Bio Rangkuman.docx

RANGKUMAN BIOLOGI SEMSTER 1

DISUSUN OLEH : BELA SILFIANA ANGGRAENI

XII MIA 1

DINAS PENDIDIKAN KABUPATEN CIREBON SMA NEGERI 1 SUMBER Jl. Sunan Malik No. 04 Sumber Kabupaten Cirebon Telp. (0231)321261 45611 E-mail : [email protected] web : www.sman1sumber.sch.id

BAB 1 PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

 Pertumbuhan dan Perkembangan Pada Tumbuhan Perkembangan mengandung pengertian bertambah dewasanya suatu individu. Perkembangan ditandai dengan berfungsinya alat-alat reproduksi. Tumbuhan akan berbunga dan hewan akan menghasilkan sel-sel kelamin. Perkembangan diartikan pula sebagai perubahan akibat proses diferensiasi yang menyebabkan perbedaan struktur dan fungsi organorgan makhluk hidup sehingga semakin kompleks. Dengan demikian, perkembangan merupakan perubahan kualitas suatu individu. Pertumbuhan mengandung pengertian pertambahan ukuran, volume, massa, tinggi, dan ukuran lainnya yang dapat dinyatakan dalam bilangan (kuantitatif). Proses yang terjadi pada pertumbuhan adalah suatu kegiatan yang irreversible (tidak dapat kembali ke bentuk semula).

Sel-sel tubuh (somatik) memiliki potensi untuk tumbuh kembali membentuk jaringan yang sama, sedangkan sel embrionik tidak. Dengan aktivitas perbanyakan sel tersebut, akan dihasilkan kembali sel-sel meristematis yang akan menjadi batang, akar, daun, dan bagian reproduktif. Adapun sel embrionik akan mati karena tidak ada sokongan sel lainnya. Selama proses tumbuhnya akar, batang, ataupun daun pertumbuhan dapat dikuantifikasi dalam bentuk panjang akar, jumlah daun, tinggi tumbuhan, atau bahkan berat total tumbuhan. a. Macam-macam Pertumbuhan Berdasarkan asal sel pertumbuhan dibagi menjadi dua, yaitu pertumbuhan primer dan sekunder.  Pertumbuhan Primer Pertumbuhan primer merupakan pertumbuhan dasar yang dapat terjadi akibat aktivitas pembelahan sel pada jaringan meristem primer. Jaringan meristem primer ini berada pada daerah titik tumbuh primer yaitu ujung akar dan ujung batang. Terdapat dua hal yang memungkinkan tumbuhan bertambah tinggi dan bertambah besar, yaitu :

1. Pembelahan mitosis pada meristem di titik tumbuh primer dan skunder yang menghasilkan pertambahan jumlah sel. 2. Pertambahan komponen-komponen seluler dan diferensiasi sel. Titik tumbuh primer pada akar dapat dibagi menjadi tiga bagian, yaitu : 1. Daerah pembelahan sel (cleavage) 2. Daerah pemanjangan (elongasi) 3. Daerah pendewasaan (diferensiasi) Pada ujung akar terdapat daerah tudung akar (kaliptra) yang berfungsi untuk mensekresikan cairan polisakarida untuk melumasi tanah di sekitar titik pertumbuhan dan melindungi daerah meristem akar. Selain pada ujung-ujung akar dan batang, pertumbuhan primer juga terjadi pada waktu embrional yaitu ketika zigot tumbuh menjadi embrio atau lembaga di dalam biji. Pada tahap embrional, terdapat tiga daerah yang menjadi bagian dari pertumbuhan primer yaitu tunas embrionik, akar embrionik, dan kotiledon yang merupakan hasil dari perkembangan biji.  Pertumbuhan Sekunder Pertumbuhan sekunder merupakan pertumbuhan yang terjadi akibat adanya aktivitas jaringan meristem sekunder yang terdapat pada tumbuhan. Pada tumbuhan dikotil, jaringan meristem sekunder berupa kambium dan kambium gabus. Pada tumbuhan monokotil, hanya sebagian saja yang mengalami pertumbuhan sekunder (pertambahan diameter batang) yaitu kelompok palem-paleman. Jaringan kambium dapat membelah secara mitosis. Sel-sel kambium yang tedapat pada batang akan membelah ke arah dalam dan ke arah luar. Ketika sel-sel kambium membelah ke arah dalam maka akan terbentuk xilem dan jika sel-sel kambium membelah ke arah luar, maka akan terbentuk floem. Meskipun membelah ke dalam dan ke luar, jaringan kambium tetap dipertahankan keberadaannya. Kambium pada tumbuhan terdiri dari dua macam, yaitu kambium vaskuler dan kambium gabus. kambium vaskuler teletak di antara berkas pengangkut (xilem dan floem) dan membentuk lingkaran pada batang dan akar. Kambium vaskuler dapat membelah ke arah dalam dan ke luar membentuk xilem dan floem sekunder. Pertumbuhan ke arah dalam menghasilkan unsur kayu. Pertumbuhan kambium vaskuler inilah yang membentuk formasi lingkaran tahun. Pertumbuhan dan perkembangan merupakan suatu proses hasil interaksi antara faktor dalam (internal) dan faktor luar (eksternal). a. Faktor internal Faktor internal yang mempengaruhi pertumbuhan, yaitu hormon. Hormon tumbuhan ditemukan oleh F. W. Went pada tahun 1928. Hormon berasal dari bahasa Yunani hormalin yang berarti penggiat. Hormon tumbuhan disebut fitohormon. Fitohormon tersebut, yaitu: 1. Auksin atau AIA (Asam Indol Asetat)



Auksin merupakan senyawa asam asetat dengan gugusan indol dan derivatderivatnya.



Pertama kali auksin ditemukan pada ujung koleoptil kecambah gandum (Avena sativa).



Pusat pembentukan auksin adalah ujung koleoptil (ujung tumbuhan).



Jika terkena sinar matahari, auksin akan berubah menjadi senyawa yang menghambat pertumbuhan. Hal inilah yang menyebabkan batang akan membelok ke arah datangnya cahaya, karena bagian yang tidak terkena cahaya pertumbuhannya lebih cepat daripada bagian yang terkena cahaya.



Fungsi auksin, yaitu:

1. Merangsang perpanjangan sel. 2. Merangsang pembentukan bunga dan buah. 3. Merangsang pemanjangan titik tumbuh. 4. Mempengaruhi pembengkokan batang. 5. Merangsang pembentukan akar lateral. 6. Merangsang terjadinya proses diferensiasi. 2. Gibberellin 

Gibberellin merupakan hormon yang pertama kali ditemukan pada jamur Gibberella fujikuroii yang parasit pada tumbuhan padi. Ditemukan oleh Kuroshawa pada tahun 1926.



Fungsi gibberellin, yaitu:

1. Merangsang pembelahan sel kambium. 2. Merangsang pembungaan lebih awal sebelum waktunya. 3. Merangsang pembentukan buah tanpa biji (partenokarpi). 4. Merangsang tanaman tumbuh sangat cepat sehingga mempunyai ukuran raksasa. 3. Sitokinin



Sitokinin merupakan kumpulan senyawa yang fungsinya mirip satu sama lain.



Fungsi sitokinin yaitu:

1. Merangsang proses pembelahan sel. 2. Menunda pengguguran daun, bunga, dan buah. 3. Mempengaruhi pertumbuhan tunas dan akar. 4. Meningkatkan daya resistensi terhadap pengaruh yang merugikan, seperti suhu rendah, infeksi virus, pembunuh gulma, dan radiasi. 5. Menghambat (menahan) menguningnya daun dengan jalan membuat kandungan protein dan klorofil yang seimbang dalam daun (senescens). 4. Gas Etilen 

Gas etilen merupakan hormon tumbuh yang dalam keadaan normal berbentuk gas.



Fungsi gas etilen, yaitu:

1. Membantu memecahkan dormansi pada tanaman, misalnya pada ubi dan kentang. 2. Mendukung pematangan buah. 3. Mendukung terjadinya abscission (pelapukan) pada daun. 4. Mendukung proses pembungaan. 5. Menghambat pemanjangan akar pada beberapa spesies tanaman dan dapat menstimulasi pemanjangan batang. 6. Menstimulasi perkecambahan. 7. Mendukung terbentuknya bulu-bulu akar. 5. Asam Absisat (ABA)  Asam absisat merupakan hormon tumbuh yang hampir selalu menghambat pertumbuhan, baik dalam bentuk menurunkan kecepatan maupun menghentikan pembelahan dan pemanjangan sel bersama-sama.

 Fungsi asam absisat, yaitu: 1. Menghambat perkecambahan biji. 2. Mempengaruhi pembungaan tanaman. 3. Memperpanjang masa dormansi umbi-umbian. 4. Mempengaruhi pucuk tumbuhan untuk melakukan dormansi. 6. Kalin 

Kalin merupakan hormon yang mempengaruhi pembentukan organ.



Berdasarkan organ yang dipengaruhinya, kalin dibedakan atas:

1. Rhizokalin, mempengaruhi pembentukan akar. 2. Kaulokalin, mempengaruhi pembentukan batang. 3. Filokalin, mempengaruhi pembentukan daun. 4. Antokalin, mempengaruhi pembentukan bunga. 7. Asam Traumalin 

Asam traumalin disebut sebagai hormon luka/kambium karena hormon ini berperan apabila tumbuhan mengalami kerusakan jaringan.



Jika terluka, tumbuhan akan merangsang sel-sel di daerah luka menjadi bersifat meristem lagi sehingga mampu mengadakan pembelahan sel untuk menutup luka tersebut. Kemampuan itu disebut restitusi atau regenerasi.



Peristiwa ini dapat terjadi karena adanya asam traumalin (asam traumalat).

Vitamin dapat berpengaruh dalam pertumbuhan dan perkembangan, misalnya vitamin B12, vitamin B1, Vitamin B6, vitamin C (asam askorbat). Vitamin-vitamin tersebut berfungsi dalam proses pembentukan hormon dan berfungsi sebagai koenzim. b. Faktor Lingkungan (Eksternal) Faktor luar yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan adalah faktor lingkungan, misalnya nutrisi, air, cahaya, suhu, dan kelembapan.

1.

Nutrisi



Nutrisi terdiri atas unsur-unsur atau senyawa-senyawa kimia sebagai sumber energi dan sumber materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan.



Nutrisi umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion dan kation, sebagian lagi diambil dari udara.



Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Fe, Mg).



Adapun unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro (B, Mn, Mo, Zn, Cu, Cl). Jika salah satu kebutuhan unsur-unsur tersebut tidak terpenuhi, akan mengakibatkan kekurangan unsur yang disebut defisiensi. Defisiensi mengakibatkan pertumbuhan menjadi terhambat.

2. Air 

Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materi-materi dari protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati.



Fungsi air antara lain:

1. Untuk fotosintesis. 2. Mengaktifkan reaksi-reaksi enzim atau sebagai medium reaksi enzimatis 3. Membantu proses perkecambahan biji. 4. Menjaga (mempertahankan kelembapan). 5. Untuk transpirasi. 6. Meningkatkan tekanan turgor sehingga merangsang pembelahan sel. 7. Menghilangkan asam absisi. 8. Sebagai pelarut, air juga memengaruhi kadar enzim dan substrat sehingga secara tidak langsung memengaruhi laju metabolisme.

3.

Cahaya



Cahaya mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis.



Cahaya secara langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan setiap tanaman. Pengaruh cahaya secara langsung dapat diamati dengan membandingkan tanaman yang tumbuh dalam keadaan gelap dan terang.



Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh.



Sebaliknya, dalam keadaan terang tumbuhan lebih pendek, batang kukuh, daun berkembang sempurna dan berwarna hijau.



Dalam fotosintesis, cahaya berpengaruh langsung terhadap ketersediaan makanan.



Tumbuhan yang tidak terkena cahaya tidak dapat membentuk klorofil, sehingga daun menjadi pucat.



Panjang penyinaran mempunyai pengaruh yang spesifik terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.



Panjang periode cahaya harian disebut fotoperiode, sedangkan reaksi tumbuhan terhadap fotoperiode yang berbeda panjangnya disebut fotoperiodisme.



Berdasarkan persyaratan panjang hari untuk pembungaan, sebagian besar tumbuhan dibagi menjadi tiga kelompok utama, yaitu: a. Tumbuhan berhari pendek (short day plant) Berbunga jika panjang hari kurang dari periode kritis tertentu, misalnya kastuba (Euphorbia pulcherima), ubi jalar (Ipomoea batatas), nanas (Ananas commosus), dan padi (Oryza sativa). Panjang hari harus kurang dari 11 hingga 15 jam agar pembungaan terjadi. b. Tumbuhan hari panjang (long day plant) Berbunga jika panjang hari lebih dari periode kritis tertentu, misalnya tanaman jarak (Rhicinus communis) dan kentang (Solanum tuberosum). Panjang hari harus lebih dari 12 hingga 14 jam agar pembungaan terjadi. c. Tumbuhan hari netral (day-neutral plant). Berbunga tidak tergantung pada panjang hari, dapat menghasilkan bunga kapan saja dalam setahun, misalnya jagung (Zea mays).

     

     

d. Suhu Suhu berpengaruh terhadap fisiologi tumbuhan, antara lain memengaruhi kerja enzim. Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghambat proses pertumbuhan. Fotosintesis pada tumbuhan biasanya terjadi di daun, batang, atau bagian lain tanaman. Suhu optimum (15°C hingga 30°C) merupakan suhu yang paling baik untuk pertumbuhan. Suhu minimum (± 10°C) merupakan suhu terendah di mana tumbuhan masih dapat tumbuh. Suhu maksimum (30°C hingga 38°C) merupakan suhu tertinggi dimana tumbuhan masih dapat tumbuh. e. Kelembapan Kelembapan ada kaitannya dengan laju transpirasi melalui daun karena transpirasi akan terkait dengan laju pengangkutan air dan unsur hara terlarut. Bila kondisi lembap dapat dipertahankan maka banyak air yang diserap tumbuhan dan lebih sedikit yang diuapkan. Kondisi ini mendukung aktivitas pemanjangan sel sehingga sel-sel lebih cepat mencapai ukuran maksimum dan tumbuh bertambah besar. Pada kondisi ini, faktor kehilangan air sangat kecil karena transpirasi yang kurang. Adapun untuk mengatasi kelebihan air, tumbuhan beradaptasi dengan memiliki permukaan helaian daun yang lebar.

Pertumbuhan dan perkembangan pada manusia & hewan Ada dua tahapan yaitu tahap embrionik dan thap pasca embrionik. a. Fase embrionik Fase ini terjadi atas beberapa tahap,yaitu:  Morulasi Terjadi saat zigot terus menerus membelah. Pembelahan lebih cepat pada bagian vertical yang mengalami kutub fungsional atau kutub hewan dan kutub vegetatif. Hasil morulasi disebut dengan morula.  Blastulasi Tahap akhir morula, terjadi pembagian sitoplasma ke dalam dua kutub yang berbeda dengan konsentrasi sitoplasma pada kutub fungsional lebih sedikit daripada kutub vegetatif. Blastula akan membentuk lubang (blastocoel).  Gastrulai Tahap blastula yang mengalami pelekukan sehingga membentuk rongga baru disebut gastrocoel. Embrio aan mengalami diferensiasi dan menghilangkan blastocoel. Pada

tahap akhir akan terbentuk lapisan jaringan embrional yaitu, ectoderm, mesoderm, dan endoderm.  Diferensiasi dan organogenesis Sel – sel akan berpindah diikuti perkembangan wujud yang disebut sebagai tahap morfogenesis. Tahap ini dilanjut hingga organogenesis, yaitu proses pembentuksn organ tubuh hingga menjadi embrio yang utuh. Pada tahap organogenesis terjadi pembentukan organ dan bergabung menjadi satu koordinasi. Lapisan ectoderm menjadi epidermis, rambut, kelenjar minbyak, kelenjar keringat, sistem saraf dan sistem reseptor. Lapisan mesoderm akan menjadi tulang jaringan ikat, otot, sistem peredaran darah, sistem ekskresi, dan reproduksi. Lapisan endoderm akan membentuk jaringan epitel pencernaan, sistem pernafasan, pancreas, hati, dan kelenjar gondok. b. Fase pasca embrionik Terjadi pertumbuhan dan berkembangan dari mulai balita sampai dewasa. Pada hewan tertentu, sebelum dewasa mengalami regenerasi atau metamorphosis. Umumnya terjadi pada hewan invertebrate.  Regenerasi Proses perbaikan pada bagian yang luka atau rusak dengan sel cadangan yang belum terdiferensiasi. Pada organism aseksual seperti cacing pipih, regenerasi juga berarti proses reproduksinya.  Metamorphosis Metamorphosis adalah perubahan ukuran, bentuk, dan bagian tubuh hewan dalam tahap hidupnya dari muda menuju dewasa. Proses ini dikendalikan oleh hormone. Contoh metamorphosis pada vertebrata adalah katak. Yaitu dibagi menjadi tahap premetamorfosis, prometamorfosis, dan metamorfosis klimaks. Terdapat dua macam metamorphosis yaitu etamorfosis sempurna (holometabola) dan tak sempurna (hemimetabola). Hormone yang berpengaruh adalah tiroksin dan triodotironin.

BAB 2 METABOLISME Pengertian Metabolisme : Metabolisme merupakan proses kimia di dalam tubuh. Metabolisme meliputi segala aktivitas hidup yang bertujuan agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan melakukan reproduksi. Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar proses kehidupan dapat berlangsung. Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme. Metabolisme dibedakan atas anabolisme dan katabolisme Anabolisme adalah pembentukan molekul-molekul besar dari molekul-molekul kecil. Misalnya pembentukan senyawa-senyawa seperti pati, selulosa, lemak, protein dan asam nukleat. Pada peristiwa anabolisme memerlukan masukan energi. Katabolisme adalah penguraian molekul-molekul besar menjadi molekul-molekul kecil, dan prosesnya melepaskan energi. Contoh : respirasi, yaitu proses oksidasi gula menjadi H2O dan CO2

Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme 1. ATP merupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan pospatnya pada saat mengalami hidrolisis.

2. Enzim Adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein. Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut. 1. 2.

Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama.

Enzim disintesis dalam bentuk calon enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat. Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu peptidanya untuk membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini disebut zimogen. Enzim tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim. Kerja Enzim ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu: 1. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key) Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut: 1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat 2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi 3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah

b. Hipothesis Koshland : 1.

Enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel daripada hypothesis Fischer. 2. Terjadi interaksi dinamis antara enzim dan substrat 3. Jika substrat berkombinasi dengan enzim, akan terjadi perubahan dalam struktur (konformasi) sisi aktif enzim sehingga fungsi enzim berlangsung efektif. 4. Struktur molekul substrat juga berubah selama diinduksi sehingga kompleks enzimsubstrat lebih berfungsi.

Inhibitor Merupakan zat yang dapat menghambat kerja enzim. Bersifat reversible dan irreversible. Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan nonkompetitif (Gambar 3.4B ) a. Inhibitor kompetitif Menghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini besaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Pengambatan bersifat reversibel (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat. Inhibitor kompetitif misalnya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli suksinat. b. Inhibitor nonkompetitif Inhibitor ini biasanya berupa senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya antibiotik penisilin menghambat kerja enzim penyusun konsentrasi substrat. dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat reversible tetapi

tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan

d. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim  Konsentrasi substrat  Konsentrasi enzim  Suhu  pH  Aktivator dan inhibitor I. KATABOLISME 1. Respirasi merupakan contoh peristiwa Katabolisme. Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup. Produk antara pada respirasi sel dipakai sebagai bahan dasar untuk metabolisme. Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan : a. Respirasi aerob : respirasi yang membutuhkan oksigen bebas. Oksigen merupakan penerima hidrogen terakhir. b. Respirasi anaerob : respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Sebagai penerima hidrogen terakhir bukan oksigen,tetapi senyawa lain seperti asam pyruvat, dan asetaldehid. Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui 4 tahap, yaitu :  Glikolisis  Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat  Daur Krebs, dan  Sistem Transfer Elektron Glikolisis :

    

Berlangsung di sitoplasma Berlangsung secara anaerob Mengubah satu molekul glukosa ( 6C ) menjadi dua molekul asam piruvat ( 3C ) Untuk setiap molekul glukosa dihasilkan energi 2 ATP dan 2 NADH Dikenal sebagai Reaksi Embden dan Meyerhoff

Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat :  Berlangsung pada matriks mitokondria  Mengubah asam piruvat (3C) menjadi Asetil Ko-A (2C)  Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa Siklus Krebs :  Berlangsung pada matriks mitokondria  Mengubah Asetil-KoA (2C) menjadi CO2 (senyawa berkarbon 1)  Untuk setiap molekul Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH dan 2 NADH Rantai Pengangkutan Elektron ;  NADH2 dan FADH2 merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen  Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH2 dan FADH2 yang dihasilkan pada proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan daur Krebs dilepaskan ke Oksigen (sebagai penerima hidrogen terakhir) untuk membentuk H2O dengan melepas energi secara bertahap.  Satu molekul NADH2 akan menghasilkan 3 ATP, sedang satu molekul FADH2menghasilkan 2 ATP. Glikolisis :

Alternatif 1 : Bila tidak tersedia cukup oksigen, akan berlangsung respirasi anaerob / fermentasi, seperti pada diagram/skema di bawah ini :

ALTERNATIF 2 : Jika tersedia Oksigen, asam piruvat akan memasuki Siklus Krebs dan Sistem Transpor Elektron :

Substrat untuk respirasi tidak selalu dalam bentuk karbohidrat, tetapi bisa juga berupa protein atau lemak. Perhatikan skema hubungan antara berbagai substrat tersebut dalam proses respirasi aerob di bawah ini :

II. ANABOLISME A. Fotosintesis merupakan salah satu contoh dari Anabolisme Fotosintesis terjadi pada tumbuh-tumbuhan yang berklorofil. Fotosintesis merupakan proses penyusunan zat organik dari zat-zat anorganik dengan menggunakan energi dari cahaya. Zat organik yang terbentuk dalam proses fotosintesis berupa karbohidrat, dimana karbohidrat tersebut dapat digunakan untuk membentuk zat-zat lain seperti protein dan lemak. Reaksi umum dari fotosintesis dapat dituliskan sebagai : cahaya 6 CO2 + 12 H2O

C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 klorofil

1. Komponen-komponen Esensial Fotosintesis : Komponen yang mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis adalah bahan baku (CO2dan H2O), energi berupa cahaya, pigmen, molekul carrier enzim dan suhu yang tepat. Jika salah satu dari komponen tersebut tidak ada, fotosintesis tidak dapat berlangsung, sehingga komponen tersebut disebut komponen esensial. a). Bahan Baku CO2 dari udara masuk melalui stomata ke dalam jaringan spons daun dan segera dipergunakan untuk proses fotosintesis. Air (H2O) merupakan bahan baku lain yang diperoleh dari lingkungan. Pada tumbuhan tinggi, H2O diabsorbsi oleh akar dan diangkut ke daun melalui berbagai sel dan jaringan. b). Cahaya

Energi yang dipergunakan dalam fotosintesis adalah energi cahaya. Dari berbagai penelitian diketahui bahwa energi dari cahaya matahari yang dipergunakan untuk fotosintesis hanya 2% saja. Selebihnya dipantulkan, ditransmisikan atau diabsorbsi senagai panas. Panjang gelombang dari berbagai spektrum sinar matahari tidak sama. Makin besar panjang gelombang, makin kecil energi yang dikandungnya. Gelombang cahaya dari yang terpanjang hingga terpendek adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Dalam berbagai percobaan yang menggunakan obyek Chlorella, ternyata spektrum cahaya yang palig banyak diserap klorofil untuk proses fotosintesis adalah spektrum merah dan biru ungu (nila). c). Pigmen Dengan adanya sistem pigmen, tumbuhan hijau dapat mengabsorbsi energi cahaya dan menggunakan cahaya ini untuk menghasilkan gula. Klorofil merupakan pigmen terpenting dari tumbuhan yang melakukan fotosintesis Ada bermacam-macam klorofil, yaitu klorofil a, b, c dan e. Klorofil a dan b terdapat pada kloroplas tumbuhan tinggi, sedangkan klorofil yang lain terdapat pada jenis alga tertentu. d). Suhu Aktivitas fotosintesis dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Fotosintesis umumnya berlangsung pada suhu antara 5 – 40o C. Kecepatan fotosintesis bertambah sampai maksimal pada suhu 35o C dan setelah itu kecepatannya turun tajam. Penurunan ini dimungkinkan karena enzim menjadi kurang aktif. e). Molekul Carrier dan Enzim Pada kloroplas, selain dari pigmen terdapat pula berbagai molekul carrier yang berfungsi dalam transfer atom hidrogen, elektron dan transfer energi. Selain itu, pada kloroplas pun terdapat bermacam-macam enzim untuk reaksi kimia fotosintesis. 2. Penelitian tentang Fotosintesis Beberapa percobaan yang dilakukan untuk mengetahui hasil-hasil yang diperoleh dari fotosintesis, antara lain :

a). Percobaan Ingenhousz Obyek yang digunakan adalah tumbuhan Hydrilla verticillata. Hasil dari percobaannya disimpulkan bahwa fotosintesis menghasilkan gas, yang ternyata adalah oksigen.

b). Percobaan Engelmann Obyek yang digunakan adalah ganggang Spirogyra dan bakteri thermo. Di bawah mikroskop terlihat bakteri thermo berkumpul pada bagian kloroplas yang terkena cahaya matahari (B) akibat banyaknya oksigen di daerah ini. Kesimpulan yang dapat ditarik oleh Engelmann, yaitu bahwa fotosintesis membebaskan gas oksigen dan kloroplast yang bertanggung jawab terhadap produksi oksigentersebut. c). Percobaan Sacchs Dalam percobaan ini, Sacchs membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya, berlangsung pada bagian yang berklorofil, sedang hasil akhir dari fotosintesis adalah zat tepung (amylum). Percobaan ini didasari atas pengertian bahwa amylum, jika bereaksi dengan iodium akan berwarna biru. Pada bagian daun yang ditutup dengan kertas timah (tidak kena cahaya) tidak berwarna biru, berarti di daerah tersebut tidak berlangsug fotosintesis.

3. Reaksi Fotosintesis Fotosintesis merupakan proses pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk gula yang dihasilkan dari reduksi karbondioksida yang miskin energi. Fotosintesis dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sederhana :

6 CO2 + 12 H2O

C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2

Pada dasarnya proses fotosintesis terjadi dalam dua tahap, yaitu reaksi terang (reaksi tergantung cahaya) dan reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya). a). Reaksi Terang (Reaksi Tergantung Cahaya) Reaksi pertama dalam fotosintesis memang tergantung adanya cahaya, sehingga disebut sebagai reaksi terang. Sering reaksi ini disebut reaksi fotokimia / reaksi fotolisis / reaksi Hill, prosesnya berlangsung di Grana. Dalam reaksi terang terdapat dua pusat reaksi, yaitu fotosistem I (FS I) dan fotosistem II (FS II). Pada FS I terdapat klorofil a.683 (kl A.683) dan karotenoid yang mampu menyerap energi cahaya maksimum pada gelombang 700 nm (P 700), sedangkan untuk FS II dengan P 680 diserap oleh klorofil a 673 (kl A.673) dan klorofil b. Jika kloroplast mendapat cahaya, maka electron dari klorofil pada kedua fotosistem akan tereksitasi. Elektron kaya energi ini kemudian dipindahkan melalui akseptor-akseptor untuk dimanfaatkan energinya. 1). Fotosistem I (FS I) Elektron yang dikeluarkan dari FS I diteima oleh akseptor feredoksin sebagai akseptor utama. Elektron ini lalu ditransfer ke NADP. Pada saat yang sama juga menerima ion H+sehingga terbentuk nikotinamida adenin dinukleotid fosfat tereduksi (NADPH2). NADP + 2 H+ + 2e NADPH2 2). Fotosistem II ( FS II ) Elektron dari FS II diterima oleh akseptor-akseptor elektron (plastoquinon, sitokrom dan plastosianin) menuju FS I. Elektron ini digunakan untuk mengisi lubang pada FS I. Waktu mengalir melaui ekseptor-akseptornya, elektron ini melepaskan energinya. Energi ini digunakan untuk mensintesis ATP dari ADP dan Pi (fotofosforilasi) ADP + Pi

ATP

FS II yang telah kehilangan elektron ini akan segera diganti dari pemecahan air (fotolisis) : 2 H2O 2 H+ + 2 OH– 2 OH– 2 e + H2O + ½ O2 H2O 2 H+ + 2 e– + ½ O2 2 H2O 4 H+ + 4 e – + O2 Pada fotolisis terlihat bahwa O2 yang dibebaskan berasal dari dua molekul air ( 2 H2O ), Jadi pada reaksi terang dihasilkan ATP, NADPH2 dan O2. b). Reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya) Reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya / Reaksi Blackman) adalah suatu proses fiksasi CO2 untuk membentuk glukosa dengan menggunakan energi yang dihasilkan oleh reaksi terang. Reaksi ini terjadi di stroma pada kloroplas dan tidak memerlukan cahaya. Reaksi biokimiawinya berlangsung melalui suatu siklus yang disebut siklus Calvin Benson. PGAL yang terbentuk dalam reaksi gelap merupakan hasil berdih fotosintesis secara keseluruhan. Untuk membentuk satu molekul glukosa diperlukan dua molekul PGAL dan ini diperoleh dari mereduksi enam molekul CO2. Dengan mereduksi enam mulekul CO2, akan

dihasilkan 12 molekul PGAL. Dua molekul PGAL digunakan untuk membentuk glukosa, sedangkan 10 molekul lainnya akan direduksi kembali melalui senyawa antara seperti fruktosa 1,6 difosfst (FDP) dan glukosa 5-fosfat (G 5-P) untuk menghasilkan RuDP. Untuk lebih jelasnya perhatikan skema fotosintesis, yang menunjukkan keterkaitan antara reaksi terang dan reaksi gelap di bawah ini :

Keterangan : hv : cahaya matahari Kotak dalam adalah reaksi terang (reaksi tergantung cahaya) Kotak luar adalah reaksi tak tergantung cahaya (siklus Calvin Benson) Senyawa pertama yang ditemukan setelah pengikatan CO2 oleh RuDP adalah PGA ( asam fosfogliserat ) yang terdiri atas 3 atom karbon. Oleh karenanya, tumbuhan yang melakukan fotosintesis menggunakan cara ini disebut tumbuhan C3. Fotosintesis melalui jalur C4 (Jalur metabolisme Hatch – Slack) Terjadi pada tumbuhan golongan C4; yaitu tumbuhan tebu, jagung, berbagai rerumputan (crabgrass, shorghum dan Bermuda grass) dan beberapa tumbuhan padang pasir. Tumbuhan ini digolongkan ke dalam tumbuhan C4 karena senyawa pertama yang dijumpai setelah fiksasi CO2 adalah asam oksaloasetat yang merupakan senyawa dengan 4 atom karbon.

Kelebihan Tumbuhan C4 dibanding dengan C3 1. 2. 3.

Membutuhkan lebih banyak ATP; Sintesis glukosa berlangsung lebih cepat per satuan luas daun; Berlangsung lebih efisien dalam keadaan intensitas cahaya yang tinggi;

4.

Affinitas enzym fosfoenolpiruvat karboksilase terhadap CO2 lebih besar dibanding dengan RuDP 5. Penambatan CO2 lebih efektif; 6. Proses fotosintesis berlangsung cukup baik dalam keadaan jumlah CO2 yang sangat sedikit di udara. 7. Tumbuh lebih cepat. 2. KEMOSINTESIS Kemosintesis terjadi pada beberapa jenis bakteri yang menggunakan energi dari reaksi kimia anorganik sederhana untuk sintesa karbohidrat, dan menggunakan energi kimia dari luar tubuh.    

Sumber karbon untuk kemosintesis berasal dari CO2. Bahan baku anorganik adalah air dan karbon dioksida. Sumber energi dari reaksi kimia (bukan dari cahaya). Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diserap dari lingkungan; Seperti : hidrogen, hidrogen sulfida, sulfur (belerang), besi, amonia dan nitrit.

Beberapa organisme yang melakukan kemosintesis : 1. Bakteri sulfur tidak berpigmen yang mengoksidasi sulfida menjadi sulfat :  Menyerap (H2S) maupun S2 dari lingkungan  Kedua senyawa tsb bergabung dengan oksigen dan menghasilkan energi yang digunakan untuk membuat Karbohidrat  Hasil samping berupa S2, bila bahan asalnya H2S dan ion sulfat (SO42-) bila asalnya S2

2. Bakteri besi yang mengoksidasi ferrohidroksida menjadi ferrihidroksida.  Hidup di air tawar atau air asin yang mengandung senyawa besi terlarut.  Bakteri menyerap senyawa besi terlarut dan menggabungkannya dengan oksigen sehingga menjadi bentuk tidak larut dengan mengeluarkan energi.

3. Bakteri Nitrifikasi  Tipe bakteri yang menggunakan amonia dan melepaskan ion nitrit. Contoh :Nitrosomonas  Tipe bakteri yang menggunakan ion nitrit dan melepaskan ion nitrat : Nitrobakter

PERBANDINGAN ANTARA FOTOSINTESIS DAN KEMOSINTESIS Bahan yang Organisme Type proses dipakai Sumber energi Hasil Tumbuhan hijau Bakteri belerang hijau

Fotosintesis

Fotosintesis

Cahaya yang Gula, diabsorbsi klorofil H O, 2 CO2 , H2O O2

CO2 , H2S

Cahaya yang diabsorbsi klorofil bakteri Gula, H2O , S

Bakteri belerang ungu

Fotosintesis

Cahaya yang diserap CO2 , H2S bakteriopurpurin , H2O

Bakteri Nitrifikasi

Kemosintesis

Oksidasi ammonia Gula, menjadi nitrit H2O, CO2 , H2O O2

Gula, H2SO4

Bakteri Nitrifikasi

Oksidasi nitrit menjadi nitrat CO2 , H2O

Gula, H2O, O2

Oksidasi H2S CO2 , H2O menjadi sulfat

Gula, H2O, O2

Kemosintesis

Bakteri belerang tak berwarna

Kemosintesis

Bakteri besi

Kemosintesis

Oksidasi ferro menjadi ferri CO2 , H2O

3.   



Gula, H2O, O2

Sintesis Lemak Terjadi di sitosol Lemak atau lipida adalah senyawa yang terdiri atas satu molekul gliserol (R–OH) dan tiga molekul asam lemak ( R-COOH) Lemak penting sebagai komponen structural sel, khususnya membrane sel dan sebagai bahan baker biologis. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, lemak dapat diperoleh dari makanan dan dapat pula disintesis di dalam tubuh. Di dalam tubuh, lemak dapat disintesis dari produk antara (intermediate product) pada proses respirasi, seperti PGAL dan asetil KoA. Baik tumbuhan maupun hewan dapat mensintesis lemak dari karbohidrat, melalui tahaptahap : 1. Sintesis gliserol [ C3H5(OH)3 ] 2. Sintesis asam lemak

4.    

Sintesis Protein Terjadi di ribosom Unit penyusunnya adalah asam amino Protein merupakan polimer dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida Ikatan peptida adalah ikatan yang meng-hubungkan antara gugus amine dari satu asam amino dengan gugus karboksil dari asam amino yang lain. ASAM AMINO ESSENSIAL  Yaitu asam amino yang tidak dapat dibentuk oleh tubuh;  Yang termasuk ke dalam golongan ini : Arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin ASAM AMINO NON ESENSIAL  Yaitu asam amino yang dapat dibentuk oleh tubuh melalui senyawa antara respirasi.  Yang termasuk golongan ini : Alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, prolin, serin dan tirosin Klasifikasi protein berdasar fungsi biologiknya  Enzim, menkatalisis reaksi-reaksi biokimia

      

Protein cadangan, disimpan sebagai cadangan makanan Protein transpor, mentranspor zat/unsur tertentu Protein kontraktil pada jaringan tertentu Protein pelindung, misalnya antibodi Toksin, merupakan racun Hormon,mengatur proses-proses hidup Protein struktural, penyusun struktur sel, jaringan, dan tubuh.

BAB III SUBSTANSI GENETIK

A. Komponen dalam Pewarisan Sifat 1. Kromosom Di dalam inti sel (nekleus) terdapat beda-benda halus berbentuk lurus seperti batang atau bengkok dan terdiri atas zat-zat yang mudah menyerap warna. Benda-benda tersebut disebut kromosom (dalam bahasa Yunani chroma=warna dan soma=badan). Kromosom dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop biasa pada saat sel sedang melakukan pembelahan, ketika sel sedang istirahat (interfase) kromosom berupa benang tipis dan panjang disebut kromatin. Ketika sel sedang membelah kromatin ini memendek dan menebal serta mudah menyerap zat warna. Ukuran kromosom bervariasi dari satu spesies ke spesies lainnya. Panjang kromosom berkisar 0,2 – 59 µ, dan diameternya anta 0,2 – 20 µ. Kromosom manusia memiliki panjang sekitar 6 µ. Pada umumnya organisme dengan jumlah kromosom sedikit memiliki ukuran

kromosom yang lebih besar, dan sebaliknya organisme dengan jumlah kromosom banyak memiliki ukuran kromosom yang lebih kecil.

Bagian-bagian kromosom Sentromer membagi kromosom menjadi dua lengan. Berdasarkan letak sentromer, dibedakan atas 4 macam kromosom, yaitu metasentrik bila sentromer terletak ditengah, sehingga lengan kromosom tampak sama panjang. Submetasentrik bila sentromer terletak tidak teapt ditengah, akrosentrik bila sentromer terletak didekat ujung kromosom, dan telosentrik bila sentromer terletak di ujug kromosom.

Gambar 3.3 Kromosom pada makhluk hidup tersusun dari asam inti terutama DNA atau ADN (Asam Deoksiribosanukleat). Sebuah kromosom adalah seberkas DNA yang sangat panjang dan berkelanjutan yang banyak mengandung informasi genetika. Dpat dikatakan bahwa kromosom adalah pengaturan linier DNA yang secara struktural mengadakan interaksi dengan protein histon dengan cara tertentu.

Struktur kromosom Kromosom terdiri atas dua buah kromatid. Di bagian tengah kromatid mengalami penyempitan disebut kinetokhor atau sentromer tempat melekatnya benang-benang spindel. Jika

kromatid diperbesar, maka akan tampak benang-benang kromatin yang menyusun kromatid tersebut. benang kromatin tersebut memiliki ukuran 0,025 µm yang terdiri atas untaian nukleosom. Apabila nukleosom diperbesar, ternyata nukleosom terdiri dari DNA yang meilit pada protein histon. Jumlah kromosom di dalam sel makhluk hidup berbeda-beda tergantung jenisnya. Manusia memiliki 46 atau 23 pasang kromosom di dalam sel tubuhnya. Ikan mas memiliki 100 kromosom, lalat buah Drosophyla melanogaster memiliki 8 kromosom. Cacing Ascaris megalocephalus merupakan organisme multiseluler memiliki jumlah kromosom paling sedikit dalam sel tubuhnya, yaitu 2 kromosom. Berdasarkan jumlah kromosom pada masing-masing jenis organisme dapat disimpulkan bahwa jumlah kromosom tidak ada pengaruhya terhadap tingkat derajat dan evolusi suatu organisme. Pada setiap sel tubuh (sel somatis). Terdapat dua tipe kromosom, yaitu kromosom tubuh (autosom) dan kromosom kelamin (gonosom). Kromosom tubuh adalah kromosom yang berfungsi menentukan karakteristik penotif suatu organisme. Adapun kromosom kelamin adalah kromosom yang berhubungan dengan penentuan jenis kelamin. Kromosom kelamin ini terdiri atas dua macam yaitu kromosm X dan kromosom Y.

Kariotipe manusia terdiri atas 22 pasang autosom (homolog) dan 2 gonosom. Jumlah kromosom kelamin biasanya hanya satu pasang sementara sisanya merupakan kromosom tubuh. Sebagai contoh kromosom pada manusia yang berjumlah 46 atau 23 pasang. 22 pasang merupakan kromosom tubuh (autosom) sementara yang satu pasang merupakan kromosom kelaminnya (gonosom). Dengan demikian penulisannya adalah 22AA + XY atau 44A + XY untuk kromosom sel tubuh pria, san 22AA + XX atau 44A + XX untuk penulisan kromosom pada sel tubuh wanita. Sel somatis (sel tubuh) kebanyakan makhluk hidup kromosomnya berpasangan disebut diploid (2n). Pada sel kelamin jumlah kromosomnya adalah separuh dari jumlah kromosom sel tubuhnya. Oleh karena itu, kromosom sel kelamin bersifat haploid (n). Dengan demikian penulisan kromosom sel kelamin pria (spermatozoa) adalah 22A + X atau 22A + Y. Sedangkan penulisan kromosom pada sel telur adalah 22A + X. Satu set kromosom haploid disebut juga genom. Pada sel somatis memiliki 2 genom (2n).

1. Gen dan Alel Gen merupakan unit pewaris sifat pada makhluk hidup. Istilah gen pertama kali diungkapkan oleh W. Johannes (1909). Gen adalah unit yang kompak dan terdapat dalam lokus suatu kromosom. Gen mengandung satuan informasi genetik yang mengatur sifat-sifat menurun. Gen mengatur berbagai macam karakter fisik maupun karakter psikis. Gen merupakan unit keturunan berupa suatu segmen tertentu dari molekul DNA. Gen menempati suatu tempat atau lokus yang bersesuaian di dalam kromosom homolog. Kromosom homolog adalah pasangan kromosom yang memiliki kesamaan bentuk, ukuran, jumlah dan jenis gen yang yang dikandungnya. Gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian pada kromosom homolog dinamakan alel. Istilah alel diperkenalkan oleh W. Batesondan E.R. Saunders pada tahun 1902. Alel berasal dari kata latin allelon yang berarti bentuk lain. Gen terdiri atas sepasang alel yang sejenis atau berlainan.Gen pengendali sifat tertentu biasa diberi simbol dengan huruf pertama dari sifat tersebut. Lambang huruf besar merupakan karakter dominan, sedangkan huruf kecil merupakan karakter resesif. Oleh karena adanya dominan dan resesif, penampakan organisme tidak selalu mengungkapkan komposisi genetiknya. Penampakan organisme secara fisik disebut fenotip dan dan penyusun genetiknya disebut genotip. Oleh karenanya, pengertian fenotip adalah karakteristik atau ciri yang dapat diukur dan nyata pada suatu individu. Fenotip biasanya dinyatakan dengan kata-kata misalnya mengenai ukuran, warna, bentuk, rasa, dan sebagainya. Sebaliknya, pengertian genotip adalah susunan genetis suatu karakter yang dimiliki oleh suatu individu; biasanya dinyatakan dengan simbol/tanda huruf pertama dari fenotip. Oleh karena individu bersifat diploid, maka genotip dinyatakan dengan huruf dobel, misalnya AA, Aa, aa, AABB, AaBb, dan sebagainya. Contohnya gen B adalah simbol untuk sifat biji bulat, sedangkan gen b untuk sifat biji keriput. Istilah dominan digunakan karena gen ini dapat mengalahkan ekspresi gen alelnya. Pada contoh di atas, gen B mengalahkan ekpresi gen b sehingga ekspresi tanaman yang bergenotipBb adalah tanaman biji bulat, walaupun dalam tanaman tersebut mengandung gen untuk sifat keriput. Gen b menimbulkan karakter resesif, yang berarti ekspresi gen b ditutupi (tidak memiliki efek yang jelas pada penampakan organisme) bila bersama-sama dengan gen B. Pengertian resesif di sini adalah sifat yang dikalahkan/ditutupi sifat lain. Sebaliknya, gen B (dapat membentuk biji bulat) disebut dominanterhadap gen b karena gen B diekspresikan sepenuhnya pada penampakan fisik organisme. Dominan adalah sifat yang mengalahkan/menutupi sifat lain. Genotip makhluk hidup ada yang homozigot dan heterozigot. Homozigot misalnya BB dan bb, yaitu bila pengaruh kedua alel untuk menumbuhkan suatu karakter yang sama dominannya sehingga kedua alel ditulis dengan huruf yang sama. Genotip BB dinamakan homozigot dominan, sedangkan bb merupakan homozigot resesif. Alel heterozigot adalah dua alel yang berbeda untuk sebuah gen, misalnya Bb. Adapun genotip Bb adalah heterozigot dominan karena gen B untuk sifat biji bulat menutupi gen b untuk sifat biji keriput. Contoh

lainnya adalah gen penentu warna merah pada bunga, memiliki pasangan gen penentu warna putih, sehingga sifat yang muncul tidak sama, maka disebut juga sebagai alel heterozigot. Homozigot merupakan individu yang kromosom-kromosomnya memiliki gen-gen identik dari sepasang atau suatu seri alel. Individu homozigot hanya membentuk satu macam gamet saja. Misalnya individu homozigot BB hanya membentuk gamet B saja, dan karena itu individu homozigot selalu berkembang biak secara murni. Heterozigot merupakan individu yang kromosom-kromosomnya memiliki gen-gen berlainan dari sepasang atau suatu seri alel tertentu. Misalnya individu dengan genotip Aa, Bb, AaBb adalah heterozigot. Individu heterozigot membentuk lebih dari satu macam gamet. Contohnya individu Aa membentuk gamet-gamet A dan a.

Gb. Letak gen dan alel pada kromosom

Gb. Alel heterozigot pada bunga yang menentukan warna bunga menjadi ungu

Gen memiliki peranan, antara lain untuk mengatur perkembangan dan proses metabolisme individu, menyampaikan informasi genetik dari generasi ke generasi berikutnya, serta mengontrol pembuatan polipeptida. Gen mengontrol pembuatan polipeptida (protein) tertentu. Satu gen mengontrol pembuatan satu macam polipeptida. Polipeptida digunakan sebagai penyusun sel (sebagai protein struktural), ada pula polipeptida yang difungsikan menjadi enzim (sebagai protein fungsional). Dengan demikian gen mengontrol baik struktur maupun fungsi metabolisme sel. Dengan kata lain, gen mengendalikan sifat-sifat makhluk hidup. Secara kimiawi, gen merupakan sepenggal DNA yang memiliki urutan basa tertentu dan berfungsi mengkode pembuatan satu macam polipeptida. Panjang pendeknya urutan basa (gen) menentukan panjang pendeknya rantai asam amino pada polipeptida. Semakin panjang urutan basa, semakin panjang asam amino yang menyusun polipeptida itu. Hal tersebut akan dibahas lebih lanjut pada pembahasan tentang DNA. 1. DNA (Deoxyribonucleic Acid = Asam Deoksiribo Nukleat) DNA memiliki beberapa fungsi di antaranya membawa informasi genetik, membentuk RNA, dan mengontrol aktivitas sel baik secara langsung maupun tidak langsung. DNA juga berperan penting dalam proses sintesis protein.

Rumus Bangun Deoksiribosa dan Fosfat a. Struktur DNA Molekul DNA pertama kali diisolasi oleh F. Miescher pada tahun 1869 dari sel spermatozoa. Ia tidak dapat mengenali sifat zat kimia tersebut secara pasti, kemudian menyebutnya sebagai nuklein. Nuklein ini berupa senyawa kompleks yang mengandung unsur fosfor sangat tinggi. Nuklein selanjutnya dikenal sebagai gabungan asam nukleat dan protein sehingga sering disebut nukleoprotein. Dalam kedua jenis asam nukleat ini (DNA dan RNA) terdapat dua basa nitrogen yaitu purin dan pirimidin. Keduanya ditemukan oleh Fischer pada tahun 1880.

Rumus bangun purin Pada penelitian selanjutnya, Kossel menemukan dua jenis pirimidin, yaitu sitosin dan timin serta dua jenis purin, yaitu adenin dan guanin. Selain basa purin dan pirimidin, dalam asam nukleat Levine (1910) mengenali gula berkarbon lima, yaitu ribosa dan deoksiribosa. Ia juga menyatakan adanya asam fosfat dalam asam nukleat. W.T. Atsbury merupakan orang pertama yang mengemukakan gagasan tentang struktur tiga dimensi DNA. Ia menyimpulkan bahwa DNA sangat padat, polinukleotida penyusunnya berupa timbunan nukleosida pipih yang teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang. Apakah nukleotida dan nukleosida itu? Uraian berikut akan membahas kedua hal tersebut.

Rumus bangun pirimidin James Watson dan Francis Crick (1953) mengemukakan suatu model struktur DNA yaitu double helix (tangga berpilin). Menurut mereka, DNA memiliki struktur sebagai berikut. 1) Gula dan fosfat sebagai rantai atau tangga utama. 2) Basa nitrogen sebagai anak tangga dengan pasangan tetap, yaitu: a) guanin dengan sitosin (dihubungkan oleh tiga atom H), b) timin dan adenin (dihubungkan oleh dua atom H).

Berdasarkan hasil penelitian Watson dan Crick dapat disimpulkan bahwa DNA terdiri atas gula pentosa (deoksiribosa), fosfat (PO4–), dan basa nitrogen yaitu purin meliputi guanin (G) dan adenin (A) serta pirimidin yang meliputi timin (T) dan sitosin (C = Cytosin).

Struktur DNA Rangkaian kimia antara deoksiribosa dengan purin dan pirimidin disebut nukleosida (deoksiribonukleosida). Nukleosida tersebut akan berikatan dengan fosfat membentuk nukleotida (deoksiribonukleotida). Gabungan dari nukleotidanukleotida akan membentuk suatu DNA. Jadi, molekul DNA merupakan polimer panjang dari nukleotida yang dinamakan polinukleotida. Perhatikan Gambar di samping. DNA dapat menentukan sifat genetik suatu individu karena setiap makhluk hidup mempunyai urutan pasangan basa yang spesifik dan berbeda dengan yang lain. Perbedaan urutan pasangan basa antarindividu dapat dilihat pada saat sequence (proses pengurutan basa) dalam analisis DNA. DNA dapat berfungsi sebagai heterokatalitik (mensintesis molekul lain seperti RNA) dan otokatalitik (replikasi diri). Berikut ini Anda akan mempelajari fungsi DNA sebagai otokatalitik. b. Replikasi DNA

Replikasi DNA akan menghasilkan DNA baru. Ada tiga hipotesis yang menjelaskan terjadinya replikasi DNA. Hipotesis pertama menyatakan bahwa bentuk double helix DNA yang lama tetap dan langsung menghasilkan double helix yang baru disebutkonservatif. Hipotesis kedua menyatakan double helix akan terputus-putus, selanjutnya segmen-segmen tersebut akan membentuk segmen-segmen baru yang bergabung dengan segmen lama membentuk DNA baru. Hipotesis ini disebut dispersif. Hipotesis ketiga menyatakan dua pita spiral dari double helix memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangannya disebut semikonservatif. Teori replikasi DNA oleh Watson dan Crick menyatakan bahwa proses replikasi terjadi secara semikonservatif. Hipotesis ini mendapat dukungan kuat dari M.S. Meselson dan F.W. Stahl. Mereka menggunakan bakteri Escherichia coli sebagai organisme percobaan.

Replikasi DNA menurut Meselson dan Stahl E. coli dapat hidup pada garam anorganik jika dalam garam tersebut terdapat sumber atom nitrogen untuk pembuatan protein dan asam nukleat. Meselson dan Stahl memakai ion amonium (NH4+) dalam penelitiannya. Meskipun isotop nitrogen yang paling lazim 14N, tetapi mereka menggunakan ion amonium yang mengandung isotop nitrogen yang lebih berat, yaitu 15N. Perhatikan Gambar disamping. Pertama-tama Meselson dan Stahl memelihara E. coli selama beberapa generasi dalam media yang mengandung 15NH4+.

Pada akhir periode ini, mereka menemukan DNA sel lebih berat dari normal. Selanjutnya, mereka memindahkan sel-sel itu ke media yang mengandung ion amonium normal (14NH4+) dan membiarkan sel tersebut hanya sekali membelah diri. DNA pada generasi baru ini memiliki berat di antara berat DNA normal dari DNA generasi sebelumnya. Hal ini menggambarkan bahwa pengaruh dari atom nitrogen dalam DNA baru yaitu 14N dan separuh 15N. Namun, apabila bakteri itu dibiarkan membelah diri lagi dalam ion amonium normal (14NH4+) maka terbentuklah dua jenis DNA dengan berat yang berbeda. Separuh dari DNA mempunyai berat normal dan separuh DNA lainnya mempunyai berat di tengah-tengah. Hal tersebut membuktikan bahwa molekul DNA tidak mengalami pemecahan dan penyusunan kembali di antara pembelahan sel-sel, tetapi tiap pita induk tidak mengalami perubahan saat ia membentuk pita komplementer. Berdasarkan uraian di atas maka hipotesis yang paling tepat yaitu hipotesis semikonservatif. Selain memerlukan deoksiribonukleotida, dalam proses replikasi DNA juga memerlukan beberapa enzim berikut. 1) Helikase, enzim ini berfungsi menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal polinukleotida. 2) Polimerase, berfungsi merangkai rantai-rantai mononukleotida membentuk DNA baru. 3) Ligase, berfungsi menyambung nukleotida ulir tunggal DNA yang baru terbentuk. Fungsi DNA sebagai heterokatalitik yaitu mensintesis molekul lain seperti RNA. RNA merupakan hasil transkripsi DNA. Sel prokariotik dan eukariotik mengandung asam inti yang disebut asam ribonukleat (RNA). b. TRANSKRIPSI

2. RNA (Ribonucleic Acid = Asam Ribonukleat)

Struktur RNA RNA tersusun seperti DNA, yaitu molekul-molekul gula D-ribosa, gugus fosfat, tetapi basa nitrogennya terdiri atas basa purin (meliputi adenin (A) dan guanin (G)) serta pirimidin (meliputi urasil (U) dan sitosin (C)). Perhatikan disamping a. Struktur RNA Berbeda dengan DNA yang memiliki rantai ganda, RNA hanya memiliki rantai tunggal. Setiap pita RNA merupakan polinukleotida dari RNA. b. Tipe-Tipe RNA Berbeda halnya dengan DNA yang terletak dalam nukleus, RNA banyak terdapat dalam sitoplasma terutama ribosom walaupun ada pula beberapa di antaranya dalam nukleus. Dalam

sitoplasma, kadar RNA berubah-ubah. Hal ini dipengaruhi oleh aktivitas sintetis protein. Ketika suatu protein akan disintetis, kandungan RNA dalam sel meningkat begitu pula sebaliknya. RNA memiliki komponen gula berupa D-ribosa (pentosa). RNA juga memiliki basa nitrogen yang serupa dengan DNA, hanya saja basa timin pada pirimidin diganti dengan urasil. RNA mempunyai tiga tipe berikut. 1) rRNA (ribosom RNA) rRNA yaitu RNA yang terdapat dalam sitoplasma tepatnya di ribosom dan berfungsi mengatur dalam proses sintesis protein. rRNA dapat mencapai 80% dari jumlah RNA sel. Molekul rRNA berupa pita tunggal tidak bercabang dan fleksibel. 2) mRNA (messenger RNA) mRNA dibentuk dalam nukleus, merupakan RNA terbesar dan terpanjang. mRNA berfungsi membawa kode genetik dari DNA ke ribosom. mRNA sering disebut kodon karena urutan basa N penyusunnya merupakan kode genetik untuk sintesis protein. mRNA dicetak oleh DNA dalam inti, kemudian dikirim ke ribosom. Sintesis mRNA dicetak oleh DNA saat diperlukan saja dan tidak terus-menerus dicetak melainkan tergantung pada macam protein yang akan disintesis dalam sitoplasma. 3) tRNA (transfer RNA) tRNA merupakan RNA yang terdapat dalam sitoplasma dengan rantai terpendek yang bertugas menerjemahkan kodon dari mRNA. rRNA berfungsi mengangkut asam amino ke tempat sintesis protein, yaitu ribosom melalui penerjemahan kode-kode yang dibawa mRNA. DNA dan RNA memiliki komponen yang hampir sama tetapi keduanya memiliki perbedaan struktur, fungsi, dan beberapa materi penyusun. Perhatikan tabel berikut. Tabel Perbandingan Struktur, Fungsi, dan Materi Penyusun DNA dan RNA

DNA

RNA

1. Ditemukan dalam nukleus yaitu dalam

1. Ditemukan dalam sitoplasma, terutama

kromosom, mitokondria, dan kloroplas.

dalam ribosom, dan juga dalam nukleus.

2. Berupa rantai panjang dan ganda

2. Berupa rantai pendek dan tunggal.

(double helix). 3. Fungsinya berhubungan erat dengan

3. Fungsinya berhubungan erat dengan

penurunan sifat dan sintesis protein.

sintesis protein.

4. Kadarnya tidak dipengaruhi oleh

4. Kadarnya dipengaruhi oleh aktivitas

aktivitas sintesis protein.

sintesis protein

5. Basa nitrogen terdiri atas

5. Basa nitrogen terdiri atas

purin: adenin (A) danguanine (G),

purin: adenin (A) danguanin (G),

pirimidin: timin (T) dan sitosin (C).

pirimidin: urasil (U) dan sitosin (C).

6. Komponen gulanya deoksiribosa, yaitu

6. Komponen gulanya D-

ribose yang kehilangan satu atom oksigen

ribosa (pentosa).

pada atom C nomor 2.

Kode genetik adalah hubungan antara urutan basa dalam asam nukleat dan urutan asam amino dalam polipeptida yang disintesis dari itu. Sebuah urutan tiga basa asam nukleat (triplet) bertindak sebagai kata kode (kodon) untuk satu asam amino. Kode genetik memungkinkan suatu organisme untuk menerjemahkan informasi genetik yang ditemukan dalam kromosom yang menjadi protein yang dapat digunakan. Terbentang asam deoksiribonukleat (DNA) yang dibangun dari empat basa nukleotida yang berbeda, sedangkan protein dibuat dari dua puluh subunit unik yang disebut asam amino. Perbedaan angka ini menyajikan masalah yang menarik: Bagaimana sel menerjemahkan informasi genetik dalam empat huruf abjad DNA ke dalam dua puluh huruf alfabet dari protein? Kode konversi disebut kode genetik. Persyaratan kode Transfer informasi dari DNA ke protein, yang disebut ekspresi gen, terjadi dalam dua langkah. Pada langkah pertama, yang disebut transkripsi, urutan DNA disalin untuk membuat template untuk sintesis protein yang disebut messenger asam ribonukleat (RNA, atau mRNA). Selama sintesis protein, ribosom dan RNA transfer (tRNA) menggunakan kode genetik untuk

mengkonversi informasi genetik yang terkandung dalam mRNA menjadi protein fungsional. (Secara formal, kode genetik mengacu pada kode konversi asam amino RNA-, bukan DNA, meskipun penggunaan telah diperluas untuk merujuk lebih luas ke DNA.) Selain itu, ribosom harus tahu di mana untuk memulai sintesis protein pada molekul mRNA dan di mana harus berhenti, dan memulai dan menghentikan sinyal memerlukan urutan RNA mereka sendiri. Serangkaian percobaan yang dilakukan pada tahun 1960 menegaskan ini spekulasi matematika, dan berlanjut untuk menentukan triplet sekuens (disebut kodon) menentukan asam amino yang mana. Memang, kode genetik menggunakan kodon dari tiga basa masing-masing, seperti ACC atau CUG. Oleh karena itu, mesin sintesis protein membaca setiap triplet basa sepanjang mRNA dan membangun rantai asam amino dengan protein yang sesuai. Namun, membaca triplet, akan memungkinkan ribosom untuk memulai di salah satu dari tiga posisi dalam triplet yang diberikan. Posisi yang ribosom pilih berdasarkan lokasi sinyal awal dan disebut “frame baca.” Sifat kode genetik

Beberapa sifat dari kode triplet diantaranya :

1. kode genetik ini mempunyai banyak sinonim sehingga hampir setiap asam amino dinyatakan oleh lebih dari sebuah kodon. Contoh semua kodon yang diawali dengan SS memperinci prolin,(SSU,SSS,SSA dan SSG) semua kodon yang diawali dengan AS memperinci treosin(ASU,ASS,ASA,ASG). 2. Tidak tumpang tindih, artinya tiada satu basa tungggal pun yang dapat mengambil bagian dalam pembentukan lebih dari satu kodon, sehingga 64 itu berbeda-beda nukleotidanya. 3. kode genetik dapat mempunyai dua arti yaitu kodon yang sama dapat memperinci lebih dari satu asam amino. 4. kode genetik itu ternyata universal Tiap triplet yang mewakili informasi bagi suatu asam amino tertentu dinyatakan sebagai kodon.Kode genetika bersifat degeneratif dikarenakan 18 dan 20 macam asam amino ditentukan oleh lebih dari satu kodon, yang disebut kodon sinonimus.Hanya metionin dan triptofan yang memiliki kodon tunggal.Kodon sinonimus tidak ditempatkan secara acak, tetapi dikelompokkan. Kodon sinnonimus memiliki perbedaan pada urutan basa ketiga.

SINTESIS PROTEIN

Sintesis protein merupakan prses penyusunan asam-asam amino pada rantai polinukleotida. Kunci utama dalam proses sintesis protein adalah DNA yang merupakan material genetika dari sel. Sintesis protein terjadi melalui2 tahap yaitu tanskripsi dan translasi. 1.

Transkripsi

Transkripsi yaitu proses penyalinan data yang terdapat pada pita sense DNA yaitu pita pada DNA yang berfungsi sebagai pita cetakan kedalam mRNA. Proses pencetakan mRNA ini berlangsung dalam nukleus dan mRNA inilah yang akan membawa kode genetik dari DNA. Langkah- langkah transkripsi yaitu : 1)

Sintesis protein dimulai dengan pembukaan rantai DNA oleh enzim helikase

2)

Kemudian, menempelnya enzim RNA polimerase pada bagian yang disebut promotor yaitu titik awal dimulainya peristiwa transkripsi dan sebagai penentu pita DNA yang akan digunakan sebagai cetakan

3)

RNA polimerase akan bergerak sepanjang pita DNA dan memisahkan kedua pita DNA, kemudian menambahkan nukleotida-nukleotida mRNA

4)

Setelah selesai terbentuk untai RNA, pita DNA yang sebelumnya terbuka menjadi tertutup kembali

5)

Proses demikian akan terjadi sampai ezim RNA polimerase berada di ujung pita DNA atau terminator.

6)

Setelah itu RNA polimerase terlepas dari DNA dan pita mRNA yang terbentuk dilepas dari DNA

7)

Kemudian RNA meninggalkan nukleus dan menuju ke ribosom. Komponen basa nitrogen pada mRNA sama seperti pada pita DNA tetapi basa nitrogen timin diganti oleh urasil. Contohnya : AGS TTS AAS SAG dan SSG maka basa nitrogennya yang terbentuk pada pita RNA adalah USG AAG UUG GUS dan GGS. Molekul mRNA yang terbentuk mempunyai dua ujung yang berbeda yaitu ujung 5’ dan ujung 3’. Ujung 5’ berperan dalam mencegah perombakan mRNA oleh enzim hidrolitik dan memberikan sinyal pada ribosom agar melekatkan diri pada mRNA. Sedangkan ujung 3’ berfungsi utuk menghambat degradasi mRNA dan membantu mempermudah melekatnya ribosom pada mRNA.

2.

Translasi Translasi adalah tahap penerus dari transkripsi, dalam tahap ini terjadi proses penerjemahan urutan kodon pada mRNA oleh tRNA menjadi urutan asam amino. Proses ini terjadi di sitoplasma oleh ribosom. Ribosom terdiri atas 2 unit yaitu unit besar dan unit kecil. Penerjemahan satu kodon mengahsilkan satu asam amino. Dalam proses translasi terjadi 3 tahap yaitu inisiasi, elongasi, terminasi.

1)

Inisisasi Yaitu proses menempelnya unit kecil ribosom pada bagian ujung 5’ mRNA. Setelah itu dilanjutkan dengan melekatnya RNAt pertama (inisiator) yang membawa asam amino metionin dengan antikodon UAC pada mRNA tepat pada kodon start yaitu AUG . kodon

start itu sendiri adalah suatu triplet basa basa nitrogen yang menandai dimulainya sintesis protein . setelah menempelnya RNAt pertama, terjadi pelekatan ribosom unit besar pada ribosom unit kecil. Pada ribosom unit besar terdapat 3 tempat khusus yang digunakan untuk masuknya RNAt ke dalam ribosom yang disimbolkan dengan huruf A atau situs A( situs pengikatan AminoasilRNAt) berada paling kanan, tempat RNAt melepaskan asam aminonya disebut situs P ( situs pengikatan peptidil-RNAt), tempat keluarnya RNAt dari ribosom disebut situs keluar ( exit ) disimbolkan huruf E berada paling kiri. 2)

Elongasi Yaitu proses penyusunan polipeptida yang dibawa oleh RNAt. Proses tersebut terjadi pada saat RNAt masuk kedalam ribosom pada posisi A kemudian bergeser ke posisi P untuk melepaskan asam amino yang dibawanya . kemudian RNAt bergeser lagi ke posisi E untuk keluar dari ribosom. Setelah satu RNAt keluar dari ribosom maka ribosom bergeser satu rantai kodon ke arah ujung 3’ pada mRNA sehingga RNAt lainnya akan menduduki posisi Apada ribosom yang telah kosong. Proses tersebut akan berlangsung terus sampai pada kodon stop yaitu UGA atau UAA atau UAG. Kodon stop itu sendiri adalah triplet yang menandai berakhirnya proses penyusunan rantai polipeptida.

3)

Terminasi Terminasi merupakan tahap akhir dari proses translasi dan merupakan tahap pelepasan rantai polipeptida dari ribosom. Dalam pelepasan rantai polipeptida ada satu protein yang disebut sebagai faktor pelepasan yang akan mengikatkan diri pada kodon stop di situs A dan menambahkan air pada rantai polipepida. Reaksi ini akan memutuskan ( menghidrolisis ) ikatan antara polipeptida yang sudah selesai tRNA disitus P, sehingga polipeptida akan terlepas.

3.

Kode Genetika Kode genetika merupakan suatu pengkodean urutan triplet basa nitrogen DNA dan RNA pada proses sintesis protein. Suatu kode triplet basa nitrogen akan menghasilkan suatu jenis asam amino. Urutan dan jenis asam amino di dalam sel akan menetukan jenis dan fungsi protein yang dihasilkan. Kodon merupakan susunan kombinasi dari tiga basa nitrogen yang terdapat pada mRNA. Karena jumlah basa nitrogen ada 4 jenis, maka kemungkinan jumlah kodon ada sebanyak 43 atau 64 macam, artinya kemungkinan asam amino yang terbentuk ada sebnayak 64 jenis. Jumlah asam amino yang demikian menjadi belebih mengingat jumlah asam amino di dalam sel adalah 20 jenis. Hal demikian menunjukkan bahwa ada beberapa jenis asam amino yang mempunyai lebih dari satu macam kodon. Contohnya asam amino jenis leusin mempunyai kodon SUU, SUS , SUA, SUG. Artinya asam amino leusin dapat digunakan dengan menggunakan keempat kodon tersebut.

BAB IV PEMBELAHAN SEL A. Reproduksi Sel Sel memperbanyak dirinya dengan membelah. Pembelahasn sel melalui dua proses utama yaitu pembelahana inti (kariokinesis) dan pembagian sitoplasma (sitokinesis). Ada 3 macam pembelahan sel pada sel tumbuhan dan sel hewan, yaitu pembelahan langsung (amitosis), pembelahan tak langsung (mitosis), dan pembelahan reduksi (meiosis). 1. Amitosis Terjadi pada organisme prokariotik, yaitu bakteri, lga biru, dan pada organisme eukariotik bersel satu seperti protozoa. Proses ini disebut juga dengan pembelhan biner. Amitosis tidak melalui tahapan pembelahan. Pembelahan amitosis tidak melalui gelendong pembelahan maupun peleburan inti sel. Pada amitosis, pembagian inti sel diikuti pembagian sitoplasma. Selama amitosis berlangsung, inti sel memanjang dan tampak ada benang di dalamnya. Dengan adanya tekanan, inti sel terbagi menjadi dua. Kemudian diikuti dengan pembagian sitoplasma sehingga terbentuk dua sel anak yang sama. 2. Mitosis Terjadi pada sel somatis (sel tubuh), diawali dengan siklus sel. Pada tumbuhan mitosis terjadi pada daerah meristem (ujung akar & ujung batang). Siklus meliputi : a. Interfase (persiapan pembelahan) Fase ini meliputi G1, S, dan G2. Pada tahap G1 (Primery Growth) terjadi pertambahan volume dan massa sel karena pada fase ini terjadi duplikasi organel sel. S (sintesis) adalah fase terjadinya sintesis protein dan pembentukan DNA baru melalui replikasi DNA. DNA perlu diperbanyak untuk mengisi DNA nukeleus sel baru. Pada G2 (Secondary Growth) berlangsungnya semua proses yang belum diselesaikan pada fase sebelumnya. b. Fase pembelahan mitosis Pada fase ini meliputi profase, metafase, anafase dan telofas. Inti sel akan membagi jumlah kromosom sama besar pada anaknya. Hasilnya, setiap sel memiliki jumlah kromosom yang sama seperti induknya.n c. Sitokinesis Pada fase ini terjadi pembelah sitoplasma, setelah itu sel akan memasuki tahap G1. Pada sel hewan, membran sel mengalami invaginasi (pelekukan ke dalam selama telofase). Dilanjutkan dengan penebalan sitoplasma di daerah ekuator dan pembentukan membran sel dan akhirnya terpisah menjadi dua sel. Perbandingan pembelahan sel

No. 1 2 3 4 5

Sel Hewan Ada sentriol Terbentuk aster Tidak terdapat lempeng sel Adanya pelekukan ke dalama dari sitoplasma pada sitokinesis Pada seluruh jaringan

Sel Tumbuhan Tidak ada sentriol Aster tidak terbentuk terdapat lempeng sel Tidak Adanya pelekukan ke dalama dari sitoplasma pada sitokinesis Terjadi pada daerah meristem apikal

3. Meiosis Terjadi sekali duplikasi kromosom sel induk, dilanjutkan dua kali kariokinesis dan sitokinesis. Jadi pada tahap ini terjadi pembelahan dari sel diploid (2n) dan menghasilkan 4 sel anak yang haploid (n). Meiosis terjadi pada sel gonosom (sel kelamin), yaitu pada tumbuhan pembentukan spora pada tanaman berspora, pembentukan mikrospora dan megaspora pada tumbuhan berbiji, dan pada hewan pembentukan sel sperma dan telur. Prosesnya diawali dengan interfase, dilanjutkan meiosis 1 dan meiosis 2. Antara meiosis 1 dan 2 terdapat fase interkinasis. Tahapan pada meiosis 1 dan meiosis 2 yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Terdapat perbedaan pada profase 1. Profase 1 terjadi dalam waktu paling lama, terdiri atas 5 subfase yaitu leptoten, zigote, pakiten, diploten, dan diakinesis. B. Gametogenesis Pembentukan gamet terjadi secara meiosis di dalam organ reproduksi. Hasilnya adalah gamet dengan jumlah kromosom setengah dari kromosom induk yaitu haploid (n). 1. Gametogenesis pada Hewan & Tumbuhan Pada pria disebut spermatogenesis terjadi pada testis. Pada wanita disebut oogenesis dan terjadi pada ovarium. a. Spermatogenesis Proses ini terjadi di masa pubertas. Tahapan-tahapannya adalah : - Spermatogonium (pembelahan Mitosis) - Spermatosit primer (pembelahan meiosis 1) - Spermatosit sekunder (pembelahan meiosis 2) - Spermatid (spermiogenesis) - Sperma Proses dari spermatogonium hingga spermatid berlangsung di tubulus seminiferus, sedangkan perubahan spermatid menjadi sperma berlangsung di epididimis. b. Oogenesis Proses ini terjadi pada masa pubertas. Pada oogenesis, terjadi pembelahan yang tidak sama besar pada fase sitokinesis sehingga setelah meiosis 2, akan dihasilkan sel polosit yang berbeda ukuran. Pada akhir meiosis 2 ini, didapatkan 3 polosit yang jauh lebih kecil dan tidak berfungsi sehingga akan mengalami degradasi.

Oogenesis berlangsung 30-40 tahun sejak menstruasi pertama. Setelah itu, wanita akan mengalami menopause. 2. Gametogenesis pada Tumbuhan Tinggi Terdiri atas mikrosporogenesis dan megasporogenesis. Mikrosporogenesis terjadi pada kepala sari bungan jantan, sedangkan megasporogenesis terjadi pada bakal buah atau ovarium.

BAB V POLA HEREDITAS

Pola-pola hereditas pertama diungkapkan oleh Gregor Johann Mendel (1858 – 1866) seorang tabib di Brumn, Austria. Dari hasil penemuan Mendel tentang hereditas atau penurunan sifat tersebut sehingga dia disebut sebagai Bapak Genetika. Pola-Pola Hereditas 1. Hukum I Mendel Mendel diakui sebagai Bapak Genetika karena dianggap sebagai penemu prinsip dasar penurunan sifat (hereditas) yang sering dikenal dengan hukum Mendel. Dalam percobaannya, Mendel menanam tanaman kacang ercis (Pisum sativum) dan memeriksa keturunanketurunannya. Keputusan Mendel untuk menggunakan kacang ercis (Pisum sativum) sebagai bahan percobaannya sangat tepat, karena tanaman ini kuat dan tumbuh dengan cepat. Daun bunga seluruhnya menutupi organ-organ seksnya sehingga serangga jarang dapat masuk ke dalam organ-organ seksnya dan akan terjadi penyerbukan sendiri. Agar dapat terjadi penyerbukan silang, Mendel membuka kuncup-kuncupnya dan membuang benang sari sebelum masak, kemudian menyapu-nyapukan serbuk sari dari tanaman lain pada putik. Keuntungan yang lain adalah kacang ercis ini banyak menghasilkan keturunan varietas yang berlainan secara nyata. Di antara varietas kacang ercis memiliki pasangan sifat beda yang menonjol.

P digunakan untuk sebutan induk, simbol parental, F (Filius) untuk sebutan keturunan, misalnya F1 berarti keturunan pertama, F2 berarti keturunan kedua, yang artinya keturunan dari hasil persilangan antar-F1 dan seterusnya.

a. Persilangan Monohibrid Sebelum melakukan percobaannya, tanaman kacang ercis (Pisum sativum) melakukan penyerbukan sendiri sehingga mendapatkan varietes galur murni. Setelah mendapatkannya, maka Mendel baru melakukan percobaannya dengan satu sifat beda untuk setiap persilangannya. Misalnya, mempersilangkan antara kacang ercis berbiji bulat dengan berbiji keriput. Hasil persilangannya menghasilkan keturunan kacang ercis berbiji bulat, dan hasilnya terlihat muncul satu sifat beda kemudian seterusnya dilakukannya lagi persilangan dengan sifat beda lainnya dan menghasilkan 7 macam sifat beda. Dari hasil pengamatannya pada keturunan pertama (F1) menunjukkan ciri-ciri yang sama dengan salah satu induknya. Hasil Percobaan Mendel dari Persilangan dengan Satu Sifat Beda

Setelah mendapatkan hasil seperti pada tabel di atas, kemudian Mendel mengulang percobaannya dengan menyilangkan keturunan pertama (F1) yang dijadikan sebagai induk (P2), ternyata menghasilkan keturunan F2 yang beraneka ragam. Dari hasil pengamatannya, sifat resesif yang tidak muncul pada keturunan F1 akan muncul di keturunan F2. Mendel beranggapan sifat resesif muncul karena sifat beda yang dimiliki induknya adalah berpasangan. Jadi, dalam persilangannya masing-masing induknya akan memberikan satu fakta sifat beda kepada keturunannya sehingga akan menerima 2 fakta sifat beda dari masing-masing induknya.

Untuk mempermudahnya dapat pula digunakan tabel, perhatikan!

Dari diagram dan tabel dapat kita lihat perbandingan fenotipe dari F2 adalah = 3 : 1 = bulat : keriput. Sedangkan untuk perbandingan genotipenya F2 dapat kita lihat adalah 1 : 2 : 1 = BB : Bb : bb Dengan demikian gen faktor bulat (B) adalah dominan terhadap faktor keriput (b) dan Bb adalah individu yang mempunyai fenotipe biji bulat. Mendel melakukan percobaannya berulang kali, ternyata hasilnya sama seperti dapat dilihat tabel berikut ini.

Dari data tersebut dapat dilihat perbandingan rata-rata sifat dominan : resesif pada F2 adalah 3 : 1. Berdasarkan hasil percobaan yang dilakukan Mendel dengan fakta-fakta yang ada, maka muncullah Hukum I Mendel /Hukum Segregasi yang berbunyi : “Pada peristiwa pembentukan gamet, gen yang merupakan pasangannya memisah secara bebas”. Setiap sel gamet akan memperoleh satu gen dari pasangan tersebut. Kemudian Mendel membuat suatu kesimpulan seperti berikut. 1. Setiap sifat suatu organisme dikendalikan oleh satu pasang faktor keturunan yang dinamakan gen (pada waktu itu Mendel belum mengenal gen); yaitu satu faktor dari induk jantan dan satu faktor dari induk betina. 2. Setiap pasangan faktor keturunan menunjukkan bentuk alternatif sesamanya, misalnya bulat atau kisut. Kedua bentuk alternatif ini disebut alel. 3. Apabila pasangan faktor keturunan terdapat bersama-sama dalam satu tanaman, faktor dominan akan menutup faktor resesif. 4. Pada saat pembentukan gamet, yaitu pada proses meiosis, pasangan faktor atau masingmasing alel akan memisah secara bebas. 5. Individu galur murni mempunyai pasangan sifat (alel) yang sama, yaitu dominan atau resesif saja. Selain tumbuhan, sifat dominan dan resesif juga terjadi pada manusia, seperti yang dimiliki dalam keluarga Anda. Dalam satu keluarga akan tampak sifat-sifat dominan dan sifat-sifat yang dapat tampak atau tidak tampak (resesif). b. Sifat Intermediet

Mendel tidak hanya berhenti melakukan satu percobaan, tetapi selalu mengadakan percobaanpercobaan. Ketika mencoba menyilangkan bunga pukul empat (Mirabilis jalapa) merah dan putih menghasilkan keturunan F1 merah muda. Setelah dilakukan persilangan sesama F1 ternyata menghasilkan keturunan F2 yaitu merah, merah muda, dan putih dengan perbandingan 1 : 2 : 1. Dari hasil percobaan tampak dihasilkan keturunan dengan perpaduan sifat dari kedua induknya yaitu merah muda, warna ini disebut dengan sifat intermediet. Warna tersebut terjadi karena dominasi yang tidak sempurna dari warna merah tetapi masih menampakkan tanda warna merah dominan terhadap warna putih.

Di agram perkawinan Dari diagram dan tabel dapat dilihat perbandingan fenotipe dan F2 adalah 1 : 2 : 1 = merah : merah muda: putih, sedangkan perbandingan genotipenya F2 dapat dilihat 1 : 2 : 1 = MM : Mm : mm c. Genotipe Dan Fenotipe Mendel juga mengemukakan bahwa pada sifat yang dominan-dominan atau dominan-resesif akan muncul sifat yang fenotipe dominan, hanya individu yang mempunyai sifat resesif-resesif akan muncul fenotipe resesif. Seperti yang telah Anda pelajari di bagian depan bahwa genotipe BB dan Bb menunjukkan fenotipe bulat, sedangkan genotipe bb akan menunjukkan fenotipe keriput. Jadi, apakah yang dimaksud dengan genotipe dan fenotipe? Genotipe merupakan sifat yang ditentukan oleh gen, dapat dikatakan sebagai sifat yang menurun dan diwariskan kepada keturunannya. Pengaruh genotipe ini bergantung pada lingkungannya. Fenotipe merupakan paduan antara genotipe dengan lingkungannya, jadi sifat yang tampak dari luar. Coba Anda pikirkan, seseorang mempunyai bakat menjadi penari, apakah bakat tersebut akan menampakkan hasilnya jika tidak pernah diberi pelajaran menari? Pelajaran menari dan les menari merupakan suatu lingkungan. Dari contoh tersebut dapat kita amati bahwa anak yang berbakat menari adalah genotipe, kemudian diberikan les menari merupakan lingkungan maka akan menampakkan keterampilan menari (fenotipe). 2. Hukum II Mendel (Persilangan Dihibrid)

Pada saat periode yang sama Mendel menyelidiki pewarisan, ia juga menyilangkan tanaman ercis yang berbeda dalam dua sifat, persilangan ini dinamakan persilangan dihibrid. Mendel menyilangkan varietas ercis berbiji bulat berwarna kuning dengan varietes ercis berbiji keriput berwarna hijau. Keturunan pertama (F1) menghasilkan keturunan berbiji bulat warna kuning. Kemudian Mendel menyilangkan antara F1 yang menghasilkan keturunan F2 sebagai berikut : 315 varietas ercis berbiji bulat kuning 101 varietas ercis berbiji keriput kuning 108 varietas ercis berbiji bulat hijau 32 varietas ercis berbiji keriput hijau Jika kita amati perbandingan antara tanaman tersebut yaitu perbandingan antara tanaman bulat kuning : keriput kuning : bulat hijau: keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1. Untuk lebih jelasnya lihat dan amati diagram berikut ini.

Coba Anda perhatikan hasilnya a. Pada nomor : 1, 2, 3, 4, 5, 7, 9, 10, 13 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji bulat kuning yang jumlahnya ada 9. b. Pada nomor : 6, 8, 14 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji bulat hijau yang berjumlah 3. c. Pada nomor : 11, 12, 15 dihasilkan tanaman varietas ercis keriput kuning yang berjumlah 3. d. Pada nomor : 16 dihasilkan tanaman varietas ercis berbiji keriput hijau yang berjumlah 1. Sehingga perbandingannya menghasilkan bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1. Coba Anda perhatikan pada kotak nomor 1, 6, 11, dan 16! Kotak-kotak itu merupakan tanaman homozigot, yaitu BBKK, BBkk, bbKK, dan bbkk, dan untuk kotak nomor yang lain adalah heterozigot, coba Anda sebutkan! Perhatikan kotak nomor 6, yaitu varietas ercis berbiji bulat hijau dengan nomor 11 yaitu varietas ercis berbiji keriput kuning. Kedua individu tersebut mempunyai genotipe yang tidak dimiliki oleh kedua induknya, sehingga individu tersebut disebut sebagai individu baru (bastar konstan).

Individu tersebut memiliki genotipe yang homozigot dan sifat itu muncul akibat perpaduan sifat kedua induknya. Jika diperhatikan dan diamati, gen yang telah terpisah tersebut akan bergabung dengan gen dari induk lain pada saat perkawinan. Penggabungan tersebut terjadi secara acak dan bebas. Pada perkawinan ini tampak jelas bahwa gen-gen dapat berpasangan membentuk kombinasi yang beragam. Maka hal tersebut dikenal dengan Hukum II Mendel atau Hukum Pengelompokan Gen Secara Bebas (The Law Independent Assortment of Genes). Hal tersebut dituangkan dalam Hukum II Mendel yang berbunyi “Bila individu berbeda satu dengan yang lain dalam dua pasang sifat atau lebih, maka akan diturunkan sifat yang sepasang tak tergantung dari pasangan sifat yang lain”. 3. Persilangan Dengan Lebih Dari Dua Sifat Beda Jika kita perhatikan, kemungkinan genotipe dan fenotipe pada F2 dalam persilangan monohibrid gamet yang terbentuk pada F1 ada 2 macam dan fenotipenya ada 2 macam dengan perbandingan 3 : 1. Pada perbandingan dihibrida gamet yang terbentuk pada F1 sebanyak 4 macam dan fenotipe sebanyak 4 macam dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Jika kita melakukan persilangan dengan tiga sifat beda (trihibrid), misalnya AABBCC disilangkan dengan individu tersebut yang bergenotipe aabbcc maka F1 nya adalah AaBbCc. P2 akan menghasilkan gamet sebanyak 8 macam yaitu ABC, ABc, AbC, Abc, aBC, aBc, abC, dan abc. Dengan demikian F2 akan menghasilkan sebanyak 64 keturunan atau 82. Bagaimana dengan persilangan trihibrida dan seterusnya? Untuk menentukannya dapat menggunakan metode segitiga Pascal, lihat tabel hubungan antara jumlah sifat beda dengan banyaknya macam gamet F1 dan perbandingan F2 berikut.

4. Persilangan Resiprok, Backcross, dan Testcross Selain persilangan monohibrid dan dihibrid, dikenal juga persilangan resiprok, backcross, dan testcross. a. Persilangan Resiprok Apa yang dimaksud dengan persilangan resiprok? Persilangan resiprok mempunyai pengertian bahwa dalam suatu persilangan berlaku sama pada jenis kelamin jantan dan betina, yang berarti baik jantan maupun betina mendapatkan kesempatan sama dalam pewarisan sifat. Misalnya, persilangan antara bunga kuning dan bunga merah akan menghasilkan keturunan yang sama meskipun serbuk sari diambil dari bunga kuning atau merah. b. Persilangan Backross

Apabila Anda mengawinkan F1 dengan salah satu induknya, baik dari induk homozigot dominan maupun resesif, maka persilangan ini disebut dengan backcross. Tujuan mengadakan perkawinan ini adalah untuk mengetahui genotipe induknya. Agar lebih jelas perhatikan contoh di bawah ini.

c. Persilangan Testcross Apabila Anda mengawinkan F1 (keturunan pertama) dengan induk yang homozigot resesif, persilangan ini disebut sebagai persilangan testcross. Testcross bertujuan untuk mengetahui jenis individu yang diuji, tergolong homozigot atau heterozigot. Jika hasil persilangan ini mempunyai hasil perbandingan fenotipe keturunan memisah, maka individu yang diuji adalah heterozigot, tetapi jika uji silangnya 100% berfenotipe sama maka individu yang diuji adalah homozigot.

BAB VI MUTASI Mutasi berasal dari kata mutare yang berarti berubah . Mutasi adalah peristiwa perubahan susunan materi genetik (gen atau kromosom) pada suatu organisme dan sifat yang dihasilkan akan diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya.. Agen penyebab mutasi disebut mutagen. Makhluk hidup yang menyebabkan mutasi disebut mutan.

Syarat terjadinya mutasi adalah: 1. adanya perubahan pada materi genetik 2. perubahan tersebut bersifat dapat atau tidak dapat diperbaiki 3. hasil perubahan tersebut diwariskan secara genetik pada keturunan berikutnya. karakter mutan: 1.Gen yang mengalami mutasi pada suatu individu, biasanya adalah gen resesif, sehingga dalam keadaan homozigot karakter perubahannya belum dapat dilihat. 2.Gen yang mengalami mutasi umumnya bersifat lethal, sehingga jumlah makhluk hidup yang mengalami mutasi tampak sedikit 3.Individu yang mengalami mutasi biasanya mati sebelum dilahirkan atau sebelum dewasa MACAM – MACAM MUTASI  Berdasarkan Sel yang Bermutasi : 1. 2.

Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik, yaitu sel tubuh seperti sel kulit. Mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya. Mutasi Gametik adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet, yaitu sel organ reproduksi yang meliputi sperma dan ovum pada manusia. Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan kepada keturunannya.

 Berdasarkan tempat terjadinya mutasi : 1. Mutasi Kecil (point mutation) adalah perubahan yang terjadi pada susunan molekul gen (DNA) sedangkan lokus gennya tetap . Mutasi jenis ini menimbulkan alela . Mutasi ini biasa disebut mutasi gen 2.

Mutasi besar (gross mutation) adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom . Istilah khusus untuk mutasi kromosom adalah aberasi . Mutasi ini biasa disebut mutasi kromosom atau aberasi.

A.

MUTASI KROMOSOM

Mutasi kromosom ini mengakibatkan perubahan sejumlah basa yang berdampingan pada rantai DNA atau perubahan runtunan nukleotida dalam suatu ruas gen sehingga akibat yang ditimbulkan pada fenotip individu menjadi lebih nyata. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis. Mutasi kromosom dibedakan menjadi dua yaitu , perubahan jumlah kromosom dan perubahan struktur kromosom . 1. PERUBAHAN JUMLAH KROMOSOM Terdapat dua macam perubahan jumlah kromosom yaitu aneuploidi dan aneusomi . keduanya ini akan berdampak kepada jumlah DNA . Euploidi Euploidi merupakan mutasi yang melibatkan pengurangan atau penambahan dalam perangkat kromosom (genom). Jumlah kromosom di dalam genom pada masingmasing jenis organisme berbeda-beda, misalnya pada tumbuhan kentang adalah 12 . Pada umumnya individu normal mempunyai susunan kromosom 2n (diploid), tetapi terjadinya mutasi akan menyebabkan sel kromosom dapat berubah. N o 1 2 3 4

Bentuk Monoploid Triploid Tetraploid poliploid

Keterangan organisme yang kehilangan satu kromosomnya organisme yang memiliki 3 genom (3n kromosom) organisme yang memiliki 4 genom (4n kromosom) organisme yang meiliki banyak genom dalam sel somatiknya sel somatiknya . Poliploid dibedakan menjadi : a. Autopoliploid : Peristiwa yang terjadi pada kromosom homolog . Contohnya , semangka tanpa biji b. Allopoliploid : Peristiwa yang terjadi pada kromosom yang nonhomolog . Contohnya , tumbuhan Rhaphano brassica .

Aneuploidi Aneuploidi merupakan mutasi kromosom yang tidak melibatkan perubahan pada seluruh genom, tetapi terjadi hanya pada salah satu kromosom dari genom. Aneuploidi terjadi karena beberapa hal , diantaranya :

1. Anafase Lag , yaitu peristiwa tidak melekatnya kromatid pada gelendong pada proses anaphase meiosis I. 2. Nondisjunction , yaitu peristiwa gagal berpisahnya kromosom homolog pada proses anafase dari meiosis I atau II . Pada peristiwa gagal berpisah , terdapat pasangan kromosom homolog dan pasangan kromatid yang melekat satu sama lain , tidak berpisah . Akibatnya terdapat gamet abnormal dengan kromosom berlebih dan kurang .



Aneuploidi pada manusia dapat terjadi pada sel telur diantaranya :

Digini adalah dua inti sel telur yang tetap terlindung satu plasma dan selanjutnya dibuahi satu sperma, yang sering terjadi karena kegagalan sel kutub (polosit) memisah. Diandri adalah satu sel telur yang dibuahi satu sperma, yang sering pada terlambatnya pembuahan. Seseorang yang mengalami aneuploidi umumnya berumur pendek, di samping itu pada sel-sel soma yang mengalami kanker juga dapat terjadi peristiwa aneuploidi. Bentuk-bentuk peristiwa aneuploid berakhiran dengan somi, sehingga aneuploid disebut juga dengan aneusomi. Jumlah kromosom aneuploidi antara lain sebagai berikut: 1. 2. 3. 4. 

Monosomik (2n-1); yaitu mutasi karena kekurangan satu kromosom Nullisomik (2n-2); yaitu mutasi karena kekurangan dua kromosom Trisomik (2n + 1); yaitu mutasi karena kelebihan satu kromosom Tetrasomik (2n + 2); yaitu mutasi karena kelebihan dua kromosom. Aneuploidi pada manusia dapat menyebabkan:

1. Sindrom Turner, dengan kariotipe (22AA+X0) ditemukan oleh H. H . Turner pada tahun 1938 . Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin. Penderita Sindrom Turner berjenis kelamin wanita . Meskipun penderitanya memiliki jenis kelamin wanita , ia tidak memiliki ovarium yang sempurna , steril (mandul) , ciri seksualnya tidak berkembang , dan cenderung lebih pendek .

2.

3.

Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY) ditemukan oleh H. F. Klinefelter , mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Penderita Sindrom Klinefelter berjenis kelamin laki-laki, namun testisnya tidak berkembang (testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma (aspermia) dan mandul (gynaecomastis) serta payudaranya tumbuh.

Sindrom Patau, kariotipe (45A+XX/XY), ditemukan oleh K. Patau pada tahun 1960 . Sindrom ini disebabkan trisomik pada kromosom autosomnya mengalami kelainan pada kromosom nomor 13, 14, atau 15. Penderita Sindrom Patau memiliki mata serius , kerusakan pada otak dan peredaran darah serta langit-langit mulut

yang terbelah , Bayi yang mengalami Sindrom Patau jarang bertahan hidup lebih dari satu tahun .

4.

Sindrom Jacobs, kariotipe (22AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk mata dengan benda tajam, seperti pensil,dll dan juga sering berbuat kriminal. Penelitian di luar negeri mengatakan bahwa sebagian besar orang-orang yang masuk penjara adalah orang-orang yang menderita Sindrom Jacobs.

5.

Sindrom Edward, kariotipe (45A+XX/XY), trisomik pada autosom. Autosom mengalami kelainan pada kromosom nomor 18. Sindrom ini ditemukan oleh I . H . Edwards tahun 1960 . Penderita sindrom ini mempunyai tengkorak lonjong, bahu lebar pendek, telinga agak ke bawah dan tidak wajar.

6.

2.

Sindrom down mempunyai karotipe 2n + 1 (45A + XX atau 45A + XY) . susunan kromosonya mengalami trisomi pada autosom , yaitu kromosom nomor 21 . Pengaruhnya menyebabkan pertumbuhan mental terhambat dan berkurangnya ketahanan terhadap infeksi . Ciri-ciri penderita ini bermata sipit , kaki pendek , dan berjalan lambat

PERUBAHAN STRUKTUR KROMOSOM Mutasi karena perubahan struktur kromosom berlangsung secara spontan, dan dapat juga dilakukan secara eksperimental dengan induksi bahan kimia atau radiasi. Perubahan ini umumnya dapat dilihat pada sel selama mitosis atau miosis. Beberapa hal yang menyebabkan perubahan struktur kromosom adalah sebagai berikut: 1. Delesi kromosom

Delesi adalah mutasi akibat hilangnya dua atau lebih nukleotida yang berdampingan. Apabila rangkaian basa yang hilang merupakan suatu ruas yang lebih kecil dari panjang gen, maka gen tersebut akan bermutasi, tetapi bila rangkaian nukleotida yang hilang lebih besar dari ruas suatu gen, maka gen tersebut akan hilang dari kromosom. Delesi dapat dibedakan menjadi beberapa macam antara lain sebagai berikut. 1) Delesi terminal, yaitu delesi yang kehilangan ujung segmen kromosom.

2) Delesi intertitial/interkalar, yaitu delesi yang kehilangan bagian tengah kromosom.

3) Delesi cincin, yaitu delesi yang kehilangan segmen kromosom sehingga berbentuk lingkaran seperti cincin.

4) Delesi loop, yaitu delesi cincin yang membentuk lengkungan pada kromosom lainnya. Hal ini terjadi pada waktu meiosis, sehingga memungkinkan adanya kromosom lain (homolognya) yang tetap normal.

2. Duplikasi kromosom Duplikasi adalah mutasi yang terjadi karena penambahan ruas kromosom atau gen dengan ruas yang telah ada sebelumnya. Sehingga, terjadi pengulangan ruas-ruas DNA dengan runtunan basa yang sama yang mengakibatkan kromosom mutan lebih panjang. Contoh perubahan fenotip akibat proses duplikasi adalah gen bar pada Drosophila melanogaster. Penambahan gen pada kromosom lalat buah ini mengakibatkan peningkatan enzim tertentu yang menyebabkan ketidakseimbangan metabolisme.

3. Inversi kromosom Inversi adalah perubahan urutan letak gen dalam suatu kromosom . Misalnya pada satu ruas kromosom terdapat urutan ruas ABCDEF, setelah inversi diperoleh ruas AEDCBF. Jadi, terjadi pemutaran ruas BCDE. Inversi dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu: inversi parasentrik dan inversi perisentrik. Inversi parasentris , yaitu bila sentromer berada di luar ruas yang terbalik. Dan inversi perisentris , yaitu bila sentromer terdapat dalam segmen yang berputar.

4. Translokasi kromosom Translokasi adalah mutasi yang terjadi akibat perpindahan ruas DNA (segmen kromosom) ke tempat yang baru, baik dalam satu kromosom atau antarkromosom yang berbeda. Translokasi dapat dikelompokkan menjadi tiga jenis, yakni sebagai berikut :

(a) Translokasi tunggal Jika kromosom yang patah pada satu tempat, kemudian bagian yang patah tersebut bersambungan dengan kromosom lain yang bukan homolognya.

(b) Translokasi perpindahan Terjadi jika kromosom patah di dua tempat dan patahannya bersambungan dengan kromosom lain yang bukan homolognya.

(c) Translokasi resiprok Terjadi jika dua buah kromosom yang bukan homolognya patah pada tempat tertentu, kemudian patahan tersebut saling tertukar.

Translokasi resiprok dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut. (i) Translokasi resiprok homozigot Translokasi homozigot ialah translokasi yang mengalami pertukaran segmen dua kromosom homolog dengan segmen dua kromosom non homolog. (ii) Translokasi resiprok heterozigot Translokasi heterozigot ialah translokasi yang hanya mengalami pertukaran satu segmen kromosom ke satu segmen kromosom nonhomolognya. (iii) Translokasi Robertson Translokasi Robertson ialah translokasi yang terjadi karena penggabungan dua kromosom akrosentrik menjadi satu kromosom metasentrik. Peristiwa semacam ini dapat disebut juga fusion (penggabungan) 6. Katenasi Katenasi adalah mutasi kromosom yang terjadi pada dua kromosom non homolog yang pada waktu membelah menjadi empat kromosom , saling bertemu ujung-ujungnya sehingga membentuk lingkaran .

B.

MUTASI GEN Mutasi gen disebut juga mutasi titik (point mutation). Mutasi ini terjadi karena adanya perubahan struktur gen (DNA), akibatnya asam amino yang dikodekan berubah sehingga terbentuk protein yang salah. Kejadian mutasi gen sangat jarang terlihat, hal ini disebabkan : 1. Mutasi yang terjadi pada suatu gen tidak dapat menunjukan penampakannya, karena jumlah gen yang terdapat dalam satu individu banyak sekali 2. Yang bermutasi bersifat letal, sehingga gejala mutasi tidak dapat diamati sebab individu segera mati sebelum dewasa 3. Gen yang bermutasi umumnya bersifat resesif, sehingga selama dalam keadaan hetreozigot tidak akan terlihat. Penyebab beberapa penyebab mutasi gen, antara lain sebagai berikut: 1. Delesi

: hilangnya satu atau beberapa basa nitrogen

2. Addisi insersi)

: penambahan satu atau beberapa basa nitrogen (sering disebut juga

3. Substitusi : pertukaran pasangan basa nitrogen. -

Bila pertukaran terjadi antar pasangan basa nitrogen purin-pirimidin dengan purinpirimidin yang lain disebut transisi. Misalnya pasangan AT digantikan pasangan GS. - Bila pertukaran terjadi antar pasangan basa nitrogen purin-pirimidin dengan pirimidin-purin disebut transversi. Misalnya AT digantikan pasangan TA. Perhatikan bagan di bawah. Jenis –jenis mutasi gen : 1. Mutasi salah arti (missens mutation) yaitu perubahan suatu kode genetic (umumnya pada posisi 1 dan 2 pada kodon) sehingga menyebabkan asam amino terkait (pada polipeptida) berubah . perubahan pada asam amino dapat menghasilkan fenotip mutan apabila asam amino yang berubah merupakan asam amino esensial bagi protein tersebut . jenis mutasi ini dapat disebabkan oleh peristiwa transisi dan transversi .

2. Mutasi diam (silent mutation) yaitu perubahan suatu pasangan basa dalam gen (pada posisi 3 kodon) yang menimbulkan perubahan satu kode genetic tetapi tidak mengakibatkan perubahan atau pergantian asam amino yang dikode . mutasi diam biasanya disebabkan karena terjadinya mutasi transisi dan tranversi .

3. Mutasi tanpa arti (nonsense mutation) yaitu perubahan kodon asam amino tertentu menjadi kodon stop . hampir semua mutasi tanpa arti mengarah pada inaktifnya suatu protein sehingga menghasilkan fenotip mutan . mutasi ini dapat terjadi baik oleh tranversi , delesi maupun insersi .

C.

SEBAB AKIBAT TERJADINYA MUTASI Zat atau sesuatu yang menyebabkan mutasi disebut dengan mutagen. Macammacam penyebab mutasi dapat di bedakan sebagai berikut :

1. Mutasi alami (mutasi spontan) Mutasi spontan adalah perubahan yang terjadi secara alamiah atau dengan sendirinya. Diduga faktor penyebabnya adalah panas, radiasi sinar kosmis, batuan radioaktif, sinar ultraviolet matahari, radiasi dan ionisasi internal mikroorganisme serta kesalahan DNA dalam metabolisme. 2. Mutasi buatan Mutasi buatan adalah adalah mutasi yang disebabkan oleh usaha manusia, antara lain dengan : - pemakaian bahan radioaktif untuk diagnosis, terapi, deteksi suatu penyakit, sterilisasi dan pengawetan makanan. - Penggunaan senjata nuklir - Penggunaan roket dan televisi - Pemakaian bahan kimia, fisika, dan biologi 3. Mutagen Mutagen merupakan faktor yang menyebabkan terjadinya mutasi. Mutagen dibagi menjadi 3, yaitu: - Mutagen bahan kimia, contohnya adalah kolkisin dan zat digitonin. Kolkisin adalah zat yang dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada proses anafase dan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase. - Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif, dan sinar gamma. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit. - Mutagen bahan biologi, diduga virus dan bakeri dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya. D.

PEMANFAATAN MUTASI

Pemanfaatan mutasi dibedakan menjadi dua yaitu pemanfaatan yang menguntungan dan pemanfaatan yang merugikan . a. Pemanfaatan yang menguntungkan 1. Terapi sel-sel tumor Aplikasi radiasi sinar mengion (dikenal sebagai radioterapi, seperti penyinaran dengan sinar X) dan kemoterapi untuk menghambat perkembangan sel-sel tumor dan kanker. 2. Zat kimia seperti digitonin dan kolkisin digunakan untuk mendapatkan benih yang bersifat unggul seperti gandum ,tomat , kol poliploidi.

3. Tanaman Poliploidi dianggap menguntungkan karena memiliki buah besar tidak berbiji, dan produktivitasnya tinggi . b. Pemanfaatan yang merugikan 1. Terjadi mutasi gen menyebabkan beberapa kelainan pada manusia antara lain sindrom turner , sindrom down , albino dll. 2. Penggunaan sinar radioaktif pada proses mutasi dapat meneyebabkan tumbuhnya sel kanker dan cacat bawaan pada janin dalam rahim.

3. Pemberian insektisida yang tidak sesuai dosisnya dapat mengakibatkan mutasi pada hama sehingga akan mengalami peledakan hama dalam jumlah besar untuk merusak tanaman.