
1) berpartisipasi dalam reaksi imun
2) membentuk sel darah
3) merupakan kelenjar sekresi campuran
4) membentuk hormon
5) mengeluarkan empedu
6) mengeluarkan enzim pencernaan
DI 3. Faktor evolusi antara lain
1) menyeberang
2) proses mutasi
3) variabilitas modifikasi
4) isolasi
5) keanekaragaman spesies
6) seleksi alam
Saat menyelesaikan tugas B4-B6, buatlah korespondensi antara isi kolom pertama dan kedua. Masukkan nomor jawaban yang dipilih pada tabel.
JAM 4. Tetapkan korespondensi antara sifat tumbuhan dan departemen yang menjadi ciri khasnya.
PADA 5. Membangun korespondensi antara ciri-ciri struktural dan fungsional otak manusia dan departemennya.
PADA 6. Tetapkan korespondensi antara sifat mutasi dan jenisnya.
Saat menyelesaikan tugas B7–B8, tetapkan urutan proses biologis, fenomena, dan tindakan praktis yang benar. Tuliskan huruf-huruf jawaban yang dipilih pada tabel.
PUKUL 7. Tetapkan urutan proses yang terjadi dalam sel interfase.
A) mRNA disintesis pada salah satu untai DNA
B) bagian dari molekul DNA dipecah menjadi dua rantai di bawah pengaruh enzim
B) mRNA bergerak ke sitoplasma
D) Sintesis protein terjadi pada mRNA yang berfungsi sebagai cetakan.
PADA 8. Tetapkan urutan kronologis kemunculan kelompok utama tumbuhan di Bumi.
A) ganggang hijau
B) ekor kuda
B) biji pakis
D) rhiniofita
D) gymnospermae
Menjawab | Menjawab |
||
Menjawab | Menjawab |
||
Pada tahun 1837, Schleiden mengajukan teori baru tentang pembentukan sel tumbuhan, berdasarkan gagasan tentang peran penting inti sel dalam proses ini.
SCHLEIDEN, Matthias Jakob (1804–1881), ahli botani Jerman. Lahir 5 April 1804 di Hamburg. Ia belajar hukum di Heidelberg, botani dan kedokteran di universitas Göttingen, Berlin dan Jena. Profesor botani di Universitas Jena (1839–1862), dari tahun 1863 - profesor antropologi di Universitas Dorpat (Tartu). Arah utama penelitian ilmiah adalah sitologi dan fisiologi tumbuhan. Pada tahun 1837, Schleiden mengajukan teori baru tentang pembentukan sel tumbuhan, berdasarkan gagasan tentang peran penting inti sel dalam proses ini. Ilmuwan tersebut percaya bahwa sel baru tersebut seolah-olah dikeluarkan dari nukleusnya dan kemudian ditutup dengan dinding sel. Penelitian Schleiden berkontribusi pada penciptaan teori sel T. Schwann. Karya Schleiden tentang pengembangan dan diferensiasi struktur seluler tumbuhan tingkat tinggi telah diketahui. Pada tahun 1842 ia pertama kali menemukan nukleolus di dalam nukleus. Di antara karya ilmuwan yang paling terkenal adalah Fundamentals of Botany (Grundzge der Botanik, 1842–1843). Schleiden meninggal di Frankfurt am Main pada tanggal 23 Juni 1881.
