RUANG LINGKUP BIOLOGI A. Objek, Permasalahan dan Tingkat Organisasi dalam Biologi Kehidupan di bumi dibentuk oleh struktur hierarki yang sangat teratur. Tingkatan organisasi kehidupan ini dimulai dari tingkat molekul, sel, jaringan, organ, sistem organ, individu, populasi, ekosistem, sampai tingkat bioma. 1. Tingkat Molekul Dalam tingkat molekuler, atom-atom berikatan membentuk molekul. Objek kajian : karbohidrat, lipid, protein, asam nukleat (DNA, RNA). Contoh permasalahan biologi : o kebutuhan padi bibit unggul tahan hama. o kebutuhan obat untuk penyakit tertentu. o kelainan pembentukan molekul hemoglobin darah sehingga dapat menyebabkan penyakit anemia sel sabit. 2. Tingkat sel. Sel merupakan bagian terkecil penyusun tubuh makhluk hidup yang terdiri atas berbagai macam organel penyusun sel (misalnya, inti sel, mitokondria, retikulum endoplasma, ribosom, dan membran sel). Objek kajian : struktur dan fungsi komponen sel serta proses dalam sel. Contoh permasalahan biologi : o penanggulangan penyakit kanker. o pengembangan makanan dan minuman hasil fermentasi. o terjadinya lisis sel darah merah saat terinfeksi bakteri atau virus 3. Tingkat jaringan. Jaringan merupakan kumpulan sel yang memiliki bentuk, susunan, dan fungsi sama. Objek kajian : struktur dan fungsi berbagai jenis jaringan. Contoh permasalahan biologi : o diagnosis dan penanggulangan berbagai penyakit. o penyakit osteoporosis yang menyebabkan hilangnya massa tulang keras sehingga tulang rapuh dan mudah patah 4. Tingkat organ. Organ merupakan kumpulan beberapa jaringan yang berbeda untuk melakukan suatu fungsi tertentu. Contoh organ adalah kulit, jantung, ginjal, dan mata. Objek kajian : struktur dan fungsi organ. Contoh permasalahan biologi : o berbagai penyakit yang menyerang organ tubuh TBC (paru-paru), hepatitis (hati). o kelainan organ mata hemerolopi (rabun senja). 5. Tingkat Sistem Organ Sistem organ adalah beberapa organ yang saling berhubungan dan bekerjasama untuk melakukan fungsi tertentu. Objek kajian : meliputi berbagai macam sistem (misalnya, sistem pencernaan, sistem peredaran darah, sistem gerak, sistem reproduksi, dan sistem transportasi) Contoh permasalahan biologi : o seperti gangguan bernapas akibat penyempitan saluran napas bagi penderita asfiksia 6. Tingkat individu. Individu adalah satu makhluk hidup tunggal yang merupakan organisme yang tersusun oleh kumpulan sistem organ. Contoh organisasi kehidupan tingkat individu adalah seekor kucing, seekor ular, dan seorang manusia. Objek kajian : perkembangan suatu individu. Contoh permasalahan biologi : o kelainan dalam perkembangan embrio katak. 7. Tingkat populasi. Populasi merupakan kelompok yang terdiri atas spesies sejenis atau sama dan mendiami suatu habitat. Objek kajian : pola penyebaran spesies, distribusi dan perubahan frekuensi Contoh permasalahan biologi : o kepadatan penduduk dan kelangkaan spesies tertentu seperti bunga Raflesia. o penyebaran AIDS yang dari satu orang ke orang lain dalam satu populasi 8. Tingkat komunitas Komunitas adalah interaksi populasi yang satu dengan populasi yang lain. Contoh permasalahan biologi : o dampak penangkapan pada burung secara liar terhadap kelestarian hidup lainnya dalam rantai makanan 9. Tingkat ekosistem. Ekosistem merupakan beberapa macam populasi yang berinteraksi dengan lingkungannya tempat mereka hidup baik dengan komponen biotik maupun komponen abiotiknya. Objek kajian : interaksi antar organisme dan organisme dengan alam, kehidupan di perairan, kehidupan di laut. Contoh permasalahan biologi : o pengaruh pencemaran terhadap organisme. o penggundulan hutan untuk perkebunan kelapa sawit yang dapat mengancam habitat satwa liar yang terdapat didalamnya 10. Tingkat bioma. Bioma adalah satuan daerah daratan yang luas di bumi bercirikan sejenis tumbuhan dominan di daerah tersebut. Contohnya bioma gurun, bioma taiga, bioma hutan hujan tropis, dan bioma tundra. Objek kajian : kehidupan di lokasi organisme tertentu. Contoh permasalahan biologi : o kepunahan vegetasi khas o dampak kebakaran yang terjadi di hutan hujan tropis B. Cabang-Cabang Biologi Biologi merupakan pohon ilmu yang sangat besar. Karena luasnya bahan kajian biologi, biologi dibagi lagi menjadi cabang-cabang ilmu. Beberapa cabang-cabang ilmu biologi antara lain : 1. Berdasarkan Objek Kajiannya Beberapa cabang biologi berdasarkan objek kajiannya, antara lain : 1) Zoologi, ilmu yang mempelajari tentang hewan. 2) Botani, Ilmu yang mempelajari tentang tumbuhan. 3) Mikrobiologi, ilmu yang mempelajari tentang mikroorganisme. 4) Bakteriologi, ilmu yang mempelajari tentang bakteri. 5) Virologi, ilmu yang mempelajari tentang virus. 6) Mikologi, ilmu yang mempelajari tentang jamur. 7) Parasitologi, ilmu yang mempelajari tentang parasit. 8) Ikhtiologi, Ilmu yang mempelajari tentang ikan. 9) Malakologi, ilmu yang mempelajari tentang moluska. 10) Ornitologi, ilmu yang mempelajari tentang burung. 11) Entomologi, Ilmu yang mempelajari tentang serangga. 12) Algologi, ilmu yang mempelajari tentang alga. 2. Berdasarkan Struktur dan Fungsi Makhluk Hidup Berdasarkan struktur dan fungsi makhluk hidup, ada beberapa cabang biologi antara lain : 1) Sitologi, ilmu yang mempelajari tentang sel 2) Histologi, ilmu yang mempelajari tentang jaringan 3) Morfologi, ilmu yang mempelajari tentang bentuk atau ciri luar organisme 4) Fisiologi, Ilmu yang mempelajari tentang faal/fungsi kerja tubuh 5) Anatomi, ilmu yang mempelajari tentang bagian-bagian tubuh 3. Berdasarkan Tema Pokoknya Beberapa cabang biologi berdasarkan tema pokoknya, antara lain: 1) Evolusi, yaitu ilmu yang mempelajari tentang perubahan makhluk hidup dalam jangka waktu lama 2) Genetika, yaitu ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat 3) Ekologi, yaitu ilmu yang mempelajari tentang hubungan timbal balik antara makhluk hidup dan lingkungannya 4) Etologi, yaitu ilmuyang mempelajari tentang perilaku dan cara hidup hewan 4. Berdasarkan objek dan tema pokoknya Ada beberapa cabang biologi berdasarkan obek dan tema pokoknya, antara lain : 1) Genetika manusia, yaitu ilmu yang mempelajari tentang pewarisan sifat pada manusia. 2) Ekologi tumbuhan, yaitu ilmu yang mempelajari tentang hubungan timbal balik antara tumbuhan dan lingkungannya. 3) Ekologi hewan, yaitu ilmu yang mempelajari tentang hubungan timbal balik antara hewan dan lingkungannya. C. Manfaat Biologi Pemanfaatan biologi dalam bidang : 1. Pertanian. • Bioteknologi dan Biologi Molekuler telah berhasil menemukan teknik-teknik untuk Rekayasa Genetika, seperti teknik transfer nukleus, teknik pemotongan, penyambungan dan penyisipan gen, dimana teknik-teknik ini bertujuan untuk mencari atau menciptakan jenis tanaman dengan sifat unggul tertentu (tanaman transgenik). Teknik-teknik rekayasa genetika seperti ini biasanya dilanjutkan dengan suatu teknik yang disebut Kloning. Istilah Klon merupakan garis turunan individu-individu yang secara genetik identik. • Melalui kemajuan di bidang Biologi Molekuler, telah dapat diketahui pula urutan gen pada genom sel-sel tumbuhan, sehingga para biologiwan dapat mengidentifikasi urutan-urutan gen tertentu yang bertanggungjawab untuk perkembangan organ. Pengaplikasian teknik ini yang sudah berhasil dilakukan adalah telah terciptanya batang pohon jati yang dapat tumbuh dengan diameter besar dan lurus. • Dengan menggunakan teknik kultur Jaringan, tanaman yang sudah diketahui berkhasiat sebagai obat, atau pun tanaman budi daya yang sudah diketahui keunggulan mutunya, dapat diproduksi dengan waktu singkat, dalam jumlah yang banyak, tanpa memerlukan lahan yang luas, dan dengan kondisi steril. • Teknik Mutasi Buatan merupakan usaha merubah susunan atau jumlah materi genetik/DNA dengan menggunakan radiasi sinar radioaktif (sinar X, alpha, beta dan gamma) atau dengan senyawa kimia (kolkisin). Teknik mutasi dengan sinar gamma biasanya ditujukan untuk menghasilkan biji-biji tanaman padi dan palawija, agar berumur pendek (cepat dipanen), hasilnya banyak dan tahan terhadap serangan hama wereng. Selain itu, terdapat teknik mutasi buatan lainnya, yakni teknik perendaman biji-biji tanaman perkebunan dan pertanian dalam senyawa kolkisin, senyawa ini menyebabkan tanaman mempunyai buah yang besar dan tidak berbiji; misalnya buah semangka, pepaya, jeruk, dan anggur tanpa biji. 2. Peternakan. • Dalam usaha perbanyakan ternak unggul tersebut kini pun telah banyak menggunakan teknik kawin silang (hibridisasi) dan teknik kawin suntik (inseminasi buatan). Dengan teknik inseminasi buatan, dapat dihasilkan keturunan sapi atau domba yang diharapkan tanpa mengenal musim kawin, serta tidak melibatkan sapi atau domba jantan. • Teknik inseminasi buatan ini diikuti dengan teknik superovulasi, yakni teknik perbanyakan ternak unggul dengan cara menyuntikkan hormon reproduksi berupa PMSG (pregnant mare serum gonadotrophin) dan HCG (human chorionic gonadotrophin). • Dewasa ini telah dikembangkan juga teknik fertilisasi in vitro. Pada teknik ini, embrio dapat dihasilkan di luar uterus (kandungan) induk betina dalam jumlah tertentu. Dan sebelum embrio ini diimplantasikan (ditanam dalam uterus induk betina) dapat disimpan dalam jangka waktu tertentu pada nitrogen cair bersuhu –196 derajat celcius. 3. Perikanan • Dalam pembudidayaan ikan yang telah banyak dilakukan yakni dalam pembuatan tambak-tambak, karamba jala apung (kajapung), maupun rumpon, serta pelestarian terumbu karang, mangrove, hutan bakau, dan lamun. • Pada tambak-tambak, usaha pembudidayaan ikan-ikan yang diketahui bernilai gizi tinggi atau yang bernilai ekonomis adalah dengan dilakukannya pemijahan. Dengan teknik pemijahan dalam tambak-tambak, spermatozoa dan sel telur dari ikan jantan dan ikan betina, dapat dengan mudah bertemu menjadi zigot, tanpa harus terganggu oleh arus air laut. Selain itu telur-telur yang dihasilkan juga akan terhindar dari para pemangsa/predatornya, sehingga besar kemungkinannya telur-telur itu akan menetas dan menjadi ikan. • Contoh pemanfaatan Biologi lainnya dalam bidang ini adalah dengan diketemukannya manfaat daun singkong yang ternyata dapat dijadikan pakan tambahan bagi ikan nila merah sehingga dapat mempercepat pertumbuhan ikan tersebut. • Melalui penelitian-penelitian dalam bidang Biologi juga diketahui bahwa manfaat hutan bakau, mangrove, serta lamun adalah penting dalam ekosistem pantai. Selain berperan sebagai produsen, ketiga macam ekosistem tersebut diketahui juga memiliki fungsi fisik. Fungsi fisik tersebut adalah; dengan adanya hutan bakau, mangrove dan lamun, energi hempasan gelombang laut yang masuk ke pantai dapat tertahan atau berkurang, dengan demikian dapat mencegah abrasi (erosi daratan akibat pasang surut air laut). Selain itu, ketiga jenis ekosistem pantai tersebut diketahui berperan sebagai penyaring sedimen/lumpur dari daratan, hal ini sangatlah penting bagi ekosistem terumbu karang, karena terumbu karang memerlukan perairan yang jernih. 4. Kedokteran. • Para penderita penyakit yang mengalami kerusakan pada salah satu organ tubuhnya, kini telah mendapatkan jalan keluarnya yaitu melalui teknik transplantasi (pencangkokan) organ (ginjal, jantung, sumsum tulang belakang maupun hati) • Mikrobiologi kedokteran telah berhasil mengidentifikasi beberapa jenis mikroba yang menyebabkan penyakit pada manusia maupun hewan. Dengan demikian, antibiotik untuk mikroba-mikroba tersebut dapat dibuat. • Virologi pun telah memberikan sumbangannya pada dunia kedokteran, dengan mendasari pengetahuan dalam usaha menciptakan vaksin-vaksin. Misalnya pada kasus yang baru saja terjadi yaitu mengenai Virus Flu Burung. • Teknik fertilasi invitro telah dapat diaplikasikan tidak hanya pada hewan ternak, tetapi telah dapat dilakukan pada manusia. Teknik ini dapat membantu pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan karena suatu kelainan melalui bayi tabung. Teknik ini memungkinkan para pasangan suami isteri mendapatkan keturunannya dengan jenis kelamin tertentu. • Para penderita obesitas (penyakit kegemukan) kini pun telah mendapatkan jalan keluar dalam mengatasi kelebihan berat badannya. Hal ini dijelaskan dalam suatu kutipan dari sebuah surat kabar bahwa; Para ahli fisiologi dan ilmu gizi dari Universitas Texas Southwestern Medical Centre, Dallas Amerika Serikat, telah berhasil mengubah sel-sel lemak biasa menjadi lemak yang bisa terbakar. Penelitian dilakukan melalui penyuntikan gen Leptin (suatu protein yang terkait dengan proses metabolisme) • Masyarakat pun kini semakin mengetahui bagaimana cara hidup sehat, mengatur gizi, menghindari serta mencegah penyakit, yaitu dengan selalu menjaga kebersihan diri dan lingkungan, berolah raga secara teratur dan mengkonsumsi makanan bergizi dengan menu 4 sehat 5 sempurna dan pola gizi seimbang. 5. Industri. • Ditemukannya kandungan gula yang cukup tinggi pada batang tebu, menyebabkan berkembangnya pabrik pengolahan tebu menjadi gula. • Diketahuinya bahwa serabut biji kapas dan bulu domba dapat diolah menjadi benang, dan kepompong ulat sutera dapat diolah menjadi benang sutera, maka berkembanglah industri tekstil/kain, kain wol dan kain sutera. • Dengan berkembangnya mikrobiologi, telah diketahui berbagai struktur dan sifat-sifat dari berbagai jenis mikroba/jasad renik, baik yang menguntungkan maupun yang bersifat patogen (menyebabkan penyakit), maka berkembanglah industri obat-obatan, makanan/minuman. Contoh dalam industri makanan adalah sebagai berikut; Setelah diketemukannya jenis bakteri Lactobacillus yang sifat-sifatnya dapat bermanfaat bagi manusia dan dapat dibuat menjadi yoghurt, maka berkembanglah industri pembuatan yoghurt. Yoghurt ini dibuat dari susu yang difermentasikan dengan menggunakan bakteri Lactobacillus, pada suhu 40 derajat celcius selama 2,5 jam sampai 3,5 jam.Contoh lainnya pemanfaatan mikrobiologi dalam bidang industri makanan adalah pada industri kecap, tempe, oncom, keju, roti, dan nata de coco, serta minuman anggur. D. Penelitian dengan metode ilmiah Tahapan Metode Ilmiah antara lain: 1. Merumuskan masalah Rumusan masalah merupakan suatu pertanyaan rinci, lengkap dan jelas mengenai ruang lingkup permasalahan yang akan diteliti. Rumusan masalah biasanya dibuat dengan cara membuat pertanyaan sesuai masalah yang akan diteliti. 2. Membuat hipotesis Hipotesis adalah dugaan atau jawaban sementara mengenai suatu hal atau permasalahan yang akan dibuktikan kebenarannya melalui data-data atau fakta hasil penelitian. 3. Mengumpulkan data Data adalah informasi atau keterangan yang diperoleh untuk menguji hipotesis baik secara kuantitatif maupun kualitatif yang menunjukkan fakta. Beberapa hal yang harus diperhatikan dalam melakukan percobaan yaitu : 1) Lokasi penelitian 2) Alat dan bahan yang akan digunakan 3) metode kerja 4) unit percobaan 5) perlakuan 6) variable 7) ulangan 8) pengamatan 4. Mengolah data Tahap pengolahan data di awali dengan pengelompokkan dan penyajian data sesuai dengan kelompoknya dan diolah dalam bentuk tabel, diagram (batang, garis atau lingkaran) serta analisis statistik. 5. Membuat kesimpulan Dalam membuat kesimpulan peneliti harus memperhatikan hipotesis yang diajukan serta data-data yang diperoleh dari hasil penelitian. Data-data penelitian yang telah dianalisis digunakan untuk menguji hipotesis mana yang diterima sehingga kita dapat menarik kesimpulan dengan benar. 6. Membuat laporan penelitian Salah satu kewajiban peneliti adalah membuat laporan atas penilitian yang dikerjakannya. Laporan penelitian memuat informasi penting yang berkaitan dengan penilitian yang dikerjakan. Laporan penelitian berisi hal-hal sebagai berikut : 1) Pendahuluan 2) Tinjauan pustaka 3) Hipotesis 4) Metode penelitian 5) Hasil dan pembahasan 6) Kesimpulan dan saran 7) Daftar pustaka 8) Lampiran Sikap ilmiah dalam Kerja Ilmiah Dalam kerja ilmiah untuk menemukan konsep biologi diperlukan sikap jujur, tekun dan tidak mudah putus asa, teliti disiplin mau bekerja sama dan terbuka. E. Prinsip Keselamatan Kerja di Laboratorium. 1) Mengenal Alat-alat Laboratorium Laboratorium adalah suatu tempat dimana guru, siswa, peneliti melakukan percobaan. Berikut ini adalah beberapa alat yang ada di laboratorium Biologi 1. Mikroskop Manfaat: Melihat benda-benda kecil Cara menggunakan dan memindahkan: • Memindahkan mikroskop dengan memegang badan mikroskop dengan tangan kanan dan menyangga dasarnya dengan tangan kiri. • Cara mencari fokus dimulai dengan menjauhkan lensa dari preparat bukan mendekatkan lensa ke preparat 2. Alat-alat bedah Manfaat: Untuk melakukan praktik pembedahan hewan Cara menggunakan dan memindahkan: • Masukkan semua peralatan dalam kantong, tutup kantongnya dan bawa semua peralatan di dalam kantong Resiko: Dapat menimbulkan luka goresan atau tertusuk. 2) Mengenal Jenis Bahan Berbahaya bagi Tubuh Disamping pengenalan terhadap alat-alat, tidak kalah pentingnya juga bagi siswa dan guru untuk mengenal bahan-bahan yang ada di laboratorium. Berikut ini beberapa petunjuk dalam menggunakan bahan-bahan: 1. menggunakan spatula dalam mengambil bahan-bahan kimia berbentuk padat 2. bacalah label bahan kimia yang tertempel pada wadahnya. 3. gunakan pipet untuk mengambil larutan yang bersifat korosif Berikut ini adalah beberapa contoh bahan-bahan kimia yang berbahaya seperti : 1. Zat yang mudah terbakar a) Amonium klorida b) Amonium nitrat c) Asam kromat d) Asam nitrat e) Sodium 2. Zat yang menyebabkan iritasi a) HCl (asam klorida) b) H2SO4 (Asam sulfat) c) NH3 (Ammonia) d) Antimon oksida 3) Memperlakukan dengan Benar Alat dan Bahan Begitu pula cara menggunakan alat-alat laboratorium seperti memegang botol reagen, agar label yang ada tidak rusak kena sisa cairan yang dituangkan maka label pada botol harus dilindungi dengan tangan dan posisi label ada di atas pada saat dituangkan. Banyak peralatan laboratorium yang terbuat dari gelas, karena sifat gelas yang mudah pecah, maka perlu kehati-hatian dalam memegang peralatan ini. Jika kita ingin memasukkan pipa gelas ke dalam prop-karet, maka tangan kita harus menggunakan sarung tangan, agar tangan kita terlindungi dari luka jika kebetulan pipa patah/pecah. Perhatikan bagaimana pemasangan pipa kaca pada prop karet. Simbol-simbol di Laboratorium Beberapa jenis zat kimia dan peralatan digunakan di laboratorium IPA. Dengan demikian kita harus mengetahui sifat-sifat dari semua bahan-bahan kimia. Adapun sifat-sifat bahan-bahan kimia antara lain: bersifat racun, korosif atau mudah terbakar. Oleh karena itu, bahan-bahan ini disimpan dan dikemas dalam botol/wadah yang diberi label dan simbol tertentu. Beberapa simbol dan cara penanganannya dapat dilihat dalam bentuk tabel berikut: a. Simbol bahan radioaktif dan beracun b. Simbol bahan mudah terbakar c. Simbol bahan mudah meledak dan korosif PPPK Kecelakaan bisa saja terjadi di laboratorium IPA. Beberapa jenis kecelakaan yang sering terjadi dapat diakibatkan oleh beberapa faktor seperti : Jika tangan kita terkena tumpahan HCl maka langkah yang harus ditempuh adalah: 1. Jangan gunakan lap untuk menghilangkan HCl dari permukaan kulit. 2. Alirkan air pada tempat yang terkena HCl dalam waktu yang agak lama, hal ini dilakukan untuk mengurangi konsentrasi HCl.
