BAB I - HALILINTAR

BAB I
Biologi Sel
Anatomi, Fisiologi dan Reproduksi Sel
Penelitian menunjukkan bahwa satuan unit terkecil dari kehidupan adalah Sel. Kata
"sel" itu sendiri dikemukakan oleh Robert Hooke yang berarti "kotak-kotak kosong",
setelah ia mengamati sayatan gabus dengan mikroskop.
Selanjutnya disimpulkan bahwa sel terdiri dari kesatuan zat yang dinamakan
Protoplasma. Istilah protoplasma pertama kali dipakai oleh Johannes Purkinje;
menurut Johannes Purkinje protoplasma dibagi menjadi dua bagian yaitu Sitoplasma
dan Nukleoplasma
Robert Brown mengemukakan bahwa Nukleus (inti sel) adalah bagian yang
memegang peranan penting dalam sel,Rudolf Virchow mengemukakan sel itu berasal
dari sel (Omnis Cellula E Cellula).
ANATOMI DAN FISIOLOGI SEL
Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu:
1. Selaput Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma).
2. Sitoplasma dan Organel Sel.
3. Inti Sel (Nukleus).
1. Selaput Plasma (Plasmalemma)
Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa
kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein).
Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam
urutannya adalah:
Protein - Lipid - Protein  Trilaminer Layer
Lemak bersifat Hidrofebik (tidak larut dalam air) sedangkan protein bersifat Hidrofilik
(larut dalam air); oleh karena itu selaput plasma bersifat Selektif Permeabel atau
Semi Permeabel (teori dari Overton).
Selektif permeabel berarti hanya dapat memasukkan /di lewati molekul tertentu
saja.
Fungsi dari selaput plasma ini adalah menyelenggarakan Transportasi zat dari sel
yang satu ke sel yang lain.
Khusus pada sel tumbahan, selain mempunyai selaput plasma masih ada satu
struktur lagi yang letaknya di luar selaput plasma yang disebut Dinding Sel (Cell
Wall).
Dinding sel tersusun dari dua lapis senyawa Selulosa, di antara kedua lapisan
selulosa tadi terdapat rongga yang dinamakan Lamel Tengah (Middle Lamel) yang
dapat terisi oleh zat-zat penguat seperti Lignin, Chitine, Pektin, Suberine dan lainlain
Selain itu pada dinding sel tumbuhan kadang-kadang terdapat celah yang disebut
Noktah. Pada Noktah/Pit sering terdapat penjuluran Sitoplasma yang disebut
Plasmodesma yang fungsinya hampir sama dengan fungsi saraf pada hewan.
2. Sitoplasma dan Organel Sel
Bagian yang cair dalam sel dinamakan Sitoplasma khusus untuk cairan yang berada
dalam inti sel dinamakan Nukleoplasma), sedang bagian yang padat dan memiliki
fungsi tertentu digunakan Organel Sel.
Penyusun utama dari sitoplasma adalah air (90%), berfungsi sebagai pelarut zat-zat
kimia serta sebagai media terjadinya reaksi kirnia sel.
Organel sel adalah benda-benda solid yang terdapat di dalam sitoplasma dan bersifat
hidup(menjalankan fungsi-fungsi kehidupan).
Gbr. a. Ultrastruktur Sel Hewan, b. Ultrastruktur Sel Tumbuhan
Organel Sel tersebut antara lain :
a. Retikulum Endoplasma (RE.)
Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel.
Dikenal dua jenis RE yaitu :
• RE. Granuler (Rough E.R)
• RE. Agranuler (Smooth E.R)
Fungsi R.E. adalah : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri.
Struktur R.E. hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.
b. Ribosom (Ergastoplasma)
Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang
melekat sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel
terkecil yang tersuspensi di dalam sel.
Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.
Struktur ini hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron.
c. Miitokondria (The Power House)
Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.
Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan Krista
Fungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak
ATP (energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan "The Power House".
d. Lisosom
Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan
seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym.
e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom)
Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat
dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa.
Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi,
misalnya ginjal.
J. Sentrosom (Sentriol)
Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun
Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis.
Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.
g. Plastida
Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu :
1. Lekoplas
(plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan),
terdiri dari:
• Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan,
• Elaioplas (Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak).
• Proteoplas (untuk menyimpan protein).
2. Kloroplas
yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan
klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis.
3. Kromoplas
yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :
• Karotin (kuning)
• Fikodanin (biru)
• Fikosantin (kuning)
• Fikoeritrin (merah)
h. Vakuola (RonggaSel)
Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat
dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan
sitoplasma disebut Tonoplas
Vakuola berisi :
• garam-garam organik
• glikosida
• tanin (zat penyamak)
• minyak eteris (misalnya Jasmine pada melati, Roseine pada mawar
Zingiberine pada jahe)
• alkaloid (misalnya Kafein, Kinin, Nikotin, Likopersin dan lain-lain)
• enzim
• butir-butir pati
Pada boberapa spesies dikenal adanya vakuola kontraktil dan vaknola non kontraktil.
i. Mikrotubulus
Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan
sebagai "rangka sel".
Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu
mikrotubulus berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia.
j. Mikrofilamen
Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu
protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam
pergerakan sel.
k. Peroksisom (Badan Mikro)
Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel
lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam
sel-sel hati).
3. Inti Sel (Nukleus)
Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :
• Selapue Inti (Karioteka)
• Nukleoplasma (Kariolimfa)
• Kromatin / Kromosom
• Nukleolus(anak inti).
Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :
• Sel Prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpai
pada bakteri, ganggang biru.
• Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti).
Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di
dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang mengatur sintesis protein.
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.
Metabolisme Sel
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 02
klorofil
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.
Molekul Yang Terlibat Dalam Metabolisme
1. ENZIM
Enzim 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 tersusun
dari 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 (Nikotinamid
Adenin 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 enzim
Enzim 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, mengkatalisis 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.
Gbr. Penghambatan Reversible terhadap kerja enzim
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
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 NADH 2 (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
1. Glikolisis:
Glukosa ——> 2 asam piruvat
AKSEPTOR
2 NADH
ATP
2 ATP
2. Siklus Krebs:
2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02
2 asetil KoA ——> 4 CO2
3. Rantai trsnspor elektron respirator:
10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20
2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20
2 NADH
6 NADH
2 ATP
2 PADH2
30 ATP
4 ATP
Total
38 ATP
Kesimpulan :
Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan
energi sebanyak 38 ATP.
Fermentasi
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 tersebut
melangsungkan 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 Laktat
Fermentasi asam laktat yaitu fermentasi dimana hasil akhirnya adalah asam laktat.
Peristiwa ini dapat terjadi di otot dalam kondisi anaerob.
Reaksinya: C6H12O6 ————> 2 C2H5OCOOH + Energi
enzim
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
piruvat
dehidrogenasa
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 dehidrogenase
enzim
Ringkasan reaksi :
C6H12O6 —————> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 2 NADH2 + Energi
C. Fermentasi Asam Cuka
Fermentasi 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. Fotosintesis
Arti 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 Fotosintesis
Fotosintesis 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
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 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 + Energi
Nitrosococcus
1. Sintesis Lemak
Lemak 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 Protein
Sintesis 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.
BAB II
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.
2.
3.
4.
Memiliki pasangan-pasangan sifat yang menyolok.
Biasanya melakukan penyerbukan sendiri (Self polination).
Dapat dengan mudah diadakan penyerbukan silang.
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.
Hipotesisi Mendel
• 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 = 2
Dihibrida
9: 3: 3: 1
n= 2,
jumlah gamet = 4
Trihibrida
27: 9: 9: 9: 3: 3 : 3: 1
n= 3,
jumlah gamet = 8
Polihibrida
(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 MENDEL
Sebenarnya masih mengikuti hukum Mendel ———> alel berinteraksi.
Dikenal beberapa bentulc ———> Ratio fenotip F2)
1. INTERAKSI PASANGAN ALELA pada varitas ayam ——> 9 : 3 : 3 : 1
2. 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 : 4
4. 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 sendirisendiri 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
HIPOSTASIS
adalah faktor yang tertutupi oleh faktor lain.
ATAVlSME
adalah sifat yang hipostasis pada suatu keturunan yang pada suatu seat muncul
kembali (reappearence).
Kromosom dan Gen
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
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 dan Pautan seks
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
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.
Hereditas pada Manusia
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.
Genetika Modern
Sebagai substansi hereditas sekarang dikenal sebagai asam nukleat yaitu :
• ADN (Deoxiribose Nucleic Acid).
• ARN (Ribose Nucleic Acid).
DNA
terdiri 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"
Perbedaan antara AND dan ARN
SIFAT YANG
MEMBEDAKAN
Gula yang menyusun
Bentuk normal
Basa PURIN
Basa PIRIMIDIN
Jenis/macam
Tempat
Kadar
ADN
ARN
Deoksiribosa
Ribosa
ds den ss
ds = double stranded
ss = single stranded
ss
Guanin, Adenin
Timin, Sitosin
Guanin, Adenin
Urasil, Sitosin
Hanya satu
Ada
tiga :
- ARN duta
- ARN transport
- ARN ribosorn
Inti
Inti Sitoplasma dan
Ribosom
Tetap
Berubah, tergantung
aktifitas sintesis protein
URUTAN SINTESIS PROTEIN
1. TRANSKRIPSI - ss-ADN membentuk ss-ARN yaitu ARN-duta yang membawa
informasi genetik
untuk sintesa protein.
2. FASE INISIASI - ARN-duta sampai di ribosom dan ARN-r mengkode asam amino
sesuai dengan
informasi genetik yang dibawa ARN-d. ARN-t membawa asam amino yang sesuai
ke 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.
Kode genetika dipelajari oleh NIRENBERG dan KHORANA.
BAB III
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).
Teori Generetio Spontanea
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.
Teori Evolusi Biokimia
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 senyawasenyawa 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 bahanbahan 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.
BAB IV
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 mengilhami Teori Evolusi
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 "Philosophic
Zoologique".
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 masalah Evolusi
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.
Memahami masalah Evolusi
Untuk dapat memahami masalah evolusi, perlu dipahami pengertianpengertian berikut :
A. Pengertian Spesies
Populasi-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 Reproduksi
Barier (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 Intrinsik
1. Mekanisme yang mencegah/menghalangi terjadinya perkawinan:
1.1. Isolasi ekogeografi
1.2. Isolasi habitat
1.3. Isolasi iklim/musim
1.4. Isolasi perilaku
1.5. Isolasi mekanik
2. Mekanisme yang mencegah terjadinya hibrida:
2.1. Isolasi gamet
2.2. Isolasi perkembangan
2.3. Ketidakmampuan hidup suatu hibrida
3. Mekanisme yang mencegah kelangsungan hibrida:
3.1. Kemandulan betina
3.2. Eliminasi hibrida yang bersifat selektif
D. Spesiasi Sebagai Akibat Adanya Poliploid
Contoh : pada tanaman bunga Oenothera lamarckiana yang mempunyai
14 kromosom, karena adanya peristiwa gagal berpisah (nondisjungtion) 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 Adaptif
Contoh 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, Konvergensi
Peristiwa 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.
Petunjuk adanya Evolusi
1. Anatomi Perbandingan
Dari studi anatomi perbandingan dapat diketabui bahwa alat-alat fungsional pada
pelbagai binatang dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. Homologi
alat 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 Perbandingan
Embrio 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 Fisiologi
Telah 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 Biokimia
Digunakan 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 Domestikasi
Menguhah 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 tersisa
Alat-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 Paleontologi
Telah diketabui bahwa fosil dapat digunakan sebagai petunjuk adanya evolusi.
Contoh : Urutan fosil kuda:
dari Eohippus (kuda zaman Eosin)  Mesohippus 
Merychippus  Pliohippus  Equas (kuda zaman sekarang).
Beberapa catatan
A. Pendapat Teilhard de Chardin mengenai proses evolusi
Proses 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 Fosil
Penetapan 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 erosi
2. Berdasarkan peristiwa laju sedimentasi
3. Kandungan garam
4. Penentuan umur dengan zat radioaktif
C. Evolusi Manusia
Fosil 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.
BAB V
Biogeografi
Iklim dan Biografi
Biogeografi yaitu bidang ilmu yang mempelajari dan berusaha untuk menjelaskan
distribusi organisme di permukaan bumi. Di dunia ini dikenal 6 daerah biogeografi
dengan masing-masing daerah yang memiliki perbedaan dan keseragaman tertentu
(unik) dalam kelompok-kelompoknya.
Daerah biogeografi ini dinamakan Australia, Oriental, Ethiopia, Neotropika,
Paleartik dan Neartik. Karena fauna Paleartik dan Neartik adalah serupa, maka
kedua daerah biogeografi ini kadang-kadang digabung menjadi Holartik.
IKLIM DAN BIOGEOGRAFI
Iklim merupakan faktor utama yang menentukan tipe tanah maupun spesies
tumbuhan yang tumbuh di daerah tersebut. Sebaliknya jenis tumbuhan yang ada
menentukan jenis hewan dan mikroorganisme yang akan menghuni daerah tersebut.
Pada dasarnya iklim tergantung pada matahari. Matahari bertanggung jawab tidak
hanya untuk intensitas cahaya yang tersedia untak proses fotosintesis, tetapi juga
untuk temperatur umumnya.
Komponen iklim lain yang menentukan organisme apa yang dapat hidup di suatu
daerah adalah kelembaban, kelembaban ini juga bergantung pada cahaya matahari
dan temperatur. Curah hujan yang banyak diperlukan untuk mendukung
pertumbuhan pohon-pohon yang besar, sedangkan curah hujan yang lebih sedikit
membantu komunitas yang didominasi oleh pohon-pohon pendek, semak belukar,
rumput dan akhirnya kaktus atau tumbuhan gurun lainnya.
Makin tinggi curah hajan dan temperatur di suatu daerah (tanah) makin banyak dan
makin besar jumlah tumbahan yang didukungnya. Dengan demikian iklim
merupakan salah satu faktor utama terbentuknya daerah-daerah biografi.
Daerab-daerah biogeografl di dunia dengan beberapa organisme yang khas
1. Australia
Australia Irian, Selandia Baru, dan kepulauan di Samudera Pasifik.
Misalnya: Semua Monotremata, Marsupialia (mammalia tidak
berplasenta/mammalia berkantung), Rodentia, Kelelawar, burung Kaswari,
burung Cenderawasih, jenis-jenis burung Kakaktua, ikan Paru-paru Australia dan
burung Kiwi.
2. Oriental
Daerah Asia bagian selatan pegunungan Himalaya, India, Sri Langka,
Semenanjung Melayu, Sumatera, Jawa, Kalirnantan, Sulawesi, dan Filipina.
Misalnya: Siamang, Orang utan, Gajah, Badak, burung Merak.
3. Ethiopia
Afrika, Magaskar dan pulau-pulau sekitar Afrika
Misalnya: Gajah Afrika, Gorilla, Simpanse, Badak Afrika, Singa, Kuda Nil, Zebra,
Jerapah, Burung Onta.
4. Neotropik
Amerika Selatan dan Tengah, Meksiko dan Hindia Barat.
Misalnya: Armadillo, kelelawar Vampire, burung Kolibri.
5. Neartik
Amerika Utara dari dataran tinggi Meksiko sampai kawasan kutub utara dan
Greenland.
Misalnya: Kambing gunung, Karibon, tikus air (Beaves).
6. Paleartik
Eurasia sebelah selatan ke Himalaya, Afghanistan, Iran dan Afrika bagian utara
dari gurun Sahara.
Misalnya: Landak, Babi hutan dan Rusa kecil.
Penyebaran Organisme di Bumi
Distribusi organisme dipengaruhi oleh sejarah, iklim masa lalu dan susunan atau
bentuk benua-benua dan hubungan ekologis masa lalu dan masa sekarang, serta
semua interaksi satu sama lainnya. Karena kompleksitas hubungan ini, maka para
pakar biogeografi telah cenderung memusatkan pada salah satu dari dua pendekatan
utama terhadap bidang ilmu ini.
Biogeografi Sejarah
Menekankan terutama pada sejarah evolusi (perkembangan) dari kelompokkelompok organisme. Dari mana mereka berasal ? Bagaimana mereka menyebar ?
Bagaimanakah distribusinya pada masa sekarang dapat menjelaskan kepada kita
tentang sejarahnya masa lalu ?
Biogeografi Ekologi
Memusatkan pada interaksi organisme pada saat ini dengan lingkungan fisik dan
interaksi satu sama lainnya serta untuk memahami bagaimana hubungan-hubungan
ini mempengaruhi dimana spesies dan takson yang lebih luar ditemukan pada masa
sekarang.
PENYEBARAN HEWAN DI INDONESIA
Indonesia adalah suatu negara kepulauan yang terletak di antara 2 daerah
biogeografi besar, yaitu antara daerah biogeografi Oriental dan daerah biogeografi
Australian.
Didasarkan kepada sejarah asal wilayah Nusantara beberapa pakar membagi wilayah
Indonesia menjadi beberapa kawasan. Kawasan-kawasan tersebut adalah:
1. Kawasan Indonesia Barat: meliputi Pulau Sumatera, Jawa, Kalimantan.
hewannya menyerupai hewan daerah oriental, misalnya:
gajah, harimau, orang utan, dan lain-lain.
Hewan-
2. Kawasan Indonesia Timur: meliputi Irian Jaya dan sekitarnya.
Hewan-hewannya menyerupai hewan di daerah Australia.
3. Kawasan Wallacea: meliputi wilayah Pulau Sulawesi, Kepulauan
Maluku, Sumba, Sumbawa, Lombok dan Timor. Memiliki hewan-hewan
khas (terutama di Pulau Sulawesi) tidak sama dengan hewan oriental
dan hewan Australia, misal: Anoa, burung Mako, kera hitam.
FLORA MALESIANA
Malesiana adalah suatu daerah luas yang meliputi Malaysia, Indonesia, Papua Nugini
dan Kepulauan Solomon.
Daerah ini merupakan wilayah bioma hutan hajan tropika dan memiliki beberapa
jenis tumbuhan yang khas, misal: rotan, jati, cendana, kayu hitam.
Flora yang ditemukan di daerah ini sangat bervariasi bahkan beberapa tumbuhan
memiliki nilai ekonomi yang tinggi,
misal: jati, meranti, anggrek, rotan, kayu cendana, makroni dan lain-lain.
Habitat Darat
Pada habitat darat dikenal istilah Bioma yaitu daerah habitat yang meliputi skala
yang luas. Berikut ini hanya akan dibahas beberapa bioma utama yaitu:
1. Bioma gurun dan setengah gurun
2. Bioma padang rumput
3. Bioma hutan tropis
4. Bioma hutan gugur
5. Bioma hutan taiga
6. Bioma tundra
7. Bioma sabana
8. Bioma hutan bakau (mangroul) dan
9. Bioma hutan lumut
10. Bioma Hutan Musim
Gbr. Perubahan Bioma Menurut Ketinggian Garis dan Lintang
1. Bioma Gurun dan Setengah Gurun
Bioma gurun dan setengah gurun banyak ditemukan di Amerika Utara, Afrika Utara,
Australia dan Asia Barat.
Ciri-ciri:
1.
2.
3.
4.
Curah hujan sangat rendah, + 25 cm/tahun
Kecepatan penguapan air lebih cepat dari presipitasi
Kelembaban udara sangat rendah
Perbedaan suhu siang haridenganmalamharisangattinggi(siangdapat
mencapai 45 C, malam dapat turun sampai 0 C)
5. Tanah sangat tandus karena tidak mampu menyimpan air
Lingkungan biotik:
- Flora: tumbuhan yang tumbuh adalah tumbuhan yang dapat
beradaptasi dengan daerah kering (tumbuhan serofit).
- Fauna: hewan besar yang hidup di gurun umumnya yang mampu
menyimpan air, misalnya unta, sedang untuk hewan-hewan kecil
misalnya kadal, ular, tikus, semut, umumnya hanya aktif hidup pada
pagi hari, pada siang hari yang terik mereka hidup pada lubang-lubang.
2. Bioma Padang Rumput
Bioma padang rumput membentang mulai dari daerah tropis sampai dengan daerah
beriklim sedang, seperti Hongaria, Rusia Selatan, Asia Tengah, Amerika Selatan,
Australia.
Ciri-ciri:
1. Curah hujan antara 25 - 50 cm/tahun, di beberapa daerah padang rumput
curah hajannya dapat mencapai 100 cm/tahun.
2. Curah hujan yang relatif rendah turun secara tidak teratur.
3. Turunnya hujan yang tidak teratur tersebut menyebabkan porositas dan
drainase kurang baik sehingga tumbuh-tumbuhan sukar mengambil air.
Lingkungan biotik:
- Flora: tumbuhan yang mampu beradaptasi dengan daerah dengan
porositas dan drainase kurang baik adalah rumput, meskipun ada pula tumbuhan
lain yang hidup selain rumput, tetapi karena mereka
merupakan vegetasi yang dominan maka disebut padang rumput. Nama padang
rumput bermacam-macam seperti stepa di Rusia Selatan,
puzta di Hongaria, prairi di Amerika Utara dan pampa di Argentina.
- Fauna: bison dan kuda liar (mustang) di Amerika, gajah dan jerapah di
domba dan kanguru diAustralia.
Karnivora: singa, srigala, anjing liar, cheetah.
Afrika,
3. Bioma Sabana
Bioma sabana adalah padang rumput dengan diselingi oleh gerombolan pepohonan.
Berdasarkan jenis tumbuhan yang menyusunnya, sabana dibedakan menjadi dua,
yaitu sabana murni dan sabana campuran.
- Sabana murni : bila pohon-pohon yang menyusunnya hanya terdiri
atas satu jenis tumbuhan saja.
- Sabana campuran : bila pohon-pohon penyusunnya terdiri dari
campuran berjenis-jenis pohon.
4. Bioma Hutan Tropis
Bioma hutan tropis merupakan bioma yang memiliki keanekaragaman jenis
tumbuhan dan hewan yang paling tinggi. Meliputi daerah aliran sungai AmazoneOrinaco, Amerika Tengah, sebagian besar daerah Asia Tenggara dan Papua Nugini,
dan lembah Kongo di Afrika.
Ciri-ciri:
1. Curah hajannya tinggi, merata sepanjang tahun, yaitu antara 200 - 225
cm/tahun.
2. Matahari bersinar sepanjang tahun.
3. Dari bulan satu ke bulan yang lain perubahan suhunya relatif kecil.
4. Di bawah kanopi atau tudung pohon, gelap sepanjang hari, sehingga tidak
ada perubahan suhu antara siang dan malam hari.
- Flora: pada biorna hutan tropis terdapat beratus-ratus spesies
tumbuhan. Pohon-pohon utama dapat mencapai ketinggian 20 - 40 m,
cabang-cabang berdaun lebat sehingga membentuk suatu
tudung atau kanopi.
Tumbuhan khas yang dijumpai adalah liana dan epifit. Liana adalah
tumbuhan yang menjalar di permukaan hutan, contoh: rotan. Epifit
dengan
adalah tumbuhan yang menempel pada batang-batang pohon, dan
tidak merugikan pohon tersebut, contoh: Anggrek, paku Sarang
Burung.
- Fauna: di daerah tudung yang cukup sinar matahari, pada siang hari
hidup hewan-hewan yang bersifat diurnal yaitu hewan yang aktif pada
hari, di daerah bawah kanopi dan daerah dasar hidup hewanhewan yang bersifat nokfurnal yaitu hewan yang aktif pada malam
hari, misalnya: burung hantu, babi hutan,kucing hutan, macan tutul.
siang
5. Hutan Musim
Di daerah tropis, selain hutan tropis terdapat pula hutan musim.
Ciri tumbuhan yang membentuk formasi hutan musim:
Pohon-pohonnya tahan dari kekeringan dan termasuk tumbuhan tropofit, artinya
mampu beradaptasi terhadap keadaan kering dan keadaan basah pada saat musim
kemarau (kering), daunnya meranggas, sebaliknya saat musim hujan, daunnya
lebat. Hutan musim biasa diberi nama sesuai dengan tumbuhan yang dominan,
misalnya: hutan jati, hutan angsana. Di Indonesia, hutan musim dapat ditemukan di
daerah Jawa Tengah dan Jawa Timur. Fauna yang banyak ditemukan rusa, babi
hutan, harimau.
6. Hutan Lumut
Hutan lumut banyak ditemukan di lereng gunung atau pegunungan yang terletak
pada ketinggian di atas batas kondensasi uap air. Disebut hutan lumut karena
vegetasi yang dominan adalah tumbuhan lumut. Lumut yang tumbuh tidak hanya di
permakean tanah dan bebatuan, tetapi mereka pun menutupi batang-batang pohon
berkayu. Jadi pada hutan lumut, yang tumbuh tidak hanya lumut saja, melainkan
hutan yang banyak pepohonannya yang tertutup oleh lumut. Sepanjang hari hampir
selalu hujan karena kelembaban yang tinggi dan suhu rendah menyebabkan
timbulnya embun terus-menerus.
7. Bioma Hutan Gugur (Deciduous Forest)
Ciri khas bioma hutan gugur adalah tumbuhannya sewaktu musim dingin, daundaunnya meranggas. Bioma ini dapat dijumpai di Amerika Serikat, Eropa Barat, Asia
Timur, dan Chili.
Ciri-ciri:
- Curah hujan merata sepanjang tahun, 75 - 100 cm/tahun.
- Mempunyai 4 musim: musim panas, musim dingin, musim gugur dan
musim semi
- Keanekaragaman jenis tumbuhan lebih rendah daripada bioma hutan
tropis.
Musim panas pada bioma hutan gugur, energi radiasi matahari yang diterima cukup
tinggi, demikian pula dengan presipitasi (curah hujan) dan kelembaban. Kondisi ini
menyebabkan pohon-pohon tinggi tumbuh dengan baik, tetapi cahaya masih dapat
menembus ke dasar, karena dedaunan tidak begitu lebat tumbuhnya. Konsumen
yang ada di daerah ini adalah serangga, burung, bajing, dan racoon yaitu hewan
sebangsa luwak/musang.
Pada saat menjelang musim dingin, radiasi sinar matahari mulai berkurang, subu
mulai turun. Tumbuhan mulai sulit mendapatkan air sehingga daun menjadi merah,
coklat akhirnya gugur, sehingga musim itu disebut musim gugur.
Pada saat musim dingin, tumbuhan gundul dan tidak melakukan kegiatan
fotosentesis. Beberapa jenis hewan melakukan hibernasi (tidur pada musim dingin).
Menjelang musim panas, suhu naik, salju mencair, tumbuhan mulai berdaun kembali
(bersemi) sehingga disebut musim semi.
8. Bioma Hutan Taiga / Hutan Homogen
Bioma ini kebanyakan terdapat di daerah antara subtropika dengan daerah kutub,
seperti di daerah Skandinavia, Rusia, Siberia, Alaska, Kanada.
Ciri-ciri bioma hutan taiga:
1. Perbedaan antara suhu musim panas dan musim dingin cukup tinggi, pada
musim panas suhu tinggi, pada musim dingin suhu sangat rendah.
2. Pertumbuhan tanaman terjadi pada musim panas yang berlangsung antara 3
sampai 6 bulan.
3. Flora khasnya adalah pohon berdaun jarum/pohon konifer, contoh pohon
konifer adalah Pinus merkusii (pinus). Keanekaragaman tumbuhan di bioma
taiga rendah, vegetasinya nyaris seragam, dominan pohon-pohon konifer
karena nyaris seragam, hutannya disebut hutan homogen. Tumbuhannya
hijau sepanjang tahun, meskipun dalam musim dingin dengan suhu sangat
rendah.
4. Fauna yang terdapat di daerah ini adalah beruang hitam, ajak, srigala dan
burung-burung yang bermigrasi kedaerah tropis bila musim dingin tiba.
Beberapa jenis hewan seperti tupai dan mammalia kecil lainnya maupun
berhibernasi pada saat musim dingin.
9. Bioma Hutan Tundra
Bioma ini terletak di kawasan lingkungan Kutub Utara sehingga iklimnya adalah iklim
kutub. Istilah tundra berarti dataran tanpa pohon, vegetasinya didominasi oleh lumut
dan lumut kerak, vegetasi lainnya adalah rumput-rumputan dan sedikit tumbuhan
berbunga berukuran kecil.
Ciri-ciri:
1. Mendapat sedikit energi radiasi matahari, musim dingin sangat panjang dapat
berlangsung selama 9 bulan dengan suasana gelap.
2. Musim panas berlangsung selama 3 bulan, pada masa inilah vegetasi
mengalami pertumbuhan.
3. Fauna khas bioma tundra adalah "Muskoxem" (bison berhulu tebal) dan
Reindeer/Caribou (rusa kutub).
10. Hutan Bakau / Mangrove
Hutan bakau/mangrove banyak ditemukan di sepanjang pantai yang landai di daerah
tropik dan subtropik. Tumbuhan yang dominan adalah pohon bakau (Rhizophora sp),
sehingga nama lainnya adalah hutan bakau, selain pohon bakau ditemukan pula
pohon Kayu Api (Avicennia) dan pohon Bogem (Bruguiera).
Ciri-ciri:
1. Kadar garam air dan tanahnya tinggi.
2. Kadar O2 air dan tanahaya rendah.
3. Saat air pasang, lingkungannya banjir, saat air surut lingkungannya becek
dan herlumpur.
Dengan kondisi kadar garam tinggi, menyebabkan tumbuhan bakau sukar menyerap
air meskipun lingkungan sekitar banyak air, keadaan ini dikenal dengan nama
kekeringan fisiologis. Untuk menyesuaikan dengan lingkungan tersebut tumbuhan
bakau memiliki dedaunan yang tebal dan kaku, berlapiskan kutikula sehingga dapat
mencegah terjadinya penguapan yang terlalu besar.
Untuk menyesuaikan diri dengan kadar O2 rendah, tumbuhan bakau memiliki akar
nafas yang berfungsi menyerap O2 langsung dari udara. Agar individu baru tidak
dihanyutkan oleh arus air akibat adanya pasang naik dan pasang surut terutama
pada bakau kita dapati suatu fenomena yang dikenal dengan nama VIVIPARI yang
artinya adalah berkecambahnya biji selagi biji masih terdapat dalam buah, belum
tanggal dari pohon induknya, dapat membentuk akar yang kadang-kadang dapat
mencapai 1 meter panjangnya.
Jika biji yang sudah berkecambah tadi lepas dari pohon induknya maka dengan akar
yang panjang tersebut dapat menancap cukup dalam di dalam lumpur, sehingga
tidak akan terganggu dengan arus air yang terjadi pada gerakan pasang dan surut.
Hutan bakau di Indonesia terdapat di sepanjang pantai timur Sumatra, pantai barat
dan selatan Kalimantan dan sepanjang pantai Irian, di Pulau Jawa hutan bakau yang
agak luas masih tersisa di sekitar Segara Anakan dekat Cilacap yang merupakan
muara sungai Citanduy.
Jenis-jenis hewan yang dapat ditemukan dalam lingkungan hutan bakau terutama
adalah ikan dan hewan-hewan melata (buaya, biawak) dan burung-burung yang
bersarang di atas pohon-pohon bakau.
Ekosistem Air Tawar
Ekosistem akuatik dapat dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Ekosistem air tawar
2. Ekosistem air laut
Ekosistem air tawar dibedakan menjadi dua, yaitu:
1. Ekosistem air tenang (lentik) misalnya: danau, rawa.
2. Ekosistem air mengalir (lotik) misalnya: sungai, air terjun.
Ciri-ciri ekosistem air tawar:
a. Kadar garam/salinitasnya sangat rendah, bahkan lebih rendah dari
kadar garam protoplasma organisme akuatik.
b. Variasi suhu sangat rendah.
c. Penetrasi cahaya matahari kurang.
d. Dipengaruhi oleh iklim dan cuaca.
Flora ekosistem air tawar:
Hampir semua golongan tumbuhan terdapat pada ekosistem air tawar, tumbuhan
tingkat tinggi (Dikotil dan Monokotil), tumbuhan tingkat rendah (jamur, ganggang
biru, ganggang hijau).
Fauna ekosistem air tawar:
Hampir semua filum dari dunia hewan terdapat pada ekosistem air tawar, misalnya
protozoa, spans, cacing, molluska, serangga, ikan, amfibi, reptilia, burung,
mammalia. Ada yang selalu hidup di air, ada pula yang
ke air bila mencari makanan saja.
Hewan yang selalu hidup di air mempunyai cara beradaptasi dengan lingkungan
yang berkadar garam rendah.
Pada ikan dimana kadar garam protoplasmanya lebih tinggi daripada air, mempunyai
cara beradaptasi sebagai berikut:
- Sedikit minum, sebab air masuk ke dalam tubah secara terus-menerus melalui
proses osmosis.
- Garam dari dalam air diabsorbsi melalui insang secara aktif
- Air diekskresikan melalui ginjal secara berlebihan, juga diekskresikan
melalui insang dan saluran pencernaan.
Pengelompokan ekosisitem Air Tawar
1.
Berdasarkan cara memperoleh makanan atau energi, dibagi menjadi 2 kelompok:
a. Organisme autotrof: organisme yang dapat mensintesis makanannya sendiri.
Tumbuhan hijau tergolong organisme autotrof, peranannya sebagai produsen
dalam ekosistem air tawar.
b. Fagotrof dan Saprotrof: merupakan konsumen dalam ekosistem air tawar.
Fogotrof adalah pemakan organisme lain, sedang Saprotrof adalah pemakan
sampah atau sisa organisme lain.
2.
Berdasarkan kebiasaan kehidupan dalam air, organisme air tawar dibedakan atas 5
macam:
a. Plankton: terdiri atas fitoplankton (plankton tumbahan) dan zooplankton
(plankton hewan), merupakan organisme yang gerakannya pasif selalu
dipengaruhi oleh arus air.
b. Nekton: organisme yang bergerak aktif berenang. Contoh: ikan, serangga air.
c. Neston: organisme yang beristirahat dan mengapung di permukaan air.
d. Bentos: organisme yang hidup di dasar perairan.
e. Perifiton: organisme yang melekat pada suatu substrat (batang, akar, batubatuan) di perairan.
3.
Berdasarkan fungsinya, organisme air tawar dibedakan menjadi 3 macam:
a. Produsen: terdiri dari Bolongan ganggang, ganggang hijau dan ganggang biru,
golongan spermatophyta, misal: eceng gondok, teratai, kangkung, genger,
kiambang.
b. Konsumen: meliputi hewan-hewan, serangga, udang, siput, cacing, dan hewanhewan lainnya.
c. Dekomposer/pengurai: sebagian besar terdiri atas bakteri dan mikroba lain.
Pembagian Zona Ekosistem
Berdasarkan intensitas cahaya, ekosistem air tawar dibedakan menjadi 3 daerah,
yaitu:
a. Daerah litoral: daerah air dangkal, sinar matahari dapat menembus sampai dasar
perairan organisme daerah litoral adalah tumbuhan yang berakar, udang, cacing
dan fitoplankton.
b. Daerah limnetik: daerah terbuka yang masih dapat ditembus oleh cahaya
matahari. Organisme daerah ini adalah plankton, neston dan nekton.
c. Daerah profundal: daerah dasar perairan tawar yang dalam sehingga sinar
matahari tidak dapat menembusnya. Produsen sudah tidak ditemukan lagi.
Ekosistem Air Laut
Ekosistem air laut luasnya lebih dari 2/3 permukaan bumi ( + 70 % ), karena
luasnya dan potensinya sangat besar, ekosistem laut menjadi perhatian orang
banyak, khususnya yang berkaitan dengan REVOLUSI BIRU.
Ciri-ciri:
a.Memiliki kadar mineral yang tinggi, ion terbanyak ialah Cl(55%), namun kadar
garam di laut bervariasi, ada yang tinggi (seperti di daerah tropika) dan ada yang
rendah (di laut beriklim dingin).
b.Ekosistem air laut tidak dipengaruhi oleh iklim dan cuaca.
Pembagian daerah ekosistem air laut
1. Daerah Litoral / Daerah Pasang Surut:
Daerah litoral adalah daerah yang langsung berbatasan dengan darat. Radiasi
matahari, variasi temperatur dan salinitas mempunyai pengaruh yang lebih
berarti untuk daerah ini dibandingkan dengan daerah laut lainnya. Biota yang
hidup di daerah ini antara lain: ganggang yang hidup sebagai bentos,
teripang, binatang laut, udang, kepiting, cacing laut.
2. Daerah Neritik:
Daerah neritik merupakan daerah laut dangkal, daerah ini masih dapat
ditembus cahaya sampai ke dasar, kedalaman daerah ini dapat mencapai 200
m. Biota yang hidup di daerah ini adalah plankton, nekton, neston dan
bentos.
3. Daerah Batial atau Daerah Remang-remang:
Kedalamannya antara 200 - 2000 m, sudah tidak ada produsen. Hewannya
berupa nekton.
4. Daerah Abisal:
Daerah abisal adalah daerah laut yang kedalamannya lebih dari 2000 m.
Daerah ini gelap sepanjang masa, tidak terdapat produsen.
Berdasarkan intensitas cahayanya, ekosistem laut dibedakan menjadi 3 bagian:
a. Daerah fotik: daerah laut yang masIh dapat ditembus cahaya matahari,
kedalaman maksimum 200 m.
b. Daerah twilight: daerah remang-remang, tidak efektif untuk kegiatan
fotosintesis, kedalaman antara 200 - 2000 m.
c. Daerah afotik: daerah yang tidak tembus cahaya matahari. Jadi gelap
sepanjang masa.
Komunitas di Dalam Ekosistem Air Laut
Menurut fungsinya, komponen biotik ekosistem laut dapat dibedakan menjadi 4,
yaitu:
a. Produsen
terdiri atas fitoplankton dan ganggang laut lainnya.
b. Konsumen
terdiri atas berbagai jenis hewan. Hampir semua filum hewan ditemukan di
dalam ekosistem laut.
c. Zooplaokton
terdiri atas bakteri dan hewan-hewan pemakan bangkai atau sampah.
Pada ekosistem laut dalam, yaitu pada daerah batial dan abisal merupakan daerah
gelap sepanjang masa.
Di daerah tersebut tidak berlangsung kegiatan fotosintesis, berarti tidak ada
produsen, sehingga yang ditemukan hanya konsumen dan dekompos saja.
Ekosistem laut dalam merupakan suatu ekosistem yang tidak lengkap.
Adaptasi biota laut terhadap lingkungan yang berkadar garam tinggi:
Pada hewan dan tumbuhan tingkat rendah tekanan osmosisnya kurang lebih sama
dengan tekanan osmosis air laut sehingga tidak terlalu mengalami kesulitan untuk
beradaptasi. Tetapi bagaimanakah dengan hewan tingat tinggi, seperti ikan yang
mempunyai tekanan osmosis jauh lebih rendah daripada tekanan osmosis air laut.
Cara ikan beradaptasi dengan kondisi seperti itu adalah:
-
hanyak minum
air masuk ke jaringan secara osmosis melalui usus
sedikit mengeluarkan urine
pengeluaran air terjadi secara osmosis
garam-garam dikeluarkan secara aktif melalui insang
Ekosistem Pantai
Daerah pantai merupakan daerah perbatasan antara ekosistem laut dan ekosistem
darat. Karena hempasan gelombang dan hembusan angin maka pasir dari pantai
membentuk gundukan ke arah darat. Setelah gundukan pasir itu biasanya terdapat
hutan yang dinamakan hutan pantai.
Tumbahan pada hutan pantai cukup beragam. Tumbuhan tersebut bergerombol
membentuk unit-unit tertentu sesuai dengan habitatnya. Suatu unit vegetasi yang
terbentuk karena habitatnya disebut formasi. Setiap formasi diberi nama sesuai
dengan spesies tumbuhan yang paling dominan.
Berdasarkan susunan vegetasinya, ekosistem hutan pantai dapat dibedakan menjadi
2, yaitu formasi Pres-Caprae dan formasi Baringtonia.
1. Formasi Pres-Caprae
Pada formasi ini, tumbuhan yang dominan adalah Ipomeea pres-caprae,
tumbuhan lainnya adalah Vigna, Spinifex littoreus (rumput angin), Canavalia
maritime, Euphorbia atoto, Pandanus tectorius (pandan), Crinum asiaticum
(bakung), Scaevola frutescens (babakoan).
2. Formasi Baringtonia
Vegetasi dominan adalah pohon Baringtonia (butun), tumbuhan lainnya adalah
Callophylum inophylum (nyamplung), Erythrina, Hernandia, Hibiscus tiliaceus
(waru laut), Terminalia catapa (ketapang).
Di daerah pasang surut sendiri dapat terbentak hutan, yaitu hutan bakau. Hutan
bakau biasanya sangat sukar ditempuh manusia karena banyaknya akar dan
dasarnya terdiri atas lumpur.
BAB VI
Pengembangan Sumber Daya Alam hayati
Revolusi Hijau
Penduduk dunia terus bertambah, terutama di negara-negara berkembang. Keadaan
tersebut harus diiringi/didukung oleh peningkatan pangan. Sesuai dengan apa yang
dinyatakan Thomas Robert Malthus, perlu disadari bahwa kemampuan sumber
daya alam sebagai penghasil pangan adalah terbatas. Untuk itu perlu diupayakan
pengembangan sumber daya alam yang pada akhirnya ditujukan bagi
pengembangan produksi pangan.
REVOLUSI HIJAU
Merupakan usaha pengembangan teknologi pertanian untuk meningkatkan produksi
pangan. Mengubah dari pertanian tradisional menjadi pertanian yang menggunakan
teknologi lebih maju.
Diawali oleh Ford dan Rockefeller Foundation, yang mengembangkan gandum di
Meksiko (1950) dan padi diFilipina (1960). Revolusi hijau menekankan pada
SEREALIA: padi, jagung, gandum, dan lain-lain.
REVOLUSI HIJAU DI INDONESIA
Dilakukan dengan EKSTENSIFIKASI DAN INTENSIFIKASI pertanian. Ekstensifikasi
dengan perluasan areal. Terbatasnya areal, menyebabkan pengembangan lebih
banyak pada intensifikasi. Intensifikasi dilakukan melalui Panca Usaha Tani, yaitu:
1. Teknik pengolahan lahan pertanian
2. Pengaturan irigasi
3. Pemupukan
4. Pemberantasan hama
5. Penggunaan bibit unggul
DAMPAK POSITIF REVOLUSI HIJAU
Produksi padi dan gandum meningkat sehingga pemenuhan pangan (karbohidrat)
meningkat. Sebagai contoh: Indonesia dari pengimpor beras mampu swasembada.
PERMASALAHAN DAN DAMPAK NEGATIF
1. Penurunan produksi protein, dikarenakan pengembangan serealia (sebagai
sumber karbohidrat) tidak diimbangi pengembangan pangan sumber protein dan
lahan peternakan diubah menjadi sawah.
2. Penurunan keanekaragaman hayati.
3. Penggunaan pupuk terus menerus menyebabkan ketergantungan tanaman pada
pupuk.
4. Penggunaan peptisida menyebabkan munculnya hama strain baru yang resisten.
Pemulihan tanaman dan hewan
Pemuliaan adalah usaha memperoleh bibit unggul dengan merakit keanekaragaman
genetik (plasma nutfah) organisme.
Organisme yang dikategorikan bibit unggul bercirikan:
1.
2.
3.
4.
S.
Masa pertumbuhan pendek (cepat menghasilkan)
Tahan hama dan penyakit
Produksi tinggi dan rasanya enak
Adaptif terhadap kondisi lingkungan
Masa produksi lama
Usaha yang dilakukan:
1. Seleksi
2. Hibridisasi
3. Mutasi
....- tumbohan poliploidi
....- mutasi radiasi dengan radioaktif
4. Transplantasi/cangkok gen
5. Kultur jaringan
Revolusi Biru
Yang melatarbelakangi munculnya revolusi biru bahwa revolusi hijau belum dapat
memenuhi seluruh kebutahan pangan dan 70 % bagian bumi kita adalah laut.
Sumber daya alam yang dapat diambil:
1.
2.
3.
4.
Tumbuhan: alga
Hewan : ikan kerang kepiting dan lain-lain
Mineral : NaCl, Mg dan lain-lain
Tanah diatom
PERMASALAHAN DAN DAMPAK NEGATIF
1. Penangkapan ikan yang tak kenal batas dengan alat dan bahan berbahaya.
2. Meningkatnya jumlah penduduk dan industri di daratan menyebabkan
pemasukan limbah ke laut dalam jumlah yang besar pula. Akibatnya laut menjadi
kerah/kotor sehingga pada akbarnya menurunkan produktifitas ganggang dan
menurunnya jumlah ikan.
3. Pencemaran laut oleh limbah kapal dan tumpahan minyak.
4. Rusak serta hilangnya hutan bakau karena diabah menjadi tambak.
Gbr. Mencari ikan dengan menggunakan gema
PENANGGULANGAN
1. Mencegah dan mengatasi pencemaran antara lain:
a. melarang pembuangan sampah ke laut
b. pengolahan limbah cair industri sebelum masuk ke sungai dan ....berakhir di
laut
2. Mencegah penangkapan tak kenal batas antara lain:
a. membatasi ukuran ikan yang boleh ditangkap
b. melarang penggunaan bahan dan alat berbahaya
3. Mencegah hilangnya hutan bakau
BAB VII
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 hewan
2. Adanya pendayagunsan secara teknologi dan industri
3. 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 sitrat
b. pengolahan air limbah
c. 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
Bioteknologi dalam Produksi Pangan
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
Alkohol difermentasi dalam kondisi aerob
Bioteknologi dalam Industri
1.
Asam Sitrat
mikroba : Aspergillus niger
bahan : tetes gula dan sirup
Fs. 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. Lipase
Antara 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
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 hewan
2. Pertumbuhan cepat
Gbr. Diagram umum proses/tahapan produksi SCP
Rekayasa Genetika
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
Biotekinologi dalam Kedokteran dan Produksi Obat
1. 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
Bioteknologi Penambangan
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
Bioteknologi dalam menyelesaikan masalah Pencemaran
1. Pencemaran oleh minyak.
Strain-strain Pseudomorms  mengkonsumsi hidrokarbon. Rekayasa genetik
membentuk bakteri super yang
meogandung empat jenis plasmid pembawa gen untuk konsumsi hidrokarbon.
2. Limbah organik dapat diuraikan oleh bakteri aerob atau anaerob.
Gbr. Skema pengolahan air limbah
Bioteknologi dalam pemberantasan Hama
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
Kultur Jaringan
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.
2.
3.
4.
Bibit (hasil) yang didapat berjumlah banyak dan dalam waktu yau~g singkat
Sifat identik dengan induk
Dapat diperoleh sifat-sifat yang dikehendaki
Metabolit sekunder tanaman segera didapat tanpa perlu menunggu tanaman
dewasa
Pengembangan tanaman kebal penyakit yang mampu
menambat N2 dari udara
1. 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