MODUL BIOLOGI KELAS XII SMAN 20 SURABAYA

METABOLISME

Sel merupakan unit kehidupan yang terkecil, oleh karena itu sel dapat menjalankan aktivitas hidup, di antaranya metabolisme.

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Anabolisme/AsimilasI/Sintesis, yaitu proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.Contoh : fotosintesis (asimilasi C)

energi cahaya

6 CO2 + 6 H2O ———————————> C6H1206 + 6 02klorofil glukosa

(energi kimia)

Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa. Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.

2. Katabolisme (Dissimilasi), yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik tersebut.Contoh:

enzim

C6H12O6 + 6 O2 ———————————> 6 CO2 + 6 H2O + 686 KKal.energi kimia

Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi, reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut juga reaksi eksoterm.

1. ENZIMEnzim merupakan biokatalisator / katalisator organik yang dihasilkan oleh sel. Struktur enzim terdiri dari:

• Apoenzim, yaitu bagian enzim yang tersusun dari protein, yang akan rusak bila suhu terlampau panas(termolabil).

• Gugus Prostetik (Kofaktor), yaitu bagian enzim yang tidak tersusundari protein, tetapi dari ion-ion logam atau molekul-molekul organik yang disebut KOENZIM. Molekul gugus prostetik lebih kecil dan tahan panas

(termostabil), ion-ion logam yang menjadi kofaktor berperan sebagai stabilisator agarenzim tetap aktif. Koenzim yang terkenal pada rantai

pengangkutan elektron (respirasi sel), yaitu NAD (NikotinamidAdenin Dinukleotida), FAD (Flavin Adenin Dinukleotida), SITOKROM.

Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim dibuat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus berada di dalam sel. Reaksi yang dikendalikan oleh enzim antara lain ialah respirasi, pertumbuhan dan perkembangan, kontraksi otot, fotosintesis, fiksasi, nitrogen, dan pencernaan.

Sifat-sifat enzimEnzim mempunyai sifat-siat sebagai berikut:1. Biokatalisator, mempercepat jalannya reaksi tanpa ikut bereaksi.

2. Thermolabil; mudah rusak, bila dipanasi lebih dari suhu 60º C, karena enzim tersusun dari protein yang mempunyai sifat thermolabil.

3. Merupakan senyawa protein sehingga sifat protein tetap melekat pada enzim.

4. Dibutuhkan dalam jumlah sedikit, sebagai biokatalisator, reaksinya sangat cepat dan dapat digunakan berulang-ulang.

5. Bekerjanya ada yang di dalam sel (endoenzim) dan di luar sel (ektoenzim), contoh ektoenzim: amilase,maltase.

6. Umumnya enzim bekerja mengkatalisis reaksi satu arah, meskipun ada juga yang mengkatalisis reaksi dua arah, contoh : lipase, meng-katalisis pembentukan dan penguraian lemak.

lipase

Lemak + H2O ———————————> Asam lemak + Gliserol

7. Bekerjanya spesifik ; enzim bersifat spesifik, karena bagian yang aktif (permukaan tempat melekatnya substrat) hanya setangkup dengan permukaan substrat tertentu.

8. Umumnya enzim tak dapat bekerja tanpa adanya suatu zat non protein tambahan yang disebut kofaktor.

Pada reaksis enzimatis terdapat zat yang mempengarahi reaksi, yakni aktivator dan inhibitor, aktivator dapat mempercepat jalannya reaksi,

2+ 2+

contoh aktivator enzim: ion Mg, Ca, zat organik seperti koenzim-A.

Inhibitor akan menghambat jalannya reaksi enzim. Contoh inhibitor : CO, Arsen, Hg, Sianida.

2. ATP (Adenosin Tri Phosphat) Molekul ATP adalah molekul berenergi tinggi. Merupakan ikatan tiga molekulfosfat dengan senyawa Adenosin. Ikatan kimianya labil, mudah melepaskan gugus fosfatnya meskipun digolongkan sebagai molekul berenergi tinggi.

Perubahan ATP menjadi ADP (Adenosin Tri Phosphat) diikuti dengan pembebasan energi sebanyak 7,3 kalori/mol ATP. Peristiwa perubahan ATP menjadi ADP merupakan reaksi yang dapat balik.

Katabolisme adalah reaksi pemecahan / pembongkaran senyawa kimia kompleks yang mengandung energi tinggi menjadi senyawa sederhana yang mengandung energi lebih rendah. Tujuan utama katabolisme adalah untuk membebaskan energi yang terkandung di dalam senyawa sumber. Bila pembongkaran suatu zat dalam lingkungan cukup oksigen (aerob) disebut proses respirad, bila dalam lingkungan tanpa oksigen (anaerob) disebut fermentasi.

Contoh Respirasi : C6H12O6 + O2 ——————> 6CO2 + 6H2O + 688KKal.(glukosa)

Contoh Fermentasi :C6H1206 ——————> 2C2H5OH + 2CO2 + Energi.(glukosa) (etanol)

RESPIRASI

Respirasi yaitu suatu proses pembebasan energi yang tersimpan dalam zat sumber energi melalui proses kimia dengan menggunakan oksigen. Dari respirasi akan dihasilkan energi kimia ATP untak kegiatan kehidupan, seperti sintesis (anabolisme), gerak, pertumbuhan.

Contoh: Respirasi pada Glukosa, reaksi sederhananya: C6H,206 + 6 02 ———————————> 6 H2O + 6 CO2 + Energi(gluLosa)

Reaksi pembongkaran glukosa sampai menjadi H20 + CO2 + Energi, melalui tiga tahap :

1. Glikolisis.2. Daur Krebs.3. Transpor elektron respirasi.

1. Glikolids:Peristiwa perubahan :Glukosa Glulosa - 6 - fosfat Fruktosa 1,6 difosfat 3 fosfogliseral dehid (PGAL) / Triosa fosfat Asam piravat.Jadi hasil dari glikolisis :1.1. 2 molekul asam piravat.1.2. 2 molekul NADH yang berfungsi sebagai sumber elektron berenergi

tinggi.1.3. 2 molekul ATP untuk setiap molekul glukosa.

2. Daur Krebs (daur trikarbekdlat):Daur Krebs (daur trikarboksilat) atau daur asam sitrat merupakan pembongkaran asam piravat secara aerob menjadi CO2 dan H2O serta energi kimia

Gbr. Bagan reaksi pada siklus Krebs

3. Rantai Transportasi Elektron Respiratori:Dari daur Krebs akan keluar elektron dan ion H+ yang dibawa sebagai NADH2 (NADH + H+ + 1 elektron) dan FADH2, sehingga di dalam mitokondria (dengan adanya siklus Krebs yang

dilanjutkan dengan oksidasi melalui sistem pengangkutan elektron) akan terbentuk air, sebagai hasil sampingan respirasi selain CO2.

Produk sampingan respirasi tersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh melalui stomata pada tumbuhan dan melalui paru-paru pada peristiwa pernafasan hewan tingkat tinggi.

Ketiga proses respirasi yang penting tersebut dapat diringkas sebagai berikut:

PROSES AKSEPTOR ATP

1. Glikolisis: Glukosa ——> 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP

2. Siklus Krebs:2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 2 NADH 2 ATP2 asetil KoA ——> 4 CO2 6 NADH 2 PADH2

3. Rantai trsnspor elektron respirator:10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 30 ATP2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 4 ATP

Total 38 ATP

Kesimpulan :Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP.

 

Pada kebanyakan tumbuhan den hewan respirasi yang berlangsung adalah respirasi aerob, namun demikian dapat saja terjadi respirasi aerob terhambat pada sesuatu hal, maka hewan dan tumbuhan tersebutmelangsungkan proses fermentasi yaitu proses pembebasan energi tanpa adanya oksigen, nama lainnya adalah respirasi anaerob.

Dari hasil akhir fermentasi, dibedakan menjadi fermentasi asam laktat/asam susu dan fermentasi alkohol.

A. Fermentasi Asam LaktatFermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat. Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.

Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energienzim

Prosesnya :

1. Glukosa ————> asam piruvat (proses Glikolisis).enzim

C6H12O6 ————> 2 C2H3OCOOH + Energi

2. Dehidrogenasi asam piravat akan terbentuk asam laktat.2 C2H3OCOOH + 2 NADH2 ————> 2 C2H5OCOOH + 2 NAD

piruvatdehidrogenasa

Energi yang terbentak dari glikolisis hingga terbentuk asam laktat :8 ATP — 2 NADH2 = 8 - 2(3 ATP) = 2 ATP.

B. Fermentasi Alkohol Pada beberapa mikroba peristiwa pembebasan energi terlaksana karena asam piruvat diubah menjadi asam asetat + CO2 selanjutaya asam asetat diabah menjadi alkohol.Dalam fermentasi alkohol, satu molekul glukosa hanya dapat menghasilkan 2 molekul ATP, bandingkan dengan respirasi aerob, satu molekul glukosa mampu menghasilkan 38 molekul ATP.

Reaksinya :

1. Gula (C6H12O6) ————> asam piruvat (glikolisis)2. Dekarbeksilasi asam piruvat.

Asampiruvat ————————————————————> asetaldehid + CO2.piruvat dekarboksilase (CH3CHO)

3. Asetaldehid oleh alkohol dihidrogenase diubah menjadi alkohol(etanol).2 CH3CHO + 2 NADH2 —————————————————> 2 C2HsOH + 2 NAD.

alkohol dehidrogenaseenzim

Ringkasan reaksi : C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi

C. Fermentasi Asam CukaFermentasi asam cuka merupakan suatu contoh fermentasi yang berlangsung dalam keadaan aerob. Fermentasi ini dilakukan oleh bakteri asam cuka (Acetobacter aceti) dengan substrat etanol.Energi yang dihasilkan 5 kali lebih besar dari energi yang dihasilkan oleh fermentasi alkohol secara anaerob.Reaksi:

aerob

C6H12O6 —————> 2 C2H5OH ———————————————> 2 CH3COOH + H2O + 116 kal(glukosa) bakteri asam cuka asam cuka

ANABOLISME

Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. FotosintesisArti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan

dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.

Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen FotosintesisFotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.

Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.

Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :

1. Gen :bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki klorofil.

2. Cahaya : beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya, tanaman lain tidak memerlukan cahaya.

3. Unsur N. Mg, Fe : merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.

4. Air :bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.

Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).

H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :Reaksi terang : 2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2

Reaksi gelap : CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2

atau2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2

atau12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3. Kemosintesis

Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).

Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:

Nitrosomonas

(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + EnergiNitrosococcus

1. Sintesis LemakLemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.

4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.Gliserol + asam lemak ———> lemak.

4.2. Sintesis Lemak dari Protein:Protein ————————> Asam Amino

protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

5. Sintesis ProteinSintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.

 

REPRODUKSI SEL

Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

MITOSIS adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.

Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut:

1. Profase : pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi kromatid.

2. Metafase: pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom /kromatid mudah diamati dan dipelajari.

3. Anafase: pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju

    ke kutub-kutub pembelahan sel.

4. Telofase: pada tahap ini terjadi peristiwa KARIOKINESIS (pembagian inti menjadi dua bagian) dan SITOKINESIS (pembagian sitoplasma menjadi dua bagian).

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.

Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis II Baik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interface.

PERBEDAAN ANTARA MITOSIS DENGAN MEIOSIS

Aspek yang dibedakan Mitosis Meiosis

Tujuan Untuk pertumbuhan Sifat mempertahan-kan diploid

Hasil pembelahan 2 sel anak 4 sel anak

Sifat sel anak diploid (2n) haploid (n)

Tempat terjadinya sel somatis sel gonad

Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporogenesis (Megasporogenesis) dan Mikrosporogenesis.

 

GENETIKA

GENETIKA adalah ilmu yang mempelajari sifat-sifat keturunan (hereditas) serta segala seluk beluknya secara ilmiah.

Orang yang dianggap sebagai "Bapak Genetika" adalah JOHAN GREGOR MENDEL.

Orang yang pertama mempelajari sifat-sifat menurun yang diwariskan dari sel sperma adalah HAECKEL (1868).

Blendel mempelajari hereditas pada tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dengan alasan:

1. Memiliki pasangan-pasangan sifat yang menyolok.2. Biasanya melakukan penyerbukan sendiri (Self polination).3. Dapat dengan mudah diadakan penyerbukan silang.4. Segera menghasilkan keturunan.

GALUR MURNI adalah vanetas yang terdiri dari genotip yang homozigot. Simbol "F" (= Filium) menyatakan turunan, sedang simbol "P" (=Parentum) menyatakan induk.

HIBRIDA (BASTAR) adalah keturunan dari penyerbukan silang dengan sifat-sifat beda ——> jika satu sifat beda disebut MONOHIBRIDA, jika 2 sifat beda disebut DIHIBRIDA dst.

DOMINAN adalah sifat-sifat yang tampak (manifes) pada keturunan. RESESIF adalah sifat-sifat yang tidak muncul pada keturunan.

 

• Tiap sifat organisma hidup dikendalikan oleh sepasang "faktor keturunan". Pada waktu itu Mendel belummenggunakan istilah "gen".

• Tiap pasangan faktor keturunan menunjukkan bentuk alternatif sesamanya, kedua bentuk alternatif disebut pasangan ALELA.

• Satu dari pasangam alela itu dominan dan menutup alela yang resesif bila keduanya ada bersama-sama.

• Pada pembentukan "gamet" alela akan memisah, setiap gamet menerima satu faktor alela tersebut c dikenal sebagai HUKUM PEMISAHAN MENDEL atau PRINSIP SEGREGASI SECARA BEBAS.

• INDIVIDU MURNI mempunyai dua alela yang sama (homozigot), alel dominan diberi simbol huruf besar sedang alel resesif huruf keciL

GENOTIP adalah komposisi faktor keturunan (tidak tampak secara fisik).FENOTIP adalah sifat yang tampak pada keturunan.

Pada hibrida atau polihibrida berlaku PRINSIP BERPASANGAN SECARA BEBAS.

RATIO FENOTIP (F2) HIBRIDA NORMAL MENURUT MENDEL

Monohibrida 3: 1 (Hukum Dominasi penuh) n= 1, jumlah gamet = 2Dihibrida 9: 3: 3: 1 n= 2, jumlah gamet = 4Trihibrida 27: 9: 9: 9: 3: 3 : 3: 1 n= 3, jumlah gamet = 8Polihibrida (3:1)n n= n, jumlah gamet = 2n

(n) = jenis sifat berbeda (hibridanya). Intermediat 1 : 2 : 1 ——> sifat "SAMA DOMINAN"; percobaan pada bunga Antirrhinum majus.

BACK CROSS ——> perkawinan antara F2 dengan salah satu indukaya.TEST CROSS ———> perkawinan antara F2 dengan induk atau individu yang homozigot resesif

PENYIMPANGAN SEMU HUKUM MENDELSebenarnya masih mengikuti hukum Mendel ———> alel berinteraksi.

Dikenal beberapa bentulc ———> Ratio fenotip F2)

1. INTERAKSI PASANGAN ALELA pada varitas ayam ——> 9 : 3 : 3 : 12. POLIMERI (Nielson-Echle) pada varitas gandum ——> 15 : 1

Polimeri pada manusia misalnya peristiwa pigmentasi kulit.3. KRIPTOMERI pada tanaman "pukul empat" (Mirabilis jalapa)

percobaan pada Linaria maroccana ———> 9 : 3 : 44. EPISTASIS & HIPOSTASIS pada varitas gandum ———> 12 : 3 : 1 5. KOEPISTASIS pada Lathyrusodoratus ———> 9 : 7

(Lathyrus odoratus = varitas ercis yang berbiji manis)

POLIMERI adalah pembastaran heterozigot dengan banyak sifat beda yang berdiri sendiri-sendiri tetapi mempengaruhi bagian yang same dari suatu organisme.

KRIPTOMERI adalah pembastaran heterozigot dengan adanya sifat yang "tersembunyi" (Kriptos) yang dipengaruhi oleh suatu keadaan, pada bunga Linaria maroccana adalah pH air sel !!

EPISTASIS adalah faktor pembawa sifat yang menutup pemunculan sifat yang lain sekalipun sifat tersebut dominan

HIPOSTASISadalah faktor yang tertutupi oleh faktor lain.

ATAVlSME adalah sifat yang hipostasis pada suatu keturunan yang pada suatu seat muncul kembali (reappearence).

 

KROMOSOM adalah struktur benang dalam inti sel yang bertanggung jawab dalam hal sifat keturunan (hereditas). Kromosom adalah KHAS bagi makhluk hidup.

GEN adalah "substansi hereditas" yang terletak di dalam kromosom.

Gen bersifat antara lain :- Sebagai materi tersendiri yang terdapat dalam kromosom.- Mengandung informasi genetika.- Dapat menduplikasikan diri pada peristiwa pembelahan sel.

Sepasang kromosom adalah "HOMOLOG" sesamanya, artinya mengandung lokus gen-gen yang bersesuaian yang disebut ALELA.

LOKUS adalah lokasi yang diperuntukkan bagi gen dalam kromosom.ALEL GANDA (MULTIPLE ALLELES) adalah adanya lebih dari satu alel pada lokus yang sama.

Dikenal dua macam kromosom yaitu:

1. Kromosom badan (Autosom).2. Kromosom kelamin / kromosom seks (Gonosom).

THOMAS HUNT MORGAN adalah ahli genetika dari Amerika Serikat yang menemukan bahwa faktor-faktor keturunan (gen) tersimpan dalam lokus yang khas dalam kromosom.

Percobaan untuk hal ini dilakukan pada lalat buah (Drosophila melanogaster) dengan alasan sebagai berikut:

- Cepat berkembang biak,- Mudah diperoleh dan dipelihara,- Cepat menjadi dewasa (umur 10 - 14 hari sudah de~wasa),- Lalat betina bertelur banyak,- Hanya memiliki 4 pasang kromosom, sehingga mudah diteliti.

 

POLA-POLA HEREDITAS

Orang yang mula-mula mendalami hal pola-pola hereditas adalah W.S. SUTTON dari Amerika Serikat.

Menurut Sutton bila ada gen-gen yang mengendalikan dua sifat beda bertempat pada

kromosom yang sama, gen-gen itu tak dapat memisalkan diri secara bebas lebih-lebih bila gen-gen itu berdekatan lokusnya, maka akan berkecenderungan untuk selalu memisah bersama-sama. Peristiwa ini disebut LINKAGE (PAUTAN).

Ada kalanya kromosom yang memisah tidak membawa seluruh gen yang dimiliki tetapi hanya sebagian saja yang terbawa sedangkan sisanya dipenuhi oleh kromosom pasangannya. Peristiwa ini disebut CROSSING-OVER(PINDAH SILANG).

Kejadian ini diteliti oleh Morgan.

Determinasi seks adalah penentuan jenis kelamin suatu organisme yang ditentukan oleh kromosom seks (GONOSOM). Untuk lalat buah dikenal 1 pasang kromosom seks yaitu kromosom X dan kromosom Y.

Individu jantan terjadi jika terdapat komposisi kromosom seks XY sedang betina jika komposisinya XX. Hal ini sebaliknya terjadi pada BURUNG yaitu jantan adalah XX sedangkan betinanya XY.

PAUTAN SEKS adalah suatu sifat yang diturunkan yang tergabung dalam gonosom.Sebagai contoh :adalah lalat buah betina mata merah (dominan) dikawinkan dengan lalat buah jantan mata putih (resesif) ——> F1 semua bermata merah. Tetapi pada F2 semua yang bermata putih adalah jantan. Hal ini menunjukan bahwa sifat "bermata putih" merupakan sifat yang terpaut pada kromosom Y.

Seks linkage dipelejari oleh THOMAS HUNT MORGAN.

NONDISJUNCTION adalah peristiwa gagal berpisah dari kromosom seks pada waktu pembelahan sel ——> diteliti pertama kali oleh CALVIN B. BRIDGES.

GEN LETAL adalah gen yang menyebabkan kematian individu (in vivo) jika alel gen tersebut berada dalam kedudukan "homozigot".

MUTASI adalah perubahan gen dari bentuk aslinya ——> individu yang mengalami mutasi disebut MUTAN.

JENIS-JENIS MUTASI- MUTASI KROMOSOM yaitu perubahan susunan atau jumlah dari kromosom yang menyebabkan perubahan sifat individu lazim disebut ABERASI

- MUTASI GEN yaitu perubahan gen dalam kromosom (letak dan sifat) yang menyebab-kan perubahan sifat individu tanpa perubahan jumlah dan susunan kromosomnya lazim disebut MUTASI saja.

Sarjana yang mempelajari mutasi adalah HERMAN MULLER (murid Morgan).Mutasi pada tumbuhan dipelajari oleh HUGO DE VRIES.

SEBAB-8EBAB MUTASI

MUTASI ALAM misalnya disebabkan sinar kosmis, radioaktif alam yang umumnya bersifat resesif dan merugikan.

MUTASI BUATAN misalnya dengan sinar X.

Seperti diketahui kromosom ada dua jenis yaitu AUTOSOM dan GONOSOM, jadi penyakit genetik pada manusia juga ada dua sebab yaitu :

- Disebabkan oleh kelainan autosom.- Disebabkan oleh kelainan gonosom.

Determinasi seks pada manusia juga ditentukan oleh kromosom X dan Y. Karena jumlah kromosom manusia adalah khas yeitu 46 buah (23 pasang) yang terdiri dari 22 pasang autosom dan 1 pasang gonosom, maka formula kromosom manusia adalah

- Untuk laki-laki adalah 46, XY atau dapat ditulis juga 44 + XY.- Untuk wanita adalah 46, XX atau dapat ditulis juga 44 + XX.

Rasio untuk dapat memperoleh anak laki-laki atau anak perempuan adalah sama yaitu 50% atau (0,5).

Penyakit genetik yang disebabkan autosom pada manusia biasanya "bersifat resesif" artinya dalam keadaan homozigot resesif baru menampakkan penyakit misalnya :

- Albinisma,- Polidaktili,- Gangguan mental,- Diabetes mellitus,- dsb.

Ada pula penyakit yang disebabkan karena mutasi autosom, misalnya:

- SINDROMA DOWN (MONGOLID SYNDROME = TRISOMI 21) -.——> + autosom no.21- SINDROMA PAATAU (TRISOMI 13) ——> + autosom no.13- SINDROMA EDWARDS (TRISOMI18) ——> +autosom no.18- SINDROMA "CRI-DU-CHAT" ——> delesi no. 5

Penyakit genetik yang disebatkan gonosom :

- Kelainan formula kromosom (disebabkan peristiwa non-disjunction).misalnya: ,a. SINDROMA TURNER (45,XO).b. SINDROMA KLINEFELTER (47,XXY; 48,XXXY).c. SINDROMA SUPERFEMALE/TRIPPLE-X atau TRISOMI X (47,XXX).d. SUPERMALE (47,XYY).

- Karena pautan seks (Sex linkage)a. TERPAUT KROMOSOM X (resesif)

yaitu buta warna (hijau dan merah) dan Hemofilia ——> pada laki-laki bersifat "ALL OR NONE".

b. TERPAUT KROMOSOM Y (resesif hanya pada laki-laki) misalnya "HAIRY-PINA" (hipertrikosis).

Peristiwa alel ganda pada manusia ——> golongan darah.

AUGUST WEISMAN ——> peristiwa SELEKSI dengan percobaan pemotongan ekor tikus sampai 20 generasi,ekor tetap panjang.

APLIKASI EUTENIKS ——> adalah perbaikan sosial melalui pengubahan lingkungan.

APLIKASI EUGENETIKA ——> adalah perbaikan sosial melalui penggunaan prinsip-prinsip hereditas.

ebagai substansi hereditas sekarang dikenal sebagai asam nukleat yaitu :

• ADN (Deoxiribose Nucleic Acid).• ARN (Ribose Nucleic Acid).

DNAterdiri dari dua pita yang saling terpilin (Double Stranded DNA = DS-DNA) dikenal dengan istilah "DOUBLE HELIX" yang modelnya pertama kali dibuat oleh JAMES D. WATSON (Amerika Serikat) dan FRANCIS CRICK (Inggris) tahun 1953, diperbaiki modelnya oleh WILKINS.

Jika DNA melakukan TRANSKRIPSI bentuknya adalah SINGLE STRANDED (SS-DNA). DNA tersusun dari banyak sekali NUKLEOTIDA.

BATU "NUKLEOTIDA" TERDIRI DARI

- Satu molekul gula (dalam hal ini adalah "deoksiribosa" atau "ribosa").- Satu molekul fosfat.- Satu molekul basa nitrogen (basa nitrogen terdiri dari dua jenis yaitu)a. PURIN ADENIN dan GUANIN.b. PIRIMIDIN TIMIN, SITOSIN dan URASIL.

Satu molekul gula dan satu molekul basa disebut "NUKLEOSIDA"

       

SIFAT YANG MEMBEDAKAN

ADN ARN

Gula yang menyusun Deoksiribosa Ribosa

Bentuk normalds den ss

ds = double strandedss = single stranded

ss

Basa PURINBasa PIRIMIDIN

Guanin, AdeninTimin, Sitosin

Guanin, AdeninUrasil, Sitosin

Jenis/macam Hanya satuAda

tiga :

- ARN duta- ARN transport- ARN ribosorn

Tempat Inti Inti Sitoplasma dan Ribosom

Kadar Tetap Berubah, tergantung aktifitas sintesis protein

URUTAN SINTESIS PROTEIN

1. TRANSKRIPSI - ss-ADN membentuk ss-ARN yaitu ARN-duta yang membawa informasi genetikuntuk sintesa protein.

2. FASE INISIASI - ARN-duta sampai di ribosom dan ARN-r mengkode asam amino sesuai denganinformasi genetik yang dibawa ARN-d. ARN-t membawa asam amino yang sesuaike ribosom.

3. FASE TRANSLASI ~ ARN-d sebagai "cetakan" mulai bekerja menterjemahkan kode triplet (kodon) yang sesuaidengan antikodon pada ARN-t.

4. FASE ELONGASI ~ ARN-d menggabungkan asam amino - asam amino yang sesuai menjadi protein.

S. FASE TERMINASI ~ kodon yang berisi "NONSENSE CODE" akan bertindak sebagai terminator (penghen-tianproses).

Kadang-kadang terjadi kesalahan dalam membaca kodon sehingga salah menterjemah asam amino ~ protein yangdihasilkan salah ~ menimbulkan kelainan.

Misalnya ANEMIA karena hemoglobin mengandung asam amino VALIN atau LISIN, seharusnya hemoglobin yangnormal mengandung ASAM GLUTAMAT.

ASAL USUL KEHIDUPAN

Kapan dimana dan dengan cara bagaimana kehidupan di bumi ini berawal? adalah pertanyaan yang terus menggoda para ilmuwan.

Berbagai teori asal-usul kehidupan telah disusun oleh para pakar tetapi belum ada satupun teori yang diterima secara memuaskan oleh semua pihak.

Teori tentang asal-usul kehidupan yang pernah disusun oleh para ahli di antaranya:

1. Kehidupan diciptakan oleh zat supranatural (ghalib) pada saat istimewa (teori kreasi khas)2. Kehidupan muncul dari benda tak hidup pada berbagai kesempatan (teori generatio spontanea)3. Kehidupan tidak berasal-usul (keadaan mantap)4. Kehidupan datang di planet ini dari mana saja (teori kosmozoan)5. Kehidupan muncul berdasar hukum fisika-kimia (evolusi biokimia)

Kita akan membahas teori no. 2 (teori generatio spontanea) dan teori no. 5 (evolusi biokimia).

Disebut juga teori Abiogenesis pelopornya seorang ahli filsafat zaman Yunani Kuno Aristoteles (384-322 SM) yang berpendapat bahwa makhluk hidup terjadi begitu saja pendapat ini masih terus bertahan sampai abad kc 17 -18 Anthony van Leenwenhoek (abad ke 18) berhasil membuat mikroskop dan melihat jasad renik di dalam air bekas rendaman jerami penemuan Leeuwenhoek (salah seorang penganut teori abiogenesis) memperkuat teori generatio spontanea teori terbukti makhluk hidup berasal dari benda mati (jasad renik berasal dari air bekas rendaman jerarni).

Beberapa ahli berusaha mengadakan penelitian untuk menyangkal teori generatio spontanea antara lain Franscesco Redi, Spallanzani dan Louis Pasteur.

Percobaan Redi dan Spallanzani masih belum dapat menumbangkan teori generatio spontanea karena menurut pendapat para pendukung teori tersebut bahwa untuk dapat timbul kehidupan secara spontan dari benda mati diperlukan gaya hidup dan gaya hidup pada percobaan Spallanzani dan Redi tidak dapat melakukan fungsinya karena stoples dan labu percobaan tersumbat rapat-rapat.

Pasteur mencoba memperbaiki percobaan Spallanzani dengan menggunakan tabung kaca berbentuk leher angsa atau huruf S untuk menutup labu walaupun labu tersumbat udara sebagai "sumber gaya hidup" dapat masuk ke dalam labu. Dengan percobaan ini Pasteur berhasil menumbangkan teori generatio spontanea.

 

Evolusi Kimia

Menerangkan bahwa terbentuknya senyawa organik terjadi secara bertahap dimulai dari bereaksinya bahan-bahan anorganik yang terdapat di dalam atmosfer primitif dengan energi halilintar membentuk senyawa-senyawa organik kompleks.

Stanley Miller mencoba mensimulasikan kondisi atmosfer purba di dalam skala laboratorium. Ia merancang alat yang seperti terlihat dalam gambar di bawah ini.

Skema alat percobaan Miller

Miller memasukkan gas H2, CH4 (metan), NH3 (amonia) dan air ke dalam alat. Air dipanasi sehingga uap air bercampur dengan gas-gas tadi. Sebagai sumber energi yang bertindak sebagai "halilintar" agar gas-gas dan uap air bereaksi, digunakan lecutan aliran listrik tegangan tinggi. Ternyata timbul reaksi, terbentuk senyawa-senyawa organik seperti asam amino, adenin dan gula sederhana seperti ribosa.

Hasil percobaan di atas memberi petunjuk bahwa satuan-satuan kompleks di dalam sistem kehidupam seperti lipid, gula, asam amino, nukleotida dapat terbentuk di bawah kondisi abiotik. Yang menjadi masalah utama adalah belum dapat terjawabnya bagaimana mekanisme peralihan dari senyawa kompleks menjadi makhluk hidup yang paling sederhana.

Evolusi Biologi

Alexander Oparin mengemukakan di dalam atmosfer primitif bumi akan timbul reaksi-reaksi yang menghasilkan senyawa organik dengan energi pereaksi dari radiasi sinar ultra violet. Senyawa organik tersebut merupakan "soppurba" tempat kehidupan dapat muncul. Senyawa organik akhirnya akan membentuk timbunan gumpalan (koaservat). Timbunan gumpalan (koaservat) yang kaya akan bahan-bahan organik membentuk timbunan jajaran molekul lipid sepanjang perbatasan koaservat dengan media luar yang dianggap sebagai "selaput sel primitif" yang memberi stabilitas pada koaservat.

Meskipun begitu Oparin tetap berpendapat amatlah sulit untuk nantinya koaservat yang sudah terbungkus dengan selaput sel primitif tadi akan dapat menghasilkan "organisme heterotrofik" yang dapat mereplikasikan dirinya dan mengambil nutrisi dari "sop purba" yang kaya akan bahan-bahan organik dan menjelaskan mekanisme transformasi dari molekul-molekul protein sebagai benda tak hidup ke benda hidup.

Teori evolusi kimia telah teruji melalui eksperimen di laboratoriurn, sedang teori evolusi biologi belum ada yang menguji secara eksperimental. Walaupun yang dikemukakan dalam teori itu benar, tetap saja belum dapat menjelaskan tentang dari mana dan dengan cara bagaimana kehidupan itu muncul, karena kehidupan tidak sekadar menyangkut kemampuan replikasi diri sel. Kehidupan lebih dari itu tidak hanya kehidupan biologis, tetapi juga kehidupan rohani yang meliputi moral, etika, estetika dan inteligensia.

EVOLUSI

Evolusi ialah proses perubahan yang berlangsung sedikit demi sedikit dan memakan waktu yang lama.

Dikenal 2 macam evolusi:

1. Evolusi progresif :evolusi meonju pada kemungkinan dapat bertahan hidup (survive).

2. Evolusi regresif (retrogreslf) :evolusi menuju pada kemungkinan menjadi punah.

Teori evolusi merupakan perpaduan antara ide (gagasan) den fakta (kenyataan). Yang dianggap sebagai pencetus ide evolusi ialah Charles Darwin (1809-1892) yang menerbitkan buku mengenai asal mula spesies pada tahun 1859, dengan judul "On the ofiginof species by means of natural selection" atau "The preservation of favored races in the struggle for life".

Alfred Wallace (1823-1913) secara terpisah mengembangkan pemikirannya dan menghasilkan konsepsi yang sama dengan pendapat Charles Darwin.

Joseph Hooker, teman Charles Darwin menggabungkan tulisan Alfred Wallace den Charles Darwin. Judul kedua tulisan tersebut menjadi "On the tendency of species to from vafieties and on the perpetuation of vafieties and species by natural means of selection".

 

Yang dianggap mengilhami Charles Darwin dengan gagasan evolusinya adalah

1. Jean Baptiste Lamarck (ahli biologi Pera~uis, 1744-1829).Yang idenya mengenai evolusi dituangkan dalam bukunya "PhilosophicZoologique".

Inti isi buku tersebut :

1.1. Alam sekitar/lingkungan (environment) mempunyai pengaruh pada ciri-ciri/sifat-sifat yang diwariskan.

1.2. Ciri-ciri/sifat-sifat yang didapat (auquired characters) akan diwariskan kepada keturunannya.

1.3. Organ yang digunakan akan berkembang, sedan" yang tidak digunakan akan mengalami kemunduran.

2. Sir Charles Lyell (ahli geologi Inggris, 1797-1875).Yang menerbitkan buku mengenai prinsip-prinsip geologi "Principles of Geology" (1830) menyatakan bahwa batuan, pulau-pulau dan benua selalu mengalami perubahan.

3. Thomas Robert Mathus (ahli ekonomi den kependudukan Inggris).

 

Pro dan kontra tentang berbagai pendapat tentang masalah evolusi

1. Lamarck vs Weismann :Weismann (biologiawan Jerman 1834-1912) menentang pendapat Lamarck mengenai diturunkannya sifat-sifat yang diperoleh.

Percobaannya : Dia mengawinkan 2 ekor tikus yang dipotong ekornya ternyata keturunannya tetap berekor panjang. Keadaan ini tetap berlangsung meskipun dilakukan sampai 20 generasi.

2. Lamarck vs Darwin :Mereka berbeda pendapat mengenai "munculnya" jerapah berleher panjang.

Menurut Lamarck : semula jerapah berleher pendek karena makanan yang berupa daun makin berkurang maka dari generasi ke generasi leher jerapah semakin panjang untuk menjangkau daun yang semakin tinggi letaknya.

Menurut Darwin : dalam populasi jerapah ada yang berleher panjang dan berleher pendek. Dalam kompetisi mendapatkan makanan jerapah berleher panjang tetap bertahan hidup jerapah berleher pendek lenyap secara perlahan-lahan.

3. Spesiasi atau terjadinya spesies baru:Ada pendapat spesies baru bisa terjadi dari spesies yang sudah ada karena interaksi antara faktor luar dan faktor dalam. Mekanismenya dapat dijelaskan dengan rumus :

F = G + L,

F = fenotip, G = genotip, L = lingkungan

maka bila F1 F2 F3 F4 F5 .............. F12, dimana F12 mungkin sudah jauh berbeda dengan F1 sehingga F12 dapat dinyatakan sebagai spesies baru.

Untuk dapat memahami masalah evolusi, perlu dipahami pengertian-pengertian berikut :

A. Pengertian SpesiesPopulasi-populasi yang masih mungkin mengadakan pertukaran gen dikatakan termasuk dalam satu spesies.Variasi atau perbedaan morfologi fisiologi ataupun kelakuan tidak menjadi alasan dipisahkannya dua populasi menjadi dua spesies yang berbeda.

B. lsolasi ReproduksiBarier (hambatan) geografik dapat memungkinkan terjadinya pemisahan dua populasi (allopatric) keadaan ini memungkinkan terjadinya isolasi reproduksi meskipun kedua populasi tersebut berada dalam satu lingkungan kembali (sympatrik).

C. Macam-macam Isolasi Intrinsik1. Mekanisme yang mencegah/menghalangi terjadinya perkawinan:

1.1. Isolasi ekogeografi1.2. Isolasi habitat1.3. Isolasi iklim/musim1.4. Isolasi perilaku1.5. Isolasi mekanik

2. Mekanisme yang mencegah terjadinya hibrida:2.1. Isolasi gamet

2.2. Isolasi perkembangan2.3. Ketidakmampuan hidup suatu hibrida

3. Mekanisme yang mencegah kelangsungan hibrida:3.1. Kemandulan betina3.2. Eliminasi hibrida yang bersifat selektif

D. Spesiasi Sebagai Akibat Adanya PoliploidContoh : pada tanaman bunga Oenothera lamarckiana yang mempunyai

14 kromosom, karena adanya peristiwa gagal berpisah (non-disjungtion) terjadi keturunan dengan 28 kromosom yang kemudian diberi nama Oenothera gigas.

Kedua Oenothera tersebut dibedakan spesiesnya oleh karena pada persilangan antara keduanya akan menghasilkan keturunan yang triploid dan kemudian ternyata steril.

E. Radiasi AdaptifContoh klasik radiasi adaptif adalah variasi dari burung finch di kepulauan Gallapagos, perbedaannya pada besar dan bentuk paruh, kebiasaan makan dan pada kelakuan yang lain.

F. Divergensi, Kepunaban, KonvergensiPeristiwa radiasi adaptif merupakan peristiwa dimana dari satu spesies timbul dua atau beberapa spesies.

Kalau dibuat garis keturunannya maka terlihat adanya garis-garis yang menyebar (divergen) oleh sebab itu peristiwa ini disebut divergensi.Banyak sebab-sebab kepunahan, antara lain karena perubahan alam sekitar yang begitu cepat yang tidak dapat diikuti dengan adaptasi/ re-adaptasi makhluk hidup tersebut, juga sebab-sebab biologik, seperti adanya peristiwa kompetisi antara organisme yang mempunyai kebutuhan sama.

Konvergensi adalah peristiwa dimana dua makhluk atau lebih menghuni tempat hidup yang sama, tetapi makhluk tersebut memiliki asal-usul yang berbeda, hubungan yang jauh tetapi kemudian karena berada dalam tempat yang sama mempunyai organ-organ yang fungsinya serupa.

1. Anatomi PerbandinganDari studi anatomi perbandingan dapat diketabui bahwa alat-alat fungsional pada pelbagai binatang dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:

a. Homologialat tubuh yang mempunyai bentuk yang berbeda dan fungsinya berbeda namun kalau diteliti mempunyai bentuk dasar sama.

b. Analogi alat-alat tubuh yang mempunyai bentuk dasar yang berbeda namun karena perkembangan evolusi yang konvergen alat-alat tersebut mempunyai fungsi yang sama.

2. Embriolog PerbandinganEmbrio hewan bersel banyak mengalarni kesamaan perkembangan embrio, berawal dari zygot blastula gastrula, kemudian mengalami diferensiasi sehingga terbentuk bermacam-macam alat tubuh.

Ernest Haeckel, mengatakan tentang adanya peristiwa ulangan ontogeni yang serupa dengan peristiwa filogeninya, dia sebut teori rekapitulasi.

Cotoh: adanya rekapitulasi adalah perkembangan terjadinya jantung pada mamalia yang dimulai dengan perkembangan yang menyerupai ikan, selanjutnya menyerupai embrio amfibi, selanjutnya menyerupai perkembangan embrio reptil.

3. Perbandingan FisiologiTelah diketahui ada kemiripan dalam faal antara pelbagai makhluk mulai dari mikroorganisme sampai manusia, misalnya :• kemiripan dalam kegiatan pernafasan.• pembentukan ATP dan penggunaannya dalam pelbagai proses kehidupan adalah serupa pada hampir semua organisme.

4. Petunjuk-petunjuk Secara BiokimiaDigunakan uji presipitin yang pada dasarnya adanya reaksi antara antigen-antibodi.Banyaknya endapan yang terjadi sebagai akibat reaksi tersebut digunakan untuk menentukan jauh-dekatnya hubungan antara organisme yang satu dengan yang lainnya.

5. Petunjuk-petunjuk Peristiwa DomestikasiMenguhah tanaman dan hewan liar menjadi tanaman dan hewan yang dapat dikuasai dan bermanfaat sesuai dengan keinginan manusia adalah akibat dari peristiwa domestikasi.Contoh: penyilangan burung-burung merpati, sehingga dijumpai adanya 150 variasi burung, yang di antaranya begitu berbeda hingga dapat dianggap sebagai spesies berbeda.

6. Petunjuk-petunjuk dari alat tubuh yang tersisaAlat-alat yang tersisa dianggap sebagai bukti adanya proses evolusi, alat-alat ini sudah tidak berguna namun ternyata masih dijumpai.Contoh : Pada manusia :

• selaput mata pada sudut mata sebelah dalam• tulang ekor• gigi taring yang runcing

7. Petunjuk-petunjuk PaleontologiTelah diketabui bahwa fosil dapat digunakan sebagai petunjuk adanya evolusi.Contoh : Urutan fosil kuda:

dari Eohippus (kuda zaman Eosin) Mesohippus Merychippus PliohippusEquas (kuda zaman sekarang).

 

A. Pendapat Teilhard de Chardin mengenai proses evolusiProses evolusi dibedakan menjadi 3 tahap, yaitu:

1. Tahap Geosfer:Tahap ini adalah tahap pra-hidup, tahap perubahan yang terutama menyangkut perubahan tata surya.

2. fahap Biosfer:Kalau ada tahap geosfer yang menjadi masalah adalah adanya "loncatan" dari materi tak hidup menjadi "materi" hidup, maka pada

tahap biosfer yang dimasalahkan adalah "loncatan" munculnya manusia.

3. Tahap Nesosfer:Menurut Teilhard, yang penting pada makhluk, hidup dalam hal ini manusia adalah terjadinya evolusi mengenai kesadaran batinnya yang semakin mantap.

B. Penetapan Umur FosilPenetapan umur fosil dapat dilakukan 2 cara:• Cara tidak langsung : yaitu dilakukan dengan mengukur umur lapisan

bumi tempat fosil ditemukan.• Cara langsung : yaitu dengan mengukur umur fosil itu sendiri.

Beberapa contoh penetapan umur fosil :1. Berdasarkan peristiwa laju erosi2. Berdasarkan peristiwa laju sedimentasi3. Kandungan garam4. Penentuan umur dengan zat radioaktif

C. Evolusi ManusiaFosil subhuman tertua adalah Australophitecus, wujudnya lebih menyerupai kera daripada manusia, kemudian muncul manusia kera dari Jawa, Pitecanthropus erectus yang hidup pada ± 500.000 tahun yang lalu, sudah lebih menyerupai manusia daripada kera, volume otaknya ± 1000 cc, sedang pada gorilla ± 600 cc dan pada manusia modern ± 1500 cc, subhuman yang lain adalah Homo neanderthalensis, makhluk ini hidup pada pertengahan akhir Pleistocene, ± 500.000 sampai 50.000 tahun yang lalu, orang beranggapan bahwa makhluk ini manusia primitif yang pertama. Secara tepat takdapat diketahui kapan manusia modern ini muncul, tetapi mungkin yang tertua adalah tengkorak Swanscombe yang umurnya 300.000 tahun dan mungkin sekali lebih tua lagi, yaitu sekitar 500.000 tahun yang lalu makhluk ini pun diduga berasal dari Pithecarthropus. Maunusia modern yang mengganti kan Homo neanderthalensis adalah manusia Cro-maguon yang hidup sekitar 50.000 - 20.000 tahun yang lalu.

BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah penggunaan biokimia, mikrobiologi, dan rekayasa genetika secara terpadu, untuk menghasilkan barang atau lainnya bagi kepentingan manusia.

Biokimia mempelajari struktur kimiawi organisme. Rekayasa genetika adalah aplikasi genetik dengan mentransplantasi gen dari satu organisme ke organisme lain.

Ciri utama bioteknologi:

1. Adanya aBen biologi berupa mikroorganisme, tumbuhan atau hewan2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri3. Produk yang dihasilkan adalah hasil ekstraksi dan pemurnian

Gbr. Kegunaan Bioteknologi untuk memenuhi kebutuhan manusia

Perkembangan bioteknologi :

1. Era bioteknologi generasi pertama bioteknologi sederhana.Penggunaan mikroba masih secara tradisional, dalam produksi makanan dan tanaman serta pengawetan makanan.

Contoh:pembuatan tempe, tape, cuka, dan lain-lain.

2. Era bioteknologi generasi kedua.Proses berlangsung dalam keadaan tidak steril.

Contoh: a. produksi bahan kimia: aseton, asam sitratb. pengolahan air limbahc. pembuatan kompos

3. Era bioteknologi generasi ketiga.Proses dalam kondisi steril.

Contoh:produksi antibiotik dan hormon

4. Era bioteknologi generasi baru bioteknologi baru.

Contoh:produksi insulin, interferon, antibodi monoklonal

 1. MAKANAN BAHAN SUSU

....Prinsipnya adalah memfermentasi susu menghasilkan asam laktat.

1.Keju

Mikroba: Propiabacterium (bakteri asam laktat) yang juga berperan memberi rasa dan tekstur keju.

2.Yoghurt

Mikroba: 1. Lactobacillusbulgaris pemberi rasa dan aroma........... 2. Streptococcus thermophilus menambah keasaman

3.Mentega

Mikroba: Leuconostoc cremoris

Gbr. Tahap-tahap dasar pembuatan minuman anggur merah

2. MAKANAN NON SUSU

1.Roti, asinan, dan alkohol (bir, anggur "wine", rum), oleh ragi

2.Kecap, oleh Aspergillus oryzae

3.Nata de Coco, oleh Acetobacter xilinum

Prinsipnya adalah pemecahan amilum oleh mikroba menghasilkan gula, yang kemudian difermentasi

4.Cuka, oleh Acetobacter aseti

1.

Asam Sitrat

mikroba : Aspergillus nigerbahan : tetes gula dan sirupFs. Asam Sitrat : pemberi citarasa, pengemulsi susu, dan antioksidan. Umumnya asam ini banyak terdapat pada jeruk.

2.Vitamin

- B1 oleh Assbya gossipii- B12 oleh Propionibacterium dan Pseudomonas

3.

Enzim

a.Amilase digunakan dalam produksi sirup, kanji, glukosa.Glukosa isomerase : mengubah amilum menjadi fruktosa.Fruktosa digunakan sebagai pemanis makanan menggantikan sukrosa.

mikroba: Aspergillus niger............Aspergillus oryzae............Bacillus subtilis

b. Protease- digunakan antara lain dalam produksi roti, bir- protease proteolitik berfungsi sebagai pelunak daging dan ..campuran deterjen untuk menghilangkan noda protein

mikroba: Aspergillus oryzae............Bacillus subtilis

c.LipaseAntara lain dalam produksi susu dan keju untak meningkatkan cita rasa.

mikroba: Aspergillus niger........... Rhizopus spp

d.Asam Amino- asam glutamat bahan utama MSG (Monosodium Glutamat)- Lisin asam amino esensial, dibutuhkan dalam jumlah besar..oleh ternak.

Keduanya oleh Corynobacterium glutamicum

PROTEIN SEL TUNGGAL (Single Cell Protein = SCP)

adalah makanan berkadar protein tinggi, berasal dari mikroorganisme

Contoh: 1. Mikoprotein dari Fusarium.............. Substrat: tepung gandum dan ketan

............2. Spirulina dan Chlorella

Kelebihan SCP:

1. Kadar protein lebih tinggi dari protein kedelai atau hewan2. Pertumbuhan cepat

Gbr. Diagram umum proses/tahapan produksi SCP

 

1. Vektor, berupa plasmid bakteri atau viral ADN virus.

Gbr. Pembuatan plasmid dan mekanisme penyisipan gen

2. Bakteri, berperan dalam perbanyakan plasmid melalui perbanyakan bakteri.

Gbr. Pemisahan DNA oleh enzim restriksi

3. Enzim, terdiri dari enzim RESTRIKSI (pemotong plasmid/ADN) dan enzim LIGASE (penyambung ptongan-potongan ADN)

Gbr. Proses produksi insulin manusia dengan rekayasa genetika

 

Antibodi Monoklonal

adalah antibodi sejenis yang diproduksi oleh sel plasma klon sel-sel sejenis. Antibodi ini dibuat oleh sel-sel hibridoma (hasil fusi 2 sel berbeda; penghasil sel Limpa dan sel mieloma) yang dikultur.Bertindak sebagai antigen yang akan menghasilkan anti bodi adalah limpa. Fungsi antara lain diagnosis penyakit dan kehamilan

2. Terapi Gen

adalah pengobatan penyakit atau kelainan genetik dengan menyisipkan gen normal

3. Antibiotik

Dipelopori oleh Alexander Fleming dengan penemuan penisilin dari Penicillium notatum.

- Penicillium chrysogenum memperbaiki penisilin yang sudah ada........................................Dilakukan dengan mutasi secara .......................................iradiasi ultra violet dan sinar X.- Cephalospurium penisilin N.- Cephalosporium sefalospurin C.- Streptomyces streptomisin, untuk pengobatan TBC

4. Interferon

Adalah antibodi terhadap virus. Secara alami hanya dibuat oleh tubuh manusia. Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.

5. Vaksin

Contoh: Vaksin Hepatitis B dan malaria.Secara konvensional pelemahan kuman dilakukan dengan pemanasan atau pemberian bahan kimia.Dengan bioteknologi dilakukan fusi

atau transplantasi gen.

Gbr. Tahapan sintesis vaksin yang direkayasa secara genetika

Thichacillus ferrooxidan berperan memisahkan logam dari bijihnya atau kotoran sehingga didapat logam berkualitas tinggi. Sebagai contoh pada tembaga (Cu).

...................................................................aktivitas

Reaksi: CuFeS2 + 2 Fe2(SO4)3 + 2 H2O + 3 O2 ———————————> CuSO4 + 5 FeSO4 + 2 H2SO4 + Energi

.................................................aktivitas

CuSO4 + 2 Fe+ + H2SO4 + Energi ———————————> 2 FeSO4 + Cu2+ + 2 H+

Thiobacillus ferrooxidan bersifat kemolitotrof

1. Pencemaran oleh minyak.Strain-strain Pseudomorms mengkonsumsi hidrokarbon. Rekayasa genetik membentuk bakteri super yangmeogandung empat jenis plasmid pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.

2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob atau anaerob.

Gbr. Skema pengolahan air limbah

Dalam membatasi pemakaian pestisida, dilakukan upaya pemberantasan hama secara biologi antara lain penggunaan musuh alami dan menciptakan tanaman resisten hama.

1. Bacillus thuringiensis menghasilkan bioinsektisida yang toksin terhadap larva serangga.-Transplantasi gen penghasil toksin pada tanaman menghasilkan ..tanaman yang bersifat resisten hama serangga.- Kristal (racun Bt) diolah menjadi bentuk yang dapat disemprotkan ..ke tanaman. Racun akan merusak saluran pencernaan serangga.

2. Baculovirus sp.Virus disemprotkan ke tanaman. Bila termakan, serangga akan mati dengan sebelumnya, menyebarkan virus melalui perkawinan.

Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan

 

Sifat TOTIPOTENSIAL tanaman, dapat diterapkan untuk kultur jaringan. Kultur jaringan (sel) adalah mengkultur/membiakkan jaringan (sel) untuk memperoleh individu baru.

Penemu F.C. Steward menggunakan jaringan floem akar wortel.

Gambar 1 Skema teknik kultur jaringan sederhana yang dilakukan oleh Steward terhadap tanaman wortel (Daucus carota)

MANFAAT / KEUNTUNGAN KULTUR JARINGAN

1. Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yau~g singkat2. Sifat identik dengan induk3. Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki4. Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman dewasa1. Tanaman kebal terhadap penyakit, misalnya tembakau kebal terhadap TMV.

Skema rekayasa genetika untuk membuat tumbuhan kebal virus TMV

2. Tanaman mampu menambat N2.

Pemberian nitrogen dalam bentuk pupuk buatan secara berlebih ternyata berdampak negatif yaitu:

1. Meningkatkan tekanan osmosis air tanah

2. Meningkatkan keasaman tanah akibat lanjut adalah defisiensi Ca, Mg dan K

3. Terjadinya eutrofikasi karena penumpukan NO3 di perairan, jalan keluarnya adalah

dilakukan rekayasa genetika

 

THANKS YOU .  I LOVE YOU AND GOD BLESS YOU !!!!!!!!!!!!!!!!!

BY  BU INDRI