Rangkuman Materi Biologi Siap Snmptn

RANGKUMAN MATERI BIOLOGI SIAP SNMPTN by ARI.S INVERTEBRATA Semua hewan yang tidak memiliki tulang belakang dikelompokkan dalam Invertebrata (avertebrata). Secara embriologi, hewan ada yang memiliki dua lapisan kulit, hewan demikian dinamakan diploblastik. Untuk hewan yang memiliki tiga lapisan kulit dalam tubuhnya dinamakan triploblastik. A. PORIFERA Porifera adalah hewan yang berlubang lubang (berpori), hidup diair tawar, dirawa, dilaut yang dangkal , air jernih dan tenang. Tubuhnya tersusun atas jaringan diploblastik ( dua lapisan jaringan ). Lapisan luar tersusun oleh sel epidermis dan lapisan dalam tersusun atas sel sel leher (koanosit). Tubuh menyerupai vas bunga, memiliki rongga tubuh (spongosol) dan lubang keluar (oskulum), tubuh lunak, permukaannya berpori (ostium). Porifera memiliki dua lapisan jaringan, yaitu: a. Lapisan luar, tersusun atas sel sel yang berbentuk pipih, berfungsi sebagai epidermis. Sel ini dinamakan pinakosit. b. Lapisan dalam, tersusun atas sel sel berbentuk corong dan memiliki flagel. Sel ini dinamakan koanosit. 1. Klasifikasi Porifera Porifera terdiri atas 4 Kelas, yaitu : a. Calcarea Sel koanosit besar, kerangka tubuh dari CaCO3 , hidup dilaut dangkal. Contoh : Scypha 2. b. Hexactinellida Tubuh enam cabang atau kurang, rangka dari silikat. Contoh : Pheronema c. Demospongiae Hidup diair tawar, perairan yang terkena cahaya matahari, kerangka tubuh dari silikat, spongin, atau

campuran keduanya. Contoh : Spongia d. Selenospongiae Memiliki spikula yang tersusun atas silikat. 2. Manfaat Porifera Porifera menguntungkan manusia karena sponnya dapat digunakan untuk alat gosok tubuh. Tubuh Porifera yang mati dapat digunakan sebagai hiasan B. COELENTERATA Colenterata merupakan hewan yang memiliki rongga. Termasuk hewan diploblastik, tubuh simetri radial. Lapisan selnya terdiri dari ektoderm dan endoderm. Antara ekstoderm dan endoderm terdapat mesoglea. Pada tubuh bagian atas terdapat mulut, yang dikelilingi tentakel. Pada permukaan tentakel terdapat knidoblas (sel penyengat / nematosis). Hidup di air tawar maupun air laut.Tubuhnya dapat melekat pada dasar perairan. Coelenterata memiliki dua bentuk, yaitu : a. Polip, hidup soliter (menyendiri) tetapi ada yang berkoloni, tidak dapat bergerak bebas, melekat pada dasar perairan. b. Medusa, dapat menghasilkan dua macam gamet yaitu gamet jantan dan betina. Medusa dapat melepaskan diri dari induk dan berenang bebas didalam air. Bentuk seperti payung dengan tentakel yang melambai lambai. 1. Klasifikasi Coelenterata. Coelenterata dibedakan menjadi 3 Kelas, yaitu : a. Hydrozoa Hidup soliter berbentuk polip, sedang yang berkoloni berbentuk polip dan medusa. Contoh : Hydra, Obelia, Physalia. b. Scyphozoa Hidup menempel pada dasar perairan, memiliki benuk medusa. Medusa berukuran besar, banyak terdapat ditepi pantai sebagai ubur ubur. Tentakelnya mengandung nematosis yang dapat mengeluarkan racun. Contoh : Aurelia aurita (Ubur-ubur). 1

c. Anthozoa Sering dinamakan binatang bunga atau anemon laut, tubuh berbentuk polip, hidup diair laut yang jernih. Dapat menghasilkan kerangka yang keras dari kapur. Kerangka inilah yang merupakan batu / terumbu karang. Ada juga yang kerangka luarnya dari zat tanduk. Contoh : Anemon, Euplexaura antipathes (Akar bahar). 2. Manfaat Coelenterata Ubur ubur dapat dimakan, anemon laut, mawar laut dapat digunakan sebagai hiasan dalam akuarium. Dilaut hewan ini membentuk terumbu karang, sebagai tempat berlindung ikan dan tempat wisata. C. PLATYHELMINTHES ( Cacing pipih) Cacing merupakan hewan yang tubuhnya lunak, tidak bercangkang, tubuh simetri bilateral. Hidup dialam bebas, parasit pada organisme. Cacing memiliki tiga lapisan kulit, yaitu : 1. Ektoderm, lapisan luar berkembang menjadi kulit. 2. Mesoderm, lapisan tengah berkembang menjadi otot, dan beberapa organ tubuh. 3. Endoderm, lapisan dalam berkembang menjadi usus. Tubuh cacing pipih dorsoventral (pipih kearah punggung dan perut), tidak berbuku buku. Tempat hidup disungai, di danau, dilaut , parasit pada tubuh organisme lain. 1. Klasifikasi Platyhelminthes. Platyhelminthes, terdiri dari 3 kelas, yaitu : a. Turbellaria (Cacing berbulu getar). Turbellaria merupakan cacing pipih, dapat bergerak dengan bulu getar. Hidup bebas , diair tawar yang jernih dan belum tercemar. Contoh : Planaria b. Trematoda (Cacing Isap). Cacing pipih yang hidup parasit pada hewan dan manusia.Memiliki alat penghisap yang dilengkapi dengan kait untuk melekatkan diri pada tubuh inang. Contoh :

1. Fasciola Sering disebut cacing hati, Fasciola hepatica hidup dihati domba dan Fasciola gigantica hidup di hati sapi. 2. Chlonorchis Cacing hati yang hidup pada manusia. Banyak terdapat didaerah Cina, Jepang, Vietnam. Cacing dewasa hidup disaluran empedu dan keluar bersama feses. Jika telur termakan siput akan berkembang menjadi sporokista, kemudian menjadi redia. Redia menghasilkan serkaria dan keluar dari tubuh siput, berenang mencari inang ikan air tawar. Serkaria hidup pada otot ikan berupa metaserkaria. Jika ikan yang mengandung metaserkaria dimakan manusia maka metaserkaria akan masuk saluran pencernaan makanan dan akhirnya ke empedu. 3. Schistosoma Disebut cacing darah, hidup pada vena. Inang berupa manusia,babi, biri-biri, sapi dan binatang mengerat. Di Indonesia cacing ini ditemukan di Sulawesi. c. Cestoda (Cacing Pita) Cestoda memiliki tubuh pipih, beruas-ruas, kulit dilapisi kitin, parasit pada hewan dan manusia. Ruas-ruas (segmen) tubuh disebut proglotid, setiap proglotid mampu melakukan aktivitas sendiri. Segmen pertama untuk menempel pada usus inang dinamakan skoleks (kepala). Semakin kebelakang proglotid semakin besar dan dewasa. Contoh : Taenia saginata sebagai inang sementara sapi, Taenia solium sebagai inang sementara babi. 2. Manfaat Platyhelminthes Cacing pipih kebanyakan merugikan bagi manusia. Karena umumnya bersifat parasit. D. NEMATHELMINTHES Tubuh tersusun 3 lapisan (triploblastik),tidak beruas, gilig, pada bagian depan terdapat mulut, ukuran tubuh 2

kecil. Kulit halus dan licin dan dilapisi kutikula. Hidup dialam bebas, air, tanah, parasit pada manusia dan hewan. Contoh : 1. Ascaris lumbricoides ( Cacing Usus ). Hidup dalam usus manusia, kedua ujung meruncing, berwarna merah muda. Cacing jantan kecil dan ekornya bengkok, yang betina besar dan ekor lurus. 2. Ancylostoma duodenale (Cacing Tambang ) Cacing ini hidup diusus manusia, menghisap darah penderita, dapat menginfeksi melalui kulit kaki. Ancylostoma duodenale hidup di Afrika, sedangkan Necator americanus hidup di Amerika. 3. Enterobius vermicularis ( Cacing Kremi ) Disebut juga Oxyuris vermicularis, menyebabkan rasa gatal pada dubur. Penularan mudah sekali dan tidak dperlukan inang perantara. 4. Trichinella spiralis Hidup pada usus manusia. Pada usus manusia cacing dewasa dapat menghasilkan larwa yang dapat menembus saluran peredaran darah. 5. Wuchereria bancrofti (Cacing Filaria ) Disebuit juga cacing Filaria, bentuk gilig memanjang seperti benang. Hidup dalam pembuluh getah bening di kaki, sehingga cacing dapat menyumbat pembuluh limfe. Akibatnya kaki menjadi bengkak dan membesar seperti kaki gajah. Penyakit karena cacing Filaria dinamakan Elephantiasis. E. ANNELIDA Bentuk tubuh gilig, memanjang, tersusun atas ruas atau segmen. Segmen segmen yang sama dinamakan metameri. Tubuh tersusun triploblastik. Annelida terdiri 3 kelas, yaitu : 1. Polychaeta Cacing ini banyak memiliki rambut, beruas-ruas, tiap ruas memiliki parapodia dan seta, memiliki sadel (klitelum),hidup dilaut. Contoh : Eunice viridis (Cacing Palolo),

Lysidice oele (Cacing Wawo) 2. Oligochaeta Anggota cacing ini memiliki sedikit seta, sering disebut cacing berambut sedikit. Pada bagian depan terdapat ruas yang warnanya berbeda dinamakan klitelum yang tersusun tiga ruas, didalamnya terdapat kelenjar yang berguna membungkus telur. Contoh : Pheretima sp. , Lumbricus sp. (keduanya merupakan cacing tanah) 3. Hirudinea Merupakan cacing penghisap darah atau golongan lintah, tubuh beruas-ruas, pipih, berwarna hitam kecoklatan,hidup diair dan didarat. Contoh : Hirudo medicinalis (hidup diair), Haemadipsa javanica (Pacet, hidup didarat). F. MOLUSCA Tubuh lunak, tidak beruas-ruas, simetri bilateral, memiliki lapisan mantel yang berfungsi memproduksi zat kapur sebagai bahan cangkang, memiliki cangkang atau tidak. Cangkang terbuat dari zat kapur, terletak diluar tubuh, ada juga yang didalam tubuh. Molusca terdiri 5 kelas, yaitu : 1. Amphieura Tubuh pipih, tidak ditemukan bagian kepala , memiliki punggung yang dilindungi cangkang. Contoh : Chiton, Chaetopleura apiculata, Neomenia carimata 2. Gastropoda Bergerak menggunakan perut,tubuh memiliki cangkang yang melintir, kepala dibagian depan, pada bagian kepala terdapat tentakel panjang yang terdapat bintik mata dan tentakel pendek berfungsi sebagai indera pembau dan peraba. Hidup di darat, air tawar, air laut. Bersifat hermafrodit, perkawinan silang. Pembuahan terjadi ditubuh betina. Contoh : Achatina fulica (bekicot), Lymnea (siput sawah), Melania (sumpil) 3. Scaphopoda 3

Memiliki cangkok berbentuk silinder, kedua ujung terbuka, kaki muncul dari ujung cangkang yang berfungsi untuk menggali pasir. Hidup dilaut, terpendam dipasir atau lumpur. Contoh : Dentalium vulgare 4. Bivalvia Disebut juga Pelecypoda, hewan ini memiliki dua cangkang yang setangkup. Kedua cangkang diikat oleh jaringan ikat yang berfungsi sebagai engsel. Cangkang tersusun atas : 1. Periostrakum : lapisan terluar, tipis, terdiri zat tanduk 2. Prismatik : lapisan tengah, tersusun CaCo3 ¬ 3. Nakreas : lapisan terdalam, mengkilap, merupakan lapisan mutiara. Contoh : 1. Ostrea ( tiram ) 2. Panope generosa ( kerang raksasa ) 3. Meleagrina ( kerang mutiara ) 4. Corbicula ( remis ) 5. Anodonta ( kijing ) 5. Cephalopoda Cephalopoda menggunakan kepala sebagai alat gerak, memiliki tentakel pada kepala, terdapat sepasang mata yang tidak berkelopak. Didekat kepala terdapat corong (sifon) yang dapat menyemprotkan air. Pada bagian perut terdapat kantung tinta. Cephalophoda terdiri dari 2 ordo, yaitu : 1. Tetrabranchiata, contoh : Nautilus 2. Dibranchiata, contoh : Loligo (cumicumi), Sepia (ikan sotong), Octopus (gurita) Manfaat Mollusca 1. Menghasilkan daging sebagai sumber protein. 2. Penghasil mutiara 3. Untuk hiasan G. ARTHROPODA Tubuh bersegmen, alat gerak bersegmen, rangka luar berupa kutikula. Hidup didarat, air tawar, air laut, pohon -pohon, menempel pada hewan piaraan.

Arthropoda terdiri dari 4 kelas, yaitu : 1. Crustacea (Kelas Udang). Hidup diair, tubuh terdiri dari kepala-dada (Cephalothorax), badan belakang ( Abdomen). Contoh : a. Neptunus pelagicus (rajungan) b. Portunus sexdentalus (kepiting) c. Penaeus (udang windu) d. Cambarus virilis (udang air tawar) 2. Arachnoidea Ditemukan didalam atau dipermukaan tanah, tubuh terdiri kepala-dada, abdomen. Antara cephalothorax dan abdomen terdapat pedisel (bagian menyempit). Contoh : a. Thelyphonus condutus (kalajengking) b. Araneus (laba-laba) c. Dermacentor (tungau) d. Sarcoptes scabies (caplak) 3. Myriapoda Hewan berkaki banyak, tubuh beruas ruas, terdiri dari kepala (caput), perut (abdomen), tidak memiliki dada, ditemukan didalam atau permukaan tanah. Contoh : Julus terristris (Keluwing), Scolopendra sp.(Lipan). 4. Insecta / Hexapoda Tubuh terdiri atas kepala (caput), dada (thorax), perut (abdomen). Hidup bebas dialam, hidup parasit, dapat beradaptasi dengan segala kondisi. Klasifiksi Insecta / Hexapoda : a. Apterygota Serangga tidak bersayap, tidak bermetamorfosis, kepala, dada, perut tidak jelas perbedaannya, mulut menggigit. Contoh : Lepisma (kutu buku) b. Pterygota Serangga bersayap, terdiri dari beberapa ordo antara lain : 1. Odonata contoh : Capung 2. Orthoptera contoh : Stagmomantis (belalanng sembah) 3. Isoptera/Archiptera contoh: Helmithermes sp.(rayap). 4. Hemiptera contoh : Cimex (kutu busuk), Leptocorisa acuta (walang sangit) 5. Homoptera contoh : Pediculus capitis (kutu kepala) 4

6. Coleoptera contoh : Dysticus marginalis (kepik air) 7. Lepidoptera contoh : Attacus atlas (Kupu Gajah) 8. Diptera contoh : Musca domestika (lalat rumah), Culex sp. 9. Shiponoptera contoh : Clenocephalus felis (kutu kucinng) 10. Hymenoptera contoh : Apis cerana (lebah madu), Xylocopa sp. Peran Serangga bagi Manusia a. Yang Menguntungkan 1. Lebah madu menghasilkan madu. 2. Ulat sutera, penghasil benang sutera 3. Membantu penyerbukan 4. Pengendali populasi hama secara biologis (serangga predator). 5. Membantu mengurai sampah c. Yang Merugikan 1. Larva Lepidoptera merusak daun tanaman. 2. Nyamuk dan lalat penular penyakit 3. Walang sangit merusak padi 4. Wereng merusak padi

Mirip dengan tumbuhan, memiliki 5 lengan yang bercabang cabang, melekat pada bebatuan. Contoh : Antedon, Ptilocrinus pinnatus (Lilia Laut) d. Echinoidea Tubuh dipenuhi duri yang terbuat dari zat kapur, ada yang pendek dan ada yang panjang, bentuk bulat, tidak memiliki lengan. Contoh : Deadema saxatile (Landak Laut). e. Holothuroidea Tubuh tidak berduri, kulit halus dan lunak, bentuk tubuh seperti ketimun, warna coklat, kehitaman dan putih, banyak dijumpai ditepi pantai. Contoh : Holothuria atra (Teripang Hitam) 2. Manfaat Echinodermata 1. Bintang laut untuk hiasan. 2. Teripang untuk bahan kerupuk. 3. Sebagai pembersih pantai SEL DAN ORGANEL

H. ECHINODERMATA 1. Pengaertian sel dan Organel Hewan yang memiliki kulit berduri, kulit keras terbuat dari zat kapur maupun kitin, tubuh simetri radial, memiliki lima lengan, mulut dibawah dan anus diatas, hidup dilaut dengan air yang jernih, dan tidak bergelombang. 1. Klasifikasi Echinodermata Echinodermata terdiri atas 5 kelas, yaitu : a. Asteroidea Bentuk seperti bintang, organ organ bercabang kelima lengan, warna hitam, biru kecoklatan, merah jingga. Banyak dijumpai dipantai. Contoh : Astropecten irregularis, Crossaster supposus, Culcita sp. b. Ophiuroidea Lengan panjang menyerupai ular, sering disebut bintang ular laut, tidak memiliki anus. Warna kehitam hitaman, terdapat disela sela bebatuan. Contoh : Ophiolepsis sp. (Bintang Ular) c. Crinoidea

Sel merupakan unit terkecil tubuh makhluk hidup. Baik secara struktural maupun fungsional. 2. Sejarah penemuan sel Pada awalnya sel digambarkan pada tahun 1665 oleh seorang ilmuwan Inggris Robert Hooke yang telah meneliti irisan tipis gabus melalui mikroskop yang dirancangnya sendiri. Kata sel berasal dari kata Latin cellulae yang berarti ‘kamarkamar kecil’. Anton van Leeuwenhoek melakukan banyak pengamatan terhadap benda-benda dan jasad-jasad renik dan menunjukkan pertama kali pada dunia ada “kehidupan di dunia lain” yang belum pernah dilihat oleh manusia. Karyanya menjadi dasar bagi cabang biologi yang penting saat ini: mikrobiologi.

5

Perkembangan mikroskop selama hampir 200 tahun berikutnya telah memberikan kesempatan bagi para ahli untuk meneliti susunan tubuh makhluk hidup. Serangkaian penelitian telah dilakukan oleh 2 orang ilmuwan dari [[Jerman] yaitu Matthias Schleiden (ahli tumbuhan, 18041881) dan Theodor Schwann (ahli hewan, 1810-1882). Mereka menyimpulkan bahwa setiap mahluk hidup tersusun atas sel. Selanjutnya pada tahun 1885 seorang ilmuwan Jerman, Rudolf Virchow, mengamati bahwa sel dapat membelah diri dan membentuk sel-sel baru. 3. Struktur dan Fungsi Sel Secara anatomis sel dibagi menjadi 3 bagian, yaitu: 1. Selaput Plasma (Membran Plasma atau Plasmalemma). 2. Sitoplasma dan Organel Sel. 3. Inti Sel (Nukleus). 1. Selaput Plasma (Plasmalemma) Yaitu selaput atau membran sel yang terletak paling luar yang tersusun dari senyawa kimia Lipoprotein (gabungan dari senyawa lemak atau Lipid dan senyawa Protein). Lipoprotein ini tersusun atas 3 lapisan yang jika ditinjau dari luar ke dalam urutannya adalah:Protein – Lipid – Protein Þ Trilaminer Layer 2. Sitoplasma dan Organel Sel. Hampir semua kegiatan metabolisme berlangsung di dalam ruangan berisi cairan kental ini. Organel Sel tersebut antara lain : a. Retikulum Endoplasma (RE.)Yaitu struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel. Dikenal dua jenis RE yaitu : • RE. Granuler (Rough E.R)

• RE. Agranuler (Smooth E.R) Fungsi R.E. adalah : sebagai alat transportasi zat-zat di dalam sel itu sendiri. Struktur R.E. hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. b. Ribosom (Ergastoplasma), Struktur ini berbentuk bulat terdiri dari dua partikel besar dan kecil, ada yang melekat sepanjang R.E. dan ada pula yang soliter. Ribosom merupakan organel sel terkecil yang tersuspensi di dalam sel. Fungsi dari ribosom adalah : tempat sintesis protein.Struktur ini hanya dapat dilihat dengan mikroskop elektron. c. Miitokondria (The Power House), Struktur berbentuk seperti cerutu ini mempunyai dua lapis membran.Lapisan dalamnya berlekuk-lekuk dan dinamakan KristaFungsi mitokondria adalah sebagai pusat respirasi seluler yang menghasilkan banyak ATP (energi) ; karena itu mitokondria diberi julukan “The Power House”. d. Lisosom, Fungsi dari organel ini adalah sebagai penghasil dan penyimpan enzim pencernaan seluler. Salah satu enzi nnya itu bernama Lisozym. e. Badan Golgi (Apparatus Golgi = Diktiosom) Organel ini dihubungkan dengan fungsi ekskresi sel, dan struktur ini dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya biasa. Organel ini banyak dijumpai pada organ tubuh yang melaksanakan fungsi ekskresi, misalnya ginjal. f. Sentrosom (Sentriol) Struktur berbentuk bintang yang berfungsi dalam pembelahan sel (Mitosis maupun 6

Meiosis). Sentrosom bertindak sebagai benda kutub dalam mitosis dan meiosis. Struktur ini hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron. g. Plastida Dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Dikenal tiga jenis plastida yaitu : 1. Lekoplas (plastida berwarna putih berfungsi sebagai penyimpan makanan),terdiri dari: • Amiloplas (untak menyimpan amilum) dan, • Elaioplas (Lipidoplas) (untukmenyimpan lemak/minyak). • Proteoplas (untuk menyimpan protein). 2. Kloroplas yaitu plastida berwarna hijau. Plastida ini berfungsi menghasilkan klorofil dan sebagai tempat berlangsungnya fotosintesis. 3. Kromoplas yaitu plastida yang mengandung pigmen, misalnya :

i. Mikrotubulus Berbentuk benang silindris, kaku, berfungsi untuk mempertahankan bentuk sel dan sebagai “rangka sel”. Contoh organel ini antara lain benang-benang gelembung pembelahan Selain itu mikrotubulus berguna dalam pembentakan Sentriol, Flagela dan Silia. j. Mikrofilamen Seperti Mikrotubulus, tetapi lebih lembut. Terbentuk dari komponen utamanya yaitu protein aktin dan miosin (seperti pada otot). Mikrofilamen berperan dalam pergerakan sel.k. Peroksisom (Badan Mikro) Ukurannya sama seperti Lisosom. Organel ini senantiasa berasosiasi dengan organel lain, dan banyak mengandung enzim oksidase dan katalase (banyak disimpan dalam sel-sel hati). 3. Inti Sel (Nukleus) Inti sel terdiri dari bagian-bagian yaitu :

• Karotin (kuning)

• Selapue Inti (Karioteka)

• Fikodanin (biru)

• Nukleoplasma (Kariolimfa)

• Fikosantin (kuning)

• Kromatin / Kromosom

• Fikoeritrin (merah)

• Nukleolus(anak inti).

h. Vakuola (RonggaSel)

Berdasarkan ada tidaknya selaput inti kita mengenal 2 penggolongan sel yaitu :

Beberapa ahli tidak memasukkan vakuola sebagai organel sel. Benda ini dapat dilihat dengan mikroskop cahaya biasa. Selaput pembatas antara vakuola dengan sitoplasma disebut TonoplasVakuola berisi : • garam-garam organik • glikosida

- Sel Prokariotik (sel yang tidak memiliki selaput inti), misalnya dijumpaipada bakteri, ganggang biru. - Sel Eukariotik (sel yang memiliki selaput inti). Fungsi dari inti sel adalah : mengatur semua aktivitas (kegiatan) sel, karena di dalam inti sel terdapat kromosom yang berisi ADN yang

• tanin (zat penyamak) 5. Sel Hewan dan Sel Tumbuhan 7

Sel Sel Hewan Sel Bakteri Tumbuhan Sel tumbuhanSel hewan Sel bakteri lebih besar lebih kecil sangat kecil. daripada sel daripada sel hewan. tumbuhan Mempunyai Tidak Mempunyai bentuk yang mempunyai bentuk yang tetap bentuk yang tetap. tetap Mempunyai Tidak Mempunyai dinding sel mempunyai dinding sel [cell wall] dinding sel [cell wall] dari dari selulosa [cell wall] lipoprotein Mempunyai Tidak Tidak plastida mempunyai mempunyai plastida plastida. Mempunyai Tidak Tidak vakuola mempunyai mempunyai [vacuole] vakuola vakuola atau rongga [vacuole], sel yang walaupun besar kadangkadang sel beberapa hewan uniseluler memiliki vakuola (tapi tidak sebesar yang dimiliki tumbuhan). Yang biasa dimiliki hewan adalah vesikel atau [vesicle] Menyimpan Menyimpan tenaga dalam tenaga dalam bentuk bentuk butiran butiran (granul) (granul) pati glikogen Tidak Mempunyai Tidak Mempunyai sentrosom Mempunyai sentrosom [centrosome] sentrosom [centrosome] Tidak Memiliki memiliki lisosom

lisosom [lysosome] Nukleus lebih kecil daripada vakuola

[lysosome] Nukleus lebih Tidak besar daripada memiliki vesikel nukleus dalam arti sebenarnya

Klasifikasi Morfologi Tumbuhan a. Thallophyta Thallophyta merupakan tumbuhan yang paling sederhana tingkatannya dibandingkan dengan kelompok tumbuhan yang lain. Thallophyta adalah tumbuhan bertalus, artinya tumbuhan tersebut belum memiliki organ tubuh yang jelas, seperti akar, batang, dan daun. Untuk melestarikan kehidupannya, tumbuhan ini mempunyai tubuh yang sederhana tetapi memiliki fungsi yang sama dengan organ tubuh tanaman pada umumnya. b. Fungi (jamur) Berdasarkan struktur tubuhnya, jamur digolongkan ke dalam tumbuhan tingkat rendah (Thallophyta), tetapi jika dilihat dari ada tidaknya klorofil maka jamur dikelompokkan tersendiri, tidak dijadikan satu kelompok dengan tumbuhan yang lain. Jamur tidak mempunyai klorofil maka tidak dapat mensintesa sendiri makanan yang diperlukan. Mereka mengambil dari sisa-sisa organisme dan mencernanya dengan cara enzimatis. Karena suhu dan kelembaban yang tinggi maka di Indonesia ditemukan banyak sekali jamur dari berbagai jenis. 8

Berbagai jenis jamur Jamur dikelompokkan menjadi beberapa golongan, yaitu. 1) Oomycotina (contoh: Pithium sp, Phytophora sp), 2) Zygomycotina (contoh Rhizopus oryzae, Rhizopus nigricans), 3) Ascomycotina (contoh: Saccharomyces crevice, Penicillium notatum), 4) Basidiomycotina (contoh: Volvariella volvacea, Puccinia graminis), 5) Deuteromycotina (contoh Chladosporium sp, Curvularia sp). c. Lumut kerak (Lichenes) Lumut kerak merupakan simbiosis antara alga hijau (Cyanophyta) dengan jamur dari kelompok Ascomycotina atau Basidiomycotina. c. Tumbuhan lumut (Bryophyta) Tumbuhan lumut susunan tubuhnya lebih kompleks dibanding dengan Thallophyta. Dalam daur hidupnya terdapat pergantian keturunan (metagenesis) antara turunan vegetatif dengan turunan generatif. Gametofit lebih menonjol dibanding sporofit. Gametofit merupakan turunan vegetatif yang melekat pada substrat dengan menggunakan rizoid. Sporofit merupakan turunan vegetatif berupa badan penghasil spora (sporangium). Sporofit itu tumbuh pada gametosit bersifat parasit. Habitatnya di daratan yang lembab, ada pula yang hidup sebagai epifit. Tubuhnya tidak memiliki berkas pembuluh (vaskular seperti pembuluh xilem dan floem). Berdasarkan struktur tubuhnya dibedakan atas lumut hati (Hepaticae) dan lumut daun (Musci). d. Tumbuhan paku-pakuan (Pteridophyta) Tumbuhan paku-pakuan sudah

memiliki akar, batang dan daun, sehingga tingkatannya lebih tinggi dibanding tumbuhan lumut. Pada batang sudah terdapat jaringan pengangkut xilem dan floem yang teratur. Seperti halnya lumut, tanaman ini dalam reproduksinya mengalami metagenesis, turunan gametofit dan sporofitnya bergantian. Sporofit yang bersifat autotrop merupakan tumbuhan yang sempurna, sehingga mempunyai usia yang relatif panjang dibandingkan dengan gametofitnya. Generasi gametofitnya berupa protalium, merupakan tumbuhan yang tidak sempurna walaupun bersifat autotrop. Oleh karena itu, usianya relatif pendek. Ciri morfologis yang tampak adalah ujung daun yang masih muda terlihat menggulung. Embrionya berkutub dua (bipolar), sedangkan tumbuhan dewasanya berkutub satu (monopolar). Tumbuhan pakupakuan dapat tumbuh dengan baik pada lingkungan yang lembap dan ada beberapa jenis paku-pakuan yang dapat hidup di dalam air. f. Spermatophyta Dilihat dari struktur tubuhnya, anggota Spermatophyta merupakan tumbuhan tingkat tinggi. Organ tubuhnya lengkap dan sempurna, sudah terlihat adanya perbedaan antara akar, batang dan daun yang jelas atau sering disebut dengan tumbuhan berkormus (Kormophyta). Sporofit merupakan tanaman yang utama, sedangkan gametofitnya merupakan bagian tanaman yang nantinya akan mereduksi. Tumbuhan yang menjadi anggota Spermatophyta menggunakan biji sebagai alat reproduksi, melalui fertilisasi antara spermatozoid yang dibentuk dalam kepala sari dengan ovum dalam kandung lembaga. Hasil fertilisasi akan disimpan 9

dalam biji yang dilindungi oleh kulit biji dan akan disuplai nutrisi dari endosperm (cadangan makanan). Berdasarkan kondisi bijinya, Spermatophyta digolongkan menjadi tumbuhan berbiji terbuka (Gymnospermae) dan tumbuhan berbiji tertutup (Angiospermae) 1) Gymnospermae

Contohnya kelapa (Cocos nucifera), melinjo (Gnetum gnemon).

Ciri morfologi tumbuhan ini adalah berakar tunggang, daun sempit, tebal dan kaku, biji terdapat dalam daun buah (makrosporofil) dan serbuk sari terdapat dalam bagian yang lain (mikrosporofil), daun buah penghasil dan badan penghasil serbuk sari terpisah dan masingmasing disebut dengan strobillus. Ciri-ciri anatominya memiliki akar dan batang yang berkambium, akar mempunyai kaliptra, batang tua dan batang muda tidak mempunyai floeterma atau sarung tepung, yaitu endodermis yang mengandung zat tepung. Pembuahan tunggal dan selang waktu antara penyerbukan dengan pembuahan relatif lama. Berkas pembuluh angkut belum berfungsi secara sempurna berupa trakeid. Yang termasuk golongan ini adalah Cycas rumphii (pakis haji), Ginko opsida (ginko).

Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan Faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, yaitu: 1. faktor internal, contohnya hormon yang mengontrol pertumbuhan dan perkembangan; 2. faktor eksternal, contohnya kondisi fisik lingkungan, sepertiberikut. 1. Iklim seperti cahaya, temperatur udara, air, angin, matahari dan gas. 2. Tanah meliputi tekstur dan struktur tanah, bahan organik, ketersediaan nutrien, dan pH. 3. Biologis, seperti gulma, serangga, mikroorganisme penyebab penyakit, nematoda macam-macam tipe herbivora, mikroorganisme tanah seperti

2) Angiospermae Tanaman angiospermae mempunyai ciriciri morfologi sebagai berikut mempunyai bunga yang sesungguhnya, bentuk daun pipih dan lebar dengan susunan daun yang bervariasi, bakal biji tidak tampak terlindung dalam daun buah atau putik, terjadi pembuahan ganda, pembentukan embrio dan endosperm berlangsung dalam waktu yang hampir bersamaan. Angiospermae dibedakan menjadi dua kelas berdasarkan keping biji (kotiledon), adalah sebagai berikut. a) Monokotiledon, yaitu tumbuhan yang mempunyai keping biji tunggal.

b) Dikotiledon, yaitu tumbuhan yang mempunyai keping biji dua. Contohnya petai (Parkia speciosa), cabe rawit (Capsicum frustescens).

bakteri pemfiksasi N2 dan bakteri denitrifikasi serta mikorhiza.

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 derivat-derivatnya. Pertama kali auksin ditemukan pada ujung koleoptil

10

kecambah 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: a. Merangsang perpanjangan sel. b. Merangsang pembentukan bunga dan buah. c. Merangsang pemanjangan titik tumbuh. d. Mempengaruhi pembengkokan batang. e. Merangsang pembentukan akar lateral. f. 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: a. Merangsang pembelahan sel kambium. b. Merangsang pembungaan lebih awal sebelum waktunya. c. Merangsang pembentukan buah tanpa biji. d. Merangsang tanaman tumbuh sangat cepat sehingga mempunyai ukuran raksasa. (Dwidjoseputro, 1992: 197) Faktor-Faktor Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan 17 3. Sitokinin Sitokinin merupakan kumpulan senyawa yang fungsinya mirip satu sama lain. Fungsi sitokinin yaitu: a. Merangsang proses pembelahan sel. b. Menunda pengguguran daun, bunga, dan buah. c. Mempengaruhi pertumbuhan tunas dan akar.

d. Meningkatkan daya resistensi terhadap pengaruh yang merugikan. seperti suhu rendah, infeksi virus, pembunuh gulma, dan radiasi. e. 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: a. Membantu memecahkan dormansi pada tanaman, misalnya pada ubi dan kentang. b. Mendukung pematangan buah. c. Mendukung terjadinya abscission (pelapukan) pada daun. d. Mendukung proses pembungaan. e. Menghambat pemanjangan akar pada beberapa spesies tanaman dan dapat menstimulasi pemanjangan batang. f. Menstimulasi perkecambahan. g. 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: a. Menghambat perkecambahan biji. b. Mempengaruhi pembungaan tanaman. c. Memperpanjang masa dormansi umbiumbian. d. Mempengaruhi pucuk tumbuhan untuk melakukan dormansi. 6. Kalin Kalin merupakan hormon yang mempengaruhi pembentukan organ. Berdasarkan organ yang dipengaruhinya, kalin dibedakan atas: a. Rhizokalin, mempengaruhi pembentukan akar.

11

b. Kaulokalin, mempengaruhi pembentukan batang. c. Filokalin, mempengaruhi pembentukan daun. d. Antokalin, mempengaruhi pembentukan bunga. 7. Asam Traumalin Bila tumbuhan terluka, luka tersebut dapat diperbaiki kembali. Kemampuan itu disebut restitusi atau regenerasi. Peristiwa ini dapat terjadi karena adanya asam traumalin (asam traumalat). Dua macam jenis perkecambahan biji dapat dibedakan atas perkecambahan hipogeal dan epigeal. 1) Perkecambahan Hipogeal memperlihatkan terjadinya pertumbuhan memanjang dari epikotil sehingga menyebabkan plumula keluar dan menembus pada kulit bijinya yang nantinya akan muncul di atas tanah, sedangkan kotiledonnya masih tetap berada di dalam tanah. Contoh perkecambahan ini terjadi pada kacang kapri. 2) Perkecambahan Epigeal hipokotil tumbuh memanjang yang mengakibatkan kotiledon dan plumula sampai keluar ke permukaan tanah, sehingga kotiledon terdapat di atas tanah. Contoh perkecambahan ini terjadi pada kacang tanah,kacang hijau

Enzim . Enzim merupakan unsur yang mempercepat perubahan kimiawi yang diperlukan oleh kehidupan. Tanpa enzim perubahan-perubahan tersebut akan sangat lamban, atau tidak akan terjadi

sama sekali, dan kehidupan akan berhenti. Setiap enzim merupakan protein khusus yang disesuaikan dengan proses kimiawi tertentu. Enzim pencernaan mengubah makanan menjadi cairan yang dapat mengalir ke darah dan ke seluruh tubuh. Enzim yang lain mengubah makanan yang sudah dicerna sehingga mengeluarkan energi, sedangkan enzim-enzim yang lain menggunakan energi untuk membuat makanan di dalam zat-zat tubuh. 1. Pengertian Enzim Menurut Mayrback (1952) dari Jerman, enzim adalah senyawa protein yang dapat mengatalisis reaksi-reaksi kimia dalam sel dan jaringan makhluk hidup. Enzim merupakan biokatalisator, artinya senyawa organik yang mempercepat reaksi kimia. 2. Sifat Enzim Sifat-sifat enzim, yaitu: a. Merupakan protein. b. Merupakan biokatalisator. c. Mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi, yaitu energi awal yang diperlukan untuk memulai reaksi kimia. d. Enzim bekerja spesifik, artinya untuk mengubah atau mereaksikan suatu zat tertentu memerlukan zat tertentu pula. e. Bekerja sangat cepat. f. Tidak ikut bereaksi (tidak mengalami perubahan). g. Tidak mengubah keseimbangan reaksi. h. Memiliki sisi aktif atau sisi katalitik, yaitu bagian enzim tempat substrat berkombinasi. i. Substrat asing yang berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut aktivator. 3. Komponen Penyusun Enzim Berdasarkan komponen penyusunnya, enzim dibedakan menjadi: a. Enzim protein sederhana terdiri atas protein.

12

b. Enzim konjugasi, terdiri atas protein dan nonprotein. Enzim konjugasi disebut juga holoenzim. Holoenzim terdiri atas: a. Apoenzim (protein), yaitu bagian yang relatif tidak tahan panas (termolabil) atau mudah berubah serta bersifat nonaktif. b. Prostetik atau kofaktor (nonprotein), yaitu bagian yang relatif tahan panas (100oC) sampai beberapa lama (termostabil). Terdiri atas ion organik seperti Zn, Fe, Mn, Mg, Na, Ca, CO2, K, NAD, NADP, koenzim A dan senyawa organik seperti tiamin, riboflavin, piridoksin, niasin dan biotin. Golongan prostetik yang terdiri atas senyawa-senyawa organik dinamakan koenzim (merupakan bagian yang bersifat aktif). 4. Cara Kerja Enzim a. Hipotesis “Lock and Key” Dikemukakan oleh Emil Fischer, cara kerja enzim seperti kunci dengan anak kunci. 1) Antara enzim dan substrat terjadi persatuan yang kaku seperti kunci dan anak kunci. 2) Enzim memiliki suatu tempat untuk bergabung dengan substrat yang disebut active site (lokasi aktif) yang merupakan tempat perlekatan molekul substrat. 3) Pada tempat perlekatan tersebut mempunyai konfigurasi tertentu dan hanya substrat khusus yang cocok untuk dapat bergabung. 4) Selama reaksi berjalan, enzim dan substrat berkombinasi sementara membentuk kompleks enzim substrat. 5) Hubungan di antara enzim dan substrat berkombinasi merupakan hubungan yang lemah, sehingga mudah berpisah lagi. 6) Setelah reaksi, hasil-hasil reaksi tidak lagi bersatu dengan sisi aktif atau sisi katalitik. b. Hipotesis Koshland

Menurut Koshland, enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel dan terjadi interaksi dinamis antara enzim dengan substrat. Jika substrat berkombinasi dengan enzim akan terjadi perubahan konfigurasi sisi aktif enzim, sehingga fungsi enzim berlangsung efektif. 5. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Kerja Enzim a. Suhu 0o C = tidak beraktivitas 38o C - 40o C = aktivitas enzim meningkat di atas 40o C = aktivitas enzim menurun 60o C = aktivitas enzim akan terhenti b. Air c. pH pH tergantung pada lokasi enzim yang bersangkutan. d. Konsentrasi enzim Kecepatan proses pembentukan atau penguraian molekul substrat mengikuti konsentrasi enzim. e. Inhibitor Inhibitor dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitor non-kompetitif. Inhibitor kompetitif menghambat kerja enzim dengan cara menempati sisi aktif enzim sehingga substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Inhibitor ini dapat dihilangkan dengan penambahan konsentrasi substrat. Adapun inhibitor non-kompetitif bekerja dengan cara menempati bagian lain dari permukaan enzim sehingga dapat mengubah sisi aktifnya. Inhibitor ini dapat dihilangkan dengan penambahan konsentrasi substrat. 6. Peranan Enzim a. Reduksi, yaitu reaksi penambahan hidrogen, elektron, atau pelepasan oksigen. b. Dehidrasi, yaitu reaksi pelepasan molekul uap air (H2O). c. Oksidasi, yaitu reaksi pelepasan molekul hidrogen, elektron, atau penambahan oksigen.

13

d. Hidrolisis, yaitu reaksi penambahan H2O pada suatu molekul dan diikuti pemecahan molekul pada ikatan yang ditambah H2O. e. Deaminase, yaitu reaksi pelepasan gugus amin (NH2). f. Dekarboksilasi, yaitu reaksi pelepasan CO2 dan gugusan karboksil (–COOH). g. Fosforilasi, yaitu reaksi pelepasan fosfat. h. Transferase, yaitu reaksi pemindahan suatu radikal

(7) Glikolisis menghasilkan ATP. Gula telah diubah menjadi senyawa asam organik oleh fosfogliserokinase. (8) Gugus fosfat dipindahkan sehingga menjadi 2-fosfogliserat oleh fosfogliseromutase. (9) 2-fosfogliserat melepaskan molekul H2O sehingga terbentuk fosfoenol piruvat kinase oleh enolase. (10) Piruvat kinase mentransfer gugus fosfat sehingga menghasilkan 2 ATP lagi.H, dan ATP.

Glikolisis Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADKeterangan: a) Tahap penggunaan energi: (1) Penambahan gugus fosfat pada molekul glukosa dengan bantuan enzim heksokinase, sehingga terbentuk glukosa 6-fosfat. (2) Glukosa 6-fosfat diubah menjadi isomer nya yaitu fruktosa 6-fosfat. (3) Fosfofruktokinase mentransfer gugus fosfat dari ATP ke fruktosa 6-fosfat fruktosa 1,6 bisfosfat. (4) Aldolase membagi molekul gula (fruktosa 1,6 bisfosfat) menjadi 2 molekul gula yang berbeda dan merupakan isomernya. (5) Dua molekul gliseraldehid postat masing-masing akan masuk pada tahapan glikolisis selanjutnya. b) Tahap pelepasan energi: (6) Triosafosfat dehidrogenase mengkatalisis pemindahan elektron dan H+ dari substrat (gliseraldehid fosfat) ke NAD+ membentuk NADH.

Dekarboksilasi Oksidatif Senyawa hasil dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif, yaitu tahapan pembentukan CO2 melalui reaksi oksidasi reduksi (redoks) dengan O2 sebagai penerima elektronnSiklus Krebs Asetil-KoA yang telah terbentuk akan menjadi bahan baku pada siklus selanjutnya, yaitu siklus Krebs. Oleh karena itu, Asetil Ko-A disebut senyawa intemediate atau senyawa antara. Siklus Krebs terjadi di matriks mitokondria dan disebut juga siklus asam trikarboksilat. Hal ini disebabkan siklus Krebs tersebut menghasilkan senyawa yang mempunyai 3 gugus karboksil, seperti asam sitrat dan asam isositrat. Asetil koenzim A hasil dekarboksilasi oksidatif memasuki matriks mitokondria untuk bergabung dengan asam oksaloasetat dalam siklus Krebs, membentuk asam sitrat. Demikian seterusnya, asam sitrat membentuk bermacam-macam zat dan akhirnya membentuk asam oksaloasetat lagi. _._

14

Berikut ini tahapan-tahapan dari 1 kali siklus Krebs: (1) Asetil Ko-A (2 atom C) menambahkan atom C pada oksaloasetat (4 atom C) sehingga dihasilkan asam sitrat (6 atom C). (2) Sitrat menjadi isositrat (6 atom C) dengan melepas H2O dan menerima H2O kembali. (3) Isositrat melepaskan CO2 sehingga terbentuk - ketoglutarat (5 atom C). Gambar 2.18 Skema siklus Krebs Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm. 169 Metabolisme 47 Nah, bagaimana? Apakah kalian sudah dapat mengerti tentang siklus Krebs? Kemudian, apa sajakah hasil akhir dari siklus krebs tersebut? Dengan mempelajari tahapan 1 siklus Krebs, kalian dapat menghitung hasil akhir dari siklus Krebs tersebut. Kalian sudah mengetahui bahwa satu siklus Krebs tersebut hanya untuk satu molekul piruvat saja. Sementara itu, hasil glikolisis menghasilkan 2 molekul piruvat (untuk 1 molekul glukosa). Oleh karena itu, hasil akhir total dari siklus Krebs tersebut adalah 2 kalinya. Dengan demikian, diperoleh hasil sebanyak 6 NADH, 2FADH2 dan 2ATP (ingat: jumlah ini untuk katabolisme setiap 1 molekul glukosa). Selanjutnya, apakah tahapan respirasi aerobik berakhir sampai siklus Krebs? Tidak, ada satu tahapan lagi dalam sistem respirasi sel yaitu sistem transportasi elektron. 3) Sistem Transportasi Elektron (STE) dan Fosforilasi Oksidatif Sistem transportasi elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Pada tahap ini, elektron-elektron yang dibawa oleh produk glikolisis dan siklus Krebs (NADH dan FADH2) dipindahkan melewati beberapa molekul yang sebagian besar berupa protein.

Transportasi elektron menghasilkan 90% ATP dari keseluruhan ATP hasil respirasi aerobik sel. Pembentukan ATP pada tahap ini terjadi melalui transfer elektron dengan penerima elektron terakhir yaitu oksigen, sehingga disebut fosforilasi oksidatif. Bagaimanakah tahapan transfer elektron tersebut? Simaklah uraian berikut. Molekul pertama yang menerima elektron berupa fl avoprotein, dinamakan fl avin mononukleotida (FMN). Selanjutnya, elektron dipindahkan berturut-turut melewati molekul protein besi-sulfur (Fe-S), ubiquinon (Q atau CoQ), dan sitokrom (Cyst). Elektron melewati sitokrom b, Fe-S, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, sitokrom a3, dan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Akhirnya terbentuklah molekul H2O (air). Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH2 masingmasing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil (4) - ketoglutarat melepaskan CO2. NAD+ sebagai akseptor atau penerima elektron) untuk membentuk NADH dan menghasilkan suksinil Ko-A (4 atom C). (5) Terjadi fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP (guanosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C). (6) Pembentukan fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH2. (7) Fumarat terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga membentuk malat (4 atom C). (8) Pembentukan oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH.

15

Sistem Transportasi Elektron (STE) dan Fosforilasi Oksidatif Sistem transportasi elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Pada tahap ini, elektron-elektron yang dibawa oleh produk glikolisis dan siklus Krebs (NADH dan FADH2) dipindahkan melewati beberapa molekul yang sebagian besar berupa protein. Transportasi elektron menghasilkan 90% ATP dari keseluruhan ATP hasil respirasi aerobik sel. Pembentukan ATP pada tahap ini terjadi melalui transfer elektron dengan penerima elektron terakhir yaitu oksigen, sehingga disebut fosforilasi oksidatif. Bagaimanakah tahapan transfer elektron tersebut? Simaklah uraian berikut. Molekul pertama yang menerima elektron berupa fl avoprotein, dinamakan fl avin mononukleotida (FMN). Selanjutnya, elektron dipindahkan berturut-turut melewati molekul protein besi-sulfur (Fe-S), ubiquinon (Q atau CoQ), dan sitokrom (Cyst). Elektron melewati sitokrom b, Fe-S, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, sitokrom a3, dan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Akhirnya terbentuklah molekul H2O (air). Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH2 masingmasing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil (4) - ketoglutarat melepaskan CO2. NAD+ sebagai akseptor atau penerima elektron) untuk membentuk NADH dan menghasilkan suksinil Ko-A (4 atom C). (5) Terjadi fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP (guanosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C).

(6) Pembentukan fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH2. (7) Fumarat terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga membentuk malat (4 atom C). (8) Pembentukan oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH. Sistem Transportasi Elektron (STE) dan Fosforilasi Oksidatif Sistem transportasi elektron terjadi di membran dalam mitokondria. Pada tahap ini, elektron-elektron yang dibawa oleh produk glikolisis dan siklus Krebs (NADH dan FADH2) dipindahkan melewati beberapa molekul yang sebagian besar berupa protein. Transportasi elektron menghasilkan 90% ATP dari keseluruhan ATP hasil respirasi aerobik sel. Pembentukan ATP pada tahap ini terjadi melalui transfer elektron dengan penerima elektron terakhir yaitu oksigen, sehingga disebut fosforilasi oksidatif. Bagaimanakah tahapan transfer elektron tersebut? Simaklah uraian berikut. Molekul pertama yang menerima elektron berupa fl avoprotein, dinamakan fl avin mononukleotida (FMN). Selanjutnya, elektron dipindahkan berturut-turut melewati molekul protein besi-sulfur (Fe-S), ubiquinon (Q atau CoQ), dan sitokrom (Cyst). Elektron melewati sitokrom b, Fe-S, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, sitokrom a3, dan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Akhirnya terbentuklah molekul H2O (air). Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH2 masingmasing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-masing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil 16

siklus Krebs masing-masing menghasilkan 18 ATP dan 4 ATP. Jadi, sistem transportasi elektron menghasilkan 34 ATP.\\RINGKASAN 1. Glikolisis: Glukosa ——> 2 asam piruvat +2 NADH 2 ATP 2. Siklus Krebs: 2 asetil piruvat ——> 2 asetil KoA + 2 C02 +2 NADH 2 ATP 2 asetil KoA ——> 4 CO2 +6 NADH 2 PADH2 3. Rantai trsnspor elektron respirator: 10 NADH + 502 ——> 10 NAD+ + 10 H20 = 30 ATP 2 FADH2 + O2 ——> 2 PAD + 2 H20 = 4 ATP

Total = 38 ATP Kesimpulan : Pembongkaran 1 mol glukosa (C6H1206) + O2 ——> 6 H20 + 6 CO2 menghasilkan energi sebanyak 38 ATP. 1. Glikolisis Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul sumber energi. Prose glikolisis berlangsung dalam sitoplasma secara anaerob. Secara ringkas, pada proses glikolisis tertjadi reaksi sebagai berikut: Glikolisis → Asam piruvat + Energi 2 .Siklus Krebs Siklus krebs atau daur krebs merupakan siklus yang terjadi setelah glikolisis.Pada siklus krebs, asam piruvat hasil glikolisis memasuki mitokondria.

3. Rantai Transpor Elektron Rantai transport electron terjadi dalam ruang intermembran mitokondria. Sistem ini berperan membentuk energi selama oksidasi dari enzim pereduksi. Rantai transpor electron merupakan system yang kompleks. Sistem rantai transport electron melibatkan NADH, FAD, dan molekulmolekul lainnya.

Tahap Reaksi Fotosintesis Fotosintesis terjadi di kloroplas. Struktur kloroplas: a. Pipih, panjang rata-rata 7 milimikron dan lebar 3 – 4 milimikron. b. Terdiri 2 membran, yaitu stroma dan lamela. c. Pada membran terdapat lapisan lipid bilayer yang mengandung protein intrinsik dan enzim. Stroma (membran luar) melingkupi fluida. Lamela (membran dalam) terlipat berpasangan. Lamela akan membesar, membentuk gelembung pipih yang terbungkus membran yang disebut tilakoid, tumpukan tilakoid disebut grana. d. Mengandung klorofil dan beberapa karotenoid. e. Terdiri dari 2 fraksi, yaitu grana yang mengandung pigmen fotosintetik dan stroma yang tidak mengandung pigmen tetapi mengandung enzim-enzim. a. Reaksi terang fotosintesis Reaksi terang terjadi di dalam membran tilakoid, tepatnya pada kloroplas. Unit pengumpul cahaya pada membran tilakoid disebut fotosistem. Ada dua macam fotosistem yang terdapat di membran tilakoid yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Reaksi terang terjadi ketika fotosistem I dan fotosistem II terkena cahaya matahari. 17

Reaksi terang dibagi menjadi 2 tahapan yaitu: 1) Fotofosforilasi siklik Berlangsung di fotosistem I, di fotosistem I terdapat klorofil a yang peka terhadap panjang gelombang 700 nm sehingga disebut p700. Cahaya yang mengenai klorofil akan menyebabkan klorofil teraktifasi sehingga melepaskan elektronnya. Elektron yang dilepaskan oleh klorofil ini akan ditransfer dari satu enzim ke enzim yang lain, dan sebagian dari energinya akan diserap oleh ADP untuk mengikat phospat sehingga terbentuk ATP. 2) Fotofosforilasi nonsiklik Fotosistem I yang terkena cahaya matahari akan melepaskan elektronnya yang kemudian elektron ini akan segera mengikuti rantai transfer elektron. Sebagian energi yang ada pada reaksi transfer elektron ini digunakan untuk membentuk ATP dari ADP. Bersamaan dengan peristiwa ini terjadi penguraian molekul air menjadi O2, ion hidrogen dan elektron, NADP akan mengambil elektron yang berasal dari fotosistem I untuk mengikat ion hidrogen sehingga terbentuk NADPH. Fotosistem I yang telah kehilangan elektronnya akan segera menyedot elektron dari fotosistem II (p680) yang terkena cahaya. Fotosistem II yang kekurangan elektron akan segera mengambil elektron yang dihasilkan oleh penguraian air. ATP dan NADPH yang dihasilkan pada reaksi terang ini akan dimanfaatkan untuk membentuk glukosa pada reaksi gelap, sedangkan O2 yang dihasilkan akan segera dikeluarkan sebagai hasil samping fotosintesis. b. Reaksi gelap (siklus Calvin-Benson) Jalur metabolisme reaksi pembentukan glukosa dari CO2 disebut daur Calvin. Dalam penambahan CO2 terjadi beberapa tahap reaksi, yaitu: Tahap I

6 molekul CO2 dari udara bereaksi dengan 6 molekul ribulosa 1,5 difosfat, dikatalisis oleh enzim ribulosa difosfat karboksilase menghasilkan 12 molekul 3 fosfogliserat. Tahap II 12 Molekul 3 fosfogliserat dikatalisis oleh enzim fosfogliserat kinase dan gliseraldehida fosfat dehidrogenase akan terbentuk 12 molekul gliseraldehida 3 fosfat dengan bantuan 12 ATP dan 12 NADPH. Tahap III 12 gliseraldehida 3 fosfat akan diubah menjadi 3 molekul fruktosa-6-fosfat untuk selanjutnya fruktosa 6 fosfat diubah menjadi glukosa. Persamaan reaksi secara keseluruhan adalah sebagai berikut: 6CO2+18ATP + 12 NADPH + 12H+ +12H2O 􀁯 Glukosa + 18Pi+18ADP+12NADP+ Secara garis besar hubungan antara reaksi terang dengan reaksi gelap adalah energi matahari yang ditangkap oleh fotosistem I dan II dalam fasa terang cahaya diubah menjadi energi kimia NADPH dan ATP. Tiga macam reaksi sintesis yang sudah diidentifikasi pada tumbuhan adalah C3,C4 dan CAM. 1) Daur C4 Daur C4 disebut juga jalur metabolisme Hatch-Slack, yaitu jalur metabolisme penambatan CO2 yang pada tahap reaksi pertamanya melibatkan pembentukan asam dikarboksinat beratom karbon empat, yaitu oksaloasetat, malat, dan asam aspartat. Daur C4 ini terjadi pada tumbuhan golongan C, seperti jagung, rumput-rumputan, dan tumbuhan padang pasir. 2) Daur C3 Daur C3terjadi pada tanaman polongpolongan, gandum, padi. Daur ini diawali dengan fiksasi CO2, yaitu menggabungkan CO2 dengan sebuah

18

molekul akseptor karbon. Tetapi dalam daur ini CO2 difiksasi ke gula berkarbon lima, yaitu ribulosa bifosfat (RuBP) oleh enzim karboksilase RuBP (rubisko). Molekul berkarbon 6 yang terbentuk tidak stabil dan segera terpisah menjadi 2 molekul fosfogliserat (PGA). + Epidermis daur Calvin CO2 Molekul PGA merupakan karbohidrat stabil berkarbon tiga yang pertama kali terbentuk sehingga cara tersebut dinamakan daur C3. RuBP + CO2 rri ubo isk o2PGA 3) CAM CAM (Crassulacean Acid Metabolism) merupakan mekanisme yang paling sedikit terjadi di antara ketiga daur (C3, C4, CAM). Daur ini terjadi pada tanaman nanas, kaktus, bunga lili, agave, dan beberapa jenis anggrek.

MATERI GENETIK DNA dan RNA 1. Struktur DNA Asam deoksiribonukleat atau disingkat DNA merupakan persenyawaan kimia yang paling penting pada makhluk hidup, yang membawa keterangan genetik dari sel khususnya atau dari makhluk hidup dalam keseluruhannya dari satu generasi ke generasi berikutnya. (Suryo, 2004:57). DNA merupakan suatu polimer nukleotida ganda yang berpilin (double heliks). Setiap nukleotida terdiri dari 1 gugus phospat, 1 basa nitrogen, dan 1 gula pentosa. Gula pentosa yang menyusun DNA

terdiri dari gula deoksiribosa yang kekurangan satu molekul oksigen. Basa nitrogen yang menyusun DNA terdiri dari purin dan pirimidin. Purin terdiri dari adenin dan guanin, sedangkan pirimidin terdiri dari sitosin dan timin. Nukleotida merupakan ikatan antara basa nitrogen dengan gula pentosa. Menurut Watson dan Crick, susunan DNA adalah: a. Setiap DNA terdiri dari 2 rantai polinukleotida yang berpilin (double heliks). b. Setiap nukleotida terletak pada bidang datar yang tegak lurus seakan-akan membentuk anak tangga, sedangkan phospat membentuk ibu tangganya. c. Antara 2 rantai polinukleotida dihubungkan oleh ikatan hidrogen pada masing-masing pasangan basa nitrogennya. d. Basa purin selalu berkaitan dengan basa pirimidin, dengan pasangan yang selalu tetap. Adenin (A) dari kelompok purin selalu berpasangan dengan Timin (T) dari kelompok pirimidin, sedangkan guanin (G) selalu berpasangan dengan Sitosin (S) dari kelompok pirimidin. 2. Replikasi DNA Replikasi DNA terjadi pada fase interfase, dipengaruhi oleh enzim polymerase. Dalam perkembangan ilmu pengetahuan ada 3 teori yang menyatakan cara duplikasi DNA, yaitu: a. Teori konservatif DNA induk tidak mengalami perubahan apapun, lalu urutan basabasa nitrogennya disalin sehingga terbentuk dua rantai DNA yang sama persis. b. Teori dispersif DNA induk terpotong-potong, kemudian potongan-potongan tersebut merangkai diri menjadi dua buah DNA baru yang mempunyai urutan basa-basa nitrogen sama persis 19

seperti urutan basa nitrogen semula. c. Teori semikonservatif Pada saat akan mengadakan replikasi kedua, rantai polinukleotida akan memisahkan diri sehingga basa-basa nitrogen tidak berpasangpasangan. Nukleotida bebas mengandung basa nitrogen yang bersesuaian akan menempatkan diri berpasangan dengan basa nitrogen dari kedua rantai DNA induk, sehingga terbentuk dua buah DNA yang sama persis. 3. Fungsi DNA DNA mempunyai fungsi sebagai berikut: a. Menyampaikan informasi genetik kepada generasi berikutnya, karena DNA mampu melakukan proses replikasi. b. Tempat sintesis semua kode jenis asam amino dalam sel. Pada tahun 1953 James Watson dan Francis Crick membuat terobosan penting. Mereka dengan tepat menemukan struktur ulir rangkap molekul DNA. Mereka menyadiri bahwa “pasangan” basa dan kedua tali “saling melengkapi” seperti halnya negatif dan positif dan fotografi. Jika suatu sel membelah diri, tali ini terpisah dan masing-masing menemukan mitra baru. 4. Struktur RNA RNA merupakan polinukleotida, namun ukurannya jauh lebih pendek dari polinukleotida penyusun DNA. RNA hanya terdiri dari satu rantai. Gula pentosa yang menyusun RNA adalah gula ribosa. Basa nitrogen yang menyusun RNA adalah: a. Purin yang terdiri dari adenin dan guanin

b. Pirimidin yang terdiri dari sitosin dan urasil, RNA dibentuk oleh DNA di dalam inti sel. 5. Macam-Macam RNA a. RNA duta (messenger RNA) Fungsinya membawa informasi DNA dari inti sel ke ribosom. Pesanpesan ini berupa triplet basa yang ada pada RNA duta yang disebut kodon. Kodon pada RNA duta merupakan komplemen dari kodogen, yaitu urutan basa-basa nitrogen pada DNA yang dipakai sebagai pola cetakan. Peristiwa pembentukan RNA duta oleh DNA di dalam inti sel, disebut transkripsi. Contoh: 1) Kodogen (DNA) = ASG TGG ATA SST 2) Kodon (triplet basa RNA d) = UGS ASS UAU GGA b. RNA transfer (RNA pemindah) Fungsinya mengenali kodon dan menerjemahkan menjadi asam amino di ribosom. Peran RNA transfer ini dikenal dengan nama translasi (penerjemahan). Urutan basa nitrogen pada RNA transfer disebut antikodon. Bentuk RNA transfer seperti daun semanggi dengan 4 ujung yang penting, yaitu: 1) Ujung pengenal kodon yang berupa triplet basa yang disebut antikodon. 2) Ujung perangkai asam amino yang berfungsi mengikat asam amino. 3) Ujung pengenal enzim yang membantu mengikat asam amino. 4) Ujung pengenal ribosom. Contoh: Apabila kodon dalam RNA duta mempunyai urutan UGS ASS UAU GGA maka antikodon yang sesuai pada RNA transfer adalah ASG UGG AUA SSU. c. Ribosom RNA (RNAr) Fungsinya sebagai tempat pembentukan protein. Ribosom RNA terdiri dari 2 sub unit, yaitu:

20

1) Sub unit kecil yang berperan dalam mengikat RNA duta. 2) Sub unit besar yang berperan untuk mengikat RNA transfer yang sesuai. B. Gen Pertama kali diperkenalkan oleh Thomas Hunt Morgan, ahli Genetika dan Embriologi Amerika Serikat (1911), yang mengatakan bahwa substansi hereditas yang dinamakan gen terdapat dalam lokus, di dalam kromosom. 1. Pengertian Gen Menurut W. Johansen, gen merupakan unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas, terdapat di dalam lokus gen. Gen terdiri dari protein dan asam nukleat (DNA dan RNA), berukuran antara 4 – 8 m (mikron). 2. Sifat-Sifat Gen Gen mempunyai sifat-sifat sebagai berikut. a. Mengandung informasi genetik. b. Tiap gen mempunyai tugas dan fungsi berbeda. DNA, Gen, dan Kromosom 77 Latihan 6.2 c. Pada waktu pembelahan mitosis dan meiosis dapat mengadakan duplikasi. d. Ditentukan oleh susunan kombinasi basa nitrogen. e. Sebagai zarah yang terdapat dalam kromosom. 3. Fungsi Gen Fungsi gen antara lain: a. Menyampaikan informasi kepada generasi berikutnya. b. Sebagai penentu sifat yang diturunkan. c. Mengatur perkembangan dan metabolisme. 4. Simbol-Simbol Gen a. Gen dominan, yaitu gen yang menutupi ekspresi gen lain, sehingga sifat yang dibawanya terekspresikan pada turunannya (suatu individu) dan biasanya dinyatakan dalam huruf besar, misalnya A. b. Gen resesif, yaitu gen yang terkalahkan (tertutupi) oleh gen lain (gen

dominan) sehingga sifat yang dibawanya tidak terekspresikan pada keturunannya. c. Gen heterozigot , yaitu dua gen yang merupakan perpaduan dari sel sperma (A) dan sel telur (a). d. Gen homozigot, dominan, yaitu dua gen dominan yang merupakan perpaduan dari sel kelamin jantan dan sel kelamin betina, misalnya genotipe AA. e. Gen homozigot resesif, yaitu dua gen resesif yang merupakan hasil perpaduan dua sel kelamin. Misalnya aa. f. Kromosom homolog, yaitu kromosom yang berasal dari induk betina berbentuk serupa dengan kromosom yang berasal dari induk jantan. g. Fenotipe, yaitu sifat-sifat keturunan pada F1, F2, dan F3 yang dapat dilihat, seperti tinggi, rendah, warna, dan bentuk. h. Genotipe, yaitu sifat-sifat keturunan yang tidak dapat dilihat, misalnya AA, Aa, dan aa. C. Alel dan Multiple Alel Lokus merupakan unit-unit yang lebih kecil pada kromosom yang memberikan bentuk seperti rangkaian manik atau pita dengan garis-garis melintang yang menunjukkan letak-letak gen. Gen A dan gen a merupakan gen yang sealel, karena terletak pada lokus yang bersesuaian dan mengawasi sifat yang sama atau setaraf tetapi ekspresinya berbeda. Misalnya gen A dan alelnya a sama-sama mengawasi bentuk hidung, tetapi untuk gen A mengekspresikan hidung mancung, sedangkan alelnya gen a mengekspresikan hidung pesek. Satu gen dapat mempunyai lebih dari satu alel. Urutan dalam penulisan pasangan anggota multiple alel disesuaikan dengan urutan dominasi satu sifat terhadap sifat yang lain. Peristiwa yang menunjukkan di mana suatu gen mempunyai alel lebih dari satu disebut sebagai multiple 21

alel. (Toegino, 1997:32). Contoh: 1. Pada kelinci terdapat seri multiple alel yang mempengaruhi warna bulu kelinci. Warna bulu kelinci yang normal adalah kelabu (polos) ditentukan oleh alel C. Alel C mengalami mutasi dan menghasilkan 3 macam alel yang menyimpang dari aslinya, terdiri dari: a. Cch, berfenotipe kelabu muda (chinchilla). b. Ch, berfenotipe putih hitam (himalaya). c. c, berfenotipe albino (tidak berpigmen). Urutan dominasinya adalah C > Cch > Ch > c. 2. Pada manusia dikenal adanya sistem golongan darah ABO yang diwariskan oleh multiple alel dari sebuah gen. Dalam golongan darah manusia terdapat satu gen dan disebut gen I, dengan alel gandanya, yaitu golongan darah A alelnya IA, golongan darah B alelnya IB, golongan darah AB alelnya IAIB dan golongan darah O alelnya IO. Urutan dominasinya adalah IA > IO, IB > IO sedangkan alel IA tidak dominan terhadap IB dan sebaliknya. D. Kromosom Istilah kromosom dikenalkan oleh W.Waldayer yang mengatakan bahwa kromosom berasal dari dua kata, yaitu chroma yang berarti warna dan soma berarti badan. 1. Sifat Kromosom Sifat-sifat kromosom adalah: a. Hanya terlihat pada waktu sel membelah. b. Mempunyai ukuran panjang antara 0,2 – 40 m (mikron). c. Kromosom pada sel prokariotik hanya memiliki satu kromosom dan tidak terletak di dalam inti sel. d. Kromosom sel eukariotik, jumlahnya bervariasi menurut jenis organisme dan terdapat di dalam nukleus. e. Umumnya memiliki susunan kimia yang terdiri dari kromatin 60%, protein 35%, DNA, dan RNA 5%.

f. Protein terdiri dari histon dan nonhiston (bersifat netral atau asam). g. Memiliki beberapa enzim yang terlibat dalam sintesis DNA dan RNA. 2. Klasifikasi Kromosom Berdasarkan jenis dan fungsinya, kromosom diklasifikasikan menjadi dua macam, yaitu: a. Kromosom autosom (kromosom tubuh), yaitu kromosom yang tidak ada hubungannya dengan penentuan jenis kelamin. b. Kromosom gonosom (kromosom seks), yaitu sepasang kromosom yang menentukan jenis kelamin, pada umumnya dibedakan atas dua macam, yaitu kromosom seks X dan kromosom seks Y (misalnya pada manusia). Keseluruhan kromosom pada individu atau spesies dinamakan genom. Seorang perempuan dewasa normal dalam kromosomnya memiliki 22 pasang kromosom autosom dan 1 pasang kromosom seks (XX) serta formula kromosomnya adalah 22AA + XX atau 44A + XX. Pada laki-laki dewasa normal memiliki sebuah kromosom X dan sebuah kromosom Y serta 22 pasang kromosom autosom. Formula kromosomnya adalah 22AA + XY atau 44A + XY. Berdasarkan lokasinya pada individu, kromosom dibedakan menjadi 2, yaitu: a. Kromosom prokariotik, yaitu kromosom yang sangat sederhana dan hanya terdapat pada organisme prokariotik. Misalnya: kromosom virus mozaik pada tembakau hanya berupa pita ARN tunggal dan kromosom pada bakteri E. coli berupa benang ADN tunggal yang melingkar atau diikuti oleh molekul ARN. b. Kromosom eukariotik, yaitu kromosom yang terdapat pada organisme multiseluler. Pada umumnya terdiri dari dua pita ADN (sense dan antisense) yang sangat panjang dan dibungkus oleh membran inti. 22

3. Susunan Kromosom Bagian-bagian kromosom adalah: a. Sentromer (kinetokor) Merupakan penghubung antara kromonema yang satu dengan lainnya dan berfungsi sebagai tempat melekatnya benang gelendong pada waktu kromosom akan bergerak menuju ke kutub sel, pada fase anafase pembelahan kromosom. b. Kromonema Pita berbentuk spiral, tempat melekatnya kromiol dan kromomer. c. Kromomer (granula besar) Kromonema yang mengalami penebalan di beberapa tempat dan merupakan bahan nukleoprotein yang mengendap serta sebagai tempat lokus gen. Gambar 6.5 Susunan kromosom Sumber: Biology the dinamics of Life kromonema sentromer DNA, Gen, dan Kromosom 81 Tugas d. Kromiol (granula kecil) Kromosom yang mengalami sedikit penebalan. e. Telomer Bagian yang terdapat pada ujung kromosom dan berfungsi untuk menghalangi bersambungnya kromosom satu dengan lainnya. f. Matriks Cairan sitoplasma (endoplasma) yang agak memadat dan terdapat di dalam kromosom. g. Lokus gen Bagian yang berfungsi sebagai tempat pembawa sifat-sifat keturunan (hereditas). h. Satelit Bagian tambahan yang terdapat pada ujung kromosom dan tiap kromosom belum tentu memilikinya. i. Selaput (membran) Lapisan tipis yang menyelaputi kromosom. 4. Jumlah Kromosom Organisme Jumlah kromosom pada setiap organisme sangat bervariasi.

Kerjakan tugas berikut ini yang akan mendorong kalian mencari informasi lebih jauh dan mengembangkan kecakapan personal dan kecakapan akademik kalian! Carilah data tentang jumlah kromosom berbagai organisme! Informasi bisa dari berbagai sumber. Kemudian tulis di buku tugas! 5. Tipe-Tipe Kromosom Berdasarkan posisi sentromer, kromosom diklasifikasikan menjadi 4 tipe, yaitu: a. Metasentrik, bila kedua lengan kromosom sama panjangnya dan sentromer berada di tengah pada jarak yang sama. b. Submetasentrik, bila kedua lengan kromosom tidak sama panjangnya dan sentromer tidak berada di tengah (lebih dekat dengan salah satu lengan). 82 Panduan Pembelajaran BIOLOGI XII SMA/MA Rangkuman c. Akrosentrik, bila satu lengan sangat pendek dibandingkan dengan lengan yang lain sehingga sentromer sangat dekat dengan salah satu lengan. d. Telosentrik, bila hanya memiliki satu lengan dan sentromer terletak pada ujung kromosom. 6. Peran Kromosom dalam Pewarisan Sifat Menurut hukum Mendel, gen dalam kromosom terdapat dalam keadaan berpasangan dan anggota pasangan itu diperoleh dari parental (induk). Pada waktu pembelahan meiosis, pasangan kromosom tersebut berpisah dan hanya satu anggota dari setiap pasangan itu yang berpindah ke sel kelamin. 1. DNA merupakan suatu polimer nukleotida ganda yang berpilin (double heliks) di mana setiap nukleotida terdiri dari 1 gugus phospat, 1 basa nitrogen, 1 gula pentosa (gula deoksiribosa). 23

2. RNA merupakan polinukleotida, namun ukurannya jauh lebih pendek dari polinukleotida penyusun DNA dan hanya terdiri satu rantai. 3. Gen adalah unit terkecil dari suatu makhluk hidup yang mengandung substansi hereditas, terdapat di dalam lokus gen. 4. Alel adalah pasangan gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian dan mengawasi sifat yang sa

Sintesis Protein : Pengertian dan Prosesnya

Dalam setiap harinya masing-masing makhluk hidup membutuhkan makanan demi kelangsungan hidupnya. Makanan yang mereka makan nantinya akan dicerna dalam sistem pencernaan mereka yang nantinya akan diolah menjadi energi dalam tubuh. Dalam proses pencernaan makanan ada istilah yang disebut dengan sintesis protein. ads Sintesis protein adalah proses untuk mengubah asam amino yang terdapat dalam linear menjadi protein dalam tubuh. Pada proses ini memerlukan peran dari DNA & RNA serta enzim. Hasil dari proses ini adalah sebuah protein yang telah diproses secara mekanik dan kimiawi yang terdapat di dalam sel makhluk hidup. ( baca : Peran DNA dan RNA Dalam Sintesa Protein )

Proses Sintesis Protein Tahap atau proses sintesis protein pertama kali dipraktekkan oleh Paul Zamecnik pada tahun 1950 silam. Awal mulanya Paul menggunakan tikus sebagai bahan percobaan untuk mengamati proses tersebut, caranya adalah dengan memasukkan asam amino radioaktif ke dalam tubuh tikus. Hasil dari percobaan tersebut adalah ditemukannya tempat terjadinya proses sintesis protein. ( baca : Organel Sel ) Setelah melakukan percobaan diatas, Paul kemudian melakukan penelitian kembali bersama Mahlon dan mendapatkan kesimpulan bahwa molekul RNA pemindah (RNA t) berperan dalam proses sintesis tersebut. Namun, pada akhirnya Francis Crick menemukan sesuatu yang penting, yaitu RNA pemindah terlebih dahulu harus mengenal urutan dari nukleotida untuk dapat disusun sebagai asam amino, dimana kemudian akan dibawa oleh RNA pembawa. Secara umum, proses sintesis protein terbagi menjadi 3 tahapan sebagai berikut : 1. Tahap Replikasi DNA

Pada tiap sel yang terdapat pada makhluk hidup tentunya akan mengalami pembelahan sel, dimana 24

biasanya pembelahan sel ini dapat terbagi berdasarkan kelipatannya, contohnya disini adalah pembelahan 4 sel menjadi 8 sel. Akan tetapi, sebelum sel tersebut melakukan proses pembelahan, terdapat proses penggandaan komponen yang terdapat dalam sel, salah satunya adalah DNA. Penggandaan DNA inilah yang kemudian disebut sebagai replikasi. Jadi, pengertian dari replikasi adalah proses sintesis DNA baru yang terjadi di dalam nukleus sel. Pada proses replikasi DNA ini membutuhkan bantuan dari enzim helikase yang bertugas untuk melepaskan basa dan ikatan hidrogen yang terdapat pada rangkaian DNA. Pada saat proses replikasi berlangsung, induk DNA akan membentuk anak DNA yang memiliki bentuk yang sama dengan induknya, dengan demikian dapat disimpulkan bahwa induk DNA memiliki tugas untuk membentuk DNA baru. Artikel terkait : Jenis-jenis Enzim

Tahap transkripsi adalah tahapan dimana DNA akan membentuk RNA dengan menguraikan kode genetik yang berasal dari DNA. Pada tahap ini akan menghasilkan 3 jenis RNA, yaitu:  

mRNA tRNA



rRNA

Baltimore, Muzushima dan Temin (1970) berpendapat bahwa dari sekian banyak virus, terdapat beberapa virus yang ternyata dapat mensintesis DNA yang berasal dari RNA dengan hasil rantai tunggal. Enzim yang bertugas dalam proses sintesis tersebut dinamakan DNA polimerase.

Tahap ini dapat berlangsung di dalam sitoplasma dengan diawali proses pembukaan rantai ganda yang dimiliki oleh DNA dengan bantuan enzim RNA polimerase. Pata tahap ini terdapat rantai tunggal yang bertugas sebagai rantai sense, sedangkan rantai lain yang berasal dari pasangan DNA dinamakan rantai anti sense. Tahap transkripsi sendiri terbagi atas 3 tahap, yaitu tahap inisiasi, elongasi dan terminasi.

2. Tahap Transkripsi

Artikel terkait : Metabolisme Protein – Metabolisme Asam Amino 

Tahap Inisiasi (Permulaan) Pada saat proses replikasi terdapat daerah yang disebut sebagai pangkal replikasi, lalu pada proses transkripsi juga dikenal nama promoter yang merupakan wilayah DNA yang digunakan sebagai tempat melekatnya RNA polimerase untuk melakukan transkripsi. Terdapat proses 25

dimana RNA kemudian akan melekat dengan promoter, kemudian promoter akan mengikat kumpulan protein yang kemudian proses ini disebut sebagai faktor transkripsi. Dari sini, RNA polimerase, promoter dan faktor transkripsi akan disebut sebagai kompleks inisiasi transkripsi. Dimana selanjutnya RNA polimerase akan bertugas membuka rantai ganda yang dimiliki oleh DNA. 

tertentu. Dari sini dapat disimpulkan bahwa pada rantai tunggal RNA m memiliki beberapa urutan basa nitrogen. Tiap 3 jenis urutan dari basa nitrogen yang terdapat pada nukleotida RNA m hasil dari transkripsi akan disebut sebagai kodon atau triplet. ( baca : Teori Abiogenesis ) 3. Tahap Translasi

Tahap Pemanjangan Ketika RNA polimerase suah membuka rantai ganda DNA, maka RNA tersebut akan menyusun uraian nukleotidanukleotida RNA dengan ketentuan arah 5′ ke 3′. Pada tahap ini, RNA akan mengalami pemanjangan diri seiring dengan proses pembentukan pasangan DNA dengan basa nitrogen. Pada RNA tidak memiliki yang namanya basa pirimidin timin (T), akan tetapi memiliki urasil (U). Maka dari itu, RNA kemudian akan membentuk pasangan basa urasil dengan bantuan adenin yang terdapat pada rantai DNA. Dalam rantai RNA terdapat 3 jenis basa, yaitu guanin, sitosin dan adenin, dimana nantinya 3 basa ini akan berpasangan dengan basa komplemen yang sudah ditetapkan sesuai dengan aturan pasangan basa. Pada tahap ini, adenin nantinya akan berpasangan dengan urasil, sedangkan guanin akan berpasangan dengan sitosin.



Translasi adalah proses menerjemahkan kode kodon yang berasal dari RNA m untuk menjadi asam amino yang nantinya akan membentuk protein. Masing-masing urutan dari basa nitrogen yang berbeda nantinya akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda pula. Contohnya disini adalah asam amino fenilalanin yang merupakan terjemahan dari kodon UUU (3 basa urasil), asam amino glisin (CGC), asam amino serin (UCA) dan asam amino triptofan (UGG). Pada tahap ini setidaknya terdapat 20 macam jenis asam amino yang dibutuhkan untuk dapat membentuk protein yang berasal dari terjemahan kodon mRNA. Selanjutnya, beberapa dari asam amino tersebut akan menghasilkan rantai polipeptida yang spesifik dan nantinya akan membentuk protein yang spesifik pula. Proses translasi sendiri terbagi atas 3 tahap :

Tahap Akhir Setelah tahap transkripsi selesai, rantai DNA akan menyatu kembali seperti semula, lalu RNA polimerase akan lepas dari rantai DNA. RNA yang terlepas dari DNA tersebut kemudian akan membentuk RNA m yang baru. Di dalam sel prokariotik, RNA hasil dari transkripsi akan berperan aktif sebagai RNA m. Akan tetapi, RNA yang dihasilkan dari transkripsi kode akan menjadi RNA m yang akan aktif setelah melalui tahap



Tahap Awal

26

Pada tahap awal translasi, unit kecil dari ribosom akan mengikat pada mRNA yang sudah membawa kode genetik untuk asam amino yang akan dibuat, juga akan mengikat bagian inisiator dari tRNA. Kemudian, molekul dari ribosom akan mengikat bersama 3 molekul tersebut dan membentuk komplek inisiasi. Langkah selanjutnya adalah molekul dari tRNA tersebut akan mengikat dan memindahkan asam amino dari sitoplasma ke ribosom dengan bantuan enzim dan energi GTP. ( baca : Fungsi Ribosom ) Masing-masing ujung tRNA akan membawa 1 antikodon dan 1 asam amino. Langkah selanjutnya adalah asam amino akan diaktifkan oleh tRNA dan menghubungkan antara kodon dan antikodon pada mRNA.

PEMBELAHAN SEL Pembelahan Sel secara Mitosis dan Meiosis Proses pembelahan mitosis terjadi pada semua sel tubuh makhluk hidup, kecuali pada gonad (sel kelamin) yang menghasilkan sel kelamin. Pembelahan ini menyebabkan terjadinya proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan dan organ tubuh makhluk hidup. Siklus Sel



Tahap Pemanjangan Setelah asam amino diaktifkan, maka akan dihubungkan lagi oleh ikatan peptida yang membentuk polipeptida di ujung tRNA yang membawa asam amino. Contohnya adalah tRNA membawa sebuah asam amino fenilalanin, dengan demikian antikodonnya akan AAA yang kemudian akan berhubungan dengan kodon mRNA UUU. Pada proses ini, rantai polipeptida akan memanjang, hal ini disebabkan oleh adanya menambahan dari asam amino. Artikel terkait : Fungsi Insulin dalam Tubuh



Tahap Terminasi Tahap akhir adalah ketika antikodon yang dibawa oleh tRNA bertemu dengan kodon UAA, UGA dan UAG. Hal tersebut dikarenakan rantai polipeptida yang sudah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom dan diolah untuk menjadi protein yang fungsional.

Siklus sel adalah rangkaian peristiwa perkembangan sel dengan urutan tertentu yang akan kembali pada tahap semula. Siklus sel terdiri dari dua tahap, yaitu interfase dan tahap mitotik. Interfase merupakan fase antara mitosis yang satu dengan mitosis berikutnya. Interfase terdiri atas tiga tahap yaitu GI (awal dari interfase), tahap S, dan tahap G2 (akhir dari interfase). Pada fase S terjadi sintesis atau duplikasi DNA. Pembelahan Mitosis Pembelahan mitosis merupakan pembelahan sel yang terjadi apabila sel anak mempunyai jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom induknya. Fasefase pembelahan mitosis adalah profase, metafase, anafase, dan telofase. Dalam sekali membelah terdapat interfase. Selama interfase tidak tampak adanya struktur kromosom . Interfase

27

Pada fase ini sel belum melakukan kegiatan pembelahan tetapi sel sudah siap untuk membelah. Selama interfase sel tampak keruh dan benang-benang kromatin halus lama-kelamaan akan kelihatan. Beberapa ahli menganggap interfase bukan merupakan salah satu tahap dalam mitosis sehingga interfase sering disebut fase istirahat.

berpisah. Selanjutnya kromatid bergerak menuju ke kutub sel melalui benangbenang spindel. Karena benang spindel melekat pada sentromer maka sentromer bergerak terlebih dahulu pada pergerakan kromosom ke kutub sel. Tiap kromatid hasil pembelahan mempunyai sifat yang sama dengan induknya sehingga setiap kromatid merupakan kromosom baru.

Profase

Telofase

· Fase terlama dan paling banyak memerlukan energi-energi yang terkumpul selama interfase digunakan untuk membentuk gelondonggelondong pembelahan.

Kromosom yang telah berada di daerah kutub masing-masing makin lama makin menipis, kemudian berubah menjadi benang-benang kromatin yang tipis. Serabut gelondong lenyap, sedangkan membran inti dan inti mulai terbentuk kembali. Selanjutnya terjadi peristiwa pembagian inti (kariokinesis) dan sitoplasma terbagi menjadi dua bagian (sitokinesis). Masing-masing bagian mengandung satu nukleus yang memiliki 2n kromosom (diploid). Terbentuknya 2 sel anak yang mempunyai jumlah kromosom sama dengan induknya.

· Pada profase selaput inti dan membran inti melebur sehingga sel tidak tampak memiliki membran inti. · Benang kromatin memendek dan menebal membentuk kromosom. Setiap kromosom melakukan duplikasi menjadi kromatid. · Pada sel manusia dan sel hewan, sentriol berpisah kemudian menuju kutub berlawanan dan terbentuk benang spindel. Metafase Membran inti sudah menghilang dan kromosom-kromosom berkumpul pada bidang ekuator, yaitu bidang tengah dari sel sehingga kromosom tampak paling jelas. Sentromer dari seluruh kromosom membuat formasi sebaris. Kromatid menggantung pada benang-benang spindel melalui sentromer. Pada metafase, tampak adanya dua kromatid hasil penggandaan pada profase yang sedang mengalami pembagian menjadi dua.

Pembelahan Meiosis Pembelahan meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induknya. Meiosis terjadi pada alat reproduksi, yaitu pada gametosit (sel kelamin jantan dan sel kelamin betina). Pembelahan kromosom berlangsung dua kali berurutan tanpa diselingi interfase, yaitu meiosis I dan meiosis II. Meiosis I Profase I Pada profase I terjadi beberpa tahapan, yaitu sebagai berikut.

Anafase 

Pada fase ini sentromer membelah dan kedua kromatid dari setiap kromosom

Leptonema (leptoten), kromatin membentuk kromosom.

28



Zigonema (zigoten), terbentuk pasangan kromosom homolog.



Pakinema (pakiten), kromosom mengganda menjadi 2 kromatid.



Diplonema (diploten), kromatid menebal, membesar, rapat, dan bergandengan.



Diaknesis, terjadi pindah silang rekombinasi gen, dan sentriol berpisah.

Metafase I Pasangan kromosom homolog mengatur diri dan saling berhadapan di daerah ekuator. Setengah dari pasangan kromosom homolog mengarah ke kutub yang satu dan setengah pasangan kromosom homolog lainnya mengarah ke kutub yang lain.



Kromosom yang terdiri dari 2 kromatid tidak mengalami duplikasi lagi.



Nukleus dan dinding inti melebur.



Sepasang sentriol bergerak menuju ke kutub yang berlawanan, kemudian mulai terbentuk benangbenang spindel.

Metafase II 

Anafase II 

Anafase I  

Kromosom homolog berpisah dan menuju kutub yang berlawanan. Kromatid belum berpisah karena sentromer masih satu untuk satu kromosom.

Telofase I Kromosom yang masih terdiri dari dua kromatid berada di kutub. Selanjutnya terbentuk membran nukleus yang diikuti oleh proses sitokinesis. Akhir telofase I terbentuk dua sel anak. Setiap sel anak mengandung n kromosom sehingga pada akhir meiosis I terbentuk dua sel anak yang haploid. Meiosis II Profase II 

Benang-benang kromatin kembali menebal menjadi kromosom.

Kromosom yang telah membelah menjadi dua kromatid berjajar pada bidang pembelahan. Selanjutnya sentromer menempatkan diri di tengah sel.



Sentromer membelah menjadi dua. Masing-masing kromatid berpisah dan bergerak ke kutub yang berlawanan. Kromatid tersebut merupakan kromosom baru.

Telofase II  



Kromatid sampai di kutub dan berubah menjadi benang kromatin. Terbentuk kembali membran inti dan anak inti. Terjadi sitokinesis dan terbentuk 4 sel anakan yang memiliki kromosom setengah dari induknya.

Pola-Pola Hereditas 1. Persilangan 1 sifat beda (Bb x Bb) akan menghasilkan rasio fenotip: bulat : kisut = 3 :1 2. Persilangan 2 sifat beda (BbTt x BbTt) akan menghasilkan rasio fenotip: bulat tinggi : bulat pendek : kisut tinggi : kisut pendek 9 : 3 : 3 : 1 29

3. Penelitian W. Bateson dan R.C Punnet menemukan: persilangan antara tanaman kapri bunga ungu yang serbuk sarinya lonjong, dengan bunga kapri putih yang serbuk sarinya bulat, dihasilkan rasio fenotip 9 : 6 : 1 Jenis-jenis penyimpangan semu Hukum mendell 1. Atavisme Interaksi gen) Atavisme adalah interaksi dari beberapa gen yang menyebabkan munculnya suatu sifat yang berbeda dengan karakter indukny~ Atavisme pertama kali ditemukan oleh Bateson dan Punnet. ~ ada empat macam bentuk pial/jengger ayam yaitu: ~ Interaksi antar gen-gen yang menentukan bentuk dari pial (jengger ayam). ~ hasil temuan: karakter pial/jengger ayam tidak hanya diatur oleh satu gen, tetapi oleh dua gen yang berinteraksi.

~ tipe jengger single merupakan hasil interaksi dua gen resesif 2.Polimeri Polimeri merupakan bentuk interaksi gen yang bersifat kumulatif (saling menambah). Polimeri terjadi akibat adanya interaksi antara dua gen atau lebih, sehingga disebut juga gen ganda. ~ peristiwa polimeri mirip dengan persilangan dihibrid dominan tidak penuh (intermediat) ~ hasil temuan: biji gandum berwarna merah disilangkan dengan gamdum berwarna putih menghasilkan variasi warna warna gandum yang sangat beragam Diagram persilangan tanaman gandum

Berdasarkan persilangan di atas, terbentuknya gradasi warna biji gandum disebabkan banyak sedikitnya akumulasi gen-gen dominan, sehingga rasio fenotip nya adalah Merah : putih = 15 : 1. ~ Penyimpangan yang terjadi pada atavisme adalah bukan mengenai rasio fenotip F2, melainkan munculnya sifat baru pada pial ayam yaitu walnut dan single ~ Tipe jengger walnut merupakan hasil interaksi dari dua gen dominan yang berdiri sendiri

3. Kriptomeri Kriptomeri adalah peristiwa dimana gen dominan yang karakternya akan muncul jika bersama-sama dengan gen dominan lainnya. Jika gen dominan berdiri sendiri, maka karakternya akan tersembunyi (kriptos) ~ kriptomeri pertama kali ditemukan oleh 30

Correns ~ Interaksi antar gen-gen dominan akan menimbulkan karakter baru ~ hasil temuan: Hasil persilangan antara bunga Linnaria marocana merah dengan putih ...dihasilkan F1 seluruhnya berwarna ungu Diagram persilangan bunga Linaria marocana

Diagram persilangan epistasis dominan pada tanaman labu Diagram persilangan epistasis resesif pada warna bulu tikus Berdasarkan persilangan di atas, gen yang bersifat menutup disebut epistasis, sedangkan gen yang bersifat tertutupi disebut hipostasis, sehingga perbandingan fenotip untuk epistasis dominan = kulit hitam : kulit kuning : kulit putih = 12 : 3 : 1. Sedangkan rasio fenotip untuk epistasis resesif adalah 9 : 3 : 4 5. Gen-gen komplementer

Berdasarkan persilangan di atas, sifat yang tersembunyi (warna ungu) muncul karena adanya gen dominan yang berinteraksi, sehingga diperoleh perbandingan fenotip = ungu : merah : putih = 9 : 3 : 4 4. Epistasis - hipostasis Interaksi beberapa gen, dimana gen yang bersifat menutup disebut (epistasis) dan gen yang bersifat tertutupi (hipostasis) ~ Epistasis - hipostasis pertama kali ditemukan oleh Nelson dan Ehle ~ Interaksi gen bisa berupa gen-gen dominan (epistasis dominan), dan jika interaksi terjadi antar gen-gen resesif (epistasis resesif) ~ hasil temuan: Hasil persilangan warna kulit gandum hitam dengan warna kuning mengahasilkan warna kulit gandum pada F1 semunya hitam

Merupakan interaksi gen yang saling melengkapi. Jika satu gen tidak muncul, maka sifat yang dimaksud juga tidak muncul atau tidak sempurna ~ Pada bunga lathyrus odoratus terdapat dua gen yang saling berinteraksi dalam memunculkan pigmen bunga Gen C : membentuk pigmen warna Gen c : tidak membentuk pigmen warna Gen P : membentuk enzim pengaktif Gen p : tidak membentuk enzim pengaktif Berdasarkan karakter gen-gen tersebut, maka warna bunga hanya akan muncul jika kedua gen (penghasil pigmen dan penghasil enzim) bertemu. Jika tidak bertemu maka warna bunga yang terbentuk adalah putih Berdasarkan hasil persilangan di samping, rasio fenotip = ungu : putih = 9 : 7 Pindah silang (Crossing over) ~ proses pertukaran gen-gen antara kromatid-kromatid yang bukan pasangannya pada sepasang kromosom 31

homolog. ~ Tempat persilangan dua kromatid disebut chiasma, dan terjadi pada peristiwa meiosis I ~ Dikembangkan oleh : Morgan pada tanaman ercis bunga ungu pollen lonjong (PPLL) yang. disilangkan dengan bunga merah pollen bulat (ppll) ~ Hasil temuannya pada F1 adalah bunga ungu pollen lonjong (PpLl) ~ Hasil temuan pada F2 ternyata dihasilkan rasio fenotip galur induk ( KP) dengan galur rekombinan (KR) yang tidak sesuai dengan hukum mendell; Ungu lonjong : Ungu Bulat : merah lonjong : merah bulat = 9 : 1 : 1 : 9

Hasil Pindah silang akan terbentuk: Kombinasi Parental (KP) Kombinasi Rekombinan (RK) Gen yang berpautan tidak selamanya terpaut. Pindah silang menyebabkan pergantian alel diantara kromosom homolog, menghasilkan kombinasi yang tidak ditemukan pada induknya. Pindah silang meningkatkan keragaman genetik selain yang dihasilkan oleh pengelompokkan gen secara bebas.

Gen letal yang menyebabkan kematian saat individu menjelang dewasa disebut gen sub letal. ~ berdasarkan sifat dan pengaruhnya, gen letal dapat dibedakan atas gen letal dominan dan gen letal resesif Gen letal Dominan ~ Gen letal dominan menyebabkan kematian pada keadaan homozigot dominan. Pada keadaan heterozigot, umumnya penderita hanya mengalami kelainan ~ Contoh gen letal dominan adalah pada ayam redep. Ayam redep adalah ayam yang memiliki kaki dan sayap pendek. ~ Dalam keadaan homozigot dominan, ayam mati. Jika heterozigot, ayam hidup tetapi memiliki kelainan pada kaki dan sayap pendek. Sedangkan homozigot resesif ayam normal Rasio fenotip Letal : redep : normal = 1 : 2 :1 Rasio perbandingan tersebut menyimpang dari rasio perkawinan monohibrid Gen letal resesif ~ Gen letal resesif menyebabkan kematian jika berada dalam keadaan homozigot resesif. Pada keadaan heterozigot individu normal tetapi pembawa (carier) gen letal

, Drosophyla yang jantan +kassus mengalami pindah silang.

Pola-pola Pewarisan sifat pada manusia Cacat dan Penyakit Menurun yang terpaut kromosom seks

Gen letal ~ Gen letal adalah gen yang dalam keadaan homozigot, menyebabkan kematian pada individunya. ~ Gen letal menyebabkan kematian pada individu masih embrio atau setelah lahir.

a. Hemofilia ~ Hemofilia adalah penyakit keturunan yang mengakibatkan darah seseorang sukar membeku ~ penderita hemofilia jika terluka darahnya akan membeku sekitar 50 mnt – 2 jam, hal 32

ini akan mengakibatkan penderita mengalami kehilangan banyak darah dan dapat menimbulkan kematian ~ Penyakit ini dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut kromosom X ~ Contoh silsilah penyakit hemofilia adalah pada keluarga kerajaan Eropa. Ratu Victoria dari Inggris menderita hemofilia. ~ Genotip wanita hemofilia: HH = XHXH = Homozigot dominan = normal Hh = XHXh = heterozigot = carier = pembawa sifat Hh = XhXh = homozigot resesif = penderita hemofilia ~ genotip laki-laki hemofilia: XHY = laki-laki normal XhY = laki-laki hemofilia

b. Buta warna ~ Buta warna adalah penyakit keturunan yang menyebabkan seseorang tidak bisa membedakan warna merah dengan biru, atau kuning dengan hijau ~ Disebabkan oleh gen resesif cb (color blind) ~ gen buta warna terpaut pada kromosom X ~ genotip buta warna adalah sebagai berikut:

Cacat dan penyakit menurun yang terpaut kromosom autosom a. Albino ~ merupakan kelainan yang disebabkan tubuh seseorang tidak mampu memproduksi pigmen melanin, sehingga rambut dan badanya putih ~ Cacat albino memiliki penglihatan yang peka terhadap cahaya, disebabkan irisnya tidak memiliki pigmen ~ Disebabkan oleh gen resesif a ~ orang normal memiliki genotip Aa atau AA, sedangkan orang albino genotipnya aa d. Brachidaktili ~ Merupakan kelainan pada ruas-ruas jari yang memendek pada manusia. ~ kelainan ini disebabkan oleh gen dominan B yang bersifat letal jika dalam keadaan homozigot dominan (BB). ~ Dalam keadaan Bb, individu menderita kelainan brachidaktili, sedangkan genotip bb individu dalam keadaan normal d. Thalasemia ~ Merupakan kelainan genetik (penyakit genetik) yang disebabkan rendahnya kemampuan pembentukkan hemoglobin, terjadi karena gangguan salah satu rantai globin. ~ Thalasemia menyebabkan kemampuan eritrosit dalam mengangkut oksigen rendah (anemia) ~ Thalasemia dibedakan menjadi thalasemia mayor dan thalasemia minor. Thalasemia mayor ThTh biasanya menyebabkan kematian, h. Golongan darah ~ Golongan darah merupakan merupakan salah satu karakter yang diwariskan pada 33

manusia. ~ Terdapat 3 jenis sistem penggolongan darah pada manusia yaitu sistem ABO, sistem MN dan sistem ABO

Sistem rhesus

MUTASI

Mutasi Gen

Golongan darah tipe MN

Mutasi gen adalah perubahan susunan basa nitrogen pada nukleotida, disebut juga mutasi titik (point mutation). Perubahan susunan basa nitrogen pada triplet, menyebabkan berubah pula asam amino yang akan dikode. Demikian pula, jenis atau fungsi protein yang akan dihasilkan. Gen yang normal maupun gen mutan dapat bersifat dominan maupun resesif. Pada organisme diploid yang heterozigot, fenotip yang akan muncul adalah fenotip dari alel yang dominan, karena alel yang dominan dapat ditranskripsi dan ditranslasi menjadi protein yang berfungsi. Selanjutnya, aktivitas protein tersebut akan terlihat pada fenotipnya. Sementara itu, alel yang resesif tidak dapat ditranskripsikan dan ditranslasikan sebagaimana alel dominan, sehingga fenotipnya tidak tampak. • Mutasi • Gen • Kromosom • DNA • Mutan

34

Mutasi gen dapat terjadi melalui berbagai cara, yaitu:

a. Transisi Transisi terjadi apabila basa pirimidin pada rantai nukleotida DNA diganti oleh basa pirimidin yang lain, atau basa purin yang satu diganti oleh basa purin yang lain. Basa pirimidin timin (T) dapat diganti oleh basa sitosin (C atau S), atau sebaliknya. Basa purin adenin (A) dapat diganti oleh basa guanin (G), atau sebaliknya (Gambar 6.1).

b. Transversi Transversi terjadi apabila basa pirimidin digantikan oleh basa purin, atau sebaliknya. Akibatnya, asam amino yang dihasilkan tidak sesuai dengan pesanan. Misalnya, asam amino valin digantikan menjadi asam glutamat akan menyebabkan berubahnya asam amino penyusun protein hemoglobin. Hal ini menyebabkan bentuk eritrosit tidak normal, seperti bulan sabit. Kelainan ini disebut siklemia (sickle cell).

c. Mutasi Frame Shift (Pergeseran Rangka) Mutasi ini disebabkan oleh penambahan atau pengurangan satu atau lebih nukleotida dalam DNA, biasanya dikuti dengan pergeseran pembacaan kodon yang berakibat berubahnya rangkaian asam amino dalam protein yang dikode oleh gen tersebut. Frame shift dibedakan menjadi dua, yaitu delesi basa tunggal dan insersi basa tunggal. Delesi basa tunggal terjadi bila satu nukleotida keluar atau hilang dari rantai DNA. Insersi basa tunggal terjadi bila suatu pasangan nukleotida menyisip ke dalam rantai DNA.

2. Mutasi Kromosom Mutasi kromosom disebut juga aberasi kromosom atau mutasi besar (gross mutation), yaitu perubahan struktur atau jumlah kromosom. Mutasi kromosom banyak terjadi pada tanaman.

a. Perubahan struktur kromosom Beberapa penyebab terjadinya perubahan struktur kromosom, antara lain:

1) Delesi atau Defi siensi Delesi atau defi siensi merupakan peristiwa hilangnya sebagian kromosom normal karena patahnya kromosom. Potongan kromosom yang tidak memiliki sentromer (kromosom asentris), gen-gennya tidak berfungsi selama tahap anafase dan tertinggal pada bidang ekuatorial sel. Semakin lama, potongan kromosom tersebut akan hilang dan larut dalam plasma. Berdasarkan letak terjadinya patahan kromosom, delesi dibedakan menjadi: a) Delesi interkalar, jika terdapat dua patahan di bagian ujung kromosom. Perhatikan Gambar 6.6c. b) Delesi terminal, jika terdapat satu patahan di bagian ujung kromosom (Gambar 6.6b). Delesi ini lebih sering dijumpai dibanding delesi interkalar. Pada manusia, delesi terminal pada pasangan kromosom ke-5 menyebabkan sindrom yang disebut Cri-du-Chat di mana suara tangisannya mirip dengan suara kucing. 2) Duplikasi Duplikasi adalah penambahan bagian kromosom pada kromosom normal, sehingga dalam satu kromosom sel terdapat dua atau lebih bagian yang sama. Kromosom normal telah mengadakan replikasi (pembelahan) terlebih dahulu, kemudian mengalami patah di dua tempat. Salah satu patahan kromosom pindah dan menyambung kromosom pasangan replikasinya. Akibatnya, proses duplikasi tersebut disertai dengan terbentuknya kromosom yang mengalami delesi (Gambar 6.7). 3) Inversi Inversi adalah patahnya kromosom di dua tempat yang diikuti oleh penyisipan kembali gen-gen tetapi dengan urutan yang terbalik. Oleh karena itu, inversi dapat menyebabkan gangguan pada sintesis protein. Berdasarkan letak dua bagian yang patah pada kromosom, ada dua tipe inversi yaitu: a) Inversi parasentris, terjadi karena dua bagian yang patah terletak 35

pada satu lengan dari sebuah kromosom (tidak dipisahkan oleh sentromer). b) Inversi perisentris, terjadi karena dua bagian yang patah masingmasing terletak pada lengan kromosom yang berlainan (melewati sentromer, karena sentromer terletak diantara bagian patahan). 4) Translokasi Translokasi merupakan pindahnya potongan dari sebuah kromosom ke potongan kromosom lain yang bukan homolognya. Ada 3 tipe translokasi, yaitu: a) Translokasi tunggal, terjadi pematahan tunggal pada satu kromosom, kemudian bagian yang patah (satu tempat) pindah dan bersambungan dengan ujung potongan kromosom lain. Perhatikan Gambar 6.9a. b) Translokasi perpindahan, yaitu potongan bagian tengah (patah di 2 tempat) dari kromosom disisipkan ke tempat patahnya kromosom lain. Perhatikan Gambar 6.9b. c) Translokasi resiprok, terjadi satu pematahan pada dua kromosom non homolog, kemudian bagian yang patah saling bertukar. Perhatikan Gambar 6.9c. d) Translokasi Robertson, yaitu peristiwa mereduksi dan bertambahnya kromosom yang pertama kali diajukan oleh William. R. Robertson. Translokasi Robertson meliputi fusi kromosom dan fi si atau disosiasi kromosom. Fusi kromosom terjadi apabila 2 kromosom non homolog bergabung menjadi satu. Fisi atau disosiasi kromosom terjadi apabila suatu kromosom membelah menjadi dua.

b. Perubahan jumlah kromosom Dalam keadaan normal, jumlah kromosom yang dimiliki individu adalah stabil. Akan tetapi, adanya penyimpangan seperti peristiwa nondisjunction atau induksi yang sengaja diperlakukan menyebabkan jumlah kromosom dapat berubah. Perubahan jumlah

176

1) Euploidi Euploidi merupakan perubahan yang meliputi seperangkat genom, dimana jumlah set kromosom individu merupakan kelipatan dari jumlah set kromosom dasar (kromosom haploid). Artinya, perubahan kromosom menyebabkan berubahnya jumlah set kromosom keseluruhan. Macam-macam euploidi, antara lain: a) Monoploid Monoploid merupakan kromosom sel somatis dalam keadaan tunggal atau terdiri dari satu perangkat kromosom saja. Kebanyakan organisme eukariotik bersifat diploid, yaitu memiliki dua perangkat kromosom (2n) dalam sel somatisnya. Namun, ada beberapa yang bersifat monoploid. Misalnya, lebah madu jantan yang tumbuh dari sel telur yang tidak dibuahi (partenogenesis). b) Poliploid Poliploid merupakan keadaan organisme yang memiliki perangkat kromosom lebih dari tiga, misalnya: tetraploid, heksaploid, oktaploid, dan sebagainya. Triploid merupakan keadaan kromosom organisme yang memiliki 3 perangkat kromosom (3n) dalam sel somatisnya. Individu triploid bersifat steril. Tetraploid, yaitu bila organisme memiliki 4 perangkat kromosom (4n) dalam sel somatiknya. Individu tetraploid biasanya bersifat fertil (subur atau mampu menghasilkan keturunan). Poliploid banyak ditemukan pada tumbuhan dan jarang ditemukan pada hewan (letal). Biasanya dimanfaatkan dalam bidang pertanian untuk menghasilkan tanaman dengan varietas unggul. Contoh tanaman poliploid adalah 2/3 dari jenis rumputrumputan dan tanaman mawar (Rosa sp.). 2) Aneuploidi Aneuploidi adalah perubahan yang terjadi karena suatu individu mempunyai kekurangan atau kelebihan kromosom dibandingkan dengan individu diploid normal. Aneuploidi biasanya diakibatkan karena 36

nondisjunction (gagal berpisah) dari satu pasang kromosom homolog. Penghambatan berpisahnya kromosom pada saat pembelahan sel dapat dilakukan dengan sengaja, yaitu melalui: induksi kolkisin, dapat menghambat pembentukan spindel pembelahan; menggunakan suhu tinggi, misalnya pada tanaman jagung; dan dapat pula dengan cara pemotongan tunas, sehingga pada potongan tunas terjadi poliploid. Beberapa contoh aneuploidi antara lain: a) Monosomi Monosomi terjadi pada individu yang kehilangan satu kromosom dalam satu perangkat (2n-1). Pada wanita, kehilangan satu kromosom X pada gonosomnya akan menyebabkan sindrom Turner. Oleh karena itu, kromosom kelaminnya hanya terdiri dari satu kromosom X saja (XO). Pai, Dasar-dasar Genetika

Salah satu kemungkinan penyebab terjadinya sindroma Turner adalah adanya non disjunction pada saat pembentukan sel telur (ovum). Akibatnya, dihasilkan satu ovum tanpa kromosom X dan satu ovum yang terdiri dari dua kromosom X (XX). Pertemuan antara sperma (haploid) yang mengandung satu kromosom X dengan ovum tanpa kromosom X, membentuk zigot yang hanya mengandung satu kromosom X saja. Perhatikan Gambar 6.10. b) Trisomi Trisomi terjadi pada individu yang mempunyai kelebihan satu kromosom dalam sel-selnya (2n +1). Penyebabnya adalah nondisjunction pada saat induk mengalami gametogenesis. Trisomi dapat terjadi pada autosom maupun pada gonosom. Beberapa contoh trisomi gonosom pada manusia adalah sindrom Klinefelter (trisomi pada kromosom X), sindrom tripel X, dan sindrom XYY (pria XYY). Sementara itu, beberapa contoh dari trisomi autosom adalah sindrom Down (trisomi pada autosom 21), sindrom Ewards (trisomi pada autosom 18), sindrom Patau (trisomi pada autosom 13).

(1) Sindrom Klinefelter Individu keturunan penderita sindrom ini dapat terjadi melalui fertilisasi dari sel telur XX oleh spermatozoa Y atau dari sel telur X oleh spermatozoa XY. (2) Sindrom Tripel X Menurut penelitian Jacobs, pada jaringan ovarium banyak sel-sel ovum yang mengandung kromosom XX. Oleh karena itu, sindrom tripel X terjadi karena adanya gagal berpisah pada pembentukan gamet. (3) Sindrom XYY (Pria XYY) Individu penderita ini terjadi akibat fertilisasi antara ovum X dengan spermatozoa hasil gagal berpisah (YY). Zigot yang dihasilkan adalah XYY sehingga formulasi kromosomnya adalah 47, XYY. Perhatikan Gambar 6.14. c) Nullisomi Nullisomi adalah individu yang kehilangan sepasang kromosom homolog (2 kromosom) dalam sel-selnya (2n2). Biasanya individu dengan sifat nullisomi mempunyai peluang hidup yang sangat kecil. Tabel 6.1. Tipe-tipe dan jumlah kromosom pada aneuploidi Tipe Jumlah kromosom Contoh Disomi (normal) 2n AA BB CC Monosomi 2n-1 AA BB C Nullisomi 2n-2 AA BB Polisomi: a. Trisomi b. Dobel trisomi c. Tetrasomi d. Pentasomi 2n+1 AA BB CCC 2n+1+1 AA BBB CCC 2n+2 AA BB CCCC 2n+3 AA BB CCCCCC

d) Tetrasomi Tetrasomi terjadi pada individu yang mempunyai kelebihan 2 kromosom homolog dalam satu genom (2n +2).

37

.

38