SHARED BY: MY- · PDF fileBiologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA vi Pemetaan Biologi untuk SMA/MA Kelas XII Program IPA Berdasarkan Standar Isi Bab 1

SHARED BY: MY-DIARYZONE.BLOGSPOT.COM

Bioteknologi

i

BIOLOGIUntuk SMA/MA Kelas XII Program IPA

XII


Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA

ii

untuk SMA/MA Kelas XII Program IPA

Penulis:Faidah RachmawatiNurul UrifahAri Wijayati

Penyunting:Erminawati

Pewajah Isi:Sholichuddin Fanani

Ilustrasi:Tubagus Eko, Anom Prasetyo

Pewajah Sampul:Ipan Sopyan

Ukuran Buku:21 x 29,7 cm

BIOLOGI

5 7 4 . 0 7FAI FAIDAH Rachmawati

b Biologi : untuk SMA/ MA Kelas XII Program IPA / penulis,Faidah Rachmawati, Nurul Urifah, Ari Wijayati ; penyunting, Eminawati; ilustrasi, Tubagus Eko, Anom Prasetyo. -- Jakarta : Pusat Perbukuan,Departemen Pendidikan Nasional, 2009.

x, 172 hlm, : ilus. ; 30 cm

Bibliografi : hlm. 171IndeksISBN 978-979-068-831-5 (No. Jilid Lengkap)ISBN 978-979-068-841-4

1. Biologi-Studi dan Pengajaran I. JudulII. Nurul Urifah III. Ari Wijayati IV. Eminawati V. Tubagus EkoVI. Anom Prasetyo

Hak Cipta Buku ini dibeli Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit Ricardo Publishing and Printing

Diterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009

Diperbanyak oleh .....


Bioteknologi

iii

Kata Sambutan

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat dan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan Nasional, pada tahun 2009,telah membeli hak cipta buku teks pelajaran ini dari penulis/penerbit untukdisebarluaskan kepada masyarakat melalui situs internet (website) JaringanPendidikan Nasional.

Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional Pendidikandan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang memenuhi syarat kelayakanuntuk digunakan dalam proses pembelajaran melalui Peraturan Menteri PendidikanNasional Nomor 22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada parapenulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas oleh para siswadan guru di seluruh Indonesia.

Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepadaDepartemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load), digandakan,dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat. Namun, untukpenggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya harus memenuhiketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah. Diharapkan bahwa buku teks pelajaranini akan lebih mudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupunsekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajarini.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada parasiswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku ini sebaik-baiknya.Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu ditingkatkan mutunya. Oleh karenaitu, saran dan kritik sangat kami harapkan.

Jakarta, Juni 2009

Kepala Pusat Perbukuan

iii



iv

Kata Pengantar

Puji syukur dipanjatkan kepada Tuhan Yang Maha Esa, karena berkat rahmatdan karuniaNya buku Biologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA telah selesaidisusun.

Buku Biologi disusun berdasarkan kurikulum yang berlaku, yaitu Standar Isi.Diharapkan siswa dapat belajar aktif dan berpikir kritis untuk menyelesaikanmasalah. Sehingga, siswa mampu mengembangkan potensi kognitif, afektif, danpsikomotorik yang dimilikinya.

Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, siswamembutuhkan proses pembelajaran yang dapat membantu menghadapi segalatantangan dan permasalahan dalam kehidupan sehari-hari. Buku ini dapat menjadisalah satu media yang memberi pengetahuan tentang Biologi. Bahan-bahan pelajaranyang disajikan dalam buku ini disusun secara sederhana, praktis, dan sistematisagar mudah dipahami oleh siswa.

Semoga buku ini bermanfaat bagi siswa dan pembaca lainnya.

Jakarta, Juli 2006

iv

Bioteknologi

v

Daftar Isi

Kata Sambutan ] iii [Kata Pengantar ] iv [Daftar Isi ] v [Pemetaan Biologi ] vi [

Bab 1 Pertumbuhan danPerkembangan Tumbuhan

A. Pertumbuhan dan Perkembangan padaTumbuhan ] 2 [

B. Faktor yang MempengaruhiPertumbuhan dan PerkembanganTumbuhan ] 6 [

Mari Berkompetensi ] 17 [

Bab 2 Metabolisme SelA. Pengertian metabolisme ] 20 [B. Enzim ] 21 [C. Katabolisme ] 26 [D. Anabolisme ] 33 [Mari Berkompetensi ] 39 [

Bab 3 Materi GenetikA. Gen dan Alel ] 42 [B. DNA dan RNA ] 43 [C. Kromosom ] 48 [D. Sintesis Protein ] 50 [E. Sandi Genetik ] 52 [Mari Berkompetensi ] 57 [

Bab 4 Reproduksi SelA. Pengertian Reproduksi Sel ] 60 [B. Reproduksi Sel pada Organisme

Prokariotik ] 60 [C. Reproduksi Sel pada Organisme

Eukariotik ] 61 [D. Proses Pembentukan Gamet pada

Hewan Tingkat Tinggi danManusia ] 68 [

E. Proses Pembentukan Gamet padaTumbuhan Tingkat Tinggi ] 70 [

Mari Berkompetensi ] 73 [

Bab 5 Hereditas dan MutasiA. Pengertian Hereditas ] 76 [B. Hukum Mendel ] 76 [C. Penyimpangan Semu Hukum

Mendel ] 79 [D. Pautan, Pindah Silang, dan Gagal

Berpisah ] 83 [E. Penentuan Jenis Kelamin ] 85 [F. Pautan Seks ] 87 [G. Gen Letal ] 88 [H. Hereditas pada Manusia ] 89 [I. Mutasi ] 95 [Mari Berkompetensi ] 103 [

Bab 6 Asal -Usul KehidupanA. Teori Terbentuknya Bumi ] 106 [B. Teori Mengenai Asal- Asul

Kehidupan ] 107 [C. Teori Asal-Usul Kehidupan Lain ] 111 [D. Evolusi Biologi ] 113 [Mari Berkompetensi ] 117 [

Bab 7 EvolusiA. Pengertian Evolusi ] 120 [B. Teori Evolusi ] 122 [C. Petunjuk Evolusi ] 127 [D. Mekanisme Evolusi ] 134 [Mari Berkompetensi ] 149 [

Bab 8 BioteknologiA. Pengertian Bioteknologi ] 152 [B. Ilmu-Ilmu yang Digunakan dalam

Bioteknologi ] 152 [C. Perkembangan dan Aplikasi Bioteknologi

Tradisional dan Modern ] 153 [D. Penggunaan Mikroorganisme dalam

Bioteknologi ] 157 [E. Bioteknologi dengan Kultur Jaringan

dan Rekayasa Genetika ] 165 [

Daftar Pustaka ] 171 [Indeks ] 172 [

v


vi

Pemetaan

Biologiuntuk SMA/MA Kelas XII Program IPA Berdasarkan Standar Isi

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Materi

A. Pertumbuhan dan Perkembanganpada Tumbuhan

B. Faktor yang MempengaruhiPertumbuhan dan PerkembanganTumbuhan

Standar Kompetensi

Melakukan percobaanpertumbuhan danperkembangan padatumbuhan

Kompetensi Dasar

- Merencanakan percobaan pengaruh faktor luarterhadap pertumbuhan tumbuhan

- Melaksanakan percobaan pengaruh faktor luarterhadap pertumbuhan tumbuhan

- Mengkomunikasikan hasil percobaan pengaruhfaktor luar terhadap pertumbuhan tumbuhan

Bab 2 Metabolisme Sel

Materi

A. Pengertian metabolisme

B. Enzim

C. Katabolisme

D. Anabolisme

Standar Kompetensi

Memahami pentingnyaproses metabolismepada organisme

Kompetensi Dasar

- Mendeskripsikan fungsi enzim dalam prosesmetabolisme

- Mendeskripsikan proses katabolisme dananabolisme karbohidrat

- Menjelaskan keterkaitan antara prosesmetabolisme karbohidrat dengan metabolismelemak dan protein

Bab 3 Materi Genetik

Materi

A. Gen dan Alel

B. DNA dan RNA

C. Kromosom

D. Sintesis Protein

E. Sandi Genetik

Standar Kompetensi

Memahami penerapankonsep dasar danprinsip-prinsip hereditasserta implikasinya padaSalingtemas

Kompetensi Dasar

- Menjelaskan konsep gen, DNA, dan kromosom

- Menjelaskan hubungan gen (DNA)-RNA-polipeptida dan proses sintesis protein

Bab 4 Reproduksi Sel

Materi

A. Pengertian Reproduksi Sel

B. Reproduksi Sel pada OrganismeProkariotik

C. Reproduksi Sel pada OrganismeEukariotik

D. Proses Pembentukan Gametpada Hewan Tingkat Tinggi danManusia

E. Proses Pembentukan Gametpada Tumbuhan Tingkat Tinggi

Standar Kompetensi


Kompetensi Dasar

- Menjelaskan keterkaitan antara prosespembelahan mitosis dan meiosis denganpewarisan sifat

vi

Bioteknologi

vii

Bab 5 Hereditas dan Mutasi

Materi

A. Pengertian Hereditas

B. Hukum Mendel

C. Penyimpangan Semu HukumMendel

D. Pautan, Pindah Silang, dan GagalBerpisah

E. Penentuan Jenis Kelamin

F. Pautan Seks

G. Gen Letal

H. Hereditas pada Manusia

I. Mutasi

Standar Kompetensi


Kompetensi Dasar

- Menerapkan prinsip hereditas dalammekanisme pewarisan sifat

- Menjelaskan peristiwa mutasi dan implikasinyadalam Salingtemas

Bab 6 Asal-Usul Kehidupan

Materi

A. Teori Terbentuknya Bumi

B. Teori Mengenai Asal- AsulKehidupan

C. Teor Asal-Usul Kehidupan Lain

D. Evolusi Biologi

Standar Kompetensi

Memahami teorievolusi sertaimplikasinya padaSalingtemas

Kompetensi Dasar

- Menjelaskan teori, prinsip, dan mekanismeevolusi biologi

Bab 7 Evolusi

Materi

A. Pengertian Evolusi

B. Teori Evolusi

C. Petunjuk Evolusi

D. Mekanisme Evolusi

Standar Kompetensi

Memahami teorievolusi sertaimplikasinya padaSalingtemas

Kompetensi Dasar

- Mengkomunikasikan hasil studi evolusi biologi

- Mendeskripsikan kecenderungan baru tentangteori evolusi

Bab 8 Bioteknologi

Materi

A. Pengertian Bioteknologi

B. Ilmu-Ilmu yang Digunakan dalamBioteknologi

C. Perkembangan dan AplikasiBioteknologi Tradisional danModern

D. Penggunaan Mikroorganismedalam Bioteknologi

E. Bioteknologi dengan KulturJaringan dan Rekayasa Genetika

Standar Kompetensi

Memahami prinsip-prinsip dasarbioteknologi sertaimplikasinya padaSalingtemas

Kompetensi Dasar

- Menjelaskan arti, prinsip dasar, dan jenis-jenisbioteknologi

- Menjelaskan dan menganalisis peranbioteknologi serta implikasi hasil-hasilbioteknologi pada Salingtemas

vii


viii

Petunjuk Penggunaan Buku

Untuk memudahkan kamu dalam mempelajari buku ini, maricermati bagian-bagian yang terdapat pada buku ini.

B I O L O G IBekerjalah dengan teman sekelompokmu.

JudulStruktur Biji dan Kecambah Monokotil dan Dikotil

TujuanMempelajari perbedaan struktur biji dan kecambah jag(monokotil) dan kacang tanah (dikotil).

Bahan dan Alat1) Biji jagung dan kacang tanah masing-masing ± 10 butir2) Wadah plastik yang berisi media kapas basah

Cara KerjaA. Mempelajari Struktur Biji1) Amati biji jagung dan biji kacang tanah dengan cara memb

biji tersebut. Sehingga, kamu dapat mengamati embrio yada di dalam biji.

2) Gambarlah struktur biji jagung dan kacang tanah tersedan tuliskan bagian-bagiannya.

B. Mempelajari Struktur Kecambah1) Kecambahkan biji jagung dan biji kacang tanah dalam wa

plastik dengan media kapas basah.2) Setelah berumur ± 1 minggu, gambar dan tuliskan bag

bagian kecambah.

Pertanyaan1) Sebutkan perbedaan antara struktur biji jagung dan

kacang tanah.2) Jelaskan fungsi dari bagian-bagian embrio biji yang t

kamu amati.3) Sebutkan perbedaan antara kecambah jagung dan kac

tanah.4) Sebutkan perbedaan antara tanaman dikotil dan monok

Apa yang dapat disimpulkan? Diskusikan hasil kelompokdengan kelompok lain.

Mari MencobaMari Mencobaberisikegiatanuntukmembuktikanteori

Judul Bab dan Peta Konsep berisigambaran tentang materi yang akandipelajari dalam bab tersebut

Sintesis ProteinD Protein adalah suatu

berbagai asam amino. Syang mempunyai kemabiokimia dalam proses mhasil penelitian Beadle danproses metabolisme atau pengendalian enzim. Jadmenyebabkan perubahanamino, yang selanjutnydalam proses metabolism

Protein tidak disintemelalui proses transkripsproses replikasi DNA unttranslasi adalah proses peterdapat pada RNA-d polipeptida. Dalam tranmodel untuk sintesis protetranskripsi dan translasi duraian berikut ini.

Transkripsi adalah prruas DNA (gen) ke dalamenzim transkriptase sebapada utas RNA-d ditenterdapat pada satu ruas Ddicari padanan ribonuklemenjadi rantai RNA-d.

Pembacaan oleh tran(promotor) sampai tandyang diapit oleh kedua taGen merupakan pengenterdapat pada ruas di an

1. Transkripsi

Setelah proses transelanjutnya RNA-d kelucetakan dalam penyusuproses translasi. Informad terdapat pada runtunajenis kombinasi 3 basa ysandi genetik (kodon) temenjadi satu jenis asam hanya bagian tertentu ysintesis protein, yaitu ruasdan kodon akhir (UAA, U

2. Translasi

Gambar 3.11Protein

Diskusikan denganteman sebangkumu.Di manakah tempatterjadinya transkripsidan translasi?

Asam amino

viii

BabBab Pertumbuhan danPerkembangan Tumbuhan11Peta Konsep

Auksin

Giberelin

Gas etilen

Asam absisat

Nutrisi dan air

Cahaya

Suhu

Kelembapan

Hormon

Faktor lingkungan

Sitokinim

Oksigen

Perkecambahan

Pertumbuhan primer

Pertumbuhan sekunder

Struktur biji

Faktor yang mempengaruhiPertumbuhan dan perkembangantumbuhan

Pertumbuhan dan perkembanganpada tumbuhan

Pertumbuhan danperkembangan tumbuhan

Fisiologi perkecambahan

foto atauilustrasi dapatmembantumu dalammemahami materi

mengajakmu untukbersosialisasi denganteman atau guru melaluiMari Berdiskusi

Bioteknologi

ix

1. Makhluk hidup menunjukkan prosespertumbuhan pada peristiwa peruba-han biologis, kecuali ….a. pertambahan volume selb. pertambahan jumlah selc. bersifat reversible atau dapat balikd. pertambahan ukuran sele. bersifat irreversible

2. Ujung batang tanaman dapat mem-bengkok ke arah datangnya cahayakarena pengaruh hormon ….a. gas etilen d. giberelinb. auksin e. sitokininc. asam absisat

3. Buah semangka tanpa bij i dapatkamu peroleh dengan memberikanhormon ….a. sitokinin d. auksinb. giberelin e. etilenc. asam absisat

4. Unsur makro yang berperan sebagaikofaktor enzim tumbuhan adalah ….a. C, H, dan O d. N, C, dan Ob. O, P, dan H e. K, Ca, dan Nc. K, Ca, dan Mg

5. Hormon yang berperan mempercepatproses pemasakan buah adalahhormon ….a. gas etilen d. giberelinb. asam absisat e. sitokininc. auksin

6. Yang te rmasuk per tumbuhansekunder adalah pertumbuhan padabagian-bagian ….a. x i l e m s e k u n d e r d a n f l o e m

sekunder

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat di setiap soal-soal berikut.

b. ujung akar dan xilem sekunderc. xilem primer dan floem primerd. ujung akar dan ujung batange. ujung akar saja

7. Unsur yang diambil dari udara untukpertumbuhan dan perkembangantumbuhan hijau adalah ….a. Nitrogen d. Hidrogenb. Oksigen e. Natriumc. Karbon

8. Peluruhan daun pada musim keringdisebabkan oleh hormon ….a. auksin d. giberelinb. asam absisat e. gas etilenc. sitokinin

9. Contoh hormon sitokinin adalah ….a. asam indolasetatb. zeatinc. asam fenil asetatd. etepone. uilen

1 0 .Jika kamu menanam tumbuhan padamedia air disebut ….a. hidroponikb. aeroponikc. media biasad. media gambute. media arang

1 1 .Untuk menghilangkan sifat kerdilsecara genet ik pada tumbuhan,dibutuhkan hormon ….a. auksin d. giberelinb. sitokinim e. traumalinc. kaukalin

M a r i B e r k o m p e t e n s iM a r i B e r k o m p e t e n s i

gung

belahyang

ebut

adah

gian-

n biji

telah

cang

kotil.

kmu

berisi soal dalam bentukpilihan dan uraian yangbertujuan mengetahuipemahamanmu terhadapmateri yang telah dipelajaridalam satu bab

u makromolekul yang disusun olehSedangkan, enzim adalah proteinmpuan sebagai katalisator reaksimetabolisme seluler. Berdasarkann Tatum (1941), gen mengendalikankehidupan individu melalui prosesdi, perubahan struktur gen dapat

n struktur protein pada tingkat asamya akan menyebabkan perubahanme.

esis langsung oleh gen, melainkansi dan translasi. Transkripsi adalahtuk membentuk RNA-d. Sedangkan,enerjemahan informasi genetik yang

menjadi runtunan asam aminonskripsi, DNA digunakan sebagaiein. Untuk lebih mengetahui tentangdalam sintesis protein, mari cermati

roses transfer informasi genetik darim molekul RNA yang dipandu olehagai katalisatornya. Runtunan basantukan oleh runtunan basa yangDNA, dan setiap basa tersebut akaneotidanya, kemudian dirangkaikan

nskriptase dimulai dari tanda awalda akhir (terminator). Hanya ruasnda itu yang akan ditranskripsikan.

ndali protein sehingga gen harusntara promotor dan terminator.

nskripsi di dalam inti sel selesai,uar dari inti untuk menjadi modelunan rangkaian asam amino padaasi genetik yang dibawa oleh RNA-n basa yang dikandungnya. Setiap

yang berdampingan mengandungertentu, yang dapat diterjemahkan

amino. Dalam satu rantai RNA-d,yang menjadi pola cetakan dalams yang diapit oleh kodon awal (AUG)UAG, UGA)

5. Asal-Usul Kloroplas

Seperti halnya mitokondria, kloroplas juga terbentuk melaluiendosimbiosis. Pada awal pertengahan kehidupan telah terbentuksel autotrof yang diduga mirip dengan Cyanobakteri (bakteri biru)pada masa sekarang ini. Sel purba heterotrof yang bernapas secaraaerobik dan memiliki membran inti, menelan sel autotrof yang mampuberfotosintesis.

Sel autotrof yang hidup di dalamnya mendapatkan karbondioksida dan air dari sel inangnya, sementara itu sel inangmendapatkan oksigen dan hasil-hasil fotosintesis. Sel autotrof iniakhirnya menjadi kloroplas. Terbentuklah sel berkloroplas, berinti,memiliki mitokondria, yang merupakan cikal bakal sel tumbuhan.

Hipotesis endosimbiosis kloroplas ini dikemukakanberdasarkan kenyatan pada saat ini, bahwa:a) Kloroplas memiliki membran rangkap dan membran luarnya

mirip dengan struktur membran sel.b) Ada beberapa fotosintetik (cyanobakteria) yang memiliki

membrane fotosintetik, yang mirip dengan tilakoid padakloroplas.

c) Didalam kloroplas terdapat DNA yang juga dijumpai padabakteri fotosintetik.

d) Kloroplas dapat bertambah banyak melalui pembelahan,seperti halnya bakteri.

Kenyataan saat ini bahwaperbedaan antara hewantingkat rendah dan tumbuhantingkat rendah tidak jelas. Halini menyebabkan para pakarberpendapat bahwa hewandan tumbuhan bersel satuberasal satu, yaitu berasal darinenek moyang yang sama.Bentuk asal yang sama inimerupakan asal dari flageliatayang ada saat ini. Contohflageliata yang memiliki sifatseperti hewan dan tumbuhanadalah Euglena.

(Encarta, 2005)

1234567890123456789012345123456789012345678901234512345678901234567890123451234567890123456789012345123456789012345678901234512345678901234567890123451234567890123456789012345

Kamu telah mempelajari asal-usul kehidupan. Hal-hal penting apasajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlah dalambentuk rangkuman. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmu denganrangkuman teman. Berikan masukan dan saran pada rangkuman masing-masing.

Evolusi = suatu teori yang menjelaskan bahwa makhluk terbentuk secaratiba-tiba dari benda mati.

Evolusi Biokimia = suatu teori yang menjelaskan perubahan-perubahan secaraperlahan-lahan tentang terbentuknya bahan-bahan organikdari bahan-bahan anorganik.

Daftar IstilahDaftar Istilah

berisi rangkuman dari materiyang dipelajari dalam satu bab

berisi beberapa istilah yangterdapat di setiap bab

berisi informasi yangberkaitan denganmateri yang sedangdibahas

ix

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

1

BabBab Pertumbuhan danPerkembangan Tumbuhan11

Peta Konsep

Auksin

Giberelin

Gas etilen

Asam absisat

Nutrisi dan air

Cahaya

Suhu

Kelembapan

Hormon

Faktor lingkungan

Sitokinim

Oksigen

Perkecambahan

Pertumbuhan primer

Pertumbuhan sekunder

Struktur biji

Faktor yang mempengaruhiPertumbuhan dan perkembangantumbuhan

Pertumbuhan danperkembangan pada tumbuhan

Pertumbuhan danperkembangan tumbuhan

Fisiologi perkecambahan



2

Pernahkah kamu memperhatikan tinggi badanmu? Cobakamu bandingkan tinggi badanmu sewaktu di SMP dengansekarang. Apakah ada perubahan? Kamu sekarang bertambahtinggi. Hal ini terjadi karena kamu mengalami pertumbuhan.Pertumbuhan adalah suatu proses pertambahan ukuran, baikvolume, bobot, jumlah sel atau protoplasma yang bersifatirreversible (tidak dapat kembali ke asal).

Pertumbuhan dan perkembangan terjadi pada makhlukhidup, baik pada manusia, hewan, maupun tumbuhan.Sekarang, kamu akan mempelajari pertumbuhan dan perkem-bangan pada tumbuhan. Bagaimana proses pertumbuhan danperkembangan pada tumbuhan, faktor-faktor apa saja yangmempengaruhinya? Kamu akan mengetahui jawabannyasetelah mempelajari bab ini, mari ikuti pembahasan berikut ini.

Pertumbuhan danPerkembanganpada Tumbuhan

A

Biji adalah alat reproduksi, penyebaran, dankelangsungan hidup suatu tumbuhan. Selain itu,bagi tumbuhan berbiji, biji merupakan awal darikehidupan tumbuhan baru di luar induknya.

Jika biji tanaman dikotil seperti kacang-kacangan, kamu belah menjadi dua, kamu akanmendapatkan struktur biji yang terdiri atas plumula,hipokotil, radikula, kotiledon dan embrio.Sedangkan, struktur biji tanaman monokotil,misalnya jagung terdiri atas koleoptil, plumula,radikula, koleoriza, skutelum dan endosperma.

Bagian-bagian biji tersebut mempunyai fungsi masing-masing untuk pertumbuhan tanaman. Pada biji tanaman dikotilmaupun monokotil, plumula merupakan poros embrio yangtumbuh ke atas yang selanjutnya akan tumbuh menjadi daunpertama, sedangkan radikula adalah poros embrio yang tumbuhke bawah dan akan menjadi akar primer. Pada tanamanmonokotil, misalnya jagung, kotiledon mengalami modifikasimenjadi skutelum dan koleoptil. Skutelum berfungsi sebagai alatpenyerap makanan yang terdapat di dalam endosperma,sedangkan koleoptil berfungsi melindungi plumula. Selain itu,pada jagung juga terdapat koleoriza yang berfungsi melindungiradikula.

1. Struktur Biji

Tumbuhan merupakan salah satu organisme hidup yangmemiliki ciri-ciri, antara lain tumbuh dan berkembangbiak.Tumbuhan berbiji (monokotil dan dikotil) memiliki alatperkembangbiakan berupa biji. Mari cermati.

Gambar 1.1Struktur biji monokotil (a) dandikotil (b)

Diskusikan dengan temansebangkumu.Apa perbedaan bijimonokotil dan dikotil?

kulit biji

plumula

radikula

hipokotil

epikotil

kotiledon

a) Kacang (dikotil)

b) Jagung (monokotil)

kotiledon (skutelum)

plumula

koleoriza

jaringan buah

kulit biji

endospern

epikotil

radikula

koleoptil

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idSHARED BY: MY-DIARYZONE.BLOGSPOT.COM


3

2. Perkecambahan

Diskusikan dengan temansebangkumu.Apa perbedaan antaraperkecambahan epigealdan hipogeal?

Gambar 1.2Perkecambahan epigeal (a)dan hipogeal (b)

daun muda

epikotil

radikula

kotiledon

Perkecambahan adalah peristiwa tumbuhnya embrio didalam biji menjadi tanaman baru. Biji akan berkecambah jikaberada dalam lingkungan yang sesuai. Proses perkecambahanini memerlukan suhu yang cocok, banyaknya air yang memadai,persediaan oksigen yang cukup, kelembapan, dan cahaya.

Struktur biji yang berbeda antara tumbuhan monokotil dandikotil akan menghasilkan struktur kecambah yang berbedapula. Pada tumbuhan monokotil, struktur kecambah meliputiradikula, akar primer, plumula, koleoptil, dan daun pertama.Sedangkan, pada kecambah tumbuhan dikotil terdiri atas akarprimer, hipokotil, kotiledon, epikotil, dan daun pertama.

Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dapatdibedakan menjadi dua, yaitu epigeal dan hipogeal.a. Pada perkecambahan epigeal, kotiledon terdapat di

permukaan tanah karena terdorong oleh pertumbuhanhipokotil yang memanjang ke atas.

b. Pada perkecambahan hipogeal, kotiledon tetap berada dibawah tanah, sedangkan plumula keluar dari permukaantanah disebabkan pertumbuhan epikotil yang memanjangke arah atas.

daun muda

radikula

kotiledon

(a)

(b)

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


4

Bekerjalah dengan teman sekelompokmu.

JudulStruktur Biji dan Kecambah Monokotil dan Dikotil

TujuanMempelajari perbedaan struktur biji dan kecambah jagung(monokotil) dan kacang tanah (dikotil).

Bahan dan Alat1) Biji jagung dan kacang tanah masing-masing ± 10 butir2) Wadah plastik yang berisi media kapas basah

Cara KerjaA. Mempelajari Struktur Biji1) Amati biji jagung dan biji kacang tanah dengan cara

membelah biji tersebut. Sehingga, kamu dapat mengamatiembrio yang ada di dalam biji.

2) Gambarlah struktur biji jagung dan kacang tanah tersebutdan tuliskan bagian-bagiannya.

B. Mempelajari Struktur Kecambah1) Kecambahkan biji jagung dan biji kacang tanah dalam

wadah plastik dengan media kapas basah.2) Setelah berumur ± 1 minggu, gambar dan tuliskan bagian-

bagian kecambah.

Pertanyaan1) Tuliskan perbedaan antara struktur biji jagung dan biji

kacang tanah.2) Jelaskan fungsi dari bagian-bagian embrio biji yang telah

kamu amati.3) Tuliskan perbedaan antara kecambah jagung dan kacang

tanah.4) Tuliskan perbedaan antara tanaman dikotil dan monokotil.

Apa yang dapat disimpulkan? Diskusikan hasil kelompokmudengan kelompok lain.

Mari MencobaMari Mencoba

Untuk mengetahui struktur biji dan kecambah monokotildan dikotil. Coba kamu lakukan percobaan berikut ini.


5

Untuk memulai kehidupannya, biji harus berkecambahmenjadi tanaman baru. Perkecambahan biji dimulai denganimbibisi dan diakhiri ketika radikula memanjang atau munculmelewati kulit. Perkecambahan biji dapat dibagi menjadi4 tahap, yaitu:a) Hidrasi atau imbibisi; selama kedua periode tersebut, air

masuk ke dalam embrio dan membasahi protein dan koloidlain.

b) Pembentukan atau pengaktifan enzim yang menyebabkanpeningkatan aktivitas metabolik.

c) Pemanjangan sel radikula, diikuti munculnya radikula darikulit biji.

d) Pertumbuhan kecambah selanjutnya adalah pertumbuhanprimer.

3. Fisiologi Perkecambahan

Setelah proses perkecambahan, tumbuhan mengalamipertumbuhan dan perkembangan lebih lanjut. Tumbuhanakan membentuk akar, batang, dan daun. Ujung batangdan ujung akar akan tumbuh memanjang karena adanyaaktivitas sel-sel meristematis. Proses ini disebut pertumbuhanprimer. Sel-sel meristem dapat juga berdiferensiasi menjadisel-sel yang memiliki struktur dan fungsi yang khusus.

Daerah pertumbuhan pada ujung batang dan ujungakar dapat dibedakan menjadi 3 daerah, yaitu:a) Daerah pembelahan terdapat pada ujung akar.

Sel-sel meristem di daerah ini akan mengalamipertumbuhan dan perkembangan struktur akarpertama.

b) Daerah pemanjangan terletak setelah daerahpembelahan. Pada daerah ini, sel-sel mengalamipembesaran dan pemanjangan.

c) Daerah diferensiasi. Daerah yang sel-selnyaberdiferensiasi menjadi sel-sel yang memilikistruktur dan fungsi khusus.

4. Pertumbuhan Primerkorteks

epidermispembuluhsilinder

rambutakar

seratselulosa

daerahapikal

meristem

tudungakar

Di antara xilem dan floem terdapat kambium yang sel-selnya aktif membelah. Pada tumbuhan dikotil, jaringan xilemdan floem primer terdapat pada batang dan akar yang hidupselama periode yang relatif pendek. Kemudian, fungsinyadiambil alih oleh jaringan pembuluh sekunder yang dihasilkanoleh kambium yang aktif membelah.

5. Pertumbuhan Sekunder

Gambar 1.3Daerah pemanjangan akar

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


6

Pertumbuhan kambium ke arah luar membentuk floemsekunder, dan ke arah dalam membentuk xilem sekundersehingga batang tumbuhan bertambah besar. Aktivitaskambium yang membentuk xilem dan floem sekunder inidisebut pertumbuhan sekunder. Semua jaringan yang ada disebelah dalam kambium disebut kayu, sedangkan di sebelah luarkambium disebut kulit atau papagan.

Pembentukan xilem dan floem sekunder pada batangterjadi karena aktivitas kambium yang dipengaruhi oleh musim.Jika kondisi lingkungan kurang menguntungkan, maka aktivitaskambium menjadi rendah sehingga xilem dan floem sekunderyang dihasilkan sedikit. Namun sebaliknya, pada musim hujan,aktivitas kambium ini akan meningkat. Perbedaan aktivitaskambium akan menghasilkan jejak pada batang yang disebutlingkaran tahun.

getah kayu

pusat kayu

lingkaran

pusat kayu

getah kayu

kambium

floemkambium gabusgabus

Gambar 1.4Lingkaran tahun

Faktor yangMempengaruhi

Pertumbuhan danPerkembangan

Tumbuhan

B Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sangatdipengaruhi oleh faktor dalam dan faktor luar tumbuhan.Faktor dalam adalah semua faktor yang terdapat dalam tubuhtumbuhan antara lain faktor genetik yang terdapat di dalamgen dan hormon. Gen berfungsi mengatur sintesis enzim untukmengendalikan proses kimia dalam sel. Hal ini yangmenyebabkan pertumbuhan dan perkembangan. Sedangkan,hormon merupakan senyawa organik tumbuhan yang mampumenimbulkan respon fisiologi pada tumbuhan.

Faktor luar tumbuhan yang sangat mempengaruhipertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, yaitu faktorlingkungan berupa cahaya, suhu, oksigen dan kelembapan.Untuk lebih memahami, mari cermati uraian berikut ini.

Hormon tumbuhan adalah suatu senyawa organik yangdisintesis di salah satu bagian tumbuhan dan dipindahkan ke

1. Hormon

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


7

bagian yang lain, pada konsentrasi yang sangat rendah mampumenimbulkan respon fisiologis. Hormon mempengaruhi responpada bagian tumbuhan, seperti pertumbuhan akar, batang,pucuk, dan pembungaan. Respon tersebut tergantung padaspesies, bagian tumbuhan, fase perkembangan, konsentrasihormon, interaksi antar hormon, dan berbagai faktorlingkungan.

Terdapat lima hormon tumbuhan yang dikenal, yaituauksin, giberelin, sitokinin, gas etilen, dan asam absisat (ABA).Mari cermati.

a. Auksin

Istilah auksin pertama kali digunakan oleh Frits Went yangmenemukan bahwa suatu senyawa menyebabkan pembeng-kokan koleoptil ke arah cahaya. Pembengkokan koleoptil yangterjadi akibat terpacunya pemanjangan sel pada sisi yangditempeli potongan agar yang mengandung auksin.

Auksin yang ditemukan Went kini diketahui sebagai asamindol asetat (IAA). Selain IAA, tumbuhan mengandung tigasenyawa lain yang dianggap sebagai hormon auksin, yaitu4-kloro indolasetat (4 kloro IAA) yang ditemukan pada biji mudajenis kacang-kacangan, asam fenil asetat (PAA) yang ditemuipada banyak jenis tumbuhan, dan asam indolbutirat (IBA) yangditemukan pada daun jagung dan berbagai jenis tumbuhandikotil.

Auksin berperan dalam berbagai macam kegiatantumbuhan di antaranya adalah:

1) Perkembangan buahPada waktu biji matang berkembang, biji mengeluarkan

auksin ke bagian-bagian bunga sehingga merangsang pemben-tukan buah. Dengan demikian, pemberian auksin pada bungayang tidak diserbuki akan merangsang perkembangan buahtanpa biji. Hal ini disebut partenokarpi.

2) Dominansi apikalDominansi apikal adalah pertumbuhan ujung pucuk suatu

tumbuhan yang menghambat perkembangan kuncup lateral dibatang sebelah bawah. Dominansi apikal merupakan akibat daritranspor auksin ke bawah yang dibuat di dalam meristem apikal.

3) AbsisiDaun muda dan buah muda membentuk auksin, agar

keduanya tetap kuat menempel pada batang. Tetapi, bilapembentukan auksin berkurang, selapis sel khusus terbentuk dipangkal tangkai daun dan buah sehingga daun dan buah gugur.

Gambar 1.5Auksin di pucuk hilangapabila pucuk dipangkas

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


8

4) Pembentukan akar adventifAuksin merangsang pembentukan akar liar yang tumbuh

dari batang atau daun pada banyak spesies.

b. Giberelin

Giberelin pertama kali ditemukan di Jepangpada 1930 dari kajian terhadap tanaman padiyang sakit. Padi yang terserang jamur Gibberellafujikuroi tersebut tumbuh terlalu tinggi. Parailmuwan Jepang mengisolasi zat dari biakanjamur tersebut. Zat ini dinamakan giberelin.Bentuk-bentuk giberelin diantaranya adalah GA3,GA1, GA4, GA5, GA19, GA20, GA37, dan GA38.Giberelin diproduksi oleh jamur dan tumbuhantinggi.

Giberelin disintesis di hampir semua bagian tanaman,seperti biji, daun muda, dan akar. Giberelin memiliki beberapaperanan, antara lain:1) Memacu perpanjangan secara abnormal batang utuh.2) Perkecambahan biji dan mobilisasi cadangan makanan dari

endosperm untuk pertumbuhan embrio.3) Perkembangan bunga dan buah.4) Menghilangkan sifat kerdil secara genetik pada tumbuhan.5) Merangsang pembelahan dan pemanjangan sel.

c. Sitokinin

Kinetin merupakan sitokinin sintetik yang pertamaditemukan oleh Carlos Miller pada ikan kering. Setelah ituditemukan senyawa sitokinin yang lain dalam endosperma cairjagung, yaitu zeatin. Sitokinin sintetik lainnya adalah BAP(6-benzilaminopurin) dan 2-ip.

Sitokinin mempunyai beberapa fungsi, antara lain:1) Memacu pembelahan sel dalam jaringan meristematik.2) Merangsang diferensiasi sel-sel yang dihasilkan dalam

meristem.3) Mendorong pertumbuhan tunas samping dan perluasan

daun.4) Menunda penuaan daun.5) Merangsang pembentukan pucuk dan mampu memecah

masa istirahat biji (breaking dormancy).

d. Gas etilen

Buah-buahan terutama yang sudah tua melepaskan gasyang disebut etilen. Etilen disintesis oleh tumbuhan dan

Gambar 1.6Pengaruh giberelin padabuah anggur (kanan)

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


9

menyebabkan proses pemasakan yang lebih cepat. Selain etilenyang dihasilkan oleh tumbuhan, terdapat etilen sintetik, yaituetepon (asam 2-kloroetifosfonat). Etilen sintetik ini sering digunakan para pedagang untuk mempercepat pemasakan buah.

Selain memacu pematangan, etilen juga memacuperkecambahan biji, menebalkan batang, mendorong gugurnyadaun, dan menghambat pemanjangan batang kecambah. Selainitu, etilen menunda pembungaan, menurunkan dominansiapikal dan inisiasi akar, dan menghambat pemanjangan batangkecambah.

e. Asam absisat (ABA)

Asam absisat (ABA) merupakan penghambat (inhibitor)dalam kegiatan tumbuhan. Hormon ini dibentuk pada daun-daun dewasa. Asam absisat mempunyai peran fisiologisdiantaranya adalah:1) Mempercepat absisi bagian tumbuhan yang menua, seperti

daun, buah dan dormansi tunas.2) Menginduksi pengangkutan fotosintesis ke biji yang sedang

berkembang dan mendorong sintesis protein simpanan.3) Mengatur penutupan dan pembukaan stomata terutama

pada saat cekaman air.

Untuk lebih memahami pengaruh hormon padatumbuhan, coba kamu lakukan kegiatan di bawah ini.


JudulPengaruh Berbagai Konsentrasi Auksin terhadap InisiasiAkar

TujuanMengetahui pengaruh auksin terhadap inisiasi akar.

Bahan dan Alat1) Kecambah kacang panjang berumur lima hari sebanyak

12 buah2) Botol dengan tutup yang berlubang dan di luarnya dilapisi

oleh plastik hitam sebanyak 4 buah3) Pisau atau silet dan penggaris



10

Faktor-faktor lingkungan yang dapat mempengaruhipertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, antara lain:cahaya, air, mineral, kelembapan, suhu, dan gaya gravitasi.

a. Nutrisi dan AirPertumbuhan dan perkembangan tumbuhan membutuhkan

nutrisi. Nutrisi ini harus tersedia dalam jumlah cukup danseimbang, antara satu dengan yang lain. Nutrisi diambil tumbuhandari dalam tanah dan udara. Unsur-unsur yang dibutuhkan olehtumbuhan dikelompokkan menjadi dua, yaitu zat-zat organik(C, H, O, dan N) dan garam anorganik (Fe2+. Ca2+, dan lain-lain).

Berdasarkan jumlah kebutuhan tumbuhan, unsur-unsurdapat dikelompokkan menjadi dua, yaitu unsur makro dan unsurmikro. Unsur yang dibutuhkan tumbuhan dalam jumlah besardisebut unsur makro. Contohnya: C, H, O, N, P, K, S, dan asamnukleat. Sedangkan, unsur mikro adalah unsur-unsur yangdibutuhkan dalam jumlah sedikit. Contohnya: Cl, Mn, Fe, Cu,Zn, B, dan Mo.

Pertumbuhan tanaman akan terganggu jika salah satu unsuryang dibutuhkan tidak terpenuhi. Misalnya, kurangnya unsurnitrogen dan fosfor pada tanaman menyebabkan tanaman menjadikerdil. Kekurangan magnesium dan kalsium menyebabkantanaman mengalami klorosis (daun berwarna pucat).

2. Faktor Lingkungan

Cara Kerja1. Siapkan 4 buah botol yang berisi 200 ml larutan:

a. Destilata (air)b. Larutan IAA dengan konsentrasi 0,1 mg/lc. Larutan IAA dengan konsentrasi 0,5 mg/ld. Larutan IAA dengan konsentrasi 1,0 mg/l

2. Potong kecambah kacang panjang tepat di atas permukaanmedia tanamnya.

3. Hilangkan kotiledon, dan potong hipokotil pada 5 cm daribekas tempat menempelnya kotiledon. Dengan cepatmasukkan hipokotil tersebut ke dalam lubang pada tutupbotol sehingga daun berada di luar botol. Letakkan semuabotol pada meja lab. Seminggu kemudian, lakukanpengamatan terhadap inisiasi akar. Hitunglah jumlah akardan panjang akar. Bandingkan hasil inisiasi akar antarakontrol, Larutan IAA 0,1 mg/l, Larutan IAA 0,5 mg/l, danLarutan IAA 1,0 mg/l.



11

Pemenuhan kebutuhan unsur tumbuhan diperoleh melaluipenyerapan oleh akar dari tanah bersamaan denganpenyerapan air. Air dibutuhkan tanaman untuk fotosintesis,tekanan turgor sel, mempertahankan suhu tubuh tumbuhan,transportasi, dan medium reaksi enzimatis.

Penemuan zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan untukpertumbuhan dan perkembangan menyebabkan manusiamengembangkan suatu cara penanaman tumbuhan denganmemberikan nutrisi yang tepat bagi tumbuhan. Contohaplikasinya adalah kultur jaringan dan hidroponik. Kulturjaringan membudidayakan suatu jaringan tanaman menjaditanaman kecil yang mempunyai sifat sepertiinduknya. Media tanam kultur jaringan berupalarutan atau padatan yang kaya nutrisi untuktumbuh tanaman. Kultur jaringan ini dapatmenghasilkan tanaman baru dalam jumlahbanyak dalam waktu yang relatif singkat.Sedangkan, hidroponik adalah metodepenanaman dengan menggunakan air kayanutrisi sebagai media tanam. Untuk lebihmemahami, mari cermati Tabel 1.1 Nutrisitumbuhan berikut ini.

Gambar 1.7Tanaman hidroponik

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

MakronutrienKarbon (C)

Hidrogen (H)

Oksigen (O)

Fosfor (P)

Kalium (K)

Nitrogen (N)

Sulfur (S)

Kalsium (Ca)

Besi (Fe)

CO2 (udara)

H2O (air)

O2 (udara), H2O(air)

H2PO4, HPO4–

K+

NO3–, NH4

– daritanah

SO42–

Ca2+

Fe3+, Fe2+

Penyusun bahan organik (karbohidrat,lemak, protein, enzim dan turunannya)



Penyusun asam nukleat, fosfolipidmembran sel, ATP, NADP, koenzim

Kofaktor atau aktivator enzim dalamsintesis protein dan metabolismekarbohidrat, untuk meniaga keseim-bangan ion

Penyusun asam amino, protein, asamnukleat, klorofil, hormon, dan enzim

Penyusun asam amino sistein danmetionin, koenzim-A dan beberapavitamin: tiamin dan biotin

Menjaga permeabilitas membran,membentuk kofaktor enzim dalammetabolisme karbohidrat

Pertumbuhan dan metabolismeterhambat, akhirnya mati



Pertumbuhan terhambat, daunberwarna hijau tua, daun bercakkemerahan, ada bagian yang mati

Perubahan kabohidrat terhambat,daun bercak-bercak kuning

Pertumbuhan terhambat, daun pucatdan kuning

Daun mengalami klorosis (menguning)

Pertumbuhan terhambat, gangguanaktivitas meristem ujung akhirnya mati,klorosis

NutrienBentuk yang

Tersedia Fungsi Utama Gejala Kekurangan

Tabel 1.1 Nutrisi Tumbuhan


12

Magnesium

MikronutrienBoron (B)

Mangan (Mn)

M o l i b d e n u m(Mo)

Seng (Zn)

Tembaga (Cu)

Klor (Cl)

Mg2+

H3BO

3

Mn2+

MoO4

Zn2+

CU+, CU2+

Cr

Berperan dalam pembentukan klorofil,merupakan komponen penting enzimsitokrom, peroksidase, dan katalase

Penyusun klorofil dan kofaktor enzimdalam metabolisme karbohidrat

Berperan dalam translokasi glukosa

Komponen enzim yang mereduksi nitratmenjadi nitrit. Penting untuk fiksasi Npada bakteri

Dibutuhkan dalam sintesis triptofan(prekursor auksin), aktivator beberapaenzim dehidrogenase dan berperandalam sintesis protein

Berperan dalam transfer elektron didalam kloroplas, komponen enzim yangberperan dalam reaksi redoks

Aktivator fotosintesis dan kesetim-bangan ionik

Klorosis, daun menjadi kuning pucat,dan mati

Klorosis dari batang bawah ke ujungdaun, pucat dan mati

Ujung batang mengering dan rusak

Pertumbuhan terhambat

Ukuran daun dan panjang ruas-ruasmenjadi berkurang

Daun muda berwarna hijau tua, daunberguguran

Daun layu, klorosis, akar pendek danmenebal

b. Cahaya

Kualitas, intensitas, dan lamanya radiasi yang mengenaitumbuhan mempunyai pengaruh yang besar terhadap berbagaiproses fisiologi tumbuhan. Cahaya mempengaruhipembentukan klorofil, fotosintesis, fototropisme, danfotoperiodisme. Efek cahaya meningkatkan kerja enzim untukmemproduksi zat metabolik untuk pembentukan klorofil.Sedangkan, pada proses fotosintesis, intensitas cahayamempengaruhi laju fotosintesis saat berlangsung reaksi terang.Jadi cahaya secara tidak langsung mengendalikan pertumbuhandan perkembangan tanaman, karena hasil fotosintesis berupakarbohidrat digunakan untuk pembentukan organ-organtumbuhan.

Perkembangan struktur tumbuhan juga dipengaruhi olehcahaya (fotomorfogenesis). Efek fotomorfogenesis ini dapatdengan mudah diketahui dengan cara membandingkankecambah yang tumbuh di tempat terang dengan kecambahdari tempat gelap. Kecambah yang tumbuh di tempat gelapakan mengalami etiolasi atau kecambah tampak pucat danlemah karena produksi klorofil terhambat oleh kurangnyacahaya. Sedangkan, pada kecambah yang tumbuh di tempatterang, daun lebih berwarna hijau, tetapi batang menjadi lebihpendek karena aktifitas hormon pertumbuhan auksin terhambatoleh adanya cahaya.


13

1) FototropismePercobaan N Cholodny dan Frits went menerangkan

bahwa pada ujung koleoptil tanaman, pemanjangan sel yanglebih cepat terjadi di sisi yang teduh daripada sisi yang terkenacahaya. Sehingga, koleoptil membelok ke arah datangnyacahaya. Hal ini terjadi, karena hormon auksin yang bergunauntuk pemanjangan sel berpindah dari sisi tersinari ke sisiterlindung.

Banyak jenis tumbuhan mampu melacak matahari, dalamhal ini lembar datar daun selalu hampir tegak lurus terhadapmatahari sepanjang hari. Kejadian tersebut dinamakandiafototropisme. Fototropisme ini terjadi pada famili Malvaceae.

Untuk lebih memahami pengaruh cahaya terhadaptanaman atau perkecambahan, coba kamu rencanakan danlaksanakan kegiatan berikut ini dengan teman sekelompokmu.

Gambar 1.8Pengaruh auksin terhadapfototropisme


JudulPengamatan Pengaruh Cahaya terhadap Perkecambahan

TujuanMengetahui pengaruh cahaya terhadap perkecambahan.

Alat dan Bahan1) Dua buah cawan petri2) Kapas secukupnya3) Biji kacang hijau sebanyak 20 biji4) Air secukupnya5) Penggaris

Cara Kerja1) Berilah label pada cawan petri (misalnya A dan B)2) Letakkan kapas pada cawan petri A dan B, kemudian

basahi dengan air secukupnya sampai merata.3) Rendamlah 20 biji kacang hijau selama kurang lebih 2 jam.

Kemudian, masukkan 10 biji kacang hijau ke dalam cawanpetri A dan 10 biji ke dalam cawan petri B.

4) Letakkan cawan petri A di tempat yang terkena cahayamatahari dan cawan B di tempat gelap. Agar kelembapantetap terjaga, beri air secukupnya setiap hari.


Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


14

2) FotoperiodismeInterval penyinaran sehari-hari terhadap tumbuhan

mempengaruhi proses pembungaan. Lama siang hari di daerahtropis kira-kira 12 jam. Sedangkan, di daerah yang memilikiempat musim dapat mencapai 16 - 20 jam. Respon tumbuhanyang diatur oleh panjangnya hari ini disebut fotoperiodisme.Fotoperiodisme dipengaruhi oleh fitokrom (pigmen penyerapcahaya). Fotoperiodisme menjelaskan mengapa pada spesiestertentu biasanya berbunga serempak. Tumbuhan yangberbunga bersamaan ini sangat menguntungkan, karenamemberi kesempatan terjadinya penyerbukan silang.

Berdasarkan panjang hari, tumbuhan dapat dibedakanmenjadi empat macam, yaitu:a) Tumbuhan hari pendek, tumbuhan yang berbunga jika

terkena penyinaran kurang dari 12 jam sehari. Tumbuhanhari pendek contohnya krisan, jagung, kedelai, anggrek,dan bunga matahari.

b) Tumbuhan hari panjang, tumbuhan yang berbunga jikaterkena penyinaran lebih dari 12 jam (14 - 16 jam) sehari.Tumbuhan hari panjang, contohnya kembang sepatu, bitgula, selada, dan tembakau.

c) Tumbuhan hari sedang, tumbuhan yang berbunga jikaterkena penyinaran kira-kira 12 jam sehari. Tumbuhan harisedang contohnya kacang dan tebu.

5) Amati dengan cermat setiap hari, bagaimana kondisikecambah dan ukurlah panjang kecambah di kedua cawantersebut. Kemudian, catat hasilnya ke dalam Tabel 1.2 danbuatlah grafiknya setelah 5 hari berkecambah. Bandingkanpanjang kecambah, warna, dan ketegaran kecambah padakedua cawan.

Tabel 1.2 Pengamatan kecambah

Hari ke-Panjang Kecambah (cm) Kondisi Kecambah

A B A B

1

2

3

4

5

6) Buatlah kesimpulan tentang perbedaan panjang dankondisi kecambah karena pengaruh cahaya terhadapperkecambahan.

7) Diskusikan hasil kelompokmu dengan kelompok lain.


15

c. Oksigen

Oksigen mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan. Dalamrespirasi pada tumbuhan, terjadi penggunaan oksigen untukmenghasilkan energi. Energi ini digunakan, antara lain untukpemecahan kulit biji dalam perkecambahan, dan aktivitastumbuhan.

d. Suhu udara

Pertumbuhan dipengaruhi oleh kerja enzim dalamtumbuhan. Sedangkan, kerja enzim dipengaruhi oleh suhu.Dengan demikian, pertumbuhan tumbuhan sangat dipengaruhioleh suhu. Setiap spesies atau varietas mempunyai suhuminimum, rentang suhu optimum, dan suhu maksimum. Dibawah suhu minimum ini tumbuhan tidak dapat tumbuh, padarentang suhu optimum, laju tumbuhnya paling tinggi, dan diatas suhu maksimum, tumbuhan tidak tumbuh atau bahkanmati.

e. Kelembapan

Laju transpirasi dipengaruhi oleh kelembapan udara. Jikakelembapan udara rendah, transpirasi akan meningkat. Hal inimemacu akar untuk menyerap lebih banyak air dan mineraldari dalam tanah. Meningkatnya penyerapan nutrien oleh akarakan meningkatkan pertumbuhan tanaman.

Gambar 1.8Tumbuhan hari pendek (a)dan tumbuhan hari panjang (b)

Diskusikan dengan temansebangkumu.Coba kamu amati Gambar1.8. Jelaskan pengaruhpencahayaan terhadapkedua tanaman tersebut.

Gelap

Cahaya

d) Tumbuhan hari netral, tumbuhan yang tidak responsifterhadap panjang hari untuk pembungaannya. Tumbuhanhari netral contohnya mentimun, padi, wortel liar, dankapas.

(a) (b)

waktu kritis

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


16

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari pertumbuhan dan perkembangantumbuhan. Hal-hal penting apa sajakah yang harus diketahui dalammempelajarinya? Catatlah dalam bentuk rangkuman. Kemudian,tukarlah hasil rangkumanmu dengan rangkuman teman. Berikanmasukan dan saran pada rangkuman masing-masing.


Epigeal = tipe perkecambahan yang menghasilkan kotiledon danepikotil keluar dari biji, karena pemanjangan hipokotil.Sehingga, kotiledon keluar ke atas tanah.

Etiolasi = pertumbuhan tumbuhan dalam keadaan gelap, batangnyamemanjang dan daun berwarna pucat karena kurangcahaya.

Hipogeal = tipe perkecambahan yang menghasilkan sedikit hipokotilsehingga kotiledon tetap berada di dalam biji. Oleh karenaitu, kotiledon tidak keluar ke atas tanah.

Klorosis = keadaan abnormal pada daun yang kehilangan klorofilsehingga daun berwarna pucat kekuningan. Keabnormalanini disebabkan karena penyakit, kurang pencahayaan dandefisiensi besi, magnesium atau tembaga.

Koleoptil = selaput yang menyelubungi jaringan ujung pangkal daunpertama pada embrio monokotil.

Kotiledon = kepingan biji yang merupakan daun pertama lembaga padatumbuhan jumlahnya satu pada monokotil dan dua padadikotil.

Lingkaran tahun = daerah pada irisan melintang batang yang dapat dibedakanantara floem dan xilem yang terbentuk dalam satu tahun.

Partenokarpi = perkembangan buah tanpa biji, kerena tidak terjadipembuahan.


17

1. Makhluk hidup menunjukkan prosespertumbuhan pada peristiwa peruba-han biologis, kecuali ….a. pertambahan volume selb. pertambahan jumlah selc. bersifat reversible atau dapat balikd. pertambahan ukuran sele. bersifat irreversible

2. Ujung batang tanaman dapat mem-bengkok ke arah datangnya cahayakarena pengaruh hormon ….a. gas etilen d. giberelinb. auksin e. sitokininc. asam absisat

3. Buah semangka tanpa biji dapat kamuperoleh dengan memberikan hormon….a. sitokinin d. auksinb. giberelin e. etilenc. asam absisat

4. Unsur makro yang berperan sebagaikofaktor enzim tumbuhan adalah ….a. C, H, dan O d. N, C, dan Ob. O, P, dan H e. K, Ca, dan Nc. K, Ca, dan Mg

5. Hormon yang berperan mempercepatproses pemasakan buah adalahhormon ….a. gas etilen d. giberelinb. asam absisat e. sitokininc. auksin

6. Yang termasuk pertumbuhan sekun-der adalah pertumbuhan padabagian-bagian ….a. xilem sekunder dan floem

sekunder


b. ujung akar dan xilem sekunderc. xilem primer dan floem primerd. ujung akar dan ujung batange. ujung akar saja

7. Unsur yang diambil dari udara untukpertumbuhan dan perkembangantumbuhan hijau adalah ….a. Nitrogen d. Hidrogenb. Oksigen e. Natriumc. Karbon

8. Peluruhan daun pada musim keringdisebabkan oleh hormon ….a. auksin d. giberelinb. asam absisat e. gas etilenc. sitokinin

9. Contoh hormon sitokinin adalah ….a. asam indolasetatb. zeatinc. asam fenil asetatd. etepone. uilen

10. Jika kamu menanam tumbuhan padamedia air disebut ….a. hidroponikb. aeroponikc. media biasad. media gambute. media arang

11. Untuk menghilangkan sifat kerdilsecara genetik pada tumbuhan,dibutuhkan hormon ….a. auksin d. giberelinb. sitokinim e. traumalinc. kaukalin



18

1. Tuliskanlah tiga daerah pertumbuhan pada ujung batang dan ujung akar menurutaktivitasnya.

2. Jelaskan bagaimana terbentuknya lingkaran tahun pada batang dikotil.

3. Jelaskan mengenai fototropisme tumbuhan.

4. Tuliskanlah empat jenis tumbuhan berdasarkan pengaruh lamanya siang.

5. Jelaskan penggolongan nutrien tumbuhan berdasarkan kebutuhannya.

B. Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan jelas.

12. Untuk membentuk kalus padatumbuhan, dibutuhkan hormon ….a. auksin d. giberelinb. sitokinim e. traumalinc. kaukalin

13. Unsur yang diperlukan tumbuhanhijau dari udara untuk prosesfotosintesis adalah ….a. oksigen d. hidrogenb. nitrogen e. karbonc. fosfat

14. Pernyataan mengenai cahaya dibawah ini benar, kecuali ….a. cahaya diperlukan untuk proses

fotosintesis

b. cahaya mempercepat pertumbuhanc. tanpa cahaya terjadi etiolasid. cahaya inframerah berperan untuk

menentukan suhu lingkungan.e. cahaya merah, dan nila diperlu-

kan untuk fotosintesis

15. Tunas dapat membengkok ke ataskarena pengaruh hormon ….a. auksin d. giberelinb. sitokinin e. traumalinc. kaukalin


19

BabBab Metabolisme Sel22Peta Konsep

Pengertianmetabolisme

Metabo l ismes e l

Enz im

Gugus prostetik

Ion-ion organik

komponene n z i m Ko-enzim

Teori gembok dan anakkunciCara kerja

e n z i m Teori kecocokan yangterinduksi

Mengubah kecepatanreaksi

Bekerja secara spesifik

Bekerja bolak-balik

Diperlukan dalam jumlahsedikit

Merupakan proteinSifat-sifatenzim

SuhuFaktor-faktor yangmempengaruhi aktivitasenzim

pH

Inhibitor

Katabolisme

Glikolisis

Transpor elektron

Respirasi aerob Siklus krebs

Fermentasi asam laktat

Fermentasi alkoholRespirasi anaerob

Reaksi terangFotosintesis

Reaksi gelapKomosintesis

Sintesis lemak

Sintesis protein

Anabolisme


20

Selama ini kamu biasa beraktivitas, seperti berlari, makan,berenang dan lain-lain. Tetapi, pernahkah kamu berpikir, darimanakah energi atau tenaga yang kamu peroleh? Tenaga yangkamu peroleh berasal dari makanan yang kamu makan.Makanan ini dicerna oleh alat pencernaan menjadi sari-sarimakanan, kemudian diserap oleh tubuh melalui pembuluhdarah ke sel-sel tubuh. Di dalam mitokondria sel, zat makananini diurai untuk menghasilkan energi. Proses ini disebut prosespenguraian atau katabolisme. Katabolisme merupakan salah satuproses metabolisme sel. Kamu akan mengetahui tentangmetabolisme pada organisme mempelajari bab ini, mari ikutiuraiannya.

PengertianMetabolisme

A Makhluk multiseluler, baik manusia, hewan, maupuntumbuhan tersusun atas jutaan sel. Tiap sel memiliki fungsitertentu untuk kelangsungan hidup suatu organisme. Untukmenjalankan fungsinya, sel melakukan proses metabolisme.Metabolisme adalah reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalamsel. Reaksi kimia ini akan mengubah suatu zat menjadi zat lain.

Metabolisme sel dapat dibagi menjadi dua, yaitukatabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah prosespenguraian senyawa untuk menghasilkan energi. Sedangkan,anabolisme adalah proses sintesis senyawa atau komponendalam sel hidup. Umumnya, dalam proses metabolik melibatkanaktivitas katalis biologik yang disebut enzim dengan melibatkanATP.

Metabolisme merupakan rangkaian reaksi kimia yangdiawali dengan substrat yang diakhiri dengan produk. Reaksidalam sel tidak terjadi bolak-balik, melainkan berjalan ke satuarah. Tiap produk akan menjadi reaktan bagi reaksi selanjutnya.Reaksi ini berurutan sampai produk akhir, membentuk suatujalur metabolisme.

A → B B → C C → D D → E

Jalinan A → B → C → D → E merupakan rangkaian reaksiyang membentuk suatu jalur metabolisme. Dalam jalur ini, Aadalah substrat (reaksi awal) dan E adalah produk akhir. Jalurmetabolisme ini dipengaruhi oleh enzim yang mengkatalis tiaptahap reaksi kimia.

Gambar 2.1Orang sedang berenang

Gambar 2.2Mitokondria 1 2 3 4

membran dalam

membran luar

Sum

ber:

Dok

umen

pen

erbi

tS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id


21

EnzimB

Substrat + enzim →→→→→ kompleks enzim dengan substrat →→→→→ enzim + produk

Enzim disintesis di dalam sel-sel hidup. Sebagian besarenzim bekerja di dalam sel sehingga disebut enzim intraseluler.Contoh enzim intraseluler adalah katalase yang memecahsenyawa-senyawa berbahaya, seperti hidrogen peroksida padasel-sel hati. Sedangkan, enzim yang dibuat di dalam sel danmelakukan fungsinya di luar sel disebut enzim ekstraseluler.Contoh enzim ekstraseluler adalah enzim-enzim pencernaan,seperti amilase yang memecah amilum menjadi maltosa.

Reaksi biokimia yang dikendalikan oleh enzim, antara lainrespirasi, pertumbuhan, perkecambahan, kontraksi otot,fotosintesis, fiksasi nitrogen, proses pencernaan, dan lain-lain.Untuk lebih mengetahui tentang enzim, mari cermati uraianberikut ini.

Gambar 2.3Penyatuan enzim dengansubstrat menghasilkan produk.

SUBSTRAT

ENZIM

HASIL

1. Komponen Enzim

Penyusun utama suatu enzim adalah molekul protein yangdisebut Apoenzim. Agar berfungsi sebagaimana mestinya, enzimmemerlukan komponen lain yang disebut kofaktor. Kofaktoradalah komponen nonprotein berupa ion atau molekul.

Enzim adalah senyawa organik atau katalis protein yangdihasilkan sel dalam suatu reaksi. Enzim bekerja sebagai katalisdalam tubuh makhluk hidup, oleh karena itu disebutbiokatalisator. Kamu akan mengetahui fungsi enzim dalamproses metabolisme setelah mempelajari subbab ini.

Enzim bertindak sebagai katalis, artinya enzim dapatmeningkatkan laju reaksi kimia tanpa ikut bereaksi ataudipengaruhi oleh reaksi kimia tersebut. Enzim ini memiliki sifatyang khas, artinya hanya mempengaruhi zat tertentu yangdisebut substrat. Substrat adalah molekul yang bereaksi dalamsuatu reaksi kimia dan molekul yang dihasilkan disebut produk.Misalnya, enzim protease, substratnya adalah protein danbentuk reaksinya mengubah protein menjadi asam amino. Jadi,asam amino disebut produk. Untuk lebih memahami cara kerjaenzim, mari cermati Gambar 2.3 di bawah ini.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


22

Berdasarkan ikatannya, kofaktor dapat dibagi menjadi tigakelompok, yaitu gugus prostetik, ko-enzim, dan ion-ionanorganik.

a) Gugus prostetik merupakan tipe kofaktor yang biasanyaterikat kuat pada enzim, berperan memberi kekuatantambahan terhadap kerja enzim. Contohnya adalah heme,yaitu molekul berbentuk cincin pipih yang mengandungbesi. Heme merupakan gugus prostetik sejumlah enzim,antara lain katalase, peroksidase, dan sitokrom oksidase.

b) Ko-enzim merupakan kofaktor yang terdiri atas molekulorganik nonprotein yang terikat renggang dengan enzim.Ko-enzim berfungsi untuk memindahkan gugus kimia,atom, atau elektron dari satu enzim ke enzim yang lain.Contohnya, tiamin pirofosfat, NAD, NADP+, dan asamtetrahidrofolat.

c) Ion-ion anorganik merupakan kofaktor yang terikat denganenzim atau substrat kompleks sehingga fungsi enzim lebihefektif. Contohnya, amilase dalam ludah akan bekerja lebihbaik dengan adanya ion klorida dan kalsium.

Beberapa kofaktor tidak berubah di akhir reaksi, tetapikadang-kadang berubah dan terlibat dalam reaksi yang lain.Enzim yang terikat dengan kofaktornya disebut haloenzim.

Enzim mengkatalis reaksi dengan cara meningkatkan lajureaksi. Enzim meningkatkan laju reaksi dengan caramenurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untukreaksi) dari EA1 menjadi EA2. (Lihat Gambar 2.4). Penurunanenergi aktivasi dilakukan dengan membentuk kompleks dengansubstrat. Setelah produk dihasilkan, kemudian enzimdilepaskan. Enzim bebas untuk membentuk kompleks barudengan substrat yang lain.

Enzim memiliki sisi aktif, yaitubagian enzim yang berfungsi sebagaikatalis. Pada sisi ini, terdapat gugusprostetik yang diduga berfungsi sebagaizat elektrofilik sehingga dapat meng-katalis reaksi yang diinginkan.

Bentuk sisi aktif sangat spesifiksehingga diperlukan enzim yang spesifikpula. Hanya molekul dengan bentuktertentu yang dapat menjadi substratbagi enzim. Agar dapat bereaksi, enzimdan substrat harus saling komplementer.

2. Cara Kerja Enzim

Gambar 2.4Grafik kerja enzim

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


23

Cara kerja enzim dapat dijelaskan dengan dua teori, yaituteori gembok dan anak kunci, dan teori kecocokan yangterinduksi.

a. Teori gembok dan anak kunci (Lock and key theory)Enzim dan substrat bergabung bersama membentuk

kompleks, seperti kunci yang masuk dalam gembok. Di dalamkompleks, substrat dapat bereaksi dengan energi aktivasi yangrendah. Setelah bereaksi, kompleks lepas dan melepaskanproduk serta membebaskan enzim.

b. Teori kecocokan yang terinduksi (Induced fit theory)Menurut teori kecocokan yang terinduksi, sisi aktif enzim

merupakan bentuk yang fleksibel. Ketika substrat memasuki sisiaktif enzim, bentuk sisi aktif termodifikasi melingkupi substratmembentuk kompleks. Ketika produk sudah terlepas darikompleks, enzim tidak aktif menjadi bentuk yang lepas.Sehingga, substrat yang lain kembali bereaksi dengan enzimtersebut.

Sebagai biokatalisator, enzim memiliki beberapa sifat antaralain:a. Enzim hanya mengubah kecepatan reaksi, artinya enzim

tidak mengubah produk akhir yang dibentuk ataumempengaruhi keseimbangan reaksi, hanya meningkatkanlaju suatu reaksi.

b. Enzim bekerja secara spesifik, artinya enzim hanyamempengaruhi substrat tertentu saja.

c. Enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim memilikisifat seperti protein. Antara lain bekerja pada suhuoptimum, umumnya pada suhu kamar. Enzim akankehilangan aktivitasnya karena pH yang terlalu asam ataubasa kuat, dan pelarut organik. Selain itu, panas yangterlalu tinggi akan membuat enzim terdenaturasi sehinggatidak dapat berfungsi sebagai mana mestinya.

d. Enzim diperlukan dalam jumlah sedikit. Sesuai denganfungsinya sebagai katalisator, enzim diperlukan dalamjumlah yang sedikit.

e. Enzim bekerja secara bolak-balik. Reaksi-reaksi yangdikendalikan enzim dapat berbalik, artinya enzim tidakmenentukan arah reaksi tetapi hanya mempercepat laju reaksisehingga tercapai keseimbangan. Enzim dapat menguraikansuatu senyawa menjadi senyawa-senyawa lain. Atau

3. Sifat-Sifat Enzim

Diskusikan dengan temansebangkumu.Apa perbedaan antaraLock and key theorydengan Induced fit theory

Gambar 2.6Induced fit theory

Gambar 2.5Lock and key theory

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


24

sebaliknya, menyusun senyawa-senyawa menjadi senyawatertentu. Reaksinya dapat digambarkan sebagai berikut.

E + S ES E + P(E = enzim, S = substrat, dan P = produk)

f. Enzim dipengaruhi oleh faktor lingkungan. Faktor-faktoryang mempengaruhi kerja enzim adalah suhu, pH,aktivator (pengaktif), dan inhibitor (penghambat) sertakonsentrasi substrat.

Aktivitas enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor, antaralain:

a. SuhuTiap kenaikan suhu 10º C, kecepatan reaksi enzim menjadi

dua kali lipat. Hal ini berlaku dalam batas suhu yang wajar.Kenaikan suhu berhubungan dengan meningkatnya energikinetik pada molekul substrat dan enzim. Pada suhu yang lebihtinggi, kecepatan molekul substrat meningkat. Sehingga, padasaat bertubrukan dengan enzim, energi molekul substratberkurang. Hal ini memudahkan molekul substrat terikat padasisi aktif enzim. Peningkatan suhu yang ekstrim dapatmenyebabkan atom-atom penyusun enzim bergetar sehinggaikatan hidrogen terputus dan enzim terdenaturasi. Denaturasiadalah rusaknya bentuk tiga dimensi enzim dan menyebabkanenzim terlepas dari substratnya. Hal ini, menyebabkan aktivitasenzim menurun, denaturasi bersifat irreversible (tidak dapatbalik). Setiap enzim mempunyai suhu optimum, sebagian besarenzim manusia mempunyai suhu optimum 37º C. Sebagian besarenzim tumbuhan mempunyai suhu optimum 25º C.

b. pH (derajat keasaman)

Enzim sangat peka terhadap perubahan derajat keasamandan kebasaan (pH) lingkungannya. Enzim dapat nonaktif bilaberada dalam asam kuat atau basa kuat.

4. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Aktivitas Enzim

Gambar 2.7pH optimum beberapa jenisenzim

Rat

a-ra

ta re

aksi

(dal

am u

nit a

rbitr

ari)

Pepsin Amilase

pH1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

Diskusikan dengan temansebangkumu.Bagaimana dengan kerjaenzim apabila suhuditurunkan sampai O° Catau di bawahnya?

Pada umumnya, enzim intrasel bekerjaefektif pada kisaran pH 7,0. Jika pH dinaikkanatau diturunkan di luar pH optimumnya, makaaktivitas enzim akan menurun dengan cepat.Tetapi, ada enzim yang memiliki pH optimumsangat asam, seperti pepsin, dan agak basa,seperti amilase. Pepsin memiliki pH optimumsekitar 2 (sangat asam). Sedangkan, amilasememiliki pH optimum sekitar 7,5 (agak basa).S

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id


25

c. Inhibitor

Kerja enzim dapat terhalang oleh zat lain. Zat yang dapatmenghambat kerja enzim disebut inhibitor. Zat penghambatatau inhibitor dapat menghambat kerja enzim untuk sementaraatau secara tetap. Inhibitor enzim dibagi menjadi dua, yaituinhibitor kompetitif dan inhibitor nonkompetitif.

1) Inhibitor kompetitifInhibitor kompetitif adalah molekul penghambat yang

bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.Contohnya, sianida bersaing dengan oksigen untukmendapatkan hemoglobin dalam rantai respirasi terakhir.Penghambatan inhibitor kompetitif bersifat sementara dandapat diatasi dengan cara menambah konsentrasi substrat.

2) Inhibitor nonkompetitifInhibitor nonkompetitif adalah molekul penghambat enzim

yang bekerja dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktifenzim. Sehingga, bentuk enzim berubah dan sisi aktif enzimtidak dapat berfungsi. Hal ini menyebabkan substrat tidakdapat masuk ke sisi aktif enzim. Penghambatan inhibitornonkompetitif bersifat tetap dan tidak dapat dipengaruhi olehkonsentrasi substrat.

Gambar 2.8Inhibitor kompetitif: Inhibitordan substrat berkompetisiuntuk masuk ke sisi aktif enzim

Gambar 2.9Inhibitor nonkompetitif:Inhibitor mengubah bentuksisi aktif untuk mencegahmasuknya substrat

Selain inhibitor, terdapat juga aktivator yang mempe-ngaruhi kerja enzim. Aktivator merupakan molekul yangmempermudah enzim berikatan dengan substratnya.Contohnya, ion klorida yang berperan dalam aktivitas amilasedalam ludah.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


26

KatabolismeC Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks

menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim.Penguraian senyawa ini menghasilkan atau melepaskan energiberupa ATP yang biasa digunakan organisme untuk beraktivitas.

Katabolisme mempunyai dua fungsi, yaitu menyediakanbahan baku untuk sintesis molekul lain, dan menyediakan energikimia yang dibutuhkan untuk melakukan aktivitas sel. Reaksiyang umum terjadi adalah reaksi oksidasi.

Energi yang dilepaskan oleh reaksi katabolisme disimpandalam bentuk fosfat, terutama dalam bentuk ATP(Adenosintrifosfat) dan berenergi elektron tinggi NADH2 (Nikotilamid adenindinukleotida H2) serta FADH2 (Flavin adenin dinukleotida H2).

Contoh katabolisme adalah respirasi. Berdasarkankebutuhan akan oksigen, katabolisme dibagi menjadi dua, yaiturespirasi aerob dan anaerob. Respirasi aerob adalah respirasiyang membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi.Sedangkan, respirasi anaerob adalah respirasi yang tidakmembutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi. Maricermati uraian di bawah ini.

Sebagian besar hewan dan tumbuhan melakukan respirasiaerob. Respirasi aerob adalah peristiwa pembakaran zatmakanan menggunakan oksigen dari pernapasan untukmenghasilkan energi dalam bentuk ATP. Selanjutnya, ATPdigunakan untuk memenuhi proses hidup yang selalumemerlukan energi. Respirasi aerob disebut juga pernapasan,dan terjadi di paru-paru. Sedangkan, pada tingkat sel respirasiterjadi pada organel mitokondria. Secara sederhana, reaksirespirasi adalah sebagai berikut:

C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 36 ATPGlukosa oksigen air karbondioksida energi

Pada respirasi ini, bahan makanan seperti senyawakarbohidrat, lemak atau protein dioksidasi sempurna menjadikarbondioksida dan air. Pada reaksi di atas, substrat yang dioksidasisempurna adalah glukosa. Oksigen diperlukan sebagai akseptorelektron terakhir pada rantai transpor elektron di mitokondria.

Karbondioksida (CO2) dibebaskan keluar sel sebagaisampah. Pada manusia, CO2 dilarutkan dalam darah,kemudian dibuang melalui pernapasan dari paru-paru. Molekulair juga merupakan sampah dari respirasi dan dibuang lewatplasma darah ke paru-paru, kemudian dikeluarkan melaluihembusan napas.

1. Respirasi Aerob


27

Respirasi aerob dapat dibedakan menjadi tiga tahap, yaitu:glikolisis, siklus krebs, dan transpor elektron. Untuk memahamitahapan-tahapan tersebut, cermati uraian berikut ini.

a. Glikolisis

Glikolisis adalah peristiwa pengubahan molekul glukosa(6 atom C) menjadi 2 molekul yang lebih sederhana, yaitu asampiruvat (3 atom C). Glikolisis terjadi dalam sitoplasma sel. Prosesnyaterdiri atas sepuluh langkah, seperti pada Gambar 2.10 berikut.

Gambar 2.10Glikolisis

Energi yang dibutuhkan = 2 ATPEnergi yang dihasilkan = 4 ATP + 2 NADH———————————————————– +Hasil akhir bersih = 2 ATP + 2 NADH

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


28

Peristiwa glikolisis menunjukkan perubahan dari glukosa,kemudian makin berkurang kekomplekan molekulnya danberakhir sebagai molekul asam piruvat. Produk penting glikolisisadalah:1) 2 molekul asam piruvat2) 2 molekul NADH sebagai sumber elektron berenergi tinggi3) 2 molekul ATP dari 1 molekul glukosa

Sebenarnya, dari 1 molekul glukosa dihasilkan 4 molekulATP, tetapi 2 molekul digunakan untuk beberapa reaksi kimia.Dari kesepuluh langkah pemecahan glukosa, dua di antaranyabersifat endergonik, dan menggunakan 2 molekul ATP.

b. Siklus krebs

Siklus krebs merupakan tahap kedua respirasi aerob.Nama siklus ini berasal dari nama orang yang menemukanreaksi tahap kedua respirasi aerob ini, yaitu Hans Krebs. Siklusini disebut juga siklus asam sitrat.

Gambar 2.13Siklus krebs enzim:(1) Sitrat sintase(2) Akonitase(3) Akonitase(4) Isositrat dehidrogenase(5) Ketoglutarat dehidrogenase(6) Suksinat tiokinase(7) Suksinat dehidrogenase(8) Fumarase(9) Malat dehidrogenase

Gambar 2.12Hans Krebs

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


29

Siklus krebs diawali dengan adanya 2 molekul asampiruvat yang dibentuk pada glikolisis yang meninggalkansitoplasma masuk ke mitokondria. Sehingga, siklus krebs terjadidi dalam mitokondria.

Tahapan siklus krebs adalah sebagai berikut:a) Asam piruvat dari proses glikolisis, selanjutnya masuk ke

siklus krebs setelah bereaksi dengan NAD+ (Nikotinamidaadenine dinukleotida) dan ko-enzim A atau Ko-A,membentuk asetil Ko-A. Dalam peristiwa ini, CO2 danNADH dibebaskan. Perubahan kandungan C dari 3C (asampiruvat) menjadi 2C (asetil ko-A).

b) Reaksi antara asetil Ko-A (2C) dengan asam oksalo asetat(4C) dan terbentuk asam sitrat (6C). Dalam peristiwa ini,Ko-A dibebaskan kembali.

c) Asam sitrat (6C) dengan NAD+ membentuk asam alfaketoglutarat (5C) dengan membebaskan CO2.

d) Peristiwa berikut agak kompleks, yaitu pembentukan asamsuksinat (4C) setelah bereaksi dengan NAD+ denganmembebaskan NADH, CO2 dan menghasilkan ATP setelahbereaksi dengan ADP dan asam fosfat anorganik.

e) Asam suksinat yang terbentuk, kemudian bereaksi denganFAD (Flarine Adenine Dinucleotida) dan membentuk asammalat (4C) dengan membebaskan FADH2.

f) Asam malat (4C) kemudian bereaksi dengan NAD+ danmembentuk asam oksaloasetat (4C) dengan membebaskanNADH, karena asam oksalo asetat akan kembali denganasetil ko-A seperti langkah ke 2 di atas.

Dapat disimpulkan bahwa siklus krebs merupakan tahapkedua dalam respirasi aerob yang mempunyai tiga fungsi, yaitumenghasilkan NADH, FADH2, ATP serta membentuk kembalioksaloasetat. Oksaloasetat ini berfungsi untuk siklus krebsselanjutnya. Dalam siklus krebs, dihasilkan 6 NADH, 2 FADH2,dan 2 ATP.

c. Transpor elektron

Transpor elektron terjadi di membran dalam mitokondria,dan berakhir setelah elektron dan H+ bereaksi dengan oksigenyang berfungsi sebagai akseptor terakhir, membentuk H2O. ATPyang dihasilkan pada tahap ini adalah 32 ATP.

Reaksinya kompleks, tetapi yang berperan penting adalahNADH, FAD, dan molekul-molekul khusus, seperti Flavoprotein, ko-enzim Q, serta beberapa sitokrom. Dikenal adabeberapa sitokrom, yaitu sitokrom C1, C, A, B, dan A3. Elektronberenergi pertama-tama berasal dari NADH, kemudian

Gambar 2.14Sistem transpor elektron

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


30

ditransfer ke FMN (Flavine Mono Nukleotida), selanjutnya ke Q,sitokrom C1, C, A, B, dan A3, lalu berikatan dengan H yangdiambil dari lingkungan sekitarnya. Sampai terjadi reaksiterakhir yang membentuk H2O.

Secara sederhana, reaksi transpor elektron dituliskan:24e- + 24 H+ + 6 O2 → 12 H2O

Jadi, hasil akhir proses ini terbentuknya 32 ATP dan H2Osebagai hasil sampingan respirasi. Produk sampingan respirasitersebut pada akhirnya dibuang ke luar tubuh, pada tumbuhanmelalui stomata dan melalui paru-paru pada pernapasanhewan tingkat tinggi.

Ketiga proses respirasi dapat diringkas sebagai berikut.

P r o s e s A k s e p t o r ATP

1) Glikolisis:glukosa → 2 asam piruvat 2 NADH 2 ATP

2) Siklus Krebs:2 asam piruvat → 2 asetil-KoA + 2 CO2 2 NADH2 asetil KoA → 4 CO2 6 NADH 2 ATP

2 FADH2

3) Rantai Transpor Elektron Respiratori:10 NADH + 5 O2 → 10 NADH+ + 10 H2O 30 ATP2 FADH2 + O2 → 2 FAD + 2 H2O 4 ATP

Total : 34 ATPe– untuk masuk mitokondria perlu : 2 ATP

Hasil akhir : 32 ATP

2. Respirasi Anaerob

Respirasi anaerob merupakan respirasi yang tidakmenggunakan oksigen sebagai penerima akhir pada saatpembentukan ATP. Respirasi anaerob juga menggunakanglukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob sering disebut jugafermentasi.

Organisme yang melakukan fermentasi di antaranya adalahbakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur, makananyang diawetkan, atau tempat-tempat lain yang tidakmengandung oksigen.

Beberapa organisme dapat berespirasi menggunakanoksigen, tetapi dapat juga melakukan fermentasi. Organismeseperti ini melakukan fermentasi jika lingkungannya miskinoksigen. Sebagai contoh, sel-sel otot dapat melakukan respirasianaerob jika kekurangan oksigen.


31

Pada fermentasi, glukosa dipecah menjadi 2 molekul asampiruvat, 2 NADH, dan terbentuk 2 ATP. Tetapi, fermentasi tidakbereaksi secara sempurna memecah glukosa menjadi karbondioksida dan air, serta ATP yang dihasilkan pun tidak sebesarATP yang dihasilkan dari glikolisis.

Dari hasil akhirnya, fermentasi dibedakan menjadifermentasi asam laktat dan fermentasi alkohol.

a. Fermentasi asam laktat

Fermentasi asam laktat merupakan respirasi anaerob, hasilakhir fermentasi ini ialah asam laktat yang disebut juga asamsusu. Sebagian masyarakat menyebut asam laktat sebagai asamkelelahan, karena erat kaitannya dengan rasa lelah. Hal ini terjadipada manusia, karena bergerak melebihi batas sehingga terjadipenimbunan asam laktat yang merupakan hasil akhirfermentasi pada otot tubuh.

Proses fermentasi juga dimulai dengan glikolisis yangmenghasilkan asam piruvat. Karena pada proses ini tidak adaoksigen yang merupakan reseptor terakhir, maka asam piruvatdiubah menjadi asam laktat. Kejadian ini berakibat padaelektron yang tidak meneruskan perjalanannya, tidak lagimenerima elektron dari NADH dan FAD. Karena tidak terjadipenyaluran elektron, berarti pula NAD+ dan FAD yangdiperlukan dalam siklus krebs juga tidak terbentuk. Akibatnya,reaksi siklus krebs pun terhenti. Asam laktat merupakan zatkimia yang merugikan karena bersifat racun atau toksis.

b. Fermentasi alkohol

Pada beberapa mikroorganisme, peristiwa pembebasanenergi terjadi karena asam piruvat diubah menjadi asam asetatdan CO2. Selanjutnya, asam asetat diubah menjadi alkohol. Padaperistiwa ini, NADH diubah menjadi NAD+. Denganterbentuknya NAD+, glikolisis dapat terjadi. Dengan demikian,asam piruvat selalu tersedia, kemudian diubah menjadi energi.

Pada fermentasi ini, energi (ATP) yang dihasilkan dari1 molekul glukosa hanya 2 molekul ATP, berbeda dengan prosesrespirasi aerob yang mengubah 1 molekul glukosa menjadi34 ATP.


32

Gambar 2.15Jalur glikolisis: Semua reaksi initerjadi dalam sitosol. Padafermentasi alkohol dan asamlaktat, elektron yang dipisah-kan dari PGAL oleh NAD+

digunakan untuk mereduksiasam piruvat. Tetapi padarespirasi sel, elektron-elektron dimasukkan kedalam mitokondria.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


33

AnabolismeDAnabolisme adalah reaksi pembentukan molekul sederhana

menjadi molekul yang kompleks. Reaksi anabolisme merupakanperistiwa sintesis atau penyusunan sehingga memerlukanenergi, dan dibentuk reaksi endergonik. Contoh reaksianabolisme di antaranya adalah fotosintesis atau sintesiskarbohidrat dengan bantuan energi cahaya matahari,kemosintesis dengan bantuan energi kimia.

Fotosintesis merupakan sintesis yang memerlukan cahaya(fotos = cahaya; sintesis = penyusunan atau membuat bahankimia). Fotosintesis adalah peristiwa pembentukan karbohidratdari karbondioksida dan air dengan bantuan energi cahayamatahari.

Secara sederhana, reaksi fotosintesis yang melibatkanberbagai enzim dapat dituliskan sebagai berikut:

cahaya matahari6 CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

karbondioksida air glukosa oksigen

Fotosintesis terjadi di dalam kloroplas. Kloroplas merupa-kan organel plastida yang mengandung pigmen hijau daun(klorofil). Sel yang mengandung kloroplas terdapat pada mesofildaun tanaman yang disebut palisade atau jaringan tiang dansel-sel jaringan bunga karang yang disebut spons.

Kloroplas tersusun atas bagian-bagian sebagai berikut:a) Stroma ialah struktur kosong di dalam kloroplas,

merupakan tempat glukosa terbentuk darikarbondioksida.

b) Tilakoid ialah struktur cakram bertumpuk-tumpuk, yang terbentuk dari pelipatanmembran dalam kloroplas, dan berfungsimenangkap energi cahaya dan mengubahnyamenjadi energi kimia.

c) Grana ialah selubung tangkai penghubungtilakoid.

Klorofil merupakan pigmen utama yang terdapat padatumbuhan yang berfungsi menyerap cahaya radiasielektromagnetik pada spektrum kasat mata. Klorofil dapatdibedakan menjadi klorofil a dan klorofil b. Klorofil a mampumenyerap cahaya merah dan biru keunguan. Klorofil a sangatberperan dalam reaksi gelap fotosintesis. Sedangkan, klorofil bmerupakan klorofil yang mampu menyerap cahaya biru dan

1. Fotosintesis

→

Gambar 2.15Kloroplas

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


34

merah kejinggaan. Di dalam kloroplas, selain klorofil jugaterdapat pigmen karotenoid, antosianin, dan fikobilin.

Jadi, hanya tumbuhan yang dapat melakukan fotosintesiskarena mengandung kloroplas pada daunnya. Oleh karena itu,tumbuhan merupakan produsen makanan (karena dapatmenghasilkan makanan dengan bantuan cahaya matahari), dandisebut juga organisme autotrof (auto = sendiri; trophic = makanan),yaitu organisme yang dapat membuat makanan sendiri.

Proses reaksi fotosintesis dalam tumbuhan tinggi dibagimenjadi dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Untukmengetahui bagaimana proses kedua reaksi tersebut, maricermati uraian berikut ini.

a. Reaksi terang

Pada tahap pertama, energi matahari ditangkap olehpigmen penyerap cahaya dan diubah menjadi bentuk energikimia, ATP, dan senyawa pereduksi NADPH. Proses ini disebuttahap reaksi terang. Atom hidrogen dari molekul H2O dipakaiuntuk mereduksi NADP+ menjadi NADPH, dan O2 dilepaskansebagai hasil samping reaksi fotosintesis. Reaksi ini jugadirangkaikan dengan reaksi endergonik, membentuk ATP dariADP + Pi. Dengan demikian, reaksi terang dapat dituliskandengan persamaan:

H2O + NADP+ + ADP + Pi O2 + H+ + NADPH + ATP

Pembentukan ATP dari ADP + Pi, merupakan suatumekanisme penyimpanan energi matahari yang diserapkemudian diubah menjadi bentuk energi kimia. Proses inidisebut fosforilasi fotosintesis atau fotofosforilasi.

Pada reaksi terang yang terjadi di grana, energi cahayamemacu pelepasan elektron dari fotosistem di dalam membrantilakoid. Fotosistem adalah tempat berkumpulnya beratus-ratusmolekul pigmen fotosintesis. Aliran elektron melalui sistemtranspor menghasilkan ATP dan NADPH.

ATP dan NADPH dapat terbentuk melalui jalur non siklik,yaitu elektron mengalir dari molekul air, kemudian melaluifotosistem II dan fotosistem I. Elektron dan ion hidrogen akanmembentuk NADPH dan ATP. Oksigen yang dibebaskanberguna untuk respirasi aerob.

Pusat reaksi pada fotosistem I mengandung klorofil a,disebut sebagai P700, karena dapat menyerap foton terbaikpada panjang gelombang 700 nm. Pusat reaksi pada fotosistemII mengandung klorofil a yang disebut sebagai P680, karenadapat menyerap foton terbaik pada panjang gelombang680 nm.

energimatahari


35

Gambar 2.17Siklus Calvin

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

b. Reaksi gelap (reaksi tidak tergantung cahaya)

Disebut juga siklus Calvin-Benson. Reaksi ini disebut reaksigelap, karena tidak tergantung secara langsung dengan cahayamatahari. Reaksi gelap terjadi di stroma. Namun demikian,reaksi ini tidak mutlak terjadi hanya pada kondisi gelap.

Reaksi gelap memerlukan ATP, hidrogen, dan elektron dariNADPH, karbon dan oksigen dari karbondioksida, enzim yangmengkatalisis setiap reaksi, dan RuBp (Ribulosa bifosfat) yangmerupakan suatu senyawa yang mempunyai 5 atom karbon.

Reaksi gelap terjadi melalui beberapa tahapan, yaitu:a) Karbondioksida diikat oleh RuBp (Ribulosa bifosfat yang

terdiri atas 5 karbon) menjadi senyawa 6 karbon yang labil.Senyawa 6 karbon ini kemudian memecah menjadi2 fosfogliserat (PGA).

b) Masing-masing PGA menerima gugus pfosfat dari ATP danmenerima hidrogen serta e- dari NADPH. Reaksi inimenghasilkan PGAL (fosfogliseraldehida).

c) Tiap 6 molekul karbon dioksida yang diikat dihasilkan12 PGAL.

d) Dari 12 PGAL, 10 molekul kembali ke tahap awal menjadiRuBp, dan seterusnya RuBp akan mengikat CO2 yang baru.

e) Dua PGAL lainnya akan berkondensasi menjadi glukosa6 fosfat. Molekul ini merupakan prekursor (bahan baku)untuk produk akhir menjadi molekul sukrosa yangmerupakan karbohidrat untuk diangkut ke tempatpenimbunan tepung pati yang merupakan karbohidratyang tersimpan sebagai cadangan makanan.


36

Lemak disintesis dari protein dan karbohidrat melalui asetilko-enzim A. Metabolisme gliserol memiliki cara sama denganmetabolisme karbohidrat, yaitu melalui jalan piruvat. Untukmensintesis lemak atau asam lemak diperlukan suatu ko-enzimA yang berfungsi memutuskan atau memecahkan dua bagianatom C (karbon)nya untuk membentuk asetil Ko-A. Karenapemutusan rantai karbonnya terjadi pada karbon (C) keduapada mata rantai asam lemak, maka reaksinya dinamakan betaoksidasi. Beta oksidasi adalah suatu proses yang berlangsungsecara berulang-ulang sehingga semua atom karbon (C) padarantai lemak berubah menjadi asetil Ko-A.

3. Sintesis Lemak

Kemosintesis terjadi pada organisme autotrof, tepatnyakemo-autotrof, yang mampu menghasilkan senyawa organikyang dibutuhkan dari zat-zat anorganik dengan bantuan energikimia. Yang dimaksud dengan energi kimia di sini adalah energiyang diperoleh dari suatu reaksi kimia yang berasal dari reaksioksidasi. Kemampuan mengadakan kemosintesis ini, terdapatpada mikroorganisme dan bakteri autotrof. Bakteri Sulfur yangtidak berwarna memperoleh energi dari proses oksidasisenyawa H2S. Jangan disamakan dengan bakteri sulfur yangberwarna kelabu-keunguan yang mampu mengadakanfotosintesis karena memiliki klorofil, dengan reaksi sebagaiberikut:

CO2 + 2H2S CH2O + 2S + H2O

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasiFe++ (Ferro) menjadi Ferri. Bakteri Nitrogen dengan melakukanoksidasi senyawa tertentu dapat memperoleh energi untukmensintesis zat organik yang diperlukan. Bakteri Nitrosomonasdan Nitrococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasiNH3 yang telah membentuk senyawa amonium, yaitu amoniumkarbonat menjadi asam nitrit, dengan reaksi:

(NH4)2 CO3 + 3O2 2 HNO2 + CO2 + 3H2O + Energi(amonium karbonat) (asam nitrit)

Bakteri Nitrogen yang lain, Nitrobacter, mengubah nitritmenjadi nitrat dengan reaksi sebagai berikut:

Ca (NO2)2 + O2 Ca (NO3)2 + Energi(nitrit) (nitrat)

2. Kemosintesis

cahaya matahariklorofil

NitrosomonasNitrococcus


37

Sintesis protein di dalam sel tersusun atas asam amino danterjadi dengan melibatkan DNA, RNA dan ribosom.

Suatu ikatan molekul peptida terbentuk apabila gugusamino dari satu asam amino berikatan dengan gugus karboksildari asam amino lain. Secara berurutan, apabila dua asamamino bergabung, maka akan terbentuk molekul dipeptida, bilatiga asam amino berikatan, maka akan terbentuk molekultripeptida, dan seterusnya. Dengan demikian, apabila terjadipenggabungan asam amino dalam jumlah besar, maka akanterbentuk molekul yang disebut sebagai polipeptida. Padadasarnya, protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme berkemampuan untuk mensintesisprotein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya.Sintesis protein dalam sel dapat terjadi, karena pada inti selterdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagaipengatur sintesis protein sel. Substansi-substansi tersebut adalahDNA dan RNA. Untuk lebih jelas, pelajari Bab 3 Materi Genetik,tentang Sintesis Protein.

4. Sintesis Protein

Asetil Ko-A juga dapat diubah kembali menjadi asamlemak sehingga reaksi beta oksidasi disebut pula sebagai reaksireversible (yang dapat di balik). Asam piruvat sebagai hasil akhirmetabolisme gliserol, dan asetil Ko-A bersama-sama akhirnyamemasuki siklus asam trikarboksilat yang merupakan langkahterakhir dari metabolisme dalam tubuh. Oksigen yangdiperlukan tubuh memerlukan oksigen lebih banyak dalamproses oksidasi lemak untuk menghasilkan energi dibandingkandengan proses oksidasi karbohidrat. Hal ini dimungkinkankarena perbandingan C : H : O molekul lemak jauh lebih besardibandingkan dengan molekul karbohidrat. Misalnya,perbandingan C : H : O pada molekul tristearin adalah 57 : 110: 6, sedangkan molekul glukosa juga memiliki enam atomoksigen, tetapi perbandingan C : H : O pada glukosa jauh lebihrendah, yaitu 6 : 12 : 6. Perbedaan ini mengakibatkan nilaipembakaran yang jauh berbeda. Satu gram lemak menghasilkan9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan4,1 kalori saja.

Gambar 2.18Molekul lemak

Gambar 2.19Molekul protein

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5S

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Protein

asam amino


38

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari metabolisme sel. Hal-hal penting apasajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlah dalambentuk rangkuman. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmu denganrangkuman teman. Berikan masukan dan saran pada rangkumanmasing-masing.


Anabolisme = reaksi pembentukan senyawa komplek dari senyawasederhana.

Apoenzim = bagian dari enzim yang terdiri atas protein, yang harusmenyatu dengan kofaktor agar berfungsi secara aktif.

Autotrof = organisme yang dapat memenuhi bahan organik yangdibutuhkan dengan cara mensintesisnya dari bahananorganik.

Biokatalisator = enzim atau katalisator yang berperan dalam reaksi-reaksikimia dalam sel tubuh makhluk hidup.

Fermentasi = pemecahan senyawa organik oleh mikroba yang berlangsungdalam keadaan anaerob.

Fotosintesis = Peristiwa penyusunan zat organik (karbohidrat) dari zatanorganik yang dilakukan oleh klorofil dengan bantuancahaya matahari.

Glikolisis = pengubahan satu molekul gula 6C menjadi 2 molekul asampiruvat (3C), 2 molekul NADH dan 2 molekul ATP.

Inhibitor = zat atau senyawa yang menghalangi kerja enzim.

Katabolisme = Reaksi penguraian yang berlangsung di dalam tubuhorganisme, dari molekul kompleks menjadi molekulsederhana.

Koenzim = Bagian bukan protein pada enzim, berupa senyawa organik(misalnya vitamin) berfungsi mempercepat kerja enzimsebagai biokatalisator.

Prostetik = gugusan bukan protein pada enzim, merupakan gugusanyang aktif.

Substrat = bahan tempat enzim melakukan kegiatan.


39

1. Enzim merupakan katalis. Katalisyang bekerja dalam tubuh makhlukhidup disebut juga ....a. fotosintesisb. endergonikc. metabolismed. biokatalisatore. eksoterm

2. Penyusun utama enzim dalam bentukmolekul protein, disebut ....a. kofaktorb. apoenzimc. haloenzimd. ko-enzime. gugus prostetik

3. Enzim mengkatalis reaksi dengancara meningkatkan laju reaksi.Peningkatan laju reaksi dilakukanenzim melalui ....a. peningkatan energi aktivasib. energi aktivasi meningkatkan kerja

enzimc. penurunan energi aktivasid. energi aktivasi tidak mempenga-

ruhi kerja enzime. kerja enzim tidak ada hubungan-

nya dengan energi aktivasi

4. Di bawah ini yang bukan sifat-sifatenzim sebagai biokatalisator, yaitu ....a. enzim mengubah kecepatan reaksib. enzim bekerja secara spesifik atau

khususc. enzim mengubah produk akhir

yang dibentukd. enzim bekerja secara bolak-balike. enzim adalah protein


5. Faktor yang mempengaruhi aktivitasenzim, yaitu ....a. panas dan kelembapanb. suhu dan kelembapanc. suhu dan PHd. pH dan energie. jumlah substrat dan kelembapan

6. Reaksi penguraian senyawa kompleksmenjadi senyawa yang lebih seder-hana disebut ....a. katabolismeb. metabolismec. anabolismed. reaksi oksidasie. reaksi reduksi

7. Gas dalam bentuk apakah yangdibebaskan sebagai sampah dalamproses respirasi?a. H2O d. H2Sb. O2 e. C6H12O6c. CO2

8. Asam piruvat merupakan produkdari metabolisme ....a. Glikolisisb. Siklus krebsc. Fotosintesisd. Kemosintesise. Transpor e–

9. Berapakah molekul ATP yang diha-silkan pada proses glikolisis?a. 1 molekul ATPb. 2 molekul ATPc. 3 molekul ATPd. 4 molekul ATPe. 5 molekul ATP



40

10. Nama lain dari siklus krebs yangmerupakan tahap kedua respirasiaerob, ialah ....a. glikolisisb. reaksi terangc. reaksi gelapd. siklus asam sitrate. reaksi gelap

11. Reaksi glikolisis terjadi di dalam ....a. mitokondriab. membran selc. membran dalam mitokondriad. sitoplasmae. kloroplas

12. Reaksi siklus krebs terjadi di ....a. mitokondriab. membran selc. membran dalam mitokondriad. sitoplasmae. kloroplas

1. Apakah yang dimaksud dengan enzim?

2. Tuliskanlah satu jenis enzim beserta substrat dan produk akhirnya.

3. Tuliskan reaksi biokimia yang dikendalikan oleh enzim.

4. Kofaktor merupakan komponen nonprotein enzim, sebutkan 3 kelompok yangtermasuk di dalamnya.

5. Tuliskan dan jelaskan sifat-sifat enzim sebagai biokatalisator.

B. Jawablah soal-soal berikut dengan singkat dan jelas!

13. Rantai transpor elektron terjadi didalam ....a. mitokondriab. membran selc. membran dalam mitokondriad. sitoplasmae. kloroplas

14. Urutan 3 tahap respirasi sel yangbenar adalah ....a. glikolisis – siklus krebs – transpor e–

b. glikolisis – transpor e– – siklus krebsc. transpor e– – siklus krebs – glikolisisd. transpor e– – glikolisis – siklus krebse. siklus krebs – glikolisis – transpor e–

15. Komponen utama yang dibutuhkanpada peristiwa fotosintesis ialah ....a. H2O, ATP, klorofil, cahaya mataharib. CO2, O2, klorofil, cahaya mataharic. H2O, O2, cahaya matahari, klorofild. klorofil, CO2, H2O, cahaya mataharie. CO2, klorofil, cahaya matahari,

H2O


41

BabBab Materi Genetik33Peta Konsep

Fungsi gen dan alel

Pengertian gen dan alel

Materi genetik

Gen dan alel

RNA

DNADNA dan RNA

Jumlah kromosom

Penggolongan kromosomKromosom

Translasi

TranskripsiSintesis protein

Sandi genetik


42

Coba kamu perhatikan dirimu dan kedua orang tuamu,mirip siapakah kamu? Mengapa kamu mirip dengan keduaorang tuamu? Hal ini disebabkan karena gen-gen yang dimilikioleh orang tuamu diturunkan atau diwariskan kepadamu.

Setiap sel organisme mengandung materi genetik. Materigenetik tersebut dikenal sebagai gen yang terdapat dalamkromosom di dalam nukleus. Setelah mempelajari bab ini, kamuakan mengetahui tentang gen, DNA, dan kromoson, mari ikutiuraian berikut ini.

Gen dan AlelA

Gen merupakan unit terkecil materi genetik. Gen terdapatdalam setiap lokus yang khas pada kromosom. Gen adalahsubstansi genetik terkecil yang terdiri atas sepenggal DNA yangmenentukan sifat individu melalui pembentukan polipeptida.Jadi, gen berperan penting dalam mengontrol sifat-sifat individuyang diturunkan.

Gen-gen yang ada dalam kromosom tidak memiliki batas-batas yang jelas. Walaupun demikian, gen-gen dapatdiumpamakan dalam satu deretan berurutan dan teratur padabenang kromosom.

Di dalam sel tubuh, kromosom biasanya berpasangan.Sepasang kromosom merupakan homolog sesamanya, artinyakeduanya mempunyai bentuk yang sama dan lokus gen-gen yangbersesuaian. Gen-gen yang terdapat pada lokus yang bersesuaianini disebut alel.

1. Pengertian Gen dan Alel

Gen merupakan suatu kesatuan kimia. Sebagai materihereditas, gen memiliki beberapa fungsi, antara lain:a) Sebagai zarah tersendiri yang ada pada kromosom. Zarah

adalah zat terkecil dan tidak dapat dibagi-bagi lagi.b) Menyampaikan informasi genetik dari induk kepada

keturunannya.c) Mengatur proses metabolisme dan perkembangan.

Alel dapat memiliki tugas yang sama atau berlawanan untuksuatu pekerjaan tertentu. Alel yang mempunyai tugas yang samadisebut alel homozigot. Sedangkan, alel yang tugasnya berbedadisebut alel heterozigot. Alel yang tugasnya sama, misalnya genpenentu warna hitam pada gandum yang mempunyai pasangangen penentu warna hitam pula. Contoh alel yang tugasnyaberlawanan adalah gen penentu warna hitam pada gandummempunyai pasangan gen penentu warna putih.

2. Fungsi Gen dan Alel


43

Kegiatan sel dikendalikan oleh gen di dalam inti.Pengendalian ini dilakukan dengan menyusun materi tertentuyang sesuai dengan pola gen untuk membentuk suatu rantai asamamino (polipeptida). Polipeptida tersebut difungsikan menjadienzim yang akan mengatur reaksi metabolisme dalam sel.

Gambar 3.1Peta gen penentu sifat yangterdapat dalam kromosom

DNA dan RNAB

Dari berbagai penelitian mengungkapkan bahwa DNAadalah pembawa sebagian besar atau seluruh sifat-sifat genetikdi dalam kromosom. DNA terdapat di dalam nukleus danbersama senyawa protein membentuk nukleo protein. Selaindi dalam nukleus, molekul DNA juga terdapat dalammitokondria, plastid, dan sentriol.

1. DNA (Deoxyribonucleic Acid)

Persenyawaan antara protein dan asam nukleat disebutnukleo protein. Nukleo protein merupakan penyusun kromosom.Dari kedua senyawa tersebut, hanya asam nukleat yang dapatmembawa informasi genetik dari induk kepada keturunannya.Jadi, sebenarnya asam nukleat merupakan materi genetik ataufaktor hereditas, meskipun kromosom yang umum disebutsebagai faktor hereditas. Asam nukleat sebagai materi DNAterdiri atas DNA (deoxyribonucleic acid) dan RNA (ribonucleidacid). Untuk mengetahui tentang DNA dan RNA, mari cermatiuraian berikut ini.

nukleus

sel tumbuhan

alel batang pendek

gen panjang batang

alel batang panjang

alel bunga putik

gen warna bunga

alel bunga ungu

nukleus

kromosom

sepasang kromosom

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


44

Susunan kimia DNA adalah sebuah makromolekul yangkompleks. Molekul DNA disusun oleh dua rantai polinukleotidayang amat panjang. Satu rantai polinukleotida terdiri atasrangkaian nukleotida. Sebuah nukleotida tersusun atas:a) Gugus gula deoksiribosa (gula dengan lima atom karbon

atau pentosa)b) Gugus asam fosfat (fosfat terikat pada C kelima dari gula)c) Gugus basa nitrogen (gugus ini terikat pada C pertama dari

gula)

Basa nitrogen dapat digolongkan menjadi dua, yaitu basapurin dan basa pirimidin. Basa purin terdiri atas adenin (A)dan Guanin (G), sedangkan basa pirimidin terdiri atas sitosin(S) dan timin (T).

Gambar 3.2Struktur Nukleotida

Gambar 3.3empat basa nitrogen

Gula dengan basa membentuk ikatan antara C pada guladengan N pada basa purin dan N-H pada basa pirimidin. Senyawayang terbentuk disebut nukleosida atau deoksiribonukleosida.Nukleosida dapat dibedakan menjadi empat macam, yaitu:1) Persenyawaan antara gula dengan basa adenin (deoksi adenosin).2) Persenyawaan antara gula dengan basa guanin (deoksi guanosin).3) Persenyawaan antara gula dengan basa timin (deoksitimidin).4) Persenyawaan antara gula dengan basa sitosin (deoksisitidin).

Gambar 3.4empat macam nukleosida

Senyawa aromatik dengan rumus molekul C5H4N4 atau turunannyaPurin

Senyawa aromatik dengan rumus molekul C4H4N2 atau turunannyaPirimidin

Adenin Guanin

Urasil (terdapat pada RNA) SitosinTimin

Deoksisitidin Deoksitimidin Deoksiadenosin Deoksiguanosin

basa nitrogen

gugus asamfosfat

gugus gula

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


45

Gambar 3.6Rantai polinukletida untukmembentuk DNA

Gambar 3.5Contoh Nukleotida

Ester fosfat nukleosida, dengan fosfat terikat pada C ke lima dari gula

Ujung 5′′′′′P

Ujung 3′′′′′OH

Selanjutnya, fosfat membentuk ester dengan nukleosidamelalui pembentukan ikatan C5 pada gula. Ester fosfat -5-nukleosida ini disebut nukleotida. Ada 4 macam nukleotida,yaitu adenosin deoksiribonukleotida, guanosin deoksiribonukleotida,sitidin deoksiribonukleotida, dan timidin deoksiribonukleotida.Nukleotida-nukleotida tersebut dapat bergabung membentuksuatu rangkaian yang disebut polinukleotida. Benangpolinukleotida yang saling berpilin (heliks ganda) membentukDNA. Untuk lebih mengetahui struktur nukleotida danpolinukleotida, mari cermati Gambar 3.4.

Deoksiadenosin monofosfat Deoksisitidin monofosfat

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


46

Berdasarkan hasil analisis refraksi sinar X oleh kristal DNA,James Watson (Amerika) dan Francis Crick (Inggris) pada 1953menyimpulkan bahwa struktur molekul DNA berbentuk heliksganda.

Gambar 3.7Model DNA dari WitsonCrick.Segmen dari molekul DNAA = AdeninT = TiminU = UrasilC = SitosinG = GuaninP = Fosfat

Pada sel-sel organisme prokariot dan eukariot, selain DNAterdapat pula asam nukleat lain yang penting, yaitu RNA atauasam ribonukleat. RNA merupakan seutas benang tunggal yangtersusun molekul gula ribosa, gugus fosfat, dan asam nitrogen.Basa nitrogen RNA terdiri atas golongan purin (adenin danguanin) dan golongan pirimidin (sitosin dan urasil).

RNA dibentuk oleh DNA di dalam nukleus, melalui prosestranskripsi DNA. Hasil transkripsi digunakan RNA untuksintesis protein dalam sitoplasma sel.

2. RNA

gula

Molekul DNA mempunyai sifat-sifat, antara lain:1) DNA berbagai organisme mempunyai kandungan adenin

(A) yang sama dengan Timin (T). Perbedaan antara DNAdari spesies yang berlainan terletak antara kandunganA + T atau G + C.

2) Setiap molekul DNA disusun oleh dua rantaipolinukleotida. Basa-basa dari kedua rantai tersebutberpasangan dengan aturan adenin berpasangan denganTimin dan Guanin berpasangan dengan sitosin. Antarakedua basa yang berpasangan terbentuk ikatan hidrogen.Adanya ikatan inin memberikan kelenturan pada DNA.

3) DNA merupakan struktur yang aktif melakukan fungsibiologi.

fosfat

basa

ikatan guladan fosfat

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


47

Berdasarkan letak dan fungsinya, RNA dibedakan menjaditiga macam, yaitu:

a) RNA duta (RNA-d) atau m RNA

RNA duta adalah RNA yang menjadi modelcetakan dalam proses penyusunan asam aminopada rantai polipeptida atau sintesis protein.Disebut RNA duta, karena molekul inimerupakan penghubung DNA dengan proteindan membawa pesan berupa informasi genetikdari DNA untuk membentuk protein. Informasigenetik berupa urutan basa N pada RNA dutayang memesan suatu asam amino yang disebutkodon. Penyusunan rantai polipeptida tergantungdari urutan kodon pada RNA duta.

Urutan kodon pada RNA-d yang dicetak DNA tergantungpada macam protein yang akan disintesis.

b) RNA transfer (RNA-t)

RNA-t mempunyai fungsi menerjemahkan kodon yangterdapat pada RNA-d menjadi satu jenis asam amino. Kemampuanmenerjemahkan ini, disebabkan oleh adanya anti kodon yangmerupakan komplemen dari kodon RNA-d. RNA-t juga berfungsimengangkut asam amino ke permukaan ribosom pada saattranslasi. Translasi adalah penerjemahan urutan nukleotidaRNA-d menjadi urutan asam amino polipeptida.

c) RNA ribosom (RNA-r)

RNA-r merupakan RNA terbanyak, sekitar 83% dari RNAyang dikandung oleh suatu sel. RNA-r berperan dalam sintesisrantai protein sebagai tempat pertemuan RNA-d dan RNA-t.

RNA dan DNA memiliki perbedaan. Cermati perbedaan-nya pada Tabel 3.1 di bawah ini.Tabel 3.1 Perbedaan RNA dan DNA

1) Terdapat dalam nukleus sel, mitokondria,plastida, sentriol.

2) Membentuk rantai ganda yang amat panjang.

3) Berhubungan erat dengan pengendalianfaktor-faktor keturunan dan sintesis protein.Kadarnya tidak dipengaruhi oleh kecepatansintesis protein.

4) Mengandung pirimidin: sitosin (C) dan timin(T) dan purin: adenin (A) dan guanin (G).

Terdapat dalam sitoplasma, dan nukleus, terutamadalam ribosom.

Membentuk rantai tunggal dan pendek.

Berhubungan dengan sintesis protein, dankadarnya berubah-ubah, menurut kecepatansintesis protein.

Mengandung pirimidin: sitosin (C) dan urasil (U),purin: adenin (A) dan guanin (G).

DNA RNA

Gambar 3.8RNA dalam sintesis protein

kodonribosom

ikatanpolipeptida

RNA-d

anti kodon

asamaminoRNA-t

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


48

5) Komponen gulanya deoksiribosa, yaituribosa yang kekurangan satu atom oksigen.

Komponen gulanya adalah ribosa (pentosa).

Deoksiribosa Ribosa

KromosomC Pada saat sel aktif melakukan metabolisme, di dalam

nukleus terdapat benang-benang halus seperti jala yang dapatmenyerap warna. Benang-benang halus ini disebut kromatin(chromo = warna, dan tin = badan). Ketika sel akan membelah,benang kromatin menebal dan memendek, lebih mudahmenyerap zat warna sehingga dapat dilihat dengan mikroskop.Benang kromatin yang menebal dan memendek ini, disebutkromosom.

Gambar 3.9Struktur kromosom

1. Penggolongan kromosom

Berdasarkan letak kromosom di dalam tubuh. Kromosomdi bagi menjadi dua macam, yaitu kromosom tubuh (autosom)dan kromosom kelamin (kromosom sex). Di dalam sel tubuhterdapat sepasang kromosom atau diploid (2n). Sepasangkromosom ini berasal dari induk betina (ovum) dan induk jantan(sperma). Masing-masing kromosom induk berjumlah nkromosom. Kromosom yang berpasangan tersebut, disebutkromosom homolog. Kromosom homolog adalah kromosom yangmempunyai struktur yang sama atau mempunyai lokus-lokusalel yang sama. Dalam sel tubuh manusia terdapat 23 macamkromosom homolog. Jumlah macam kromosom atau satu pasangkromosom haploid disebut genom.

Satu kromosom terdiri atas dua bagian, yaitu:1) sentromer atau kinetokhor. Bagian ini berbentuk bulat dan

tidak mengandung gen. Sentromer berfungsi untukpergerakan kromosom dari daerah ekuator ke kutubmasing-masing pada waktu pembelahan

2) Lengan merupakan badan kromosom. Di dalam lengan initerdapat kromomena (bahan nukleo protein)

lenganpendek

lenganpanjang

DNA

sentromer

dua kromatid

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id


49

Letak sentromer menjadi ciri khas dari setiap pasangankromosom. Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dapatdikelompokkan menjadi beberapa macam, yaitu:(1) Metasentrik: sentromer terletak di tengah-tengah kromosom(2) Submetasentrik: sentromer dekat pada salah satu ujung

kromosom(3) Aksosentik: sentromer terletak di dekat ujung kromosom(4) Parasentrik: sentromer terletak di ujung kromosom.

Selain penggolongan kromosom di atas, bentuk kromosomdapat bermacam-macam yang disebabkan oleh letak sentromeryang bermacam-macam pula. Contohnya, ada kromosom yangmenyerupai huruf L (satu lengan kromosom lebih panjang dariyang lain), kromosom menyerupai huruf I (sentromer terletakdi ujung kromosom), dan kromosom yang menyerupai huruf V(kromosom mempunyai lengan sama panjang).

Gambar 3.10Berbagai bentuk kromosom

2. Jumlah Kromosom

No. Organisme Jumlah No. Organisme JumlahKromosom Kromosom

1. Manusia 46 23. Hidra 322. Simpanse 48 24. Cemara 243. Kera 48 25. Ceri 324. Kuda 64 26. Kubis 185. Lembu/sapi 60 27. Lobak 186. Keledai 62 28. Kacang polong 147. Anjing 78 29. Buncis 228. Kucing 38 30. Ketimun 149. Tikus rumah 40 31. Kapas 52

10. Tikus sawah 42 32. Kentang 4811. Merpati 80 33. Tomat 2412. Ayam 78 34. Tembakau 4813. Kalkun 82 35. Gandum dipakai14. Katak 26 untuk membuat roti 4215. Ikan mas 94 36. Gandum dipakai16. Bintang laut 36 untuk membuat bir17. Ulat sutera 56 (Barley) 1418. Lalat rumah 12 37. Jagung 2019. Drosophila 38. Beras 24

melanogaster 8 39. Bawang 1620. Nyamuk 6 40. Ragi 3421. Kecoak 24 41. Jamur 422. Cacing tanah 36 42. Kapang Penicillium 2

Dalam setiap organisme terdapat jumlah kromosom yangbervariasi. Jumlah kromosom haploid yang terdapat padaberbagai organisme dapat dilihat pada Tabel 3.2 di bawah ini.Tabel 3.2 Jumlah Kromosom (2n) pada Berbagai Hewan dan Tumbuhan

Metasentrik Submetasentrik

Akrosentrik Parasentrik

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


50

Sintesis ProteinD Protein adalah suatu makromolekul yang disusun oleh

berbagai asam amino. Sedangkan, enzim adalah protein yangmempunyai kemampuan sebagai katalisator reaksi biokimiadalam proses metabolisme seluler. Berdasarkan hasil penelitianBeadle dan Tatum (1941), gen mengendalikan prosesmetabolisme atau kehidupan individu melalui prosespengendalian enzim. Jadi, perubahan struktur gen dapatmenyebabkan perubahan struktur protein pada tingkat asamamino, yang selanjutnya akan menyebabkan perubahan dalamproses metabolisme.

Protein tidak disintesis langsung oleh gen, melainkanmelalui proses transkripsi dan translasi (gen adalah namafungsional, strukturnya adalah DNA). Transkripsi adalah prosesreplikasi DNA untuk membentuk RNA-d. Sedangkan, translasiadalah proses penerjemahan informasi genetik yang terdapatpada RNA-d menjadi runtunan asam amino polipeptida. Dalamtranskripsi, DNA digunakan sebagai model untuk sintesisprotein. Untuk lebih mengetahui tentang transkripsi dantranslasi dalam sintesis protein, mari cermati uraian berikut ini.

Transkripsi adalah proses transfer informasi genetik dariruas DNA (gen) ke dalam molekul RNA yang dipandu olehenzim transkriptase sebagai katalisatornya. Runtunan basapada utas RNA-d ditentukan oleh runtunan basa yang terdapatpada satu ruas DNA, dan setiap basa tersebut akan dicaripadanan ribonukleotidanya, kemudian dirangkaikan menjadirantai RNA-d.

Pembacaan oleh transkriptase dimulai dari tanda awal(promotor) sampai tanda akhir (terminator). Hanya ruas yangdiapit oleh kedua tanda itu yang akan ditranskripsikan. Genmerupakan pengendali protein sehingga gen harus terdapatpada ruas di antara promotor dan terminator.

1. Transkripsi

Setelah proses transkripsi di dalam inti sel selesai, selanjutnyaRNA-d keluar dari inti untuk menjadi model cetakan dalampenyusunan rangkaian asam amino pada proses translasi.Informasi genetik yang dibawa oleh RNA-d terdapat padaruntunan basa yang dikandungnya. Setiap jenis kombinasi 3 basayang berdampingan mengandung sandi genetik (kodon) tertentu,yang dapat diterjemahkan menjadi satu jenis asam amino. Dalamsatu rantai RNA-d, hanya bagian tertentu yang menjadi polacetakan dalam sintesis protein, yaitu ruas yang diapit oleh kodonawal (AUG) dan kodon akhir (UAA, UAG, UGA)

2. Translasi

Gambar 3.11Protein

Diskusikan denganteman sebangkumu.Di manakah tempatterjadinya transkripsidan translasi?

Asam amino

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


51

Setelah RNA-d sampai di ribosom, RNA-t mulaimengangkut asam amino ke dalam kompleks translasi(ribosom), serta membaca sandi-sandi (kodon) RNA-d.Selanjutnya, asam-asam amino yang dibawa oleh RNA-tdirangkai menjadi polipeptida. Kemampuan RNA-t menjalan-kan tugas tersebut, disebabkan karena adanya simpul antikodon dan kemampuan satu kompleks dengan asam aminoyang disebut aminoasil-t RNA.

Proses penerjemahan rangkaian kodon-kodon RNA-dmenjadi rangkaian asam amino polipeptida disebut translasi.Untuk mengetahui proses transkripsi dan translasi dalamsintesis protein, mari cermati Gambar 3.12 di bawah ini.

Gambar 3.12Proses transkripsi dan translasidalam sintesis protein

Transkripsi

Pembentukan RNA-d

ke sitoplasma

Translasi asamamino

DNA

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


52

Kodon 1

Kodon 2

Kodon 3

Kodon 4

Kodon 5

Kodon 6

Kodon 7

Sandi GenetikE Sandi genetik merupakan hubungan antara asam amino

yang terdapat pada rantai polipeptida dengan rangkaiannukleotida yang terdapat pada RNA-d. Rangkaian nukleotidadibentuk berdasarkan model DNA pada ruas gen. Sehingga,sandi genetik dapat diartikan sebagai aturan hubungan antargen dengan protein.

Pada asam nukleat DNA atau RNA-d terdapat 4 jenisnukleotida (basa) yang menyusun rantainya. Pada polipeptidadikenal 20 jenis asam amino penyusunnya. Dengan adanya20 jenis asam amino tersebut, harus ada aturan yang dapatmenjamin pengendalian gen dalam pembentukan protein, selalubersifat khas (satu gen hanya menyandikan satu jenis protein).Untuk menjamin kekhasan tersebut harus banyak faktorpengendali (kodon), sekurang-kurangnya sama dengan yangdikendalikan (asam amino). Hal ini bertujuan untuk mencegahadanya satu kodon mengendalikan lebih dari satu asam amino.Berdasarkan persyaratan ini, tidak mungkin satu asam aminodikendalikan hanya oleh satu nukleotida, karena keempatnukleotida yang ada tidak akan mencukupi untukmengendalikan 20 asam amino. Sistem penyandian seharusnyadidasarkan pada kombinasi dari nukleotida yang ada. Yangpaling mungkin adalah setiap kodon merupakan kombinasi3 nukleotida DNA sehingga akan diperoleh 64 kodon yang akanmencukupi untuk mengendalikan 20 asam amino.

Enam puluh empat kodon ini berfungsi menyandikan asamamino, tetapi akan ada kodon-kodon yang menyandikan satujenis asam amino yang sama. Jadi, ada 3 kodon, yaitu UAA,UAG, dan UGA yang menjadi kodon akhir dan AUG yangmenjadi kodon awal, keempat kodon ini tidak menyandikanasam amino. Sebagian besar asam amino dikendalikan lebihdari 1 kodon. Berbagai kodon yang menyandikan 1 jenis asamamino yang sama disebut kodon sinonim. Kodon-kodon diketahuitidak bertumpang tindih dan terletak berdampingan tanpapenyelang. Jadi, pembentukan asam amino akan dilakukan olehrangkaian kodon RNA-d dimulai dari kodon dan diakhiri olehsalah satu kodon akhir.

Konsep sandi genetik ditemukan berkat keberhasilanpeneliti mengembangkan sintesis protein dan asam nukleatsecara in vitro. Untuk mengetahui kode genetik ini, mariperhatikan Tabel 3.3 berikut ini.

Gambar 3.14Kodon pada RNA

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


53

U

Tabel 3.3 Kode Genetik (Kodon dari RNA-d)

BasaPertama

BasaKedua

BasaKetiga

G A C U

G

GGG Glisin GAG Asam GCG Alanin GUG Valin Gglutamat

GGA Glisin GAA Asam GCA Alanin GUA Valin Aglutamat

GGC Glisin GAC Asam GCC Alanin GUC Valin Caspartat

GGU Glisin GAU Asam GCU Alanin GUU Valin Uaspartat

AGG Arginin AAG Lisin ACG Treonin AUG “Start” G(Metionin)

AGA Arginin AAA Lisin ACA Treonin AUA Isoleusin A

AGC Serin AAC Asparagin ACC Treonin AUC Isoleusin C

AGU Serin AAU Asparagin ACU Treonin AAU Isoleusin U

CGG Arginin CAG Glutamin CCG Prolin CUG Leusin G

CGA Arginin CAA Glutamin CCA Prolin GUA Leusin A

CGC Arginin CAC Histidin CCC Prolin CUC Leusin C

CGU Arginin CAU Histidin CCU Prolin CUU Leusin U

UGC Triptofan UAG “Stop” UCG Serin UUG Leusin G

UGA “Stop” UAA “Stop” UCA Serin UUA Leusin A

UGC Sistein UAC Tirosin UCC Serin UUC Fenilalanin C

UGU Sistein UAU Tirosin UCU Serin UUU Fenilalanin U

C

Dalam sintesis protein dapat terjadi kesalahan dalammenerjemahkan kode-kode yang diterima dari DNA. Jika terjadikesalahan penerjemahan, akibatnya protein yang disusun jugakeliru sehingga enzim yang dihasilkan juga salah. Jika hal initerjadi, maka metabolisme akan terganggu. Misalnya, kodonGAA yang seharusnya diterjemahkan menjadi asam glutamat,tetapi oleh RNA-t dibaca GUA yang diterjemahkan menjadivalin, atau dibaca AAA yang diterjemahkan menjadi lisin. Halini, menyebabkan polipeptida yang dihasilkan tidak sesuaidengan perintah DNA.

Kesalahan ini berpengaruh pada proses pembentukanhemoglobin. Hemoglobin normal seharusnya mengandungasam glutamat, tetapi karena terjadi kesalahan dalampenerjemahan, hemoglobin mengandung valin atau lisin. Halini menyebabkan hemoglobin menghasilkan sel sabit. Sel sabitmenyebabkan kelainan yang disebut siklemia. Siklemiaditurunkan kepada keturunannya dan menyebabkan mutasi.

A


54

Bekerjalah dengan temanmu.

JudulMembangun Tangga DNA

TujuanSetelah melakukan kegiatan ini, kamu dapat menyusunsuatu model molekul DNA.

Bahan dan Alat1) Potongan-potongan kertas berwarna merah, biru, hijau

dan kuning dengan ukuran panjang: 1 cm dan lebar 1 cm2) Lem atau double tipe3) Gunting4) Karton putih

Cara Kerja1) Siapkan potongan-potongan kertas berwarna.2) Potongan kertas merah untuk molekul A, yang biru untuk

molekul T, yang kuning untuk molekul C, dan yang hijauuntuk molekul G.

3) Untuk anak tangga diperlukan 3 potong untuk setiap macampotongan kertas berwarna.

4) Pada ibu tangga, S mewakili molekul gula, dan P mewakilikelompok fosfat (lihat model DNA Watson crick padaGambar 3.7).

5) Buatlah ibu tangga sebelah kiri, bacaan dari atas ke bawah:ATACGGGCC


Kesalahan RNA-t dalammenerjemahkan sandi dariRNA-d dapat menyebab-kan kelainan apa saja.Diskusikan dengan temansebangkumu.

Jadi, kesalahan RNA-t menafsirkan kode-kode genetik dariDNA juga merupakan salah satu mekanisme mutasi gen. Mutasigen menyebabkan perubahan sifat yang diwariskan secaraturun temurun. Untuk lebih memahami tentang DNA danproses replikasi, coba kamu lakukan percobaan berikut ini.


55

GTATCG

6) Lakukan langkah-langkah berikut ini.(a) Tempatkan molekul A (potongan kertas merah) di

samping molekul gula (S) yang pertama.(b) Tempatkan molekul T disamping molekul gula (S)

yang kedua dan seterusnya.(c) Lakukan dengan cara yang sama pada ibu tangga

sebelah kanan untuk menyusun masing-masing anaktangga.Molekul A hanya dapat berpasangan dengan molekulT, dan molekul C hanya dapat berpasangan denganmolekul G.

7) Bagaimana peristiwa terjadinya replikasi DNA?Coba kamu bayangkan bahwa molekul DNA yang

baru saja kamu buat sedang mengalami pembelahan. Anak-anak tangga akan mengalami keretakan atau berpisah.Molekul A akan memisahkan diri dari molekul T, danmolekul C memisahkan diri dari molekul G.

Ambil potongan-potongan kertas berwarna, danletakkan potongan-potongan kertas tersebut pada masing-masing separuh dari anak tangga yang bersesuaian.

Pertanyaan1) Dari manakah sel-sel tersebut memperoleh molekul-

molekul gula (S), fosfat (P), Adenin (A), Timin (T), Guanin(G), dan Cytosine (C)?

2) Apakah yang akan terjadi bila DNA yang baru tidak serupadengan DNA yang lama?



56

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari materi genetik. Hal-hal penting apasajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlah dalambentuk rangkuman. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmu denganrangkuman teman. Berikan masukan dan saran pada rangkumanmasing-masing.


Alel = pasangan gen yang berada pada lokus yang sama padakromosom homolog.

Anti kodon = urutan tiga (3) basa yang merupakan komplemen darikodon. Anti kodon terdapat pada RNA-t, sedangkankodon terdapat pada RNA-d.

Double helix = bentuk benang DNA yang terdiri atas dua benangpolinukleotida yang saling berpilin.

Genom = sejumlah kromosom yang membentuk satu perangkatyang lengkap.

Kromosom = benang-benang pembawa sifat, karena mengandung gen.Kromosom terdiri atas benang-benang kromatin.

Kromosom homolog = kromosom pasangan yang memiliki gen dan lokus yangsama.

Lokus = letak atau tempat gen dalam kromosom

Nukleosida = persenyawaan kimia yang dibentuk dari ikatan molekulgula dan basa nitrogen

Nukleotida = persenyawaan kimia yang dibentuk dari ikatan molekulgula, basa nitrogen dan asam fosfat.

Replikasi = proses penggandaan DNA menjadi dua DNA yangidentik.

Sentromer = bagian kromosom yang berfungsi sebagai tempatperlekatan benang-benang spindel pada pembelahanmitosis.

Transkripsi = proses sintesis RNA d dengan menggunakan DNA sebagaiacuan.

Translasi = proses penerjemahan kodon menjadi asam amino padasintesis protein


57

1. Asam nukleat ditemukan ....a. hanya di dalam nukleusb. di dalam semua sel hidupc. hanya di dalam sitoplasmad. di dalam semua nukleotidae. di dalam mitokondria

2. Nukleotida tersusun atas suatu basanitrogen yang terikat antara ....a. fosfat yang terikat dengan asam

aminob. gugus gula yang terikat dengan

fosfatc. ribosa yang terikat dengan

deoksiribosad. timin yang terikat dengan urasile. ribosa dan timin

3. Suatu perbedaan utama antara DNAdan RNA adalah bahwa di dalamRNA ....a. urasil diganti oleh timinb. urasil diganti oleh adeninc. timin diganti oleh urasild. adenin diganti oleh urasile. guanin diganti oleh urasil

4. Dari keempat basa N berikut ini, yangmanakah terdapat dalam RNA?a. Adenin, timin, guanin, dan sitosinb. Adenin, guanin, sitosin, dan urasilc. Guanin, sitosin, timin, dan urasild. Guanin, urasil, timin, dan adenine. Sitosin, urasil, timin dan adenin

5. Pasangan guanin adalah ....a. timin d. sitosinb. adenin e. guaninc. urasil

6. Agar dapat memberikan instruksiuntuk menciptakan 20 asam amino


esensial, kode DNA perlu dibentukatau disusun dari ....a. 4 nukleotida tunggalb. 4 pasang nukleotidac. paling sedikit 3 nukleotidad. paling sedikit 4 nukleotidae. 2 nukleotida

7. Pembentukan protein di dalam selterutama berlangsung di dalam ....a. mitokondria d. kromosomb. ribosom e. lisosomc. nukleus

8. RNA transfer berkaitan denganpenyampaian ....a. protein d. asam aminob. polipeptid e. kodec. nukleotida

9. Suatu protein khusus yang dihasilkandi dalam sel adalah hasil dari ....a. urutan nukleotida di dalam

molekul DNAb. urutan gula dan fosfat di dalam

molekul DNAc. urutan asam amino di dalam RNA

transferd. jumlah ribosom di dalam sele. jumlah sel di dalam tubuh

10. Ilmuwan dapat menciptakan gen-genbaru dan menempatkannya di dalamsel-sel. Teknik ini dikenal sebagai ....a. DNA transferb. mutasi DNAc. replikasi DNAd. DNA rekombinane. translasi

11. Molekul-molekul DNA dari kebanyakanorganisme tersusun dalam rantai yang



58

panjang yang disebut ....a. polipeptidb. proteinc. nukleotidad. kromosome. asam amino

12. Reproduksi seksual memberi organisme....a. kromosom-kromosom baru yang

lengkapb. kombinasi gen yang baruc. DNA rekombinand. kombinasi gen yang tak dapat

diubahe. gen baru

13. Yang bertugas menerjemahkan kodegenetik saat sintesis protein adalah ....a. DNA d. DNA dan RNAb. RNA-t e. RNA-rc. RNA-d

14. Pasangan-pasangan basa di dalamDNA secara bertahap, adalah ....a. A - T dan S - Ub. A - T dan G - Sc. G - T dan A - Sd. G - T dan A - Ue. G - T dan T - U

15. Misalkan rantai DNA memiliki urutanAAA - TGC - GCA, transkripsi DNAtersebut adalah ....a. TTT - ACG - CGTb. UUU - ACG - CGUc. TTT - CGA - CGTd. TTT - AGC - CGAe. UUU - AGC - CGU

1. Jelaskan struktur DNA dengan diagram menurut model Watson-Crick.

2. Bedakan DNA dan RNA berdasarkan struktur dan fungsinya.

3. Apa yang kamu ketahui tentang kode genetik? Ceritakan bagaimana kode ituditerjemahkan, dan tujuannya.

4. Berilah penjelasan bahwa ada hubungan antara kekeliruan penafsiran kode genetikoleh RNA dengan mutasi dan keanekaragaman makhluk hidup.

5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan kromosom homolog dan kromosom nonhomolog.



59

BabBab Reproduksi Sel44Peta Konsep

Pengertian reproduksi sel

Reproduksi sel pada organisme prokariotik

Reproduksi sel pada organisme eukariotikMitosis

Meiosis

Proses pembentukan gamet pada hewantingkat tinggi dan manusia

Spermatogenesis

Oogenesis

Proses pembentukan gamet pada tumbuhantingkat tinggi

Mikrosporogenesis

Megasporogenesis

Reproduksi sel


60

Reproduksi Selpada Organisme

Prokariotik

B Reproduksi sel pada organisme prokariotik, seperti bakteridan protozoa, terjadi melalui proses pembelahan sel secaralangsung, yaitu dari satu sel akan membelah menjadi dua selyang sama besar dan mengandung materi genetik yang sama.Pembelahan sel seperti ini disebut pembelahan biner. Pembelahanbiner tidak mengalami tahapan-tahapan pembelahan, sepertipembelahan sel secara mitosis dan meiosis.

Masih ingatkah kamu, apa yang dimaksud denganpertumbuhan? Pertumbuhan merupakan pertambahan selsehingga suatu individu bertambah besar. Pertumbuhan sel initerjadi, karena proses pembelahan sel atau reproduksi sel.Pembelahan sel dibagi menjadi dua, yaitu pembelahan sel secaralangsung dan tidak langsung. Pembelahan sel secara langsungterjadi tanpa melalui tahap-tahap tertentu. Sedangkan,pembelahan tak langsung terjadi melalui beberapa tahap, yaituprofase, metafase, anafase, dan telofase. Pembelahan sel secaratak langsung dibagi menjadi dua macam, yaitu mitosis danmeiosis. Setelah mempelajari bab ini, kamu akan memahamiproses mitosis dan meiosis, mari ikuti uraian berikut ini.

Sel merupakan unit dasar kehidupan. Reproduksi sel adalahproses memperbanyak jumlah sel dengan cara membelah diri,baik pada organisme uniseluler maupun multiseluler.Pembelahan sel pada organisme uniseluler merupakan suatucara bagi organisme tersebut untuk melestarikan jenisnya.Sedangkan, bagi organisme multiseluler, pembelahan selmenyebabkan pertumbuhan dan perkembangan organisme.Misalnya, pada manusia, sel-sel memperbanyak diri sehinggatubuh manusia tersebut menjadi besar dan tinggi. Selain itu,reproduksi sel pada organisme multiseluler juga menghasilkansel-sel gamet yang berguna pada saat perbanyakan secarageneratif (reproduksi organisme melalui proses perkawinan).

Reproduksi sel merupakan proses penggandaan materigenetik (DNA) yang terdapat di dalam nukleus. Sehingga,menghasilkan sel-sel anakan yang memiliki materi genetik yangsama.

Berdasarkan organisasi sel, organisme dapat dibedakanmenjadi dua, yaitu organisme prokariotik dan eukariotik. Padaorganisme prokariotik, reproduksi sel dilakukan dengan caramembelah diri (pembelahan biner). Sedangkan, reproduksi selpada organisme eukariotik dengan cara mitosis dan meiosis.

PengertianReproduksi Sel

A

Gambar 4.1Pertumbuhan anak

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


61

Reproduksi Selpada Organisme

Eukariotik

CReproduksi sel pada organisme eukariotik terjadi melaluiproses pembelahan sel yang diawali dengan penggandaanmateri genetik (replikasi DNA), kemudian diikuti pembelahankromosom. Pembelahan kromosom ini akan diikuti olehpembelahan nukleus, lalu diakhiri dengan pembelahan sel.

Pembelahan sel pada organisme eukariotik dapat dibagimenjadi dua macam, yaitu mitosis dan meiosis. Mitosis dapatterjadi pada setiap organ dan berfungsi membentuk sel denganjumlah kromosom yang sama. Sedangkan, pembelahan meiosishanya berlangsung pada jaringan organ seks dan berfungsimereduksi jumlah kromosom menjadi separuhnya.

Mitosis dan meiosis merupakan pembelahan sel secaratidak langsung, yaitu melalui tahapan-tahapan tertentu, danditandai dengan penampakan yang berbeda-beda darikromosom yang dikandungnya. Pada saat pembelahan sel,kromosom mudah diamati di bawah mikroskop, karenabenang-benang kromatin menebal dan memendek serta mudahmenyerap warna. Sebelum sel membelah, sel melakukanpersiapan, seperti pembelahan organel-organel sel, setelahpembelahan sel selesai, terjadi proses pertumbuhan ataupertambahan sel. Untuk mengetahui proses pembelahan seltersebut, mari cermati uraian berikut.

Gambar 4.2Pembelahan sel bakteri

Proses pembelahan biner pada selbakteri diawali dengan sintesa bahan-bahan yang diperlukan untuk membuat selbaru. Pada awal pembelahan sel, kromosomyang terdapat bebas di dalam sel akanmenempel pada dinding sel, kemudianbersama-sama dengan pembesaran ukuransel, berlangsung sintesis sel atau replikasiDNA (penggandaan kromosom). SetelahDNA baru selesai dibentuk, dan sel telahmencapai pembesaran maksimum, akanterjadi pembelahan sel menjadi dua bagianyang memiliki bahan genetik yang sama.

kromosomprokariotik

membran plasma

dinding sel

duplikasi kromosom

dinding sel dan selaputplasma mulai membelah

terpisah menjadidua sel

Siklus sel adalah peristiwa pertumbuhan sel menuruttahapan tertentu, dan setelah melalui semua tahapan akankembali kepada tahapan semula. Siklus sel dapat dibagi menjadidua tahapan, yaitu tahapan interfase dan tahapan mitotik (fasepembelahan).

1. Siklus Sel

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


62

a. Interfase

Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini tidak tepat,karena dalam tahap ini sel dalam keadaan aktif melakukanmetabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelumpembelahan. Pada tahap ini, di dalam sel terdapat membranyang membungkus inti sel. Kromosom tidak tampak karenakromosom dalam bentuk utas molekul DNA yang halus dantidak menggulung sehingga tidak dapat dilihat di bawahmikroskop cahaya.

Interfase dapat dibagi menjadi 3 tahap, yaitu:1) Fase G1 : Sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan

sel baru dan terus menerus melakukanpembelahan organel.

2) Fase S : Dalam sel terjadi proses replikasi DNA sebagaimateri genetik yang akan diturunkan.

3) Fase G2 : Sel tumbuh membesar dan menyiapkan segalakeperluan untuk pembelahan sel.

b. Fase Pembelahan

Fase ini disebut juga fase mitotik. Pada fase ini terjadi prosespembelahan sel, baik proses mitosis maupun meiosis. Untuklebih mengetahui tentang siklus sel. Mari cermati Gambar 4.3.di bawah ini.

Gambar 4.3Siklus sel

Diskusikanlah denganteman sebangkumu.Mengapa interfase seringdisebut tahap istirahat?Bagaimana pendapatmutentang hal tersebut?

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


63

2. Pembelahan Mitosis

Mitosis terjadi pada proses perbanyakan sel atau prosespertumbuhan suatu jaringan. Contohnya, pada pembentukansel-sel darah merah atau pertumbuhan jaringan di daerahmeristem. Mitosis merupakan periode pembelahan sel yangmenghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom sama sepertiinduknya, yaitu 2n. Mitosis dapat dibagi menjadi 4 tahap, yaituprofase, metafase, anafase, dan telofase. Untuk mengetahuitahap-tahap pembelahan mitosis tersebut, mari cermatipembelahan berikut ini.

a. Profase

1) Nukleolus tidak tampak lagi dan membran nukleus telahmelebur.

2) Kromatin mengalami penebalan dan memendek menjadikromosom sehingga bisa dilihat dibawah mikroskop.Benang-benang kromosom berpasangan, tiap-tiapkromosom menggandakan diri membentuk struktur simetrisyang disebut kromatid. Kedua kromatid masih disatukanpada satu titik yang disebut sentromer.

3) Pada sel hewan terdapat sepasang sentriol yang memisah-kan diri ke kutub-kutub yang berlawanan. Setelah sampaidi kutub, sentriol membentuk benang-benang spindel yangmelekat pada sentromer di setiap kromatid.

b. Metafase

Kromosom terletak pada bidang di tengah sel dengansentromer menempel pada benang spindel. Bidang di tengahsel ini disebut bidang equator. Posisi kromosom yang tersebarpada bidang equator ini menyebabkan jumlah kromosom dapatdihitung dengan tepat dan bentuk kromosom dapat dipelajari.

c. Anafase

Daya tarik benang-benang spindel akan menyebabkankedua kromatid terlepas dari ikatan sentromer menuju kutubmasing-masing menjadi 2 kromosom baru. Jumlah kromosomyang menuju ke kutub yang satu sama dengan kromosom yangmenuju ke kutub yang lain.

d. Telofase

1) Kromosom telah berkumpul di kutub masing-masing.2) Membran inti muncul dan membungkus dua kelompok

kromosom yang telah terpisah tersebut menjadi dua inti baru.3) Kromosom makin lama makin menipis, kemudian menjadi

benang-benang kromatin kembali. Sehingga, tidak dapatdi lihat.

4) Nukleolus dapat dilihat kembali.

Gambar 4.4Pembelahan mitosis

Interfase

Profase

Prometafase

Metafase

Anafase

Telofase

Sitokinesis

Sel anakan Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


64

e. Sitokinesis

Setelah terbentuk dua inti sel, kemudian akan terjadiperpisahan sitoplasma dengan pembentukan dinding (sekatpemisah) yang terbentuk dimulai dari pinggir sel menuju ketengah memisahkan kedua inti menjadi 2 sel baru.

3. Pembelahan Meiosis

Pembelahan meiosis berlangsung pada saat pembentukansel gamet pada organisme diploid atau pada saat pembentukanspora nonseksual pada jamur. Meiosis berlangsung di jaringanorgan reproduksi seksual atau pada jaringan nutfah. Padapembelahan meiosis, setiap sel anak akan menerima separuhdari jumlah kromosom yang terdapat pada sel induk. Misalnya,manusia memiliki 46 kromosom dalam sel tubuhnya. Setelahterjadi pembelahan meiosis pada organ reproduksinya, sepertitestis atau ovarium, akan terbentuk gamet yang mengandunghanya 23 kromosom.

Meiosis dapat dibagi menjadi dua periode pembelahan,yaitu Meiosis I dan Meiosis II. Masing-masing periode terdiriatas tahap-tahap profase, metafase, anafase, dan telofase. Hasilakhir pembelahan meiosis adalah 4 sel anak yang haploid.

a. Meiosis I

1) Profase Ia) Leptoten : merupakan tahap pertama profase, kromatin

membentuk benang halus leptonema(kromosom) sehingga kromosom tampak sepertimassa yang tidak teratur.

b) Zigoten : Proses penebalan berjalan terus dan kromosommulai berpasangan dengan homolognya.

c) Pakiten : Kromosom yang homolog terdiri atas 4 kromatidyang disebut tetrad. Pasangan 2 kromosomhomolog disebut bivalen. Pasangan 3 atau 4kromosom homolog disebut trivalen atautetravalen.

d) Diploten : Kromatid pada kromosom homolog dapatsaling melilit dan bertukar ruas satu denganyang lain, disebut pindah silang. Dua kromatidyang disatukan oleh satu sentromer disebutkromatid bersaudara. Kontak antar kromatidbersaudara disebut kiasma.

e) Diakinesis : Tahap akhir profase I, membran inti melarut.Apa perbedaan antarameiosis I dan meiosis II?Diskusikan dengan temansebangkumu.


65

2) Metafase 1Benang spindel keluar dari kutub yang berlawanan dan

mengait pada sentromer kromosom yang telah berpasangan.Semua bivalen terletak pada bidang equator.

3) Anafase 1Kromosom homolog bergerak ke arah kutub yang

berlawanan dengan dua kromatid bersaudara masih tetapterikat pada sentromernya.

4) Telofase 1Dua kelompok gugus kromosom tiba di dua kutub yang

berlawanan, masing-masing memiliki separuh jumlah guguskromosom sel induk. Masing-masing kromosom masihmembawa dua kromatid bersaudara. Selaput inti mulaiterbentuk dan sel-sel anakan memisah.

b. Meiosis II

Pada meiosis II, tahap-tahap yang terjadi dalam meiosis Iterulang kembali. Agar berbeda, tahap-tahap meosis IIdinamakan Profase II, Metafase II, Anafase II, dan Telofase II.

1) Profase IISelaput inti dan nukleus dalam sel mulai menghilang dan

benang-benang spindel menarik sentromer kedua kutub yangberbeda.

2) Metafase IIKromosom terletak pada bidang equator dan setiap

sentromer pada kromosom diikat oleh benang spindel.

3) Anafase IISentromer membelah dan dua kromatid berpisah,

kemudian bergerak kearah berlawanan menuju kutub.

4) Telofase IIKromosom berkumpul pada kutub yang berbeda, dan

membran inti muncul membungkus kelompok kromosomtersebut. Setelah melewati 2 kali pembelahan, maka dari satusel akan dihasilkan 4 sel dengan masing-masing sel mengandungkromosom separuh jumlah sel induknya.


66

Gambar 4.5Reproduksi sel secarameiosis

Terjadi pada semua sel tubuh (autosom) yangsedang memperbanyak diri.

Hanya terdapat satu tahap pembelahan dalamsatu siklus pembelahan sel.

Tidak terdapat pasangan kromosom homolog,yang berpisah adalah kromatid-kromatid yangbergerak menuju kutub yang berbeda.

Tidak terjadi pertukaran segmen kromosom.

Sel baru yang dihasilkan dari suatu mitosis akanmempunyai struktur genetik yang sama dengansel awal.

Hasil akhir dari pembelahan satu sel adalah duasel baru yang sama.

Hanya terjadi pada sel gonad pada saatpembentukan gamet

Terdapat dua tahap pembelahan, yaitu meiosis Idan meiosis II.

Terdapat pasangan kromosom homolog padameiosis I, kemudian setiap anggota pasangankromosom akan bermigrasi menuju kutub yangberbeda. Pada meiosis II baru terjadi pemisahankromatid seperti pada mitosis.

Terjadi pindah silang antara kromosom homologyang berpasangan.

Sel yang dihasilkan melalui proses meiosis akanmempunyai jumlah kromosom separuh dari selsemula.

Hasil akhir dari pembelahan satu sel adalahempat sel baru yang mempunyai jumlahkromosom separuh daeri sel induk.

Mitosis Meiosis

Tabel 4.1 Perbandingan Mitosis dan Meiosis

(a) Leptoten (b) Zigoten (c) Pakiten (d) Diploten

(e) Diakinesis (f) Metafase I (g) Awal anafase I (h) Akhir anafase I

(i) Telofase I (j) Interfase (k) Profase II (l) Metafase II

(m) Anafase II (n) Telofase II (o) Tetrad (p) 4 sel anakan

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


67

Gambar 4.4Perbandingan meiosis danmitosis

Bekerjalah dengan temanmu.

JudulProses Pembelahan Mitosis dan Meiosis

TujuanUntuk mengetahui perbedaan pembelahan mitosis danmeiosis.

Bahan dan Alat1) benang berwarna2) karton berwarna3) spidol berwarna4) dua buah karton lebar berwarna putih5) gunting6) lem atau double tipe

Cara Kerja1) Gambarlah fase-fase pembelahan mitosis di kertas putih

menggunakan spidol (lihat Gambar 4.4 Pembelahanmitosis)

2) Buatlah gambar kromosom di karton berwarna sesuaidengan fase-fase di atas. Kemudian potong-potong.

3) Tempelkan kromosom dalam setiap fase di karton putih.Gunakan benang berwarna sebagai benang spindel.


Untuk lebih mengetahui tentang pembelahan mitosis danmeiosis, coba kamu lakukan kegiatan berikut ini.

MitosisSel induk

MeiosisSel induk

Replikasi DNA

Replikasi DNA

2 sel anak

2 sel anak

4 sel anak

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


68

ProsesPembentukan

Gamet pada HewanTingkat Tinggi dan

Manusia

D Pada hewan tingkat tinggi dan manusia terjadi prosespembentukan sel gamet pada jaringan organ reproduksinya.Pembentukan sel kelamin jantan atau sperma yang terjadi didalam testis disebut spermatogenesis. Sedangkan, di dalamovarium terjadi pembentukan sel kelamin betina atau ovumyang disebut Oogenesis. Spermatogenesis dan Oogenesistermasuk pembelahan meiosis, karena terjadi di jaringan organreproduksi dan menghasilkan 4 sel anak yang haploid. Untuklebih mengetahui tentang spermatogenesis dan oogenesis, maricermati uraian berikut ini.

Gamet jantan atau sperma dibentuk dalam kelenjar yangdisebut testis. Testis berfungsi membentuk sperma danandrogen (hormon jantan). Sperma dibentuk dalam epiteliumnutfah (Seminiferus tubules) yang terdapat dalam testis. Jaringanepitelium nutfah disusun oleh lapisan-lapisan sel yangmemproduksi sperma yang tersusun berdasarkan urutanperkembangan spermatogenesis, mulai spermatogonium padalapisan dasar sampai sperma pada lumen tubuh. Spermato-gonium tidak langsung bermeiosis membentuk gamet, tetapimelakukan mitosis terlebih dahulu untuk memperbanyakspermatogonium, kemudian membelah secara meiosis.

Hasil pembelahan meiosis spermatogonium adalahspermatosit primer. Spermatosit primer mengalami meiosisI menjadi dua spermatosit sekunder, kemudian masing-masingspermatosit sekunder mengalami meiosis II, menjadi4 spermatid yang sama besarnya dan jumlah kromosomnyahaploid. Kemudian, sel spermatid akan berkembang menjadi

1. Spermatogenesis

4) Beri keterangan dengan kata-katamu sendiri.5) Lakukan hal yang sama untuk pembelahan meiosis.

Pertanyaan1) Mengapa pada pembelahan meiosis, kromosom anakan

setengah dari induknya?2) Mengapa dalam meiosis terjadi pindah silang, sedangkan

meiosis tidak?3) Apa perbedaan yang mendasar antara mitosis dan meiosis?



69

sperma atau spermatozoa. Dalam proses perkembangan ini,spermatid akan kehilangan hampir seluruh sitoplasmanya,tetapi sperma memperoleh organ berupa ekor yang berfungsiuntuk bergerak dalam proses pembuahan sperma mengandungmitokondria yang menyediakan ATP sebagai sumber energiuntuk bisa beberapa minggu atau bulan (pada manusiaberlangsung 74 hari).

2. Oogenesis

Gambar 4.8Spermatogenesis

Pembentukan gamet betina atau oogenesis berlangsung didalam ovarium organ kelamin betina. Gamet betina atau ovumdibentuk di dalam satu paket sel yang disebut folikel yangterdapat dalam ovarium. Folikel disusun oleh satu sel yang dapatbermeiosis disebut oogonium (sel induk ovum) yang mempunyaikromosom diploid. Oogonium ini dikelilingi satu lapis sel folikelyang akan melindungi dan memberi nutrisi sel telur yangdewasa. Oogonium (2n) akan bermitosis dan berkembangmenjadi sel yang siap bermeiosis, disebut oosit primer. Oositprimer ini akan mengalami pembelahan meiosis I menjadi oositsekunder dan badan kutub primer, kemudian pada akhirmeiosis II, dari oosit sekunder dihasilkan satu sel oosit dan satubadan kutub sekunder. Sedangkan, dari badan kutub primer

Sitoplasmapenyuplai

Spermatogonium Penghubung antarasel penyuplai

Inti sel penyuplaiBasal lamina

Spermatogoniummengganda

Spermatogonium

Spermatositprimer

Spermatositsekunder

Spermatid primer

Spermatid sekunder

Spermatozoa

Jembatan sitoplasmaLumen tubula seminiferus

Mitosis

MemasukiMeiosis I

Meiosis Iselesai

Meiosis II

Diskusikan dengan temansebangkumu.Apa perbedaan prosespembentukan sperma danovum?

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


70

ProsesPembentukanGamet pada

Tumbuhan TingkatTinggi

EMikrosporogenesis adalah pembentukan gamet di dalam

organ jantan bunga yang menghasilkan serbuk sari. Dalamkepala sari (anther) terdapat empat mikrosporangium. Setiapmikrosporangium mengandung mikrosporosit (diploid).Mikrosporosit ini mengalami pembelahan meiosis I dan meiosis II.Pembelahan meiosis ini menghasilkan empat mikrosporahaploid dan berkelompok menjadi satu yang disebut tetrad. Intisel setiap mikrospora mengalami pembelahan inti (kariokinesis)sehingga menghasilkan 2 nukleus haploid, yaitu nukleus saluranserbuk sari dan nukleus generatif. Setelah serbuk sari terbentuk,nukleus generatif mengalami pembelahan mitosis menghasilkandua nukleus sperma, tetapi tidak diikuti sitokinesis. Jadi, satuserbuk sari yang masak mempunyai tiga nukleus haploid, yaitusatu nukleus vegetatif (saluran serbuk sari) dan dua nukleusgeneratif (sperma).

1. Mikrosporogenesis

Gambar 4.9Oogenesis

menghasilkan 2 badan kutub sekunder. Jadi, oosit primermengalami pembelahan meiosis dan menghasilkan 1 ootid (seltelur) dan 3 badan kutub.

Dalam pembelahan meiosis I (oosit primer menjadi oositsekunder) pembagian sitoplasma tidak sama sehinggamenghasilkan satu sel besar yang disebut oosit sekunder dan satusel kecil yang disebut badan kutub primer. Begitu pula pada saatmeiosis II (oosit sekunder menjadi ootid). Oosit sekunder yangmengandung hampir semua sitoplasma dan kuning telurmembelah secara tidak sama membentuk sebuah ootid besardan sebuah badan kutub sekunder yang berukuran kecil. Padasaat bersamaan, badan kutub primer membelah menjadi2 badan kutub sekunder. Selanjutnya, ootid akan mengalamipertumbuhan dan perkembangan menjadi sel telur yang masak,sedangkan 3 badan kutub sekunder akan hancur. Telurmerupakan sel paling besar karena telur merupakan sumberpersediaan makanan, ribosom, RNA, dan komponen sitoplasmalainnya untuk membantu perkembangan embrio.

oogonia

oosit primer

oosit sekunder

badankutubprimer

badankutubsekunder

oosit

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


71

Megasporogenesis adalah pembentukan gamet betina didalam bakal buah atau ovarium. Di dalam satu ovari (bakalbuah) terdapat sel induk megaspora (megasporosit). Sel indukmegaspora yang bersifat diploid akan bermeiosis menghasilkanempat sel haploid (tetrad). Dari keempat sel tersebut hanya satuyang hidup menjadi sel megaspora.

Sel megaspora ini, kemudian mengalami serangkaianmitosis menghasilkan delapan inti haploid. Delapan inti iniberada di dalam satu sel besar bernama kantung embrio(kandung lembaga muda) yang dilingkupi oleh kulit dan bagianujungnya terdapat sebuah lubang kecil yang disebut mikrofil.Mikrofil berfungsi sebagai jalan masuk saluran serbuk sari kedalam kandung lembaga. Tiga nukleus terletak di dekat mikrofildan dua di antaranya sinergid (mati). Nukleus yang mengalamipertumbuhan dan perkembangan menjadi ovum (sel telur). Tiganukleus yang lain terletak di seberang mikrofil yang disebutantipoda, selanjutnya akan mati pula karena degenerasi. Duanukleus yang terletak di tengah akan bersatu di tengahkandung lembaga menjadi satu nukleus diploid (2n) atau intikandung lembaga sekunder.

2. Megasporogenesis

Gambar 4.10Mikrosporogenesis

mikrosprosit

meiosis I

meiosis II

mikrospora

kariokinesis

nukleus generatif

nukleus saluranserbuk sari

nukleus sperma

nukleussaluranserbuk sari

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


72

Gambar 4.11Megasporagenesis

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari reproduksi sel. Hal-hal penting apasajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlah dalambentuk rangkuman. Tuliskan pula daftar istilah tentang reproduksisel yang menurutmu sulit. Gunakanlah kamus biologi untuk mencariartinya. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmu dengan rangkumanteman. Berikan masukan dan saran pada rangkuman masing-masing.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


73

1. Proses pembelahan mitosis berlangsungdi ....a. semua jaringan mudab. sel-sel somatik tubuh, kecuali sel

gonadc. alat reproduksid. sel-sel gamete. jaringan tua

2. Sintesis di dalam sel berlangsung padafase ....a. profase d. interfaseb. metafase e. telofasec. anafase

3. Pada waktu proses pembentukan sel-sel gamet, berlangsung pembelahan ....a. biner d. amitosisb. mitosis e. biner dan mitosisc. meiosis

4. Di dalam mikroskop tampak adanyapasangan-pasangan kromosom yangberada di daerah ekuator sel. Padasaat itu, sel berada dalam fase ....a. metafase d. profaseb. anafase e. interfasec. telofase

5. Urutan peristiwa spermatogenesisadalah ....a. spermatogonium → spermatosit

primer → spermatosit sekunder →spermatid → sperma

b. spermatosit primer → spermatogo-nium → spermatosit sekunder →spermatid → sperma

c. spermatid → spermatosit primer→ spermatogonium → spermatidsekunder → sperma

d. spermatosit sekunder → sperma-tosit primer → spermatogonium →


spermatid → spermae. Spermatosit sekunder → sperma-

togonium → sperma

6. Pernyataan berikut menunjukkanperbedaan antara mitosis dan meiosis,kecuali ....a. pada mitosis dihasilkan dua sel

anak, pada meiosis dihasilkanempat sel anak

b. sel anak mitosis mempunyai 2nkromosom, sedangkan sel anakmeiosis mempunyai n kromosom

c. sel anak mitosis identik dengan selinduk, sedangkan sel anak meiosistidak identik dengan sel induk

d. mitosis terjadi di sel somatik,meiosis di organ reproduksi

e. sel anak mitosis mempunyaisitoplasma, sedangkan sel anakmeiosis tidak mempunyai sitoplasma

7. Urutan peristiwa oogenesis adalah ....a. oosit primer → oogonium → oosit

sekunder dan badan kutubpertama → ootid dan badan kutubkedua → sel ovum

b. oogonium → oosit primer → oositsekunder dan badan kutubpertama → ootid dan badan kutubkedua → sel ovum

c. oosit primer → oosit sekunder danbadan kutub pertama →oogonium → ootid dan badankutub kedua → sel ovum

d. oosit primer → oosit sekunder →oogonium dan badan kutubpertama → ootid dan badan kutubkedua → sel ovum

e. sel induk makrospora → tetrad →inti vegetatif



74

8. Urutan peristiwa mikrosporogenesisadalah ....a. mikrospora → sel induk

mikrospora → inti vegetatif (inti seltabung) dan dua inti generatif (intisperma)

b. sel induk mikrospora →mikrospora (tetrad) → intivegetatif (inti sel tabung) dan duainti generatif (inti sperma)

c. inti vegetatif → inti generatif → selinduk mikrospora → mikrospora

d. sel induk mikrospora → intivegetatif → inti generatif → tetrad

e. sel induk makrospora → tetrad →inti vegetatif

9. Sintesis materi genetik terjadi padafase ....a. profase d. telofaseb. metafase e. interfasec. anafase

10. Pada pembelahan mitosis terjadipenebalan kromatin menjadikromosom sehingga bisa di indra. Halini terjadi pada fase ....a. anafose d. telofaseb. metafose e. sitokinesisc. profase

1. Jelaskan tahap-tahap pembelahan mitosis.

2. Jelaskan pembelahan meiosis dengan skema atau gambar.

3. Jelaskan persamaan dan perbedaan antara mitosis dan meiosis.

4. Jelaskan perbedaan antara spermatogenesis dan oogenesis.

5. Jelaskan perbedaan antara mikrosporogenesis dan megasporogenesis.


11. Pada profase pembelahan meiosis,kromosom mulai berpasangan dengankromosom homolognya. Hal ini terjadipada ....a. leptoten d. diplotenb. zigoten e. diakinesisc. pakiten

12. Pindah silang terjadi pada fase ....a. leptoten d. diplotenb. zigoten e. diakinesisc. pakiten

13. Pada sel bakteri terjadi pembelahan ....a. mitosis d. biner dan meiosisb. meiosis e. mitosis dan meiosisc. biner

14. Spermatogenesis terjadi di ....a. testis d. ampulab. vas deferens e. kelenjar cowperc. ovarium

15. Tempat masuknya serbuk sari kedalam kantung lembaga disebut ....a. sinergid d. megasporab. mikrofil e. oositc. tetrad


7 5

BabBab Hereditas dan Mutasi55Peta Konsep

Hereditas dan mutasi

Faktor penyebab mutasi

Perubahan struktur kromosom

Perubahan jumlah kromosom

Mutasi

Mutasi kromosom

Hereditas pada manusia

Gen letalLetal resesif

Letal dominan

Pautan seksHemofilia

Warna mata Drosophila melanogaster

Hukum MendelPercobaan monohibrid dan Hukum Mendel I

Percobaan dihibrid dan Hukum Mendel II

Lingkungan

Kromosom seksTingkat ploidi

Pewarisan golongan darah pada manusia

Cacat dan penyakit menurun

Penambahan atau pengurangan pasangan basa

Substitusi pasangan basaMutasi gen

PolimeriEpistasis dan hipostasis

KriptomeriPenyimpangan semu Hukum Mendel

Gagal berpisah

Pautan

Pautan, pindah silang, dan gagal berpisah Pindah silang

Pengertian hereditas

Penentuan jenis kelamin



7 6

Pernahkah kamu melihat mawar berwarna merah muda?Mawar ini diperoleh dari persilangan antara mawar berwarnamerah dengan mawar putih. Bagaimana hal ini bisa terjadi?

Hal ini berhubungan dengan genotip. Genotip adalah sifatyang ditentukan oleh gen. Genotip diwariskan dari orang tuakepada keturunannya. Tetapi, genotip tidak akan tampak tanpalingkungan yang mendukung. Sifat yang tampak dari luardisebut fenotip. Fenotip merupakan perpaduan antara genotipdengan lingkungannya. Pewarisan sifat dari induk kepadaturunannya disebut hereditas. Bahan genetik atau gen dapatmengalami perubahan yang disebut mutasi. Mutasi akanmenyebabkan perubahan fenotip individu sehingga terjadikeanekaragaman makhluk hidup. Setelah kamu mempelajaribab ini, kamu akan mengetahui tentang pola-pola hereditas danbagaimana proses terjadinya mutasi. Mari ikuti pembahasanberikut ini.

PengertianHereditas

A Hereditas adalah penurunan sifat dari induk kepadaketurunannya. Keturunan yang dihasilkan dari perkawinan antarindividu mempunyai perbandingan fenotip maupun genotip yangmengikuti aturan tertentu. Aturan-aturan dalam pewarisan sifatini disebut pola-pola hereditas.

Teori pertama tentang sistem pewarisan yang dapat diterimakebenarannya dikemukakan oleh Gregor Mendel pada 1865.Teori ini diajukan berdasarkan penelitian persilangan berbagaivarietas kacang kapri (Pisum sativum). Hasil percobaannya, ditulisdalam makalah yang berjudul Experiment in Plant Hybridization.Dalam makalah tersebut, Mendel mengemukakan beberapahipotesis mengenai pewarisan material genetik dari tetua kepadaanaknya, di antaranya adalah Hukum Segregasi dan HukumPerpaduan Bebas. Hukum Segregasi atau Hukum Mendel Imenyatakan bahwa dalam pembentukan sel gamet, pasangan alelakan memisah secara bebas. Sedangkan, Hukum Perpaduan Bebasatau Hukum Mendel II menyatakan bahwa alel dari lokus satuakan berpadu secara bebas dengan alel-alel dari lokus lainnya.

Hukum MendelB Orang yang pertama kali melakukan percobaan tentang

pewarisan sifat adalah Gregor Mendel. Dia menyilangkankacang kapri (pisum sativum) dengan memperhatikan satu sifatbeda yang mencolok, seperti kapri berbunga merah disilangkandengan kapri berbunga putih, kapri berbiji bulat disilangkandengan kapri berbiji keriput. Berdasarkan penelitian ini, Mendelmerumuskan Hukum Mendel I dan Mendel II. Mari cermatiuraian berikut ini.

Gambar 5.1Gregor Mendel

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


7 7

1. Percobaan Monohibrid dan Hukum Mendel I

Pada percobaan monohibrid untuk tujuh sifat yang diamatipada tanaman kapri, Mendel memperoleh hasil seperti yangdisajikan pada Tabel 5.1 dan 5.2. Pada seluruh tanaman F1,hanya ciri sifat dari salah satu tetuanya yang muncul,sedangkan ciri sifat dari tetua yang lain tidak muncul. Sifat yangmuncul pada F1, misalnya biji bundar disebut sifat dominan.Sedangkan, sifat yang tidak muncul, misalnya biji keriputdisebut sifat resesif.

Pada generasi F2, ciri-ciri yang dipunyai kedua tetua munculkembali, misalnya biji bundar dan biji keriput. Dari percobaanMendel untuk seluruh sifat yang diamati pada F2, terdapatperbandingan yang mendekati 3 : 1, antara ciri dominan danresesif.Tabel 5.1. Data Persilangan dan F1 Percobaan Mendel

Sifat Persilangan Tanaman F1

Bentuk biji bundar >< keriput 100 % bundarWarna albumen kuning >< hijau 100 % kuningWarna bunga merah-ungu >< putih 100 % merah-unguBentuk polong gembung >< berkerut 100 % gembungWarna polong hijau >< kuning 100 % hijauKedudukan bunga aksial >< terminal 100 % aksialTinggi tanaman tinggi >< pendek 100 % tinggi

Mengapa Mendelmengunakan kacang kapri(Pisum Sativum) sebagaiobjek penelitian?Diskusikan dengan temansebangkumu.

Tabel 5.2. Data F2 Percobaan Mendel

Sifat Dominan Resesif Perbandingan

Bentuk biji 5474 bundar 1850 keriput 2.96 : 1Warna albumen 6022 kuning 2001 hijau 3.01 : 1Warna bunga 705 merah-ungu 224 putih 3.15 : 1Bentuk polong 882 gembung 299 berkerut 2.95 : 1Warna polong 428 hijau 152 kuning 2.85 : 1Kedudukan bunga 451 aksial 207 terminal 3.14 : 1Tinggi tanaman 787 tinggi 277 pendek 2.84 : 1

Apa perbedaan antaragenerasi F1 dan F2?Diskusikan dengan temansebangkumu.

Dari percobaan tersebut, Mendel menyimpulkan bahwapada saat pembentukan gamet, terjadi pemisahan bebaspasangan gen-gen yang dikandung oleh induk (parental)sehingga setiap gamet memperoleh satu gen dari alelnya.Misalnya, induk Bb (F1) menghasilkan gamet B dan b. Hal inidikenal sebagai Hukum Segregasi atau Hukum Mendel I.Kemudian, terjadi perkawinan antara induk jantan dan betina.Hal ini menyebabkan gamet B dan b bergabung secara acak.Sehingga, dihasilkan F2 dengan perbandingan fenotif 3 : 1. Untuklebih memahami hukum Mendel I, mari cermati percobaanmonohibrid berikut ini.


7 8

Gambar 5.2Hasil percobaan monohibridMendel, antara biji bulatdengan biji keriput

2. Percobaan Dihibrid dan Hukum Mendel II

Percobaan Mendel yang melibatkan dua sifat sekaligusdisebut percobaan dihibrid. Dari percobaan ini, dapatdisimpulkan bahwa dalam proses pembentukan gamet, setiappasang alel dalam satu lokus bersegregasi bebas denganpasangan alel lokus lainnya, dan akan berpadu secara bebasdengan alel dari lokus lainnya. Hukum perpaduan bebas inidirumuskan dari hasil observasi terhadap penyebaran fenotipF2 persilangan dihibrid. Pada F2, Mendel memperolehperbandingan fenotip 9 : 3 : 3 : 1.

Misalnya, persilangan dengan dua sifat beda antara bijibundar kuning dengan keriput hijau. Pada F1 diperoleh bijibundar kuning. Hal ini terjadi, karena setiap gen dapatberpasangan secara bebas. Artinya, biji bundar dominanterhadap keriput, dan kuning dominan terhadap hijau.Persilangan antara F1 menghasilkan keturunan F2 denganperbandingan fenotip antara bulat kuning : keriput kuning :bulat hijau : keriput hijau = 9 : 3 : 3 : 1. Untuk lebih memahami,mari cermati Gambar 5.3 berikut ini.

BB (bulat) bb (keriput)

×

GametB b

Bb (bulat)

b B

B bSperma

B bGamet

BB Bb

Bb bb

Bujur Sangkar Punnett

×

GenerasiParental

Generasi F1

Generasi F2

B

b

Sel telur

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


7 9

Gambar 5.3Persilangan Dihibrid Mendelyang menghasilkan HukumPerpaduan Bebas

BBKK(bulat, kuning)

bbkk(keriput, hijau)

GametBK bk

Bb Kk

BK Bk bK bk

BK Bk bK bk BK Bk bK bkGamet

BBKK BBKk BbKK BbKk

BBKk BBkk BbKk Bbkk

BbKK BbKk bbkk bbKk

BbKk Bbkk bbKk bbkk

BK

Bk

bK

bk

Sel telur

GenerasiParental

Generasi F1

Generasi F2

×

×

Bujur Sangkar Punnett

PenyimpanganSemu Hukum

Mendel

CNisbah genotip maupun fenotip yang dihasilkan olehMendel akan terpenuhi jika setiap sifat hanya ditentukan olehalel dalam satu lokus. Alel dalam setiap lokus bersegregasi bebasdengan lokus lain, dan gen-gen terdapat pada inti.

Pada kasus-kasus tertentu, perbandingan fenotip 9 : 3 : 3 : 1tidak dipenuhi, tetapi menghasilkan perbandingan fenotip yangberbeda, misalnya 9 : 3 : 4, 15 : 1, atau 12 : 3 : 1. Munculnyaperbandingan yang tidak sesuai ini disebut penyimpangan semuhukum Mendel.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


8 0

Tabel 5.3. Kemungkinan Kombinasi Aa Bb >< Aa Bb

AB

AABBungu

AABbungu

AaBBungu

AaBbungu

Ab

AABbungu

AAbbmerah

AaBbungu

Aabbmerah

aB

AaBBungu

AaBbungu

aaBBputih

aaBbungu

ab

AaBbungu

Aabbmerah

aaBbputih

aabbmerah

AB

Ab

aB

ab

Kriptomeri merupakan interaksi komplementasi yangterjadi, karena munculnya hasil ekspresi suatu gen yangmemerlukan kehadiran alel tertentu pada lokus lain. Contohinteraksi komplementasi ini, terjadi pada proses pembentukanwarna bunga Linaria maroccana. Warna bunga ditentukan olehkandungan antosianin dan keadaan pH sel. Kandunganantosianin pada bunga ditentukan oleh satu gen yangmempunyai dua alel dominan resesif (Misal A dan a).

Tanaman akan mengandung antosianin apabilamempunyai alel dominan A. Gen pada lokus lain dapatmenghasilkan senyawa yang menyebabkan sel berlingkunganasam atau basa. Lingkungan asam basa sel ini dikendalikanoleh sepasang alel dominan resesif pula (misalnya alel B danb). Alel dominan B menyebabkan sitoplasma bersifat basa,sedangkan alel resesif b membuat sitoplasma bersifat asam.

Pada bunga Linaria maroccana terdapat tiga warna bungayaitu merah, putih, dan ungu. Jika bunga Linaria maroccanaberbunga merah galur murni disilangkan dengan bunga putih galurmurni, maka akan diperoleh F1 yang semuanya berbunga ungu.Jika sesama F1 disilangkan, maka akan menghasilkan fenotipdengan perbandingan bunga ungu : merah : putih = 9 : 3 : 4

1. Kriptomeri

Dari hasil penyilangan di atas, dapat disimpulkan bahwa:a) Fenotip warna bunga ungu memiliki pigmen antosianin

dalam lingkungan basa dengan genotip A-B-.b) Fenotip warna bunga merah memiliki pigmen antosianin

dalam lingkungan asam dengan genotip A-bb.

Tetua(P) : AAbb >< aaBB(Merah) (Putih)

Gamet : Ab >< aBF1 : AaBb

(Ungu)

Mengapa perbandinganfenotif 9 : 3 : 4, 15 : 1 dan12 : 3 : 1 disebutpenyimpangan semuhukum Mendel?Diskusikan dengan temansebangkumu.

Diagram persilangan di atas menunjukkan perbandingan 9 : 3 : 4


8 1

Polimeri terjadi karena dua gen memproduksi bahan yangsama dan menghasilkan fenotip yang sama. Contohnya adalahsifat warna merah pada gandum. Warna merah tersebutdikendalikan oleh pasangan alel dominan resesif yang terdapatpada dua gen yang berbeda lokus. Warna merah akan munculapabila terdapat alel dominan di salah satu atau kedua lokus.Misalnya, pasangan alel penghasil warna merah pada gambaradalah M1 dan m1, sedangkan pada lokus lain juga terdapatpasangan alel M2 dan m2. Jika gandum berkulit merah(homozigot dominan) disilangkan dengan gandum berkulitputih (homozigot resesif), maka akan menghasilkan fenotipgandum berkulit merah semua. Bila F1 disilangkan sesamanya,akan dihasilkan gandum berkulit merah : berkulit putih = 15 : 1.

2. Polimeri

Tetua (P) : M1M1M2M2 >< m1m1m2m2

(merah) (putih)

Gamet : M1M2 , m1m2

F1 : M1m1 M2m2

Gamet : M1M2, M1m2, m1M2, m1m2

Kemungkinan persilangan:

Tabel 5.4. Kemungkinan Persilangan Dua Sifat Beda

M1M2

M1M1M2M2

merah

M1M1M2m2

merah

M1m1M2M2

merah

M1m1M2m2

merah

M1m2

M1M1M2m2

merah

M1M1m2m2

merah

M1m1M2m2

merah

M1m1m2m2

merah

m1M2

M1m1M2M2

merah

M1m1M2m2

merah

m1m1M2M2

merah

m1m1M2m2

merah

m1m2

M1m1M2m2

merah

M1m1m2m2

merah

m1m1M2m2

merah

m1m1m2m2

putih

M1M2

M1m2

m1M2

m1m2

c) Fenotip warna bunga putih tidak memiliki pigmenantosianin dengan genotip aabb.

Dari tabel persilangan di atas dapat disimpulkan bahwadua pasang alel yang berlainan mempengaruhi sifat yang sama,yaitu warna bunga. Pengaruh gen-gen yang mengendalikanwarna merah (M1 dan M2) bersifat kumulatif, artinya makinbanyak jumlah gen, pengaruhnya makin jelas.


8 2

Epistasis dan hipostasis merupakan interaksi yangberlangsung pada fenotip yang dihasilkan oleh dua gen. Keduagen bekerja menghasilkan fenotip yang berbeda, tetapi fenotipdari salah satu gen yang dominan dapat menutupi penam-pakan dari fenotip yang dihasilkan oleh gen dominan yang lainapabila kedua gen hadir bersama. Gen dominan yang menutupigen dominan yang lain disebut epistasis, sedangkan gen yangtertutupi disebut hipostatis. Contoh peristiwa epistasis danhipostasis pada tumbuhan adalah pada warna sekam gandum.Terdapat tiga warna sekam gandum, yaitu hitam, kuning, danputih. Pigmen hitam dan pigmen kuning dibentuk oleh duagen yang berbeda yang masing-masing dikendalikan olehsepasang alel dengan hubungan dominan resesif. Misalnya,pigmen kuning dikendalikan oleh alel K dan k, dan pigmenhitam dikendalikan oleh alel H dan h. Jika gandum biji hitamdominan homozigot dikawinkan dengan gandum biji kuningdominan homozigot, maka hasil F1 adalah 100% gandumberkulit hitam. Sedangkan, pada F2 dihasilkan gandum bijihitam : biji kuning : biji putih = 12 : 3 : 1.

3. Epistasis dan Hipostasis

Induk : HHkk × hhKK(hitam) (kuning)

Gamet : Hk hK

F1 : HhKk(hitam)

Tabel 5.5. Kemungkinan Kombinasi

HK

HHKKhitam

HHKkhitam

HhKKhitam

HhKkhitam

Hk

HHKkhitam

HHkkhitam

HhKkhitam

Hhkkhitam

hK

HhKKhitam

HhKkhitam

hhKKkuning

hhKkkuning

hk

AaBbhitam

Aabbhitam

hhKkkuning

hhkkputih

HK

Hk

hK

hk

Dari persilangan di atas dapat diketahui bahwa semuakombinasi yang mengandung faktor H, fenotipnya adalahhitam. Kombinasi yang mengandung faktor K tanpa faktor Hmenampakkan warna kuning. Sedangkan, kombinasi duafaktor resesif, yaitu genotip hhkk berfenotip putih.


8 3

Pautan, PindahSilang, dan Gagal

Berpisah

DPada proses meiosis I, saat kromosom bermigrasi ke kutub

yang berlawanan, gen-gen yang terletak pada kromosom yangsama akan berpautan dan bergerak bersama-sama ke arah kutubyang sama pula. Pautan antarlokus ini terjadi akibat lokus gen-gen terletak pada satu kromosom dan berjarak dekat antarasatu dengan yang lainnya. Jumlah pautan ini sesuai denganjumlah pasangan kromosom dan panjangnya kromosom. Gen-gen yang berhimpit dan berdekatan lokusnya cenderungberpautan.

Penyimpangan terhadap Hukum Perpaduan Bebas dapatdisebabkan karena keterpautan antarlokus. Hal ini berartisegregasi alel pada suatu lokus berpengaruh terhadap segregasialel pada lokus yang lain.

Jika 4 alela terletak pada pasangan kromosom yang sama.Fenotip tetua: abu-abu, sayap panjang >< hitam, sayap pendek

1. Pautan

Genotip : G g g g• • • •

><• • • •

L l l l

Gamet : G g g• • •

• • •L , l l

Fertilisasi acak G g g gGenotip keturunan • • • •(2n) ><

• • • •L l l l

Fenotip keturunan : 1 abu-abu : 1 hitamsayap panjang sayap pendek

Diagram 5.1Fertilisasi tanpa pindahsilang

Pindah silang adalah pertukaran segmen antara duakromosom homolog. Peristiwa ini berlangsung pada saatkromosom homolog berpasangan dalam profase I meiosis, yaitupada saat pakiten. Pakiten merupakan saat seluruh bagiankromosom berpasangan pada jarak yang paling dekat. Titikkontak dari kromosom-kromosom yang bersentuhan dinamakankiasma. Pindah silang akan menghasilkan kromosom rekombinanyang merupakan hasil penyeberangan fragmen-fragmenkromosom ke kromosom homolog tetangganya. Pautan gendapat dipisahkan oleh peristiwa pindah silang pada semua titiksepanjang kromosom.

2. Pindah Silang


8 4

Frekuensi Rekombinasi (FR) =

––––––––––––––––––––––––––– × 100 %

= –––––––––––––––––––––– × 100 %

= ––––– × 100 %

= 17 %

Genotip (2n) G g g g• • • •

><• • • •

L l l l

Meiosis dengan :pindah silang G G g g

• • • •kromatid

• • • •L L l l

kromatid yangmengalami pindah silang

Gamet : G G g g g• • • • •

><• • • • •

L , l , L , l , l

Genotip keturunan :G g G g g g g g

• • • • • • • •

• • • • • • • •L l , l l , L l , l l

genotip rekombinangenotip keseluruhan

Dalam suatu eksperimen diperoleh keturunan sebagai berikut.

Fenotip tetua berbadan abu-abu sayap panjang : 965berbadan hitam sayap pendek : 944

Fenotip rekombinan berbadan hitam sayap panjang : 206berbadan abu-abu sayap pendek : 185

Diagram 5.2Fertilisasi didahului peristiwapindah silang

Kemungkinan pindah silang dan rekombinasi kromosomberbanding lurus dengan jarak antara dua gen yang terpisah.Misalnya jarak antara gen O dan P tiga kali lipat jarak antaragen R dan S. Hal ini berarti, pemisahan pautan antara gen Odan P melalui pindah silang tiga kali lebih besar daripada pindahsilang antara gen R dan S. Jadi semakin jauh jarak antargenyang memperbesar kemungkinan pindah silang. Frekuensipindah silang dapat dihitung sebagai berikut:

3912300

Jumlah keturunan rekombinanseluruh keturunan

(206 + 185)(965 + 944) + (206 + 185)

Diskusikan dengan temansekelompokmu.Apa perbedaan antarapautan dan pindah silangdilihat dari segi frekuensidan proses kejadiannya?

Jika terjadi pindah silang.

Fenotip tetua: abu-abu sayap panjang >< hitam sayap pendek


8 5

Pada saat pembentukan gamet (pembelahan meiosis),kromosom dapat mengalami gagal berpisah sehingga jumlahkromosom menjadi berubah. Kromosom dapat gagal berpisahdengan kromosom homolognya pada saat meiosis I. Selain itu,kromatid dalam satu kromosom juga dapat gagal berpisah padasaat meiosis II. Perbedaan kedua peristiwa gagal berpisahtersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

3. Gagal Berpisah

Gagal berpisah dapat mengakibatkan gamet atau individuyang baru lahir mempunyai kelainan jumlah kromosom.Contoh akibat gagal berpisah adalah aneuploidi dan poliploidi.Aneuploidi adalah individu yang memiliki kekurangan ataukelebihan satu kromosom dari kromosom tetuanya. Aneuploidimengakibatkan perubahan fenotip pada individu, misalnyaindividu yang mempunyai kromosom monosomi (2n – 1) atautrisomi (2n + 1). Sedangkan, poliploidi adalah individu yangmempunyai kelipatan jumlah kromosom tetuanya. Poliploidimisalnya gamet diploid bertemu dengan gamet haploid menjaditriploid (3n), atau dua gamet diploid bersatu membentukindividu tetraploid.

Gambar 5.4Gagal berpisah

Gagal berpisahpada meiosis I

Gagal berpisahpada meiosis II

Meiosis Inormal

Gamet

Jumlah kromosom

Gamet

Jumlah kromosom

Meiosis IInormal

Diskusikan dengan temansekelompokmu.Apa perbedaan peristiwagagal berpisah padameiosis I dan meiosis II?Apa akibat yang ditimbul-kan gagal berpisah padaindividu yang mengalami-nya?

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Penentuan JenisKelamin

EHampir semua makhluk hidup mempunyai pemisahanjenis seks jantan atau betina yang berarti satu organisme hanyamembawa satu jenis organ seks. Jenis kelamin makhluk hidupditentukan oleh kromosom seks, tingkat ploidi, dan lingkungan.Mari cermati uraian berikut ini.

Pada hewan tingkat tinggi terdapat dua sistem penentuanjenis seks dengan kromosom, yaitu heterogametik jantan danheterogametik betina. Heterogametik ialah dalam satu individuterdapat dua jenis kromosom seks yang berbeda. Sedangkan,homogametik berarti suatu individu mempunyai dua kromosomseks yang sama. Pada sistem heterogametik jantan, kromosom

1. Kromosom Seks


8 6

Pada insekta ordo Hymenoptera termasuk di dalamnyalebah dan semut. Perbedaan jantan dan betina ditentukan olehperbedaan tingkat ploidi. Lebah jantan memiliki jumlahkromosom haploid, sedangkan yang betina diploid. Lebahbetina berasal dari sel telur yang dibuahi, sedangkan sel teluryang tidak dibuahi akan berkembang menjadi lebah jantan.Lebah jantan membentuk gamet melalui proses mitosis,sedangkan yang betina melalui meiosis.

2. Tingkat Ploidi

Semua organisme mempunyai gen yang diperlukan untukmembentuk sistem reproduksi jantan maupun betina. Salah satucontoh tentang keluwesan perkembangan seks ini terdapat padacacing laut Bonellia viridis. Bonellia betina mempunyai badanseperti kacang dengan proboscis yang ramping panjang sekitarsatu inci. Cacing jantan bertubuh lebih kecil sebesar protozoahidup sebagai parasit pada saluran reproduksi betina. Saatreproduksi, telur yang telah dibuahi dilepas ke air danberkembang menjadi larva yang dapat berenang dengan bebas.Larva-larva berada di sekitar Bonellia dewasa dan dirangsanguntuk menempel pada proboscis betina terdekat. Larva-larvayang bersentuhan dengan proboscis berkembang menjadi cacing

3. Lingkungan

Gambar 5.5sistem penentuan seksberdasarkan kromosom,manusia dan belalang mem-punyai sistem heterogametikjantan dan pada unggasdengan sistem heterogametikbetina

Gambar 5.6Bonellia viridis

Pria

(pria) (wanita)

selsomatik

sperma telur

keturunan(diploid)

seks diberi tanda dengan X dan Y,sedangkan pada heterogametik betinadiberi tanda dengan Z dan W.

Pada homogametik, organisme betinaakan mengandung dua kromosom seksyang sama, yaitu XX, sedangkan individujantan akan membawa dua kromosomyang berbeda, yaitu XY atau hanya satukromosom X (XO). Organisme betina yangmempunyai kromosom XX, misalnyamanusia, belalang, dan Drosophilamelanogaster. Contoh organisme yangmempunyai jantan XY adalah Drosophilamelanogaster dan manusia, sedangkanbelalang jantan adalah XO.

Golongan hewan unggas, ngengatdan kupu-kupu memiliki sistemheterogametik betina, yaitu betinaberkromosom ZW. Sedangkan, jantanmemiliki kromosom ZZ.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id


8 7

Pautan SeksFAda suatu sifat individu yang khas dan hanya dimiliki oleh

betina saja atau jantan saja. Hal ini terjadi karena gen-genterpaut pada kromosom seks X atau Y. Peristiwa ini dinamakanpautan seks. Pautan seks menunjukkan adanya pewarisan sifatoleh gen yang terdapat pada kromosom seks. Mari cermatiuraian berikut ini:

Morgan (1910) menunjukkan dengan jelas keterkaitan genpengendali warna mata pada lalat buah (Drosophilamelanogaster) dengan segregasi kromosom seks. Padapembastaran lalat jantan bermata putih dengan lalat betinabermata merah, pada keturunan F1 semua bermata merah. Jadi,sifat mata putih bersifat resesif karena tidak muncul pada F1.Ketika dibastarkan F1 dengan sesamanya, warna mata putihtidak ada pada betina, tetapi hanya pada jantan. Dari hasil ini,Morgan menyimpulkan bahwa alel pengendali warna merahdominan terhadap alel warna putih dan alel-alel tersebut hanyaterdapat pada kromosom X, tidak ada pada kromosom Y.

1. Warna Mata pada Drosophila melanogaster

Fenotip Tetua : betina mata merah >< jantan mata putih

Genotip Tetua : XMXM >< XmY

Meiosis

Gamet : XM , Xm , y

Fertilisasi

Genotip F1 : XMXm dan XmY

Fenotip : ( mata merah) ( mata merah)

Gamet : XM, Xm, >< Xm, Y

Fertilisasi

Genotip F2 : XMXM XMY XMXm XmY

Fenotip : merah, merah, merah, putih

Diagram 5.3Pautan seks sifat warna matapada lalat buah

jantan dan kemudian bergerak masuk ke dalam uterus betina.Sedangkan, larva-larva yang lain akan membenamkan diridalam pasir dan berkembang menjadi cacing betina dewasa.

Hemofilia merupakan penyakit terpaut seks yang munculdalam keadaan resesif. Orang yang menderita hemofilia tidakdapat membentuk faktor pembeku darah. Gen pengontrolfaktor pembeku darah ada pada kromosom X dan dalam bentukdua alel yaitu XH (dominan) dan Xh (resesif). Kemungkinangenotip dan fenotip adalah sebagai berikut:

2. Hemofilia

Coba kamu cari informasidi literatur tentangpenyakit hemofili.Diskusikan dengan gurudan teman.


8 8

Fenotip Tetua : Wanita normal >< Pria normal (pembawa sifat)

Genotip Tetua (2n) : XHXh >< XHY

Meiosis

Gamet (n) : XH,Xh >< XHY

Genotip keturunan (2n) :

Fenotip keturunan : wanitanormal

prianormal

wanitanormalpembawa sifat

priahemofilia

XHXH XHY XHXh XhY

Gen LetalG Gen yang dapat menimbulkan kematian suatu individu

disebut gen letal. Kematian dapat terjadi baik pada awalperkembangan individu, embrio, setelah lahir, atau menjelangdewasa. Gen letal dibedakan menjadi dua, yaitu letal dominandan letal resesif. Untuk lebih mengetahui, mari cermati uraianberikut ini.

Pada letal dominan, individu akan matiapabila memiliki gen homozigot dominan.Contoh gen letal terdapat pada gen yangmenyebabkan tikus berambut kuning homozigotdominan (KK) mati sebelum lahir. Kematiansebelum lahir akan mengubah perbandinganjumlah fenotip keturunan.

Jika tikus berambut kuning heterozigot (Kk)dikawinkan dengan tikus kuning heterozigotpula, maka akan menghasilkan keturunan lebihsedikit atau 25% lebih kecil dari jumlahketurunan berambut kuning dengan berambuttidak kuning. Diagram persilangannya dapatdigambarkan sebagai berikut

1. Letal Dominan

Genotip Fenotip

XHXH Wanita normal

XHXh Wanita normal pembawa sifat

XHY Pria normal

XhY Pria hemofili

Semua wanita yang bergenotip heterozigot adalahpembawa sifat. Jika wanita tersebut menikah dengan prianormal, maka ada kemungkinan anak laki-laki dariketurunannya menderita hemofilia. Hal ini dapat digambarkansebagai berikut:

Diagram 5.4Perkawinan antara wanitanormal dengan pria carrier

Gambar 5.7Gen letal pada tikus beram-but kuning

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


8 9

Pada letal resesif, individu akan mati jika mempunyai genhomozigot resesif, contohnya tumbuhan albino dan ekor pendekmencit. Tumbuhan albino tidak mempunyai klorofil. Misalnya,klorofil dikendalikan oleh gen A, maka tumbuhan berklorofilmemiliki gen AA, sedangkan tumbuhan albino memiliki gen aa.Tumbuhan albino muncul dari persilangan heterozigot Aadengan Aa. Untuk lebih memahami, mari cermati diagram dibawah ini.

Fenotip Tetua : Berambut kuning >< Berambut kuning

Genotip (2n) : Kk >< Kk

Meiosis

Gamet (n) : K, k >< K, k

Fertilisasi acak :

Genotip keturunan : KK Kk, Kk kk1 berambut kuning 2 berambut kuning 1 berambut tidak kuningmati sebelum lahir hidup hidup

2. Letal Resesif

Induk : Aa >< Aa(karier) (karier)

Gamet (n) : A, a >< A, a

keturunan : 1 AA : 2 Aa : 1 aanormal karier albino, mati

Hereditas padaManusia

HSifat-sifat manusia diturunkan kepada keturunannyamengikuti pola pewarisan tertentu. Hal ini dapat dipelajaridengan menggunakan peta silsilah keluarga. Sifat-sifat yangdapat diwariskan dari tetua kepada keturunannya, misalnyacacat (abnormalitas).

Pada umumnya, cacat atau penyakit menurun secaragenetik bersifat relatif, sehingga muncul apabila genotipnyadalam keadaan homozigot. Cacat atau penyakit menurun initidak akan terjadi jika individu memiliki genotip heterozigot,karena gen yang membawanya tertutupi oleh gen pasangannyadominan. Cacat atau penyakit menurun tidak dapat

1. Cacat dan Penyakit Menurun

Diagram 5.5Gen letal dominan pada tikusberambut kuning

Pada manusia terdapat gen letal, misalnya pada penderitasicklemia (eritrosit berbentuk bulan sabit) dan talasemia (eritrositberbentuk lonjong, ukurannya kecil, dan jumlahnya lebihbanyak).

Diagram 5.6Gen letal resesif padatumbuhan albino


9 0

Diskusikan denganteman sekelompokmu.Penyakit apa sajakahyang diturunkan secaragenetik? Dapatkahpenyakit tersebutdisembuhkan?

Beberapa contoh penyakit keturunan adalah gangguanmental, cacat buta warna, dan albino. Untuk lebih mengetahuitentang penyakit turunan tersebut. Mari cermati uraian berikutini.

a. Gangguan mental

Gangguan mental karena keturunan bermacam-macamjenis dan penyebabnya. Salah satu contohnya adalahfenilketonia (FKU) yang disebabkan oleh kegagalan tubuhmensintensis enzim yang mengubah fenilalanin menjaditiroksin.

Di dalam darah penderita mengandung senyawa yangtinggi. Kandungan senyawa dari fenilalanin ini adalah asamfenilpiruvat yang dapat merusak sistem saraf sehinggamenimbulkan gangguan mental.

Kelainan mental ini dikendalikan oleh gen yang mengaturpembentukan protein enzim. Penderita memiliki pasangan alelgen-gen relatif homozigot yang diwariskan oleh kedua orangtua heterozigot yang penampakannya normal. Misalnya, alelrelatif yang bertanggung jawab terhadap cacat ini, dilambang-kan dengan a, dan alel dominan pasangannya A, makapersilangannya sebagai berikut:

Gambar 5.8Penyembuhan penyakitturunan dengan rekayasagenetika

Sel diambil dari pasien Di laboratorium, virusyang telah diubahsehingga tidak dapatbereproduksi

Sel yang telah diubahsecara genetik dapatmenghasilkan protein atauhormon

Sel yang telah diubahdimasukkan ke tubuhpasien

Sel dari pasien menjadiberubah secara genetik

virus yang telah diubahdigabung dengan selpasien

Gen dimasukkanke dalam virus

disembuhkan atau ditularkan karena kelainan ada pada bagiansubstansi hereditas yang disebut gen. Walaupun gangguangenetik ini tidak dapat disembuhkan, tetapi dalam beberapahal konsekuensi fenotipnya dapat dibatasi. Tindakanpenyembuhan dapat dilakukan dengan diet, penyesuaianlingkungan, pembedahan, kemoterapi, maupun rekayasagenetika.

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


9 1

Parental : Aa >< Aa

Genotip : A,a A,a

Keturunan : AA , Aa , Aa , aaNormal pembawa sifat gangguan mental

Fenotif : Penampakan norma : gangguan metal

3 : 1

b. Cacat buta warna

Cacat buta warna bermacam-macam, yaitu buta warnatotal dan buta warna sebagian. Penderita buta warna tidakdapat melihat warna tertentu, misalnya warna hijau, merahatau semua warna kecuali hitam putih. Yang paling umumadalah buta warna merah-hijau. Penderita buta warna ini tidakdapat membedakan warna merah dan hijau. Untuk mengetahuiseseorang menderita buta warna merah-hijau atau tidak dapatmenggunakan kartu uji penglihatan ishihara. Mari perhatikanGambar 5.9.

Cacat ini diturunkan oleh kedua orang tuanya yangnormal. Faktor gen buta warna terpaut pada kromosom sex X.Apabila dalam pasangan alel dengan kromosom X yang normal,maka cacat buta warna tidak akan terjadi, tetapi bilaberpasangan dengan kromosom y, maka laki-laki akanmenderita buta warna. Contoh persilangannya sebagai berikut.

Gambar 5.10Pewarisan cacat buta warnadari orang tua normal

Jadi, perkawinan antara wanita karier dengan laki-lakinormal menghasilkan keturunan wanita dan laki-laki normal150%, wanita karier 25%, dan laki-laki buta warna 25%.

c. Albino

Orang albino memiliki rambut, mata, bulu mata, dan kulitberwarna putih. Hal ini disebabkan karena penderita albinotidak memiliki pigmen warna melanin. Warna melanin ada

Diagram 5.7Perkawinan antara wanitadan pria yang normalheterozigot

Gambar 5.9Kartu uji penglihatan ishihara

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


9 2

yang hitam, cokelat, kuning atau putih. Penderita albino tidakmemiliki pigmen ini karena tidak dapat menghasilkan enzimpembentuk melanin.

Gen albino bersifat resesif dan terletak pada autosom(kromosom tubuh) sehingga baik laki-laki maupun perempuandapat menderita albino. Seseorang menderita albino jika gennyadalam keadaan homozigot resesif. Jadi, sifat tersebut di perolehdari orang tuanya yang menderita albino atau karier.

Contoh persilangannya adalah sebagai berikut:

Mengapa penderita albinorentan terhadap kankerkulit dan tidak tahan sinarmatahari? Adakah hubu-ngannya dengan melanin?Diskusikan dengan temansebangkumu.

Golongan darah dapat diwariskan dari orang tua kepadaturunannya. Golongan darah pada manusia dapat dibedakanmenjadi 3 golongan, yaitu golongan darah ABO, golongandarah MN, dan Rhesus.

a. Golongan darah ABO

Golongan darah manusia dapat ditentukan berdasarkanada atau tidak adanya antigen (aglutinogen) dan antibodi(aglutinin). Untuk mengetahui golongan darah manusia, maricermati Tabel 5.6 dan 5.7 di bawah ini.Tabel 5.6 Golongan Darah Manusia

2. Pewarisan Golongan Darah pada Manusia

Gol darah

A

B

AB

O

Aglutinogen

A

B

AB

–

Aglutinin

βα–

α . β

Gen penentu golongan darah terletak pada kromosomautosom dan diberi simbol I (Isohemaglutinogen) sehingga alel-alelnya disimbolkan, IA menghasilkan antigen A, IB

menghasilkan antigen B, dan IO yang tidak menghasilkanantigen.

Parental : Mm >< mm

Gamet : M,m m

Keturunan : Mm , mmpembawa sifat albino

Fenotif : Penampakan norma : albino

1 : 1

Parental : Mm >< Mm

Gamet : M,m Mm

Keturunan : Mm , Mm , Mm , mmNormal pembawa sifat albino

Fenotif : Penampakan norma : albino

3 : 1


9 3

Diskusikan denganteman sebangkumu. jikaseorang wanitabergolongan darah ABmenikah dengan laki-lakiyang memiliki golongandarah A heterozigot. Apakemungkinan golongandarah keturunannya?

Dari tabel di atas dapat diketahui bahwa golongan darahdapat bergenotip homozigot atau heterozigot. Contohnya,orang yang bergolongan darah A heterozigot menikah dengangolongan darah B heterozigot. Persilangannya dapatdigambarkan sebagai berikut:

Tetua: Ibu golongan darah A heterozigot >< Ayah golongan

darah B heterozigot

Genotip heterozigot : IAIO >< IBIO

Kemungkinan : IAIB, IBIO, IOIO, IAIO

Fenotip golongan darah : AB B O A

Kesimpulan : semua golongan dapat muncul.

Jika seseorang mempunyai genotip IAIO, maka padamembran sel darah merah akan muncul aglutinogen A,sementara plasma darahnya mengandung aglutinin β. Darahakan menggumpal jika orang yang mempunyai anti B diberigolongan yang mengandung aglutinogen (antigen) B. Golongandarah O dapat diberikan kepada semua golongan darah, karenadarahnya tidak mengandung antigen A ataupun B yang dapatmenggumpalkan darah penerimanya. Sedangkan, golongandarah AB, dapat menerima darah dari golongan darah A, B,AB, atau O karena di dalam darahnya tidak terdapat aglutininanti A maupun anti B. Dengan demikian, golongan darah Odisebut donor universal, sedangkan golongan darah AB disebutresipien universal.

b. Golongan darah MN

Penggolongan darah MN didasarkan pada ada tidaknyaantigen dalam sel darah merah seseorang. Apabila seseorangbergolongan darah M, artinya di dalam darahnya mengandungantigen M, sedangkan orang yang di dalam sel darah merahnyamengandung antigen N, maka orang tersebut bergolongandarah N. Jadi, orang yang bergolongan darah MN dalam seldarah merahnya mengandung antigen M dan N sehingga orangtersebut bergolongan darah MN.

Tabel 5. 7 Genotipe Golongan Darah

Genotip Fenotip Golongan

IAIA

IAIO

IBIB

IBIO

IAIB

IOIO

A

A

B

B

AB

O


9 4

Pengelompokan golongan darah MN tidak terikat padagolongan darah ABO. Dengan demikian, orang yang bergo-longan darah M, N, atau MN terdapat sama banyak padagolongan darah A, B, AB, atau O.

Menurut para ahli, golongan darah MN ditentukan olehgen yang mengandung dua alel. Satu alel menentukan faktorM dan yang lainnya menentukan faktor N. Jadi, orang yangbergenotip MM akan bergolongan darah M, golongan darah Nmempunyai genotip NN, sedangkan golongan darah MNberarti mempunyai genotip MN.

Berikut ini digambarkan contoh perkawinan individu-individu menurut golongan darah MN. Mari cermati.

M

N

N

MN

(1/4)

NN

(1/4)

M

MM

(1/4)

MN

(1/4)

N

MN

(1/2)

NN

(1/2)

M

MM

(1/2)

MN

(1/2)

M

N

M

N

PerkawinanMN >< MNM, N, M, N

PerkawinanMN >< NM, N, N

PerkawinanMN >< M

Gamet M, N, M

Jadi, menurut diagram di atas, jika orang yang bergolongandarah N menikah dengan orang yang bergolongan darah M,maka akan menghasilkan keturunan 100% golongan darahMN. Sedangkan, orang yang bergolongan darah MNdikawinkan dengan orang yang bergolongan daran N atau M,maka akan menghasilkan keturunan 50% golongan darahmndan 50% golongan darah N atau M.

Serum (antibodi) manusia tidak mereaksi antigen M danN sehingga tidak menimbulkan penggumpalan darah. AntibodiM dan N dapat dibuat dengan menyuntikkan darah manusiake tubuh kelinci.

c. Golongan darah Rhesus

Pada golongan darah rhesus ditentukan oleh ada tidaknyafaktor rhesus (antigen Rh) pada sel darah seseorang. Golongandarah rhesus ini pertama kali ditemukan dalam darah kera(Rhesus macacus). Seseorang yang mengandung antigen Rhpada eritrositnya disebut Rh+ (Rhesus positif), sedangkan yangtidak mempunyai antigen rhesus disebut Rh– (Rhesus negatif).

Seseorang yang mengandung antigen rhesus pada darahmerahnya (Rh+) tidak dapat membentuk antibodi yangmelawan antigen Rh–. Antibodi terhadap rhesus akan terbentuk

Diagram 5.10Perkawinan antara individuberdasarkan golongan darahMN

Apa yang dimaksud denganeritroblastosis fetalis?Sebutkan ciri-cirinya.Diskusikan dengan temansebangkumu.


9 5

MUTASIIMutasi adalah suatu perubahan yang terjadi pada bahan

genetik yang menyebabkan perubahan ekspresinya. Perubahanbahan genetik dapat terjadi pada tingkat pasangan basa, tingkatsatu ruas DNA, bahkan pada tingkat kromosom. Peristiwaterjadinya mutasi disebut mutagenesis. Sedangkan, individuyang mengalami mutasi sehingga menghasilkan fenotip barudisebut mutan. Faktor yang menyebabkan mutasi disebutmutagen. Untuk lebih mengetahui tentang mutasi, mari cermatiuraian di bawah ini.

Mutasi gen atau mutasi titik adalah mutasi yang terjadikarena perubahan pada satu pasang basa DNA suatu gen.Perubahan DNA menyebabkan perubahan kodon-kodon RNAd, yang akhirnya menyebabkan perubahan asam amino tertentupada protein yang dibentuk. Perubahan protein atau enzimakan menyebabkan perubahan metabolisme dan fenotiporganisme. Besar kecilnya jumlah asam amino yang berubahakan menentukan besar kecilnya perubahan fenotip padaorganisme tersebut. Ada dua mekanisme mutasi gen, yaitusubtitusi pasangan basa dan penambahan atau penguranganpasangan basa.

a. Subtitusi pasangan basa

Subtitusi pasangan basa ialah pergantian satu pasangnukleotida oleh pasangan nukleotida lainnya. Subtitusipasangan basa ada dua macam, yaitu transisi dan tranversi.Transisi adalah penggantian satu basa purin oleh basa purinyang lain, atau penggantian basa pirimidin menjadi basapirimidin yang lain. Transisi sesama basa purin, misalnya basa

1. Mutasi Gen (Mutasi Titik)

Gambar 5.9Kebocoran sel-sel Rh+ dariplasenta

pada orang yang bergolongan darah (Rh–). Jadi, jika orangbergolongan darah Rh– diberi transfusi darah dari orangbergolongan darah Rh+, maka pada darah penerima tersebutakan membentuk antibodi yang melawan antigen rhesus.

Contoh lainnya adalah pada ibu yang bergolongan darahRh– mengandung bayi mengandung bayi yang bergolongandarah Rh+. Di dalam tubuh ibu akan membentuk antibodi (antiRh+) yang melawan darah bayi yang mengandung antigen Rh+.Anak pertama biasanya selamat. Tetapi, jika ibu mengandunganak kedua yang bergolongan darah Rh– kembali, makaantibodi yang sudah terbentuk dalam tubuh ibu akanmenggumpalkan darah bayinya sehingga bayinya mengalamieritroblastosis fetalis.

ButirdarahmerahRh+

AntibodiRh

Penghancuransel darah

merah janin

Ibu Rh–

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


9 6

adenin diganti menjadi basa guanin atau sebaliknya.Sedangkan, transisi sesama basa pirimidin, misalnya basa timindiganti oleh basa sitosin atau sebaliknya.

Tranversi adalah penggantian basa purin oleh basapirimidin, atau basa pirimidin oleh basa purin. Tranversi basapurin oleh basa pirimidin, misalnya basa adenin atau guanindiganti menjadi basa timin atau sitosin. Tranversi basa pirimidinoleh basa purin, misalnya basa timin atau sitosin menjadi basaadenin atau guanin.

Subtitusi pasangan basa ini kadang-kadang tidakmenyebabkan perubahan protein, karena adanya kodonsinonim (kodon yang terdiri atas tiga urutan basa yang berbeda,tetapi menghasilkan asam amino yang sama). Misalnya, basanitrogen pada DNA adalah CGC menjadi CGA sehingga terjadiperubahan kodon pada RNA-d dari GCG menjadi GCU.Sedangkan, asam amino yang dipanggil sama, yaitu arginin.

b. Penambahan atau pengurangan pasangan basa

Mutasi gen yang lain adalah perubahan jumlah basa akibatpenambahan atau pengurangan basa. Penambahan ataupengurangan basa pada DNA dapat menyebabkan perubahansederetan kodon RNA-d yang terdapat di belakang titikperubahan tersebut, berarti juga akan terjadi perubahan asamamino yang disandikan melalui RNA-d tersebut. Akibat laindari penambahan atau pengurangan basa adalah terjadinyapergeseran kodon akhir pada RNA-d. Pergeseran kodon akhirmenyebabkan rantai polipeptida mutan menjadi lebih panjangatau lebih pendek. Mutasi ini disebut juga mutasi ubah rangkakarena menyebabkan perubahan ukuran pada DNA maupunpolipeptida.

Mutasi ubah rangka ini dapat dibedakan menjadi dua, yaitupenambahan basa (adisi) dan pengurangan basa (delesi).Mutasi karena penambahan basa, misalnya basa DNA awalnyaAGC-GTC menjadi TAG-CGT-C… . Sedangkan, jika basa DNAtersebut mengalami pengurangan basa maka urutannyamenjadi GCG-TC... . Penambahan atau pengurangan basadapat terjadi di bagian awal, di tengah, atau di akhir.

Selain terjadi pada tingkat gen, mutasi juga dapat terjadipada tingkat kromosom, atau disebut juga aberasi kromosom.Mutasi kromosom ini mengakibatkan perubahan sejumlah basayang berdampingan pada rantai DNA atau perubahanruntunan nukleotida dalam suatu ruas gen sehingga akibat yangditimbulkan pada fenotip individu menjadi lebih nyata.

2. Mutasi Kromosom

Kanker merupakan suatupenyakit yang disebabkanoleh pembelahan sel yangtidak terkendali. Hal inidisebabkan karena sel tersebutmengalami mutasi. Sel kankerakan membelah terusmenerus menjadi sel tumor.Misalnya, tumor ovari (lihatgambar di atas). Sel kankerdisebabkan oleh radiasiionisasi (sinar x, sinar x danpartikel-partikel radioaktif),senyawa kimia, sepertibenzopyrene dan lain-lain.

(Sumber: Encarta, 2005)


9 7

Mutasi kromosom dapat dibedakan menjadi dua, yaitumutasi yang diakibatkan oleh perubahan struktur kromosomkarena hilang atau bertambahnya segmen kromosom, danperubahan jumlah kromosom. Mutasi kromosom ini biasanyadiakibatkan oleh kesalahan pada waktu meiosis melaluiperistiwa pautan, pindah silang, atau gagal berpisah.

a. Perubahan struktur kromosom

Perubahan struktur kromosom merupakan penataankembali struktur kromosom akibat terjadinya delesi, duplikasi,inversi, dan translokasi kromosom.

1) Delesi kromosomDelesi adalah mutasi akibat hilangnya dua atau lebih

nukleotida yang berdampingan. Apabila rangkaian basa yanghilang merupakan suatu ruas yang lebih kecil dari panjang gen,maka gen tersebut akan bermutasi, tetapi bila rangkaiannukleotida yang hilang lebih besar dari ruas suatu gen, makagen tersebut akan hilang dari kromosom.

Contoh delesi kromosom terjadi pada kromosom XDrosophila melanogaster yang berukuran lebih pendek. Mutanini bersifat resesif dan letal, dapat hidup hanya dalam bentukheterozigot.

Gambar 5.12Duplikasi kromosom

Gambar 5.11Delesi kromosom

2) Duplikasi kromosomDuplikasi adalah mutasi yang terjadi karena penambahan

ruas kromosom atau gen dengan ruas yang telah adasebelumnya. Sehingga, terjadi pengulangan ruas-ruas DNAdengan runtunan basa yang sama yang mengakibatkankromosom mutan lebih panjang.

Contoh perubahan fenotip akibat prosesduplikasi adalah gen bar pada Drosophilamelanogaster. Penambahan gen pada kromosomlalat buah ini mengakibatkan peningkatan enzimtertentu yang menyebabkan ketidakseimbanganmetabolisme.


9 8

3) Inversi kromosomInversi adalah penataan kembali struktur kromosom yang

terjadi melalui pemutaran arah suatu ruas kromosom sehinggakromosom mutan mempunyai ruas yang runtunan basanyamerupakan kebalikan dari runtunan basa kromosom liar.Misalnya pada satu ruas kromosom terdapat urutan ruasABCDEF, setelah inversi diperoleh ruas AEDCBF. Jadi, terjadipemutaran ruas BCDE.

Inversi dapat dibagi menjadi dua macam, yaitu: inversiparasentrik dan inversi perisentrik. Inversi parasentrik, yaitu bilasentromer berada di luar ruas yang terbalik. Dan inversiperisentrik, yaitu bila sentromer terdapat dalam segmen yangberputar.

Gambar 5.14Translokasi kromosom

Gambar 5.13Inversi kromosom

4) Translokasi kromosomTranslokasi adalah mutasi yang terjadi akibat perpindahan

ruas DNA (segmen kromosom) ke tempat yang baru, baik dalamsatu kromosom atau antarkromosom yang berbeda. Bila terjadipertukaran ruas antarkromosom, disebut translokasi resiprok.Sedangkan, translokasi tidak resiprok adalah berpindahnyasegmen kromosom ke kromosom yang lain tanpa pertukaransehingga kromosom menjadi lebih panjang.

b. Perubahan jumlah kromosom

Makhluk hidup dalam satu spesies memiliki jumlahkromosom yang sama, sedangkan pada spesies yang berbedamemiliki jumlah kromosom yang berbeda pula. Jumlahkromosom tersebut dapat berbeda dalam satu spesies karenaterjadi mutasi. Perubahan jumlah kromosom tersebut biasanya


9 9

terjadi pada waktu terjadinya meiosis pada saat terjadi pindahsilang atau gagal berpisah.

Ada dua jenis perubahan jumlah kromosom, yaituaneuploidi (penambahan atau pengurangan satu atau beberapakromosom pada satu ploidi) dan euploidi (penambahan ataukehilangan keseluruhan kromosom dalam satu ploidi).

1) AneuploidiOrganisme aneuploidi adalah organisme yang jumlah

kromosomnya terdapat penambahan atau kehilangan satu ataubeberapa kromosom pada genomnya. Yang banyak ditemuiadalah individu dengan penambahan atau pengurangan satukromosom. Dengan penambahan satu kromosom (2n + 1),maka dalam inti akan ada satu nomor kromosomdengan tiga homolog (trisomi), sedangkan nomoryang lainnya tetap mengandung dua kromosom.Kebalikannya, melalui pengurangan satukromosom (2n – 1) akan dihasilkan individumonosomi, yaitu yang mengandung hanya satukromosom tanpa pasangan homolognya.

Aneuploidi terbentuk karena adanya ketidakseimbangansegregasi kromosom dalam proses meiosis. Kegagalan segregasiyang terjadi pada meiosis I apabila dua kromosom homologbergerak ke kutub yang sama sehingga menghasilkan dua seldengan dua kromosom dan dua sel tanpa kromosom.Sedangkan, pada meiosis II, dua kromosom bersaudara padasatu kromatid tidak berpisah menuju kutub yang berbedasehingga menghasilkan dua sel normal, satu sel dengan duakromosom, dan satu sel tanpa kromosom.

Pada manusia terdapat berbagai kasus trisomi ataumonosomi baik pada autosom atau kromosom seks yangmenyebabkan munculnya berbagai sindrom kelainan fisik danmental. Pada Tabel 5.8 diperlihatkan berbagai aneuploidi padamanusia dengan sindrom penyakit yang ditimbulkannya.Tabel 5.8 Kelainan kromosom

Gambar 5.15Aneuploidi dengan penamba-han satu kromosom (2n + 1)

Sel telur

n + 1

Zigot2n + 1

Selsperma

Kelainan Kromosom

Trisomi 21Trisomi 18Trisomi 1347, XXX47, XXY47, XYY45, XO

Sindrom

Sindrom downSindrom edwardSindrom patauSindrom tripel XSindrom klineflter–Sindrom turner

Carilah di buku referensibiologi, tentang ciri-cirisindrom pada Tabel 5.8.Kemudian, diskusikanhasilnya dengan guru danteman.

Gambar 5.16Sindrom down

n (normal)

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id


100

2) Euploidi

Euploidi ialah perubahan jumlah kromosom pada tingkatploidi atau genom sehingga jumlah kromosom merupakankelipatan jumlah kromosom pada satu genom. Misalnya adalahjumlah kromosom pada sel adalah haploid, maka euploidi yangmungkin muncul adalah kromosom yang berjumlahn (monoploid), 2n (diploid), 3n (triploid), 4n (tetraploid), danseterusnya.

Keragaman tingkat ploidi banyak ditemukan padatumbuhan yang berhubungan dengan evolusi spesies-spesies.Pada hewan dikenal adanya tingkat ploidi yang berhubungandengan penentuan jenis seks. Contohnya, lebah maduberkromosom monoploid, sedangkan yang betina diploid.

Jika makhluk diploid dianggap sebagai makhluk normal,dan sebagian besar merupakan organisme eukariot, makaeuploid lain merupakan hasil mutasi diploid. Menurut kelipatanjumlah kromosom pada satu genom, dibedakan sebagai berikut:(a) Monoploid (n);(b) Diploid (2n);(c) Poliploidi (3n, 4n, dan seterusnya).

Poliploidi ialah proses peningkatan jumlah ploidi menjadilebih tinggi dari diploid, yaitu triploid, tetraploid, dan seterusnya.Pada tumbuhan ditemukan banyak spesies yang dibedakan olehtingkat ploidi, misalnya kentang, gandum, dan pisang. Terdapatdua kelompok poliploidi, yaitu autopoliploid dan alopoliploid.Autopoliploid ialah penggandaan ploidi dengan penggabungangenom-genom yang sama. Sedangkan, alopoliploid ialahpenggandaan kromosom melalui penggabungan genom-genomyang berbeda.

c. Faktor penyebab mutasi

Perubahan bahan genetik, baik mutasi tingkat gen maupunmutasi kromosom dapat terjadi secara alami atau buatan. Maricermati uraian berikut ini.

1) Mutasi alamiMutasi alami dapat terjadi akibat kesalahan secara acak

yang berlangsung dalam proses replikasi, saat pembelahan sel,atau karena adanya unsur dalam material genetik yang dapatberubah secara acak.

Mutasi terjadi secara lambat, kemungkinan terjadinyamutasi di alam, kira-kira satu di antara satu juta sampai satumilyar kejadian. Faktor luar yang secara alami merangsangterjadinya mutasi adalah sinar-sinar kosmis dari luar angkasa,sinar radioaktif yang terdapat di alam, dan sinar ultraviolet.

Mengapa lebah jantanmemiliki kromosommonoploid, sedangkanbetina diploid?Diskusikan dengan temansebangkumu.


101

Mutasi yang terjadi secara alami ini biasanya bersifatmerugikan bagi makhluk hidup yang mengalaminya dan seringtidak mampu bertahan hidup karena tidak mampumenyesuaikan diri dengan lingkungannya. Tetapi, jika adayang dapat bertahan hidup dan mewariskan sifat-sifat barunyakepada keturunannya, maka keturunan tersebut menjadivarietas baru. Individu baru ini, dapat menjadi spesies barudalam beberapa ratusan generasi. Spesies baru yang terbentukakibat adanya mutasi secara alami ini merupakan salah satumekanisme evolusi biologi.

2) Mutasi buatanPeristiwa mutasi alami terjadi sangat lambat. Oleh karena

itu, manusia melakukan perubahan materi genetik yangsengaja dibuat untuk kepentingannya. Mutagen yang dapatdipakai untuk merangsang mutasi adalah:(a) Bahan fisik, misalnya berbagai gelombang cahaya pada

sinar matahari, seperti ultraviolet, infra merah, dan sinar-sinar radioaktif seperti sinar α, β, dan γ.

(b) Bahan kimia, antara lain etil metan sulfonat (EMS), etiletansulfonat (EES), dan hidroksilamin (HA).

(c) Bahan biologis yang merupakan bahan mutakhirdigunakan ialah elemen loncat.

Selain mutagen di atas, suhu yang tinggi dan virus jugamerupakan mutagen.

Sinar X menyebabkan mutasi kromosom dengan caramemutus kromosom menjadi beberapa bagian. Bagian-bagianini dapat hancur atau bergabung dengan kromosom lain.Peristiwa ini menyebabkan mutasi gen atau mutasi kromosom.Sifat sinar X ini dapat dimanfaatkan untuk mendapatkan mutantumbuhan maupun hewan agar mempunyai sifat yang lebihbaik untuk keuntungan manusia. Hasil mutasi buatan dariradiasi sinar X, antara lain: bibit unggul padi kultivar atomita Idan II, kedelai kultivar Muria, dan tomat kultivar Boutset.

Pemberian bahan kimia kolkisin dapat menghambat kerjamikrotubulus sehingga pemisahan kromatid pada fase anafasetidak terjadi dan mengakibatkan poliploidi. Hal inidimanfaatkan untuk menghasilkan buah tanpa biji, misalnyasemangka.

Gambar 5.17Semangka tanpa biji

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


102

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari hereditas dan mutasi. Hal-hal pentingapa sajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlahdalam bentuk rangkuman. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmudengan rangkuman teman. Berikan masukan dan saran padarangkuman masing-masing.


Autosom = kromosom di luar kromosom seks

Dihibrid = perkawinan dengan memperhatikan dua sifat beda

Aglutinin = substansi yang dapat menggumpalkan sel darah merah

Aglutinogen = antigen sel dalam darah merah yang merangsang pembentukanaglutinin. Dipakai sebagai dasar untuk penggolongan darahmanusia menjadi tipe A, B, AB, dan O.

Dominan = sifat fenotip yang muncul pada F1, sifat yang menang terhadapsifat resesif.

Epistasis = interaksi gen tidak beralel, dengan satu gen menutupi ekspresigen yang lain.

Fenotipe = penampakan sifat sebagai hasil interaksi antara genotip denganlingkungannya.

Genotipe = sifat yang ditentukan oleh gen.

Hemofili = penyakit darah sukar membeku

Heterozigot = genotip yang tersusun atas gen dan alel yang tidak sama, satudominan dan yang lain resesif.

Kiasma = sambungan yang terdapat di antara kromatid-kromatidhomolog, tempat terjadinya proses pertukaran dalam peristiwapindah silang.

Letal = gen penyebab kematian individu.

Monohibrid = perkawinan dengan memperhatikan satu sifat beda.

Mutagen = substansi kimia, biologi atau perlakuan yang dapatmeningkatkan mutasi secara spontan.

Mutan = organisme yang mengalami mutasi sehingga berbeda dari tipelainnya.

Pautan = gen yang terpaut karena terletak pada lokus yang berdekatan.

Pindah silang = peristiwa pindahnya gen dari satu kromosom ke kromosom yanghomolog karena lokusnya berjauhan. Terjadi pada saat meiosis.


103

1. Aneuploidi merupakan peristiwa ....a. kriptomeri d. gagal berpisahb. pautan e. polimeric. pindah silang

2. Poliploidi artinya ....a. ada pertambahan dua atau satu

kromosom haploidb. memiliki banyak kromosomc. memiliki kelipatan jumlah

kromosomd. memiliki banyak sifat menurune. hanya ada satu kromosom

3. Sifat yang muncul pada pembastaranheterozigot dengan sifat beda yangberdiri sendiri-sendiri tetapi mem-pengaruhi bagian yang sama darisuatu organisme adalah ....a. polimeri d. aneuploidib. kriptomeri e. hipostasisc. poliploidi

4. Pada hasil penelitian diperoleh datasebagai berikut ...Fenotip tetua = 2000Fenotip rekombinan = 1000Harga FR (NP) = ....a. 40% d. 20%b. 15% e. 33,3%c. 25%

5. Perbandingan genotip 15 : 1 dihasil-kan oleh keturunan F2 dari ....a. Persilangan dengan poliploidib. Persilangan kriptomeric. Persilangan dengan dua sifat beda

polimerid. Persilangan dengan tiga sifat bedae. Persilangan satu sifat beda


6. Jika seorang wanita bergolongandarah A heterozigot kawin denganpria golongan darah B heterozigot,maka kemungkinan golongan darahketurunannya adalah ....a. A : B : AB : O = 1 : 1 : 1 : 1b. tidak akan ada yang Oc. hanya A : B = 1 : 1d. semua ABe. hanya AB : O = 1 : 1

7. Pernyataan yang benar tentang butawarna adalah ....a. faktor buta warna resesif dan

terpaut kromosom Yb. faktor buta warna dominan dan

terpaut kromosom Yc. faktor buta warna resesif dan

terpaut kromosom Xd. faktor buta warna dominan dan

terpaut kromosom Xe. faktor buta warna kodominan dan

terpaut kromosom X

8. Peta silsilah menggambarkan ....a. charta yang untuk melacak

abnormalitas genetik beberapagenerasi

b. charta pewarisan penyakitmenurun

c. charta hubungan genetik individu-individu

d. charta para penderita penyakitmenurun

e. charta hubungan antar individu

9. Penyebab gangguan mental FKUadalah ....a. fenilpiruvat merusak sistem saraf

sehingga individu menderitagangguan mental



104

b. individu yang homozigot resesifmenimbun fenilalanin dalam urin

c. kedua orang tua yang heterozigotyang penampakannya normal

d. kegagalan tubuh penderita mem-bentuk enzim pengubah fenilalaninmenjadi tirosin

e. kegagalan tubuh penderita mem-bentuk fenilalanin

10. Pernyataan sifat resesif dan dominandi bawah ini benar, kecuali ....a. sifat resesif hanya muncul pada

persilangan dihibridab. sifat resesif hanya muncul dalam

keadaan homozigotc. sifat dominan pasti muncul pada

setiap keturunand. sifat resesif homozigot pasti akan

muncul pada setiap keturunan.e. sifat dominan tidak akan muncul

pada F2

11. Mutasi somatik merupakan mutasi ....a. sebagai akibat gagal berpisahb. terjadi dalam sel gametc. dapat diwariskan kepada generasi

berikutnyad. hanya diwariskan pada anak sel

yang dihasilkan oleh mitosise. sebagai akibat pindah silang

1. Bila diketahui jumlah keturunan rekombinan 425 dan fenotip tetua 1875, berapanilai frekuensi rekombinannya?

2. Peristiwa gagal berpisah dapat terjadi pada saat meiosis 1 maupun meiosis 2.Jelaskan perbedaannya.

3. Jelaskan mengenai penentu jenis kelamin berdasarkan kromosom seks. Tuliskancontoh organisme heterogametik jantan dan heterogametik betina.

4. Apakah yang dimaksud dengan mutasi? Bagaimana mutasi dapat menyebabkanevolusi biologi?

5. Perubahan jumlah kromosom menyebabkan aneuploidi pada manusia. Tuliskanlahempat contoh aneuploidi pada manusia, dan jelaskan.


12. Perbedaan yang jelas antara mutasigen dan mutasi kromosom adalah ....a. mutasi kromosom berakibat lebih

nyata pada fenotipb. mutasi gen dapat menimbulkan

sifat poliploidic. mutasi gen menimbulkan sifat

aneuploidid. mutasi gen berakibat lebih nyata

pada fenotipe. mutasi kromosom tidak berakibat

nyata pada fenotip

13. Manakah yang tepat dari pernyataandi bawah ini?a. Mutasi terjadi di mana-manab. Mutasi terjadi sewaktu-waktuc. Mutasi hanya terjadi secara alamid. di dalam alam, mutasi terjadi

secara lambat tapi pastie. mutasi alami terjadi secara cepat

14. Pemberian bahan kimia dapat menga-kibatkan ....a. gagal silang d. aneuploidib. poliploidi e. euploidic. pindah silang

15. Mutasi alami yang berlangsunglambat, biasanya disebabkan oleh ....a. sinar x d. sinar laserb. sinar gamma e. bahan radioaktifc. sinar ultraviolet


105

BabBab Asal-Usul Kehidupan66Peta Konsep

Teori Big Bang

Teori Kabut

Asal-usul kehidupan

Teori terbentuknya bumi

Teori mengenai asal-usul kehidupan

Teori Biogenesis

Teori Abiogenesis

Teori asal-usulkehidupan lain

Teori Kataklisma

Teori Kreasi Khas

Teori Evolusi Biokimia

Teori Kosmozoan

Asal-usul autotrof

Asal-usul prokariotik

Asal-usul mitokondria

Asal-usul sel eukariotik

Asal-usul kloroplas

Evolusi biologi


106

Pernahkah kamu berpikir, dari manakah makhluk hidupberasal? Sejak dahulu, orang mempertanyakan asal-usulmakhluk hidup dan kehidupan di bumi ini. Banyak teori ataupendapat yang dikemukakan orang. Sebelum abad 17, banyakorang yang menganggap bahwa makhluk hidup berasal daribenda mati. Misalnya, ikan dan katak berasal dari lumpur, lalatberasal dari daging yang telah membusuk, dan sebagainya.

Aristoteles berpendapat bahwa mahluk hidup terbentukdari benda mati secara spontan. Teorinya dikenal dengan namageneration spontanea. Para ilmuwan berusaha mencari jawabantentang asal-usul kehidupan dengan melakukan berbagaimacam percobaan. Dari percobaan-percobaan tersebutdihasilkan beberapa teori tentang kehidupan yang mengarahke evolusi biologi. Kamu akan mengetahui teori dan mekanismeevolusi biologi setelah mempelajari bab ini, mari cermatiuraiannya.

Teori TerbentuknyaBumi

A Sebelum membahas teori asal-usul kehidupan, terlebihdahulu akan dibahas teori terbentuknya bumi. Ada beberapateori tentang terjadinya bumi dan benda-benda langit lainnya,antara lain: Teori Kabut (nebula) dan Teori Big Bang.

1. Teori Kabut

Teori Kabut menyatakan bahwa bintang-bintang di angkasameledak. Hasil ledakan yang berupa debu dan gas membentukkabut. Kabut ini disebut kabut asal atau nebula. Kabut inikemudian memadat, lalu meledak lagi menghasilkan bintang-bintang baru dan planet-planet termasuk bumi.

2. Teori Big bang

Teori Big Bang (ledakan hebat) menyatakan bahwa kira-kira 15 milyar tahun yang lalu, semua materi di angkasamenyatu dan memadat (berkondensasi) membentuk satubentukan yang mengecil. Selanjutnya, massa padat yangmengecil ini meledak dengan ledakan yang hebat. Debu dangas-gas hasil ledakan membentuk bintang-bintang generasibaru. Saat inilah diperkirakan awal terbentuknya alam semesta.Bumi terbentuk sekitar 5 milyar tahun yang lalu, dan makhlukhidup muncul pertama di bumi sekitar 1 milyar tahun kemudian.

Apa perbedaan antaraTeori Kabut dan Teori BigBang?Diskusikan denganteman sebangkumu.

Gambar 6.1Nebula

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


107

Teori MengenaiAsal-Usul

Kehidupan

BBerdasarkan fosil dan perhitungan yang teliti, didugakehidupan muncul di bumi sekitar 4 milyar tahun yang lalu.

Para ilmuwan berteori bahwa kehidupan terbentuk melaluisuatu proses evolusi. Evolusi adalah suatu perubahan yangterjadi secara berangsur-angsur dan perlahan-lahan dalamwaktu jutaan, bahkan bermilyar-milyar tahun lamanya.

Teori mengenai asal-usul kehidupan dapat dibedakanmenjadi dua macam, yaitu Teori Abiogenesis dan Teori Biogenesis.Mari cermati uraiannya.

1. Teori Abiogenesis (Generatio Spontanea)

Tokoh teori ini adalah Aristoteles (384 - 322 SM), seorangahli filsafat dan ilmu pengetahuan Yunani Kuno. Menurut teoriyang dikemukakannya, makhluk hidup berasal dari benda takhidup. Sebenarnya, Aristoteles mengetahui bahwa telur-telurikan merupakan hasil perkawinan akan menetas menghasilkanikan yang sama dengan induknya, tetapi dia yakin bahwa adaikan yang berasal dari lumpur. Makhluk tersebut terjadi secaraspontan sehingga teori abiogenesis disebut juga generationspontanea.

Tokoh Abiogenesis yang lain adalah John Needham (1700)seorang berkebangsaan Inggris. Dia melakukan percobaandengan merebus sepotong daging dalam wadah selamabeberapa menit (tidak sampai steril). Air rebusan dagingdisimpan dan ditutup dengan tutup botol dari gabus. Setelahbeberapa hari, air kaldu menjadi keruh yang disebabkan olehadanya mikroba. Needham mengambil kesimpulan bahwamikroba berasal dari air kaldu.

Jadi, menurut paham generation spontanea, semuakehidupan berasal dari benda tak hidup secara spontan, seperti:a) ikan dan katak berasal dari lumpurb) cacing berasal dari tanahc) belatung terbentuk dari daging yang membusukd) tikus berasal dari sekam dan kain kotor.

Pada abad ke-17, Antonie Van Leeuwenhoek berhasilmembuat mikroskop sederhana. Dengan alat ini, ia dapatmelihat benda-benda aneh yang sangat kecil dalam setetes airrendaman jerami. Penemuan inilah yang merupakan awalruntuhnya paham Abiogenesis.

Tidak semua orang puas dengan teori yang dikemukakanoleh para penganut paham abiogenesis. Oleh karena itu, adaorang yang mulai menyelidiki asal-usul makhluk hidup melaluiberbagai percobaan.

Gambar 6.2Aristoteles

Gambar 6.3Antonie Van Leeuwenhoek

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5S

umbe

r: E

ncar

ta L

ibra

ry 2

005


108

2. Teori Biogenesis

Walaupun bertahan beratus-ratus tahun, teori Abiogenesisakhirnya goyah dengan adanya penelitian tokoh-tokoh yangtidak puas dengan paham Abiogenesis. Tokoh-tokoh ini antaralain: Francesco Redi (Italia, 1626 - 1697), Lazzaro Spallanzani(Italia, 1729 - 1799), dan Louis Pasteur (Perancis, 1822 - 1895)

a. Percobaan Francesco Redi (1626 - 1697)

Francesco Redi adalah seorang dokter Italia. Diamelakukan percobaan untuk menunjukkan bahwa ulat tidakmuncul dengan sendirinya pada daging yang membusuk,melainkan berasal dari telur lalat.

Pada percobaannya yang pertama tahun 1668, Redimenggunakan dua kerat daging segar dan dua toples. Toples Idiisi dengan sekerat daging dan ditutup rapat-rapat. Sedangkan,toples II diisi dengan kerat daging dan dibiarkan terbuka.

Setelah beberapa hari, keadaan daging pada kedua toplestersebut diamati. Hasilnya, pada toples II daging telah membusukdan di dalam daging terdapat banyak larva. F. Redi menyimpulkanbahwa larva bukan berasal dari daging yang membusuk, tetapiberasal dari lalat yang masuk kemudian bertelur pada kerakandaging dan telur tersebut menetas menjadi larva.

Hasil percobaan ini mendapat sanggahan dari parailmuwan pengikut teori abiogenesis. Sanggahan tersebut adalahkehidupan pada toples I tidak dapat terjadi karena toplestersebut tertutup sehingga tidak ada kontak dengan udara.Akibatnya, tidak ada daya hidup di dalamnya.

Untuk menjawab sanggahan tersebut, Redi melakukanpercobaan kedua, yaitu meletakkan daging pada toples tertutupkain kasa sehingga masih terjadi hubungan dengan udara, tetapilalat tidak dapat masuk. Hasil percobaan menunjukkan bahwakeratan daging membusuk, pada daging ini ditemukan sedikitlarva, dan pada kain kasa penutupnya ditemukan lebih banyaklarva. Redi berkesimpulan larva bukan berasal dari daging yangmembusuk, tetapi berasal dari lalat yang hinggap di kain kasadan beberapa telur jatuh pada daging.

b. Percobaan Lazzaro Spallanzani (1729 - 1799)Percobaan Spallanzani pada prinsipnya sama dengan

percobaan Redi, tetapi bahan yang digunakan adalah air kaldu.Labu I : diisi 70 cc air kaldu, kemudian dipanaskan 15º C

dan dibiarkan terbuka.Labu II : diisi 70 cc air kaldu, kemudian ditutup rapat dengan

sumbat gabus, lalu dipanaskan dan pada daerah

Gambar 6.4Perangkat percobaanFrancesco Redi(a) Percobaan I(b) Percobaan II

(a)

(b)

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


109

pertemuan gabus dengan mulut labu dapat diolesililin agar lebih rapat.

Kedua labu itu ditempatkan di tempat terbuka dandidinginkan. Setelah beberapa hari kemudian, hasil percobaanmenunjukkan bahwa:Labu I : terjadi perubahan, air kaldu menjadi keruh dan

berbau tidak enak, serta banyak mengandungmikroba.

Labu II : tidak ada perubahan sama sekali, air tetap jernihdan tanpa mikroba. Tetapi, bila dibiarkan terbukalebih lama terdapat banyak mikroba.

Diskusikan dengan temansekelompokmu.Apa persamaan danperbedaan percobaanFrancesco Redi denganSpallanzani?

Labu I

dipanaskan terdapat mikroba

didinginkan

Labu II

dipanaskan tidak terdapat mikroba

didinginkan

Dengan mikroskop tampak bahwa pada kaldu yang berasaldari labu I dan labu II terdapat mikroorganisme.

Spallanzani menyimpulkan bahwa timbulnya kehidupanhanya mungkin jika telah ada kehidupan sebelumnya. Jadi,mikroorganisme tersebut telah ada dan tersebar di udara.

Pendukung abiogenesis menyatakan keberatan terhadaphasil eksperimen Spallanzani, sebab udara diperlukan untukberlakunya generation spontanea. Sedangkan, paham biogenesisberanggapan bahwa udara itu merupakan sumber kontaminasi.

c. Percobaan Louis PasteurOrang yang memperkuat teori Biogenesis dan

menumbangkan teori Abiogenesis hingga tak tersanggahkan lagiadalah Louis Pasteur (1822 - 1895) seorang ahli biokimiaberkebangsaan Perancis. Pasteur melakukan percobaanpenyempurnaan dari percobaan yang dilakukan Spallanzani.Pada percobaannya, Pasteur menggunakan air kaldu dantabung berleher angsa. Percobaannya adalah sebagai berikut:1) Air kaldu dimasukkan ke labu berleher angsa. Labu ini

digunakan dengan tujuan untuk menjaga adanyahubungan antara labu dengan udara luar. Selanjutnya, labudipanaskan untuk mensterilkan air kaldu darimikroorganisme.

Gambar 6.4Perangkat percobaanSpallanzani

Gambar 6.6Louis Pasteur

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


110

2) Setelah dingin, labu ditempatkan pada tempat yang aman.Karena bentuk pipa seperti angsa, udara dari luar dapatmasuk ke dalam labu dan menempel di dasar lehernya.Sehingga udara yang masuk ke dalam labu adalah udarayang steril. Jadi, dalam percobaan ini masih ada daya hidupseperti yang dipersoalkan penganut paham Abiogenesis.Setelah dibiarkan beberapa hari, air kaldu tetap jernih dantidak mengandung mikroorganisme.

3) Labu yang berisi air kaldu jernih, kemudian dipecahkanlehernya sehingga air kaldu bersentuhan dengan udara luarsecara langsung. Setelah beberapa hari dibiarkan, air kaldumenjadi busuk dan banyak mengandung mikroorganisme.

Kesimpulan percobaan Pasteur adalah mikroorganismeyang ada pada air kaldu bukan berasal dari cairan (benda takhidup), melainkan dari mikroorganisme yang terdapat di udara.Mikroorganisme yang ada di udara masuk ke dalam labubersama-sama dengan debu.

Berdasarkan hasil percobaan tersebut, tumbanglah TeoriAbiogenesis dan muncul Teori Biogenesis yang menyatakanbahwa:a) Omne vivum ex ovo, artinya setiap makhluk hidup berasal

dari telur.b) Omne ovum ex vivo, artinya setiap telur berasal dari

makhluk hidup.c) Omne vivum ex vivo, artinya setiap makhluk hidup berasal

dari makhluk hidup juga.

Gambar 6.6Perangkat percobaanLouis Pasteur

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

air kaldudipanaskan

didiamkan leher labudipecahkan

tidak adamikroba

terdapatmikroba


111

Teori Asal-UsulKehidupan Lain

CTeori Louis Pasteur telah menjawab bahwa setiap makhlukhidup berasal dari makhluk hidup juga dan bukan berasal daribenda mati. Dari manakah makhluk hidup berasal? Bagaimanaproses pembentukannya? Mari cermati uraian berikut ini.

Teori Kreasi Khas menyatakan bahwa kehidupandiciptakan oleh zat supranatural (gaib) pada saat yangistimewa. Teori ini dikenal dengan nama Teori Kreasi Khas atauTeori Penciptaan Khusus. Carolus Linnaeus adalah salah satupengikut teori ini.

1. Teori Kreasi Khas

Teori kataklisma menyatakan bahwa semua spesiesdiciptakan sendiri-sendiri dan berlangsung dalam periode-periode, di antara periode yang satu dengan yang lain terjadibencana yang menghancurkan spesies lama dan memunculkanspesies baru. Pandangan ini dipelopori oleh cuvier.

2. Teori Kataklisma

3. Teori Kosmozoan

Teori ini menyatakan bahwa kehidupan yang ada di planetbumi berasal dari protoplasma yang membentuk spora-sporakehidupan. Spora kehidupan ini mencapai permukaan bumi danberasal dari alam semesta. Pelopor teori ini adalah Arrhenius.

4. Teori Evolusi Biokimia

Teori ini menyatakan bahwa makhluk hidup terbentukberdasarkan hukum Fisika-Kimia yang dilanjutkan denganEvolusi Biologi. Teori ini disebut Teori Evolusi Biokimia.

Para ahli Biologi, Astronomi, dan Geologi sepakat bahwaplanet bumi ini telah terbentuk kira-kira antara 4,5 - 5 milyartahun yang lalu. Keadaan pada saat awal terbentuknya bumisangat berbeda dengan keadaan saat ini.

Pada saat itu, suhu planet bumi diperkirakan mencapai40.000 - 80.000ºC. Pada saat mulai mendingin, senyawa karbonbeserta beberapa unsur logam mengembun membentuk intibumi. Sedangkan, permukaannya tetap gersang, tandus dantidak datar.

Di atmosfer bumi terbentuk senyawa-senyawa sederhanayang mengandung unsur-unsur, seperti uap air (H2O), ammonia(NH3), metan (CH4) dan karbon dioksida (CO2). Senyawa

Gambar 6.7Carolus Linnaeus

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5

Gambar 6.8Arrhenius

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5

Gambar 6.9Bumi diduga terbentuk sekitar4,5 - 5 milyar tahun yang lalu

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


112

sedehana ini berbentuk uap dan bertahan di lapisan atasatmosfer.

Ketika suhu atmosfer turun sekitar 100º C terjadilah hujanair mendidih. Peristiwa ini berlangsung selama ribuan tahun.Dalam keadaan semacam ini, bumi dipastikan belum dihunikehidupan. Namun, kondisi ini memungkinkan berlangsung-nya reaksi kimia, karena tersedianya zat (materi) dan energiyang berlimpah.

Berdasarkan uraian tersebut, beberapa ilmuwanmengemukakan pendapat serta melakukan eksperimen. Diantaranya adalah: Harold Urey dan Stanley Miller.

a. Teori Evolusi Kimia menurut Harold Urey (1893)

Urey menyatakan zat-zat organik terbentuk dari zat-zatanorganik. Menurut Urey, zat-zat anorganik yang ada diatmosfer berupa gas karbondioksida, metana, amonia, hidrogen,dan uap air. Semua zat ini bereaksi membentuk zat organikkarena energi petir.

Menurut Urey, proses terbentuknya makhluk hidup dapatdijelaskan dengan 4 tahap, yaitu:Tahap I : Molekul metana, amonia, hidrogen, dan uap air

tersedia sangat banyak di atmosfer bumi.Tahap II : Energi yang diperoleh dari aliran listrik halilintar

dan radiasi sinar kosmis menyebabkan zat-zatbereaksi membentuk molekul-molekul zat yanglebih besar.

Tahap III : Terbentuk zat hidup yang paling sederhana yangmemiliki susunan kimia, seperti susunan kimiapada virus.

Tahap IV : Zat hidup yang terbentuk berkembang dalamwaktu jutaan tahun menjadi organisme (makhlukhidup) yang lebih kompleks.

b. Teori kimia menurut Stanley Miller

Miller adalah murid Harold Urey yang berhasil membuatmodel alat yang digunakan untuk membuktikan hipotesis Urey.Miller memasukkan uap air, metana, amonia, gas hidrogen, dankarbondioksida ke dalam tabung percobaan. Tabung tersebutkemudian dipanasi. Untuk mengganti energi listrik halilintarke dalam perangkat alat tersebut dilewatkan lecutan listrikbertegangan tinggi sekitar 75.000 volt. Hal ini dimaksudkanuntuk meniru kondisi permukaan bumi pada waktu terjadipembentukan zat organik secara spontan.

Dengan adanya energi listrik, terjadilah reaksi-reaksi yangmembentuk zat baru. Zat-zat yang terbentuk didinginkan dan

Gambar 6.10Energi petir membentuk zatorganik di jaman purba

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


113

ditampung. Hasil reaksi kemudian dianalisis.Ternyata, di dalamnya terbentuk zat organiksederhana, seperti asam amino, gula sederhanaseperti ribosa dan adenin. Dengan demikian,Miller dapat membuktikan bahwa zat organikdapat terbentuk dari zat anorganik secaraspontan.

Sejak saat itu, perkembangan ilmu evolusikimia makin maju dengan ditemukannyasenyawa-senyawa penyusun unsur kehidupan.Salah satu peneliti bernama Melvin Calvin yangmenemukan bahwa radiasi sinar dapatmengubah metana, amonia, hidrogen, dan airmenjadi molekul-molekul gula, asam amino,purin dan pirimidin yang merupakan zat dasarpembentuk DNA, RNA, ATP dan ADP.

Jadi, asal-usul kehidupan menurut TeoriEvolusi Kimia adalah bahwa di dalam supprabiotik terkandung zat-zat organik, DNA, dan RNA. RNAdapat melakukan sintesis protein atas perintah DNA. Dengandemikian, di dalam sup prabiotik terdapat protein. Setelah itu,terbentuklah sel pertama. Sel tersebut hidup secara heterotrofyang mendapatkan makanan dari lingkungannya berupa zat-zat organik yang melimpah. Sel tersebut mampu membelah dirisehingga jumlahnya makin banyak. Sejak saat itu berlangsunglahEvolusi Biologi.

Evolusi BiologiDTerbentuknya sel pertama kali di bumi diperkirakan terjadi

sekitar 4 milyar tahun yang lalu. Sel yang terbentuk adalah selheterotrof, yaitu sel yang memakan bahan makanan yangterdapat di sup prabiotik. Sel heterotrof ini melakukan respirasianaerobik karena kadar oksigen waktu itu sangat rendah, tidakmemiliki membran inti (prokariotik), tidak memiliki organel-organel seperti mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasmadan mampu bereproduksi melalui pembelahan sel.

Sel primitif yang terbentuk pertama kali ialah selprokariotik, yaitu sel sederhana yang tidak memiliki membraninti, hanya memiliki membran sel. Sitoplasma yang mengandungDNA, dan RNA, serta zat-zat organik dari lingkungannyasebagai makanan. Sel ini tidak mengandung mitokondria yangberfungsi menghasilkan energi. Sehingga, sel ini bersifatanaerobik. Hal ini sesuai dengan kondisi lingkungan saat ituyang miskin akan oksigen.

1. Asal-Usul Prokariotik

Gambar 6.11Perangkat percobaanStanley Miller

Gambar 6.12Sel prokariotik

Elektroda

lecutanlistrik

UnsurCH

4

NH3

H2O

H2ke

udarakondensor

air panasendapan mengandung

molekul kompleks

Ribosom Nukleus Sitoplasma

Dinding sel Membran sel

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id


114

3. Asal-Usul Sel Eukariotik

Organisme eukariotik diduga muncul sekitar 1,5 milyartahun yang lalu. Organisme eukariotik diduga berasal dariorganisme prokariotik yang melakukan evolusi, karena dalamsel prokariotik terdapat DNA. DNA merupakan materi genetikyang menentukan sifat organisme sehingga perlu dilindungi.Membran sel mengalami pelekukan ke dalam sehinggamengelilingi DNA. Membran bagian dalam bersatu membentukmembran nukleus dalam. Sedangkan, bagian luar menjadimembran nukleus luar. Jadi membran yang mengelilingi DNAmerupakan membran rangkap.

Hipotesis ini berdasarkan kenyataan saat ini bahwa membrannukleus merupakan membran rangkap, dan membran luarnukleus memiliki hubungan secara langsung dengan membransel melalui Retikulum Endoplasma (RE). Hubungan ini merupakansisa-sisa membran plasma yang melekuk ke dalam. Denganterbentuknya membran nukleus, terbentuklah sel eukariotik yangmerupakan hasil evolusi dari sel prokariotik.

4. Asal-Usul Mitokondria

Mitokondria merupakan organel pernapasan sel. Kamutelah mengetahui bahwa sel pertama yang terbentuk adalahsel heterotrof yang merupakan sel anaerobik. Mengingat energiyang dihasilkan kecil, organisme berevolusi agar dihasilkanenergi yang cukup banyak dengan cara melakukan respirasisecara aerobik melalui daur krebs. Jadi, respirasi aerobik munculsetelah respirasi anaerobik. Energi yang dihasilkan dari keduarespirasi dapat kamu lihat pada respirasi berikut ini.

Sel heterotrof primitif terus berkembangbiak sehingga bahanmakanan berupa bahan organik terus menipis. Kondisi demikianmemaksa sel membuat makanannya sendiri melalui adaptasiterhadap lingkungannya dengan cara membran plasmanyamelekuk ke dalam, membentuk lembaran-lembaran fotosintetikuntuk menangkap energi sinar guna membuat zat organik darizat anorganik. Munculah sel autotrof sebagai akal bakal seltumbuhan yang memungkinkan terjadinya fotosintesis.

Proses fotosintesis menghasilkan oksigen. Makin banyaksel autotrof, makin banyak karbondioksida yang diperlukan danmakin banyak pula oksigen yang dikeluarkan. Proses fotosintesmenyebabkan kadar gas karbondioksida di atmosfer makinberkurang. Sementara itu kadar oksigen semakin bertambah.Terbentuknya sel autotrof ini diperkirakan berlangsung selama2 milyar tahun yang lalu.

2. Asal-Usul Autotrof

Gambar 6.13Sel eukariotik antara nukleusdan membran sel terdapat RE

Membran sel

Retikulumendosplasma

RibosomMembran

nukleusNukleus

NukleolusSitoplasma

MitokondriaLisosom

Badan golgiSum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


115

Respirasi Anaerobik:C6H12O6 → 2C2H5OH + 2CO2 + 21 kal

Respirasi Aerobik:C6H12O6 + 6O2 → 6H2O + 6CO2 + 675 kal

Jadi, yang terbentuk pertama kali adalah sel prokariotikanaerobik yang berevolusi menjadi sel prokariotik aerobik.

Dengan demikian, terdapat beberapa macam sel, yaitu selprokariotik anaerobik, sel prokariotik aerobik, dan sel eukariotikanaerobik. Selanjutnya, sel eukariotik anaerobik "menelan" selprokariotik aerobik. Sel prokariotik itu hidup di dalam seleukariotik dan melakukan simbiosis mutualisme sebagai selinang, sel eukariotik mendapatkan energi dari sel prokariotik,sedangkan sebagai simbion, sel prokariotik mendapatkan asampiruvat dari sel inang.

Dalam perkembangan selanjutnya, sel prokariotik tersebutberubah menjadi mitokondria, yaitu organel penghasil energiyang terdapat di dalam sel. Simbiosis antara sel prokariotikaerobik dengan sel eukariotik anaerobik yang demikian itudikenal sebagai endosimbions. Dasar dari dugaan ini dikarenakanpada saat ini:a) Mitokondria memiliki dua membran, yaitu membran luar

dan membran dalam. Membran luar diduga berasal darimembran sel inang yang melekuk ke dalam ketika menelansel bakteri aerobik. Sedangkan, membran dalam didugaberasal dari membran bakteri aerobik.

b) Masih adanya bakteri aerobik yang memiliki mesosomsebagai penghasil energi. Diduga, sel prokariotik aerobikmirip dengan bakteri aerobik.

c) DNA mitokondria mirip dengan DNA prokariotik.d) Polipeptida yang disintesis dalam mitokondria digunakan

sendiri oleh mitokondria tersebut. Polipeptida ini berbedadengan Polipeptida sel inang.

e) Mitokondria mampu membelah diri seperti halnya bakteri.

Untuk lebih memahami tentang asal-usul sel eukariotik,mari cermati Gambar 6.14 di bawah ini.

Gambar 6.14Asal-usul sel eukariotikberdasarkan hipotesisendosimbiosis

anaerobik, heterotrof prokariotik

DNAproeukariotik sel

membran plasmaselubung awalnukleus

retikulum endoplasma

alga dan seltumbuhanfotosintetik

cyanobakteri

protista,sel hewan

kloroflas

vakuola

nukleus

retikulumendoplasma

dinding sel

mitokondria

pelekukanmembran plasma

aerobikprokariot

aerobik,heterotrofprokariot

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


116

5. Asal-Usul Kloroplas

Seperti halnya mitokondria, kloroplas juga terbentukmelalui endosimbiosis. Pada awal pertengahan kehidupan telahterbentuk sel autotrof yang diduga mirip dengan Cyanobakteri(bakteri biru) pada masa sekarang ini. Sel purba heterotrof yangbernapas secara aerobik dan memiliki membran inti, menelansel autotrof yang mampu berfotosintesis.

Sel autotrof yang hidup di dalamnya mendapatkan karbondioksida dan air dari sel inangnya, sementara itu sel inangmendapatkan oksigen dan hasil-hasil fotosintesis. Sel autotrofini akhirnya menjadi kloroplas. Terbentuklah sel berkloroplas,berinti, memiliki mitokondria, yang merupakan cikal bakal seltumbuhan.

Hipotesis endosimbiosis kloroplas ini dikemukakanberdasarkan kenyataan pada saat ini, bahwa:a) Kloroplas memiliki membran rangkap dan membran

luarnya mirip dengan struktur membran sel.b) Ada beberapa fotosintetik (cyanobakteria) yang memiliki

membrane fotosintetik, yang mirip dengan tilakoid padakloroplas.

c) Di dalam kloroplas terdapat DNA yang juga dijumpai padabakteri fotosintetik.

d) Kloroplas dapat bertambah banyak melalui pembelahan,seperti halnya bakteri.

Kenyataan saat ini bahwaperbedaan antara hewantingkat rendah dan tumbuhantingkat rendah tidak jelas. Halini menyebabkan para pakarberpendapat bahwa hewandan tumbuhan bersel satuberasal satu, yaitu berasal darinenek moyang yang sama.Bentuk asal yang sama inimerupakan asal dari flageliatayang ada saat ini. Contohflageliata yang memiliki sifatseperti hewan dan tumbuhanadalah Euglena.

(Sumber: Encarta, 2005)

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari asal-usul kehidupan. Hal-hal pentingapa sajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlahdalam bentuk rangkuman. Tuliskan pula daftar istilah tentang asal-usul kehidupan yang menurutmu sulit. Gunakanlah kamus biologiuntuk mencari artinya. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmudengan rangkuman teman. Berikan masukan dan saran padarangkuman masing-masing.


117


1. Paham Abiogenesis menyatakanbahwa ….a. makhluk hidup berasal dari benda

matib. makhluk hidup berasal dari telurc. setiap telur berasal dari makhluk

hidupd. setiap makhluk hidup akan

berkembang biake. makhluk hidup berasal dari

makhluk hidup

2. Semboyan paham biogenesis, antaralain omne vivum ex vivo, artinya ....a. semua kehidupan berasal dari

benda matib. semua telur akan berkembang

menjadi makhluk hidupc. semua kehidupan berasal dari

kehidupan sebelumnyad. semua makhluk hidup berasal dari

telure. terjadinya makhluk hidup dari

telur secara spontan

3. Berikut adalah tokoh-tokoh biologi yangsangat terkenal:(1) Louis Pasteur(2) Aristoteles(3) Stanley Miller(4) Francesco Redi(5) Lazzaro Spallanzani(6) John NeedhamTokoh-tokoh tersebut yang mendukungpaham Abiogenesis adalah ….a. (1), (3), (6) d. (3), (5), (6)b. (2), (4), (5) e. (2), (3), (6)c. (1), (4), (5)

4. Sedangkan, tokoh yang mendukungpaham Biogenesis adalah ….a. (1), (3), (6)

b. (2), (4), (5)c. (1), (4), (5)d. (3), (5), (6)e. (2), (3), (6)

5. Yang menyatakan bahwa di atmosferlahpertama kali terjadinya makhluk hidupialah ….a. Stanley Millerb. Aristotelesc. Harold Ureyd. Lazzaro Spallanzanie. Louis Pasteur

6. Abiogenesis sama artinya dengan ….a. Omne vivum ex vivob. Generatio spontaneac. Omnis cellula e cellulad. Omne ovum ex ovoe. Biogenesis

7. Persamaan percobaan Louis Pasteurdengan Spallanzani adalah bahwakeduanya ….a. menggunakan bahan yang samab. diudara banyak terdapat zat

hidupc. kebenaran teori abiogenesisd. ketidakbenaran teori abiogenesise. menggunakan bahan yang sama

yaitu daging

8. Orang yang mengemukakan teoribahwa zat hidup yang pertama terjadiberasal dari reaksi kimia, antara lainmetana, ammonia, hydrogen, dan airialah ….a. Harold Ureyb. Louis Pasteurc. Francesco Redid. Stanley Millere. Lazzaro Spallanzani



118

1. Apa yang dimaksud dengan teori Abiogenesis? Tuliskan tokoh-tokohnya.2. Apa yang dimaksud dengan teori Biogenesis? Tuliskan tokoh-tokohnya.3. Apa sajakah yang membedakan percobaan yang dilakukan Francisco Redi dan

percobaan Lazzaro Spallanzani?4. Selain teori Abiogenesis dan Biogenesis, teori apalagi yang menerangkan asal-usulnya

kehidupan?5. Jelaskan teori terbentuknya makhluk hidup menurut Harold Urey.


9. Radiasi pertama dari evolusi biologiadalah ….a. Alga dan Protozoab. Protozoa dan Spongesbobc. Alga dan Coelenteratad. Spongesbob dan Coelenteratae. Echinodermata dan Chordata

10. Nenek moyang invertebrata adalah….a. Cnidariab. Protista yang hidup di lautc. Echinodermatad. Protozoa yang hidup di laute. Porifera yang hidup di laut

11. Teori tentang asal-usul kehidupanyang menyatakan bahwa kehidupandi planet bumi datang dari mana saja,disebut ….a. Teori Kosmozoanb. Teori Generatio Spontaneac. Teori Kreasi Khasd. Teori Abiogenesise. Teori Biogenesis

12. Ciri bentuk pertama dari tumbuhanadalah ….a. berkembangnya flagela dan klorofilb. menghilangnya flagela dan klorofilc. menghilangnya flagela dan ber-

kembangnya klorofild. berkembangnya flagela dan blasteae. berkembangnya flagela dan meng-

hilangnya klorofil

13. Menurut hasil penyelidikan ilmuwan,atmosfer purba kaya akan gas-gas,kecuali ….a. hidrogenb. nitrogenc. oksigend. karbondioksidae. helium

14. Tokoh berikut ini merupakan tokohyang dikenal dalam evolusi kimia,kecuali ….a. A. I Oparinb. Stanley Millerc. Louis Pasteurd. Harold Ureye. Melvin Calvin

15. Menurut Harold Urey, terbentuknyamakhluk hidup melalui proses-prosesberikut, kecuali ….a. tersedianya molekul CH4, uap air,

NH3, dan hydrogen di atmosferb. dalam jangka waktu yang lama,

zat hidup berkembang menjadisejenis makhluk hidup

c. terbentuknya zat hidup sederhanayang strukturnya menyerupaivirus

d. terbentuknya zat hidup berupavirus yang dapat berkembangmenjadi makhluk lebih kompleks

e. adanya bantuan energi aliranlistrik halilintar dan radiasi sinarkosmis

Bab 7 Evolusi

119

BabBab Evolusi77Peta Konsep

Mekanisme evolusi

Timbulnya spesies baru

Perubahan perbandingan frekuensi gen pada populasi

Hukum Hardy-Weinberg

Mutasi Gen

Petunjuk evolusi

Petunjuk alat tubuh yang tersisa

Perbandingan fisiologi

Perbandingan biokimia

Embrio perbandingan

Homologi alat-alat tubuh berbagai makhluk hidup

Adanya fosil

Variasi individu dalam keturunan

Pengertian evolusi

Teori evolusi

Perbandingan Teori Evolusi Lamarck, Weismann, dan Darwin

Penemuan Teori Evolusi Darwin

Teori Skala Alami dan Teologi Alam

Evolusi


120

Masih ingatkah kamu, apa yang dimaksud dengan evolusi?Di alam terjadi dua macam evolusi, yaitu mikro evolusi danmakro evolusi. Mikro evolusi adalah evolusi secara bertahap yangterjadi pada frekuensi gen yang menimbulkan perubahanfenotip organisme. Sedangkan, makro evolusi adalah evolusiyang meliputi asal-usul organisme baru, jenis-jenis organismeyang menempati suatu habitat, arah evolusi, dan terjadinyakepunahan makhluk hidup.

Berdasarkan data atau petunjuk yang ada, makhluk hidup(hewan dan tumbuhan) telah menghuni bumi jutaan tahun yanglampau. Jenis-jenis yang hidup pada masa lampau tersebutberbeda dengan jenis yang hidup pada masa sekarang ini.Bahkan, beberapa jenis hewan dan tumbuhan purba saat initelah punah, tinggal fosilnya saja, contohnya Dinosaurus.

Diperkirakan, hewan dan tumbuhan pertama kali hidupdi laut. Melalui proses yang amat lama, tumbuhan dan hewantersebut menyebar ke darat. Perubahan lingkungan ini otomatisberpengaruh kepada cara hidupnya. Berarti, dalam jangkawaktu yang lama dan perlahan-lahan makhluk tersebutmengalami perubahan atau evolusi. setelah mempelajari babini, kamu akan mengetahui tentang evolusi biologi dankecenderungan baru tentang teori evolusi, mari ikuti uraiannya.

PengertianEvolusi

A Evolusi adalah suatu perubahan pada makhluk hidup yangterjadi secara berangsur-angsur dalam jangka waktu yang lamasehingga terbentuk spesies baru. Sedangkan, berdasarkan ilmubiologi, evolusi merupakan cabang biologi yang mempelajarisejarah asal-usul makhluk hidup dan keterkaitan genetik antaramakhluk hidup satu dengan yang lain. Evolusi biologi mencakupdua peristiwa, yaitu:1) evolusi anorganik merupakan evolusi mengenai asal-usul

makhluk hidup yang ada di muka bumi, berdasarkan faktadan penalaran teoritis;

2) evolusi organik (evolusi biologis) merupakan evolusifilogenetis, yaitu mengenai asal-usul spesies dan hubungankekerabatannya.

Pemahaman evolusi didukung oleh cabang-cabang ilmulain, di antaranya: Paleontologi (ilmu yang mempelajari fosil),geologi, morfologi, anatomi, embriologi, biokimia, dan genetika.Misalnya, geologi, ilmu yang mempelajari susunan dan strukturbatu-batuan dapat menjelaskan umur suatu fosil yangditemukan pada struktur batuan tertentu.

1. Hubungan Berbagai Ilmu dengan Evolusi

Bab 7 Evolusi

121

a. Adaptasi dan seleksi alam

Lingkungan selalu berubah dari waktu ke waktu.Perubahan lingkungan mendorong makhluk hidup yang tinggaldi dalam lingkungan tersebut melakukan adaptasi ataupenyesuaian diri. Adaptasi dilakukan makhluk hidup dengantujuan mempertahankan kelangsungan hidupnya. Apabilagagal beradaptasi, maka makhluk hidup tersebut akan punah.Makhluk hidup adaptif merupakan makhluk hidup yangmampu beradaptasi terhadap lingkungannya. Contohnya,populasi kupu-kupu Biston betularia di Inggris.

2. Penyebab Terjadinya Evolusi

Tabel 7.1 Adaptasi pada Biston betularia di Inggris

InggrisBiston Betularia

Bersayap Cerah Bersayap Gelap

Sebelum revolusi Populasinya > Populasinya <industri yang bersayap gelap bersayap cerah

Sesudah revolusi Populasinya < Populasinya >industri yang bersayap gelap yang bersayap cerah

Dari tabel di atas tampak adanyaperubahan populasi kupu-kupu. Diduga halini terjadi, karena sebelum revolusi industrilingkungan masih cerah sehingga kupu-kupubersayap cerah lebih adaptif daripada kupu-kupu bersayap gelap. Sebaliknya, setelahrevolusi industri, lingkungan lebih gelap olehjelaga atau polusi. Sehingga, kupu-kupubersayap gelap lebih adaptif denganlingkungannya, sedangkan kupu-kupubersayap cerah tidak adaptif akibatnyamudah ditangkap oleh predator. Sehinggadapat disimpulkan bahwa adaptasi terhadap lingkunganmerupakan salah satu mekanisme seleksi alam.

Diskusikan dengan teman sekelompokmu. Apahubungan antara adaptasi dengan seleksialam? Coba kamu cari literatur dan lengkapiTabel berikut ini.Tabel 7.2 Macam-macam Adaptasi

No Adaptasi Definisi Contoh

1. Struktur

2. Fisiologi

3. Tingkah laku

4. Reproduksi

Gambar 7.1Dua macam kupu-kupu(sepasang-sepasang)dilepaskan ke dua daerah,A dan B

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


122

Adaptasi pada tumbuhan, misalnya kaktus yang hidup padakondisi panas terik di gurun mempunyai lapisan lilin yang tebal,daun-daunnya mengalami modifikasi menjadi duri atau daun-daun kecil untuk mengurangi penguapan air. Batang tumbuhankaktus mampu menyimpan air dan memiliki klorofil untukfotosintesis. Akar tumbuhan kaktus tersebar meluas di bawahpermukaan tanah untuk mempermudah penyerapan air.

Kedua contoh di atas menunjukkan bahwa alam(lingkungan) menyeleksi makhluk hidup di dalamnya. Seleksialam memperlihatkan hanya makhluk hidup yang adaptifdengan lingkungannya yang dapat bertahan hidup.

Seleksi alam akan menguntungkan spesies makhluk hidupyang mempunyai banyak variasi (genetik) pada tiap generasi,faktor-faktor lingkungan akan menyeleksi variasi tertentu.Misalnya, kasus adanya dua warna pada Biston lebihmenguntungkan kupu-kupu tersebut, dibandingkan apabilaBiston tidak mempunyai variasi warna sayap.

b. Seleksi buatan

Kegiatan ini bertujuan untuk meningkatkan hasil budidayahewan dan tumbuhan yang dianggap akan lebih baik produksi,mutu, maupun daya tahannya. Usaha seleksi ini diikuti denganpersilangan yang mengakibatkan proses evolusi berlangsungdalam jangka waktu relatif singkat. Usaha ini dilakukan dibidang pertanian maupun peternakan. Contohnya, budidayavarietas kedelai Muria.

Teori EvolusiB Charles Darwin bukanlah orang yang pertama kali

mengemukakan teori evolusi. Sebelumnya telah ada tokoh-tokohyang pernah mengemukakan teori evolusi. Cermatilah.

1. Teori Skala Alami dan Teologi Alam

Teori Skala Alami dan Teologi Alam yang dikemukakanoleh Plato (427 – 347 SM) dan Aristoteles (384 - 322 SM).Plato percaya adanya dua dunia, yaitu dunia yang ideal danabadi, serta dunia maya (khayal) yang tidak sempurna.Kedua dunia tersebut dapat dipahami dengan menggunakanalat indera manusia. Menurutnya, evolusi akan mengubahdunia yang organismenya sudah ideal dan teradaptasisempurna dengan lingkungannya. Sebaliknya, Aristotelesmenganut Teori Skala Alami yang membahas bahwa semuabentuk kehidupan disusun menurut suatu skala yangkompleksitasnya meningkat.

Gambar 7.2Kaktus

Gambar 7.3Plato

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5S

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Bab 7 Evolusi

123

Charles Robert Darwin (1809-1882) yang dikenal sebagaiBapak Teori Evolusi lahir di daerah Inggris bagian barat. TeoriEvolusi Darwin tidak muncul begitu saja, namun berdasarkanhasil perjalanannya dengan kapal Beagle ke kepulauanGalapagos dan studi terhadap berbagai disiplin ilmu.

a. Pelayaran Darwin ke Kepulauan Galapagos

Saat berlayar dari Inggris menggunakan kapal HMSBeagle, Darwin berusia 22 tahun (bulan Desember 1831).Tujuan utama pelayaran tersebut adalah untuk memetakanpesisir pantai Amerika Selatan yang masih belum jelas.

Pada saat awak kapal sibuk memetakan pesisir pantai,Darwin turun ke pantai, mengamati, dan mengoleksi ratusanspesimen fauna dan flora Amerika Selatan yang beraneka ragamdan endemik.

Selain itu, saat kapal mengelilingi benua Amerika, Darwinmengamati berbagai adaptasi tumbuhan dan hewan yangmenempati hutan Brazil, bentangan padang rumput diArgentina, daratan terpencil Tierra del Fuego dekat Argentinadan pegunungan Andes.

2. Penemuan Teori Evolusi Darwin

Tahun 1700-an, perkembangan ilmu Biologi di Eropa danAmerika didominasi oleh Teori Teologi Alam. Teologi alammerupakan suatu filosofi yang bertujuan untuk menemukanrencana Tuhan dengan mempelajari alam. Ahli-ahli teologimelihat adaptasi organisme sebagai bukti bahwa Tuhan telahmendesain tiap-tiap spesies dengan suatu tujuan tertentu.

Carolus Linnaeus (1707 - 1778), seorang ahli fisika danbotani dari Swedia yang melakukan pencarian tingkatkeanekaragaman kehidupan. Linnaeus merupakan penemutaksonomi. Taksonomi merupakan cabang biologi yangmempelajari penamaan dan pengklasifikasian berbagaiorganisme.

Linnaeus mengadopsi suatu sistem untuk mengelompokkanspesies-spesies ke dalam suatu tingkatan kategori tertentu yangberjenjang. Bagi Linnaeus, pengelompokan spesies yang samasecara bersama-sama menunjukkan tidak adanya hubunganevolusi.


124

Setelah mencatat flora dan fauna di berbagai wilayahAmerika Selatan, Darwin menyimpulkan bahwa flora danfauna di Amerika Selatan mempunyai karakteristik khusus yangsangat berbeda dengan flora dan fauna di Eropa. Darwin jugamengatakan bahwa flora dan fauna di daerah beriklim sedangmempunyai hubungan yang lebih dekat dengan spesies yanghidup di wilayah tropis benua tersebut, dibandingkan spesiesdi daerah beriklim sedang di Eropa.

Fauna yang paling membingungkan Darwin ditemukandi Kepulauan Galapagos, yaitu kepulauan yang berada di sebelahbarat pesisir Amerika Selatan. Pada umumnya, spesies faunadi Galapagos tidak ditemukan hidup di tempat lain, meskipunada kesamaan dengan hewan di Amerika Selatan.

Setelah mengadakan pengamatan, diantaranya Darwinmenemukan 14 jenis burung finch di Galapagos. Meskipun jenis-jenis tersebut agak mirip, namun terlihat sebagai spesies yangberbeda, yang menunjukkan hubungan dengan burung Finchyang ada di Amerika Selatan.

Gambar 7.3Charles Darwin dan HMSBeagle yang membawanya(1831) ke pulau Galapagos

Gambar 7.4Jenis-jenis burung finch diGalapagos

Perbedaan utama burung finch, yaitu pada bentuk danukuran paruhnya yang merupakan adaptasi terhadap makanantertentu. Kelompok pertama burung Finch yang hidup di tanah(Geospiza magnirostris) mempunyai paruh yang besar yangteradaptasi untuk memecahkan biji, kelompok kedua finch(Camarhynchus pallidus) yang menggunakan suatu duri kaktusatau ranting kecil sebagai alat untuk mengorek semut atauserangga lainnya, dan kelompok ketiga adalah kelompok kecilfinch (Camarhynchus parvulus) yang menggunakan paruhnyauntuk menangkap serangga.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5

AmerikaUtara

Afrika

EropaInggrisRaya

AmerikaSelatan

SamuderaAtlantik

KepulauanGalapagos

TanjungGood Hope

Tanjung Horn

Australia

Ekuator

TasmaniaSelandia

Baru

Platyspizacrassirostris

Camarhychuspsittacula

Camarhychusparvulus

Cactospizapallida

Certhideaolivacea

Geospizaconirostris

Geospizadifficilis

Geospizafuliginosa

Geospizamagnirostris

Bab 7 Evolusi

125

b. Teori Evolusi Darwin

Charles Darwin mengemukakan teori evolusinya secaralengkap dalam buku yang berjudul On The Origin of Species byMeans of Natural Selection (Asal mula spesies yang terjadi melaluiseleksi alam) yang diterbitkan pada 24 November 1859. Dalambuku ini dikemukakan dua teori pokok, yaitu:1) Spesies yang hidup sekarang berasal dari spesies-spesies

yang hidup di masa silam.2) Evolusi terjadi melalui seleksi alam.

Dua teori utama Darwin merupakan hasil pengamatanDarwin sebagai berikut:

Pengamatan ke-1, setiap spesies mempunyai potensial fertilisasiyang besar sehingga ukuran populasinya akan meningkat secaraeksponensial bila setiap individu yang dilahirkan berhasilmelakukan percobaan.

Pengamatan ke-2, ukuran populasi cenderung menjadi stabilkecuali fluktuasi musiman.

Pengamatan ke-3, sumber daya alam terbatas.

Pengamatan ke-4, individu-individu populasi sangat bervariasidalam hal ciri-ciri tubuh, namun tidak ada dua individu yangbenar-benar sama.

Pengamatan ke-5, kebanyakan variasi diwariskan padaketurunannya.

Setelah Darwin menyelesaikan perjalanannya dan kembalike Inggris, ia banyak mempelajari geologi, terutama tentangfosil. Buku yang berpengaruh besar terhadap Darwin adalahPrinciples of Geology (Prinsip-Prinsip Geologi) karangan CharlesLyell.

Setelah mempelajari buku tersebut, Darwin berkesimpulanbahwa:1) deretan fosil yang terdapat di batuan muda berbeda

dengan fosil pada batuan yang lebih tua.2) perbedaan itu disebabkan adanya perubahan secara

perlahan-lahan.

Darwin juga mempelajari buku mengenai hubunganekonomi dan penduduk dunia di antaranya buku karanganThomas R. Malthus (1766-1834) yang berjudul An Essay on ThePrinciple of Population, dimana Malthus berpendapat bahwakenaikan jumlah penduduk cenderung lebih cepat daripadakenaikan produksi pangan. Oleh karena itu, timbul masalahbagi manusia dalam menyelamatkan diri dari bahayakelaparan.


126

3. Perbandingan Teori Evolusi Lamarck, Weismann,dan Darwin

a. Teori Evolusi Lamarck Vs Teori Evolusi Darwin

Teori Evolusi Lamarck berisi dua gagasan utama, yaitu:1. Gagasan use and disuse (digunakan dan tidak digunakan)

bagian tubuh yang digunakan secara intensif untukmenghadapi suatu lingkungan tertentu akan menjadi besardan kuat. Sementara itu, bagian tubuh yang jarangdigunakan akan mengalami kemunduran.

2. Sifat atau ciri-ciri dari lingkungan dapat diwariskan kepadaketurunannya.

Contoh teori ini adalah evolusi pada jerapah berleherpanjang. Menurut Lamarck, nenek moyang jerapah sebenarnyaberleher pendek. Jerapah yang berleher pendek menjulurkanlehernya untuk mencapai makanannya pada daun-daun cabangpohon yang tinggi. Oleh karena itu, leher jerapah menjadi panjang.Sifat leher jerapah yang panjang tersebut akan diwariskan padaketurunannya. Dengan demikian, semua jerapah berleher panjang.

Sebaliknya, menurut Darwin, evolusi terjadi melalui seleksialam dengan adanya adaptasi makhluk hidup. Darwinberpendapat bahwa nenek moyang jerapah terdiri atas jerapahyang berleher panjang dan jerapah berleher pendek. Karenamakanan jerapah adalah daun-daunan di pohon yang tinggi,maka hanya jerapah berleher panjang yang dapatmenjangkaunya. Jerapah berleher pendek tidak dapatmenjangkau daun-daun di pohon yang tinggi tersebut sehinggakekurangan makanan dan akhirnya mati.

Gambar 7.5Perbandingan proses evolusijerapah menurut Lamarckdan Darwin

TEORI LAMARCK

Apa pendapatmu tentangteori evolusi Lamarck danDarwin?Diskusikan dengan temansebangkumu.

Moyang jerapah mungkinberleher pendek

Jerapah-jerapah ini selalu berusaha mencapaidaun-daun yang tinggi, sehingga lehernya

seringkali “tertarik” ke arah memanjang

Akhirnya, keturunan berikutnya, leherjerapah lebih panjang dari moyangnya

TEORI DARWIN

Panjang leher jerapah bervariasi ada yangpendek dan ada yang panjang

Yang berleher pendek mati. Hanya jerapahberleher panjang saja yang menghasilkan

keturunan baru

Hanya jerapah berleher panjang saja yangmempunyai kelangsungan hidupS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Bab 7 Evolusi

127

b. Teori Darwin Vs Teori Weismann

Sebenarnya, Weismann tidak menentang pandanganDarwin, tetapi lebih menjelaskan pandangan Darwin mengenaiseleksi alam.

Weismann berpendapat bahwa perubahan sel tubuhkarena pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan kepadaketurunannya. Evolusi menyangkut bagaimana pewarisan gen-gen melalui sel-sel kelamin, artinya evolusi adalah gejala seleksialam terhadap faktor-faktor genetika.

Sifat leher panjang atau pendek jerapah dikendalikan olehgen. Gen untuk leher panjang bersifat dominan. Sedangkan,gen untuk leher pendek adalah resesif. Karena jerapah berleherpendek tidak mampu beradaptasi dengan lingkungan, makajerapah ini akan punah.

c. Teori Evolusi Lamarck Vs Teori Evolusi Weismann

Lamarck berpendapat bahwa makhluk hidup beradaptasiterhadap lingkungannya melalui perubahan pada organtubuhnya. Kemudian, sifat atau fungsi organ tersebutdiwariskan kepada keturunannya.

Menurut Lamarck, nenek moyang menjangan tidakbertanduk. Namun, dikarenakan sering mengadu kepala, makatanduk tumbuh di kepala menjangan.

Teori Lamarck ditentang oleh Weismann. Weismannberpendapat bahwa perubahan sel-sel tubuh akibat pengaruhlingkungan tidak diwariskan pada keturunannya.

Weismann membuktikan teorinya dengan mengawinkandua ekor tikus yang masing-masing ekornya telah dipotong.Kemudian, anak-anak yang sudah dewasa dipotong ekornyadan dikawinkan dengan sesamanya. Hasilnya tetap anak-anaktikus yang berekor. Percobaan ini dilakukan hingga 21 generasitikus dan hasilnya tetap sama.

Petunjuk EvolusiCBenarkah evolusi itu ada? Apa yang menjadi petunjuk

adanya evolusi itu? Evolusi dapat dilihat dari dua segi, yaitusebagai proses historis, dan bagaimana proses itu terjadi. Untukmenunjukkan bukti bahwa evolusi itu ada, kamu dapatmelakukan pendekatan terhadap kenyataan saat ini.

Beberapa kenyataan tersebut, adalah:1) adanya variasi di antara individu-individu dari suatu

keturunan2) adanya fosil di berbagai lapisan bumi3) adanya homologi organ-organ pada makhluk hidup


128

1. Variasi Individu dalam Satu Keturunan

Di dunia ini tidak dijumpai dua individu yang identik sama.Bahkan anak kembar pun pasti mempunyai suatu perbedaan.Jadi, antara individu dalam satu spesies pun terdapat variasi.Hal ini terjadi, karena pengaruh berbagai faktor, seperti suhu,tanah, dan makanan.

Seleksi terhadap jenis hewan dan tumbuhan selamabertahun-tahun menghasilkan varian yang jauh berbedadengan nenek moyangnya.

Dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa adanyavariasi merupakan petunjuk adanya evolusi yang menujuterbentuknya spesies-spesies baru.

2. Adanya Fosil

Fosil berasal dari bahasa Latin fossilis, artinya menggali.Istilah fosil diartikan sebagai sisa-sisa binatang dan tumbuhanyang telah membatu.

Fosil merupakan catatan sejarah penting sebagai petunjukadanya evolusi. Dengan membandingkan struktur tubuhhewan masa lampau yang telah menjadi fosil dengan hewansekarang dapat disimpulkan bahwa keadaan lingkungan dimasa lampau berbeda dengan sekarang.

Tokoh yang mempelajari fosil dan hubungannya denganevolusi adalah:a) Leonardo da Vinci (Italia 1452-1519). Orang yang pertama

kali berpendapat fosil merupakan bukti adanya makhlukhidup di masa lampau.

b) George Cuvier (Perancis 1769-1832) merupakan ahlianatomi perbandingan. Ia mengadakan studi perbandinganantara fosil-fosil dari berbagai lapisan bumi dan makhlukhidup yang ada sekarang. Cuvier menyimpulkan bahwapada masa tertentu telah diciptakan makhluk-makhlukhidup yang berbeda dari masa ke masa. Setiap masa diakhirikehancuran alam. Paham ini dikenal dengan kataklisma.

c) Darwin mengatakan bahwa makhluk hidup pada lapisanbumi tua mengadakan perubahan bentuk untukmenyesuaikan diri dengan lapisan bumi yang lebih muda.Oleh sebab itu, fosil pada lapisan bumi muda berbedadengan fosil di lapisan bumi tua.

4) adanya embriologi perbandingan5) adanya perbandingan fisiologi6) adanya petunjuk biokimia7) adanya sisa alat-alat tubuh

Untuk lebih memahami, mari cermati uraian berikut ini.

Gambar 7.6Leonardo da Vinci

Gambar 7.7George Cuvier

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Bab 7 Evolusi

129

Gambar 7.8Evolusi kuda dimulai dari60 juta tahun yang lalu hinggasekarang

Fosil-fosil jarang ditemukan dalam keadaan lengkap (utuh),umumnya merupakan suatu bagian atau beberapa bagiantubuh makhluk hidup. Faktor-faktor yang menyebabkanjarang ditemukan fosil dalam keadaan lengkap, yaitu:1) terjadinya lipatan batuan bumi;2) pengaruh air, angin, dan bakteri pembusuk;3) hewan pemakan bangkai;4) jenis organisme, ada organisme yang tidak mungkin

menjadi fosil, misalnya Amoeba;5) keadaan lingkungan yang tidak memungkinkan suatu

bagian tubuh organisme menjadi fosil.

a. Penemuan fosil kuda

Fosil paling lengkap di berbagai lapisan bumi adalah hasiltemuan penyidik Amerika, Marsh, dan Osbom berupa fosil kuda.Perubahan yang ditunjukkan fosil-fosil kuda merupakanpetunjuk kebenaran evolusi, yaitu perubahan secara berangsur-angsur dalam jangka waktu lama yang disebabkan oleh padasetiap zaman geologi ditemukan fosil-fosilnya secara lengkap.Fosil jenis kuda pertama diperkirakan hidup puluhan juta tahunyang lalu.

Kuda pertama hidup kira-kira 60 juta tahun yang lalu padazaman Eosin. Oleh para ahli, kuda pertama ini diberi namaHyracotherium (Eohippus). Dari kerangka fosil diketahui bahwakuda ini hanya sebesar kucing. Jumlah jari kaki belakangnyatiga. Jika dibandingkan Hyracotherium (Eohippus) dengan Equus(kuda zaman sekarang) tampak sekali perbedaannya. DariGambar 7.8, kamu dapat mempelajari bagaimana proses evolusikuda berlangsung. Teori evolusi ditunjukkan dengan sederetanfosil yang ditemukan dalam lapisan bumi tua ke muda yangmenunjukkan perubahan secara berangsur-angsur.

Eohippus

Hyracotherium60 juta tahun

yang lalu

↓Mesohippus40 juta tahun

yang lalu

↓Meryhippus

30 juta tahunyang lalu

↓Pliohippus

10 juta tahunyang lalu

↓Equus

yang lalu

Eohippus (Eosin)

Mesohippus (Oligosin)

Merychippus (Miosin)

Pliohippus (Pliosin)

Equus (Pleistosin)

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


130

Tabel 7.2 Perubahan yang Terjadi dari Eohippus hingga Equus

No. Bagian Tubuh Perubahan

1. Tubuh makin besar, semula (Eohippus = Hyracotherium) sebesar kucing, kinisebesar Equus seperti sekarang

2. Kepala makin besar, jarak mulut dengan mata makin jauh.

3. Leher makin panjang

4. Geraham muka makin besar, bentuknya makin sesuai untuk memakandan belakang rumput-rumputan

5. Kaki depan makin panjang, gerakan makin lincah dan larinya makin cepat, gerakandan belakang gerakan rotasi tubuh menjadi mundur

6. Jari kaki (kuku) dari lima jari menjadi satu, yaitu tinggal jari tengah, bentuknya makinpanjang, jari kedua dan keempat berupa organ rudimenter yang tidakberfungsi lagi

b. Cara menentukan umur fosil

Fosil dapat digunakan sebagai petunjuk kehidupan masalalu. Umumnya, fosil tertimbun di lapisan tanah tertentu padamasa lalu. Untuk menentukan umur fosil pada lapisan tanahtersebut para ahli menggunakan analisis radioaktif.

Unsur radioaktif yang sering digunakan untuk menentukanumur fosil adalah uranium, kalium, dan natrium. Unsururanium mengalami radiasi spontan yang menyebabkanmassanya berkurang terus sampai akhirnya menjadi plumbum(Pb) 206 yang stabil. Perubahan dari uranium (U) menjadiplumbum (Pb) memerlukan waktu 7.600.000.000 tahun. Hal iniberarti, jika di dalam fosil diketahui kadar Pb nya, makaumurnya dapat dihitung dengan rumus:

Umur fosil = ––––––––––––––––––– × 7.600.000.000 tahun

Selain uranium, perubahan kalium (K) menjadi argon (Ar)sering digunakan untuk menentukan umur fosil. Perubahan Kmenjadi Ar memerlukan waktu 600 juta tahun. Hal ini berarti,fosil atau batuan yang dapat dianalisis adalah fosil yangberumur hingga 600 juta tahun. Lebih dari 600 juta tahunmenggunakan uranium.

Unsur lain yang digunakan adalah Nitrogen 14 (N14) yangmengalami perubahan menjadi karbon radioaktif C14. Waktuyang digunakan untuk mengubah N14 menjadi C14 adalah24.000 tahun. Hal ini berarti, fosil yang dapat dianalisis denganmetode ini adalah fosil yang berumur maksimal 24 ribu tahun.

banyaknya Pbbanyaknya U

Bab 7 Evolusi

131

Apabila kamu mengamati struktur organ tubuh dariberbagai jenis hewan, maka kamu dapat menemukan hal yangmenarik, yaitu organ-organ tubuh yang mempunyai bentuk danfungsi berbeda, tetapi mempunyai bentuk dasar sama. Peristiwaini, dikenal dengan Homologi.

Contoh homologi adalah anggota tubuh depan darimanusia dipakai untuk memegang. Sedangkan, pada burungdan kelelawar anggota tubuh depan untuk terbang, kaki depanbuaya dan salamander untuk berjalan, sirip dada ikan dan pausuntuk berenang. Organ-organ tersebut memiliki bentuk dasaryang sama, tetapi dengan adanya evolusi, organ-organ tersebutmenjadi berbeda. Akibatnya, terjadi perubahan adaptasi yangberbeda sehingga fungsinya menjadi berbeda.

3. Homologi Alat-alat Tubuh Berbagai MakhlukHidup

Adanya homologi organ ini menunjukkan perkembanganevolusi konvergensi. Contohnya:a) Sayap kupu-kupu analogi dengan sayap burung, keduanya

berfungsi untuk terbang.b) Sayap kelelawar analogi dengan sayap burung, keduanya

berfungsi untuk terbang.

Gambar 7.9Homologi anggota tubuhdepan berbagai hewan

Burung

Kalong

KudaManusia

Ikan paus

Pola anggotatubuhprimitif

Bangsakadal

Katak

Kucing

Apakah yang dimaksuddengan evolusi konvergen?Diskusikan dengan temansebangkumu.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


132

Kupu-kupu

Sari

Elang KelelawarPteranodon

4

2 31

TulangPteroid

Humerus

Radiusdanulna

Radiusdanulna

Humerus

Sari1

2 3

Radiusdan ulna

(menyatu)

4

3

2

1

Humerus

Sari

5

Gambar 7.10Analogi pada sayap kupu-kupu, kelelawar, dan burung

A = atriumV = vena

ADA S AD A S

VD V S VD V S

AD A S

D = dekstor (kanan)S = smister (kiri)

Arteri karotis Arteri karotis

Aorta dorsalis Arteri pulmonalis Aorta dorsalis Aorta pulmonalis

Ikan Amfibi Reptil Burung Mamalia

Duktus urogenetalis

Kandungkencing

Ginjal

Oviduk

Ginjal

Kandungkencing

Ovum

Ovarium

Vasa deferens Ureter

Vasa aferensKandung kencing(tidak ada pada burung)

Ovum

OvariumGinjal

Kandungkencing

Kulit telurAlbumen(zat putih telur)

KloakaKloaka

Bila dibandingkan tulang-tulang anggota tubuh depanmulai dari ikan, katak, kadal, burung, mamalia hingga manusiatampak adanya perubahan-perubahan yang disesuaikan denganfungsinya.

Selain pada alat gerak, homologi juga dijumpai pada sistemsirkulasi dan urogenitalis vertebrata dari ikan hingga mamalia.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

(a)

Bab 7 Evolusi

133

4. Embriologi Perbandingan

Perkembangan embrio semua vertebrata memperlihatkankemiripan yang lebih banyak daripada hewan dewasa. Hal initerlihat jelas pada pembelahan, morfogenesis, dan tahapdiferensiasi awal. Persamaan ini sering digunakan sebagai buktihubungan evolusi antara vertebrata. Hewan mempunyai embrioyang menyerupai embrio leluhurnya. Jadi, tahap embrio hewanyang berbeda-beda dapat lebih mirip satu sama lainnya daripadahewan dewasa.

Kelenjar prostatVasa oviduk

Ginjal

Vasa eferens

Uretra

Rektum

Testis

Ovum

Ovarium Kandungkencing

Uretra

Oviduk Rektum

Vagina

Gambar 7.11(a) Homologi pada sistemsirkulasi vertebrata(b) Homologi pada sistemurogenitalia vertebrata

Keterangan1. mata2. telinga3. celah insang4. korda dorsalis5. insang dalam6. tungkai depan7a. sirip belakang7b. tungkai belakang8. calon paru-paru9. plastron10. karapaks11. sirip dada12. tangan13. kaki depan14. sayap15. sirip ekor16. ekor

Gambar 7.12Perkembangan embrioberbagai jenis vertebrata

5. Perbandingan Biokimia

Semua spesies mewarisi sifat-sifat dari nenek moyangnya.Jenis dan jumlah sifat yang sama merupakan petunjuk jauhdekatnya hubungan kekerabatan. Hal ini juga terjadi padapewarisan sifat biokimia. Kamu telah mengetahui bahwa DNAsetiap spesies mengandung instruksi untuk sintesis RNA danprotein yang penting untuk menghasilkan individu baru.Perbandingan DNA, RNA dan protein merupakan cara untukmengevaluasi hubungan evolusi di antara spesies.

Perbandingan asam nukleat. Perubahan yang unik padaurutan nukleotida dapat terakumulasi pada tiap-tiap garisketurunan. Jauh dekatnya hubungan kekerabatan antarspesiesdapat diketahui dengan melihat komplementasi (perpasanganbasa) antara rantai DNA atau RNA pada spesies yang disebuthibridisasi asam nukleat.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

(b)


134

6. Perbandingan Fisiologi

Makhluk hidup mulai dari terendah hingga yang palingtinggi tersusun atas sel. Walaupun jumlah sel dan morfologisetelah dewasa berbeda-beda, namun fisiologi di dalam selnyamemiliki kemiripan, seperti:a) Metabolismeb) Respirasic) sintesis proteind) sintesis ATP dan penggunaannya dalam aktivitas hidup

Pada berbagai jenis hewan termasuk manusia ditemukansisa berbagai alat tubuh. Alat ini pada hakikatnya sudah tidakberguna lagi, namun masih djumpai dalam tubuh. Para pakarmenyimpulkan bahwa adanya alat-alat tubuh yang tersisamerupakan petunjuk adanya evolusi. Beberapa sisa alat tubuhyang ditemukan pada manusia, antara lain:a) umbai cacing atau appendiksb) selaput mata pada sudut mata sebelah dalamc) otot penggerak telingad) tulang ekore) gigi taring yang runcingf) rambut pada dadag) buah dada pada laki-laki

Pada hewan, sisa-sisa organ tubuh yang masih ditemukanantara lain sisa kaki belakang ular piton yang mirip benjolankuku. Dalam organ ini terdapat tulang yang berhubungandengan gelang panggul. Pada burung kiwi terdapat sisabangunan sayap. Pada paus yang merupakan mamaliasemestinya memiliki rambut pada kulitnya. Tetapi kenyataannyasemua paus tidak memiliki rambut tersebut. Sebagai gantinyapaus memiliki lapisan kulit yang tebal untuk menjaga stabilitassuhu tubuh, berdasarkan penelitian, embrio paus mempunyailapisan kulit yang mengandung rambut.

7. Petunjuk Alat Tubuh yang Tersisa

MekanismeEvolusi

D Evolusi merupakan perubahan makhluk hidup dalamjangka waktu yang lama dan berlangsung perlahan-lahan.Perubahan ini terjadi dalam satu populasi dan diturunkan darigenerasi ke generasi.

Dalam suatu lingkungan, sifat-sifat genetik menentukankeanekaragaman makhluk hidup, keanekaragaman ini meliputistruktur, tingkah laku, dan lain-lain. Jika terjadi perubahan materi

Gambar 7.13Tulang ekor pada manusia

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5

Tulangleher

Tulangdada

Tulangpinggang

Tulangekor

Bab 7 Evolusi

135

Mutasi gen adalah perubahan kimia gen (DNA) yang dapatmenyebabkan terjadinya perubahan sifat suatu organisme yangbersifat menurun. Mutasi dapat terjadi dengan adanyapengaruh luar dan tanpa pengaruh faktor luar. Mutasi yangterjadi tanpa pengaruh faktor luar mempunyai dua sifat, yaitusangat jarang terjadi, dan umumnya tidak menguntungkan.

Umumnya, mutasi jarang terjadi dan tidak menguntung-kan. Mutasi merupakan mekanisme evolusi yang penting dandapat membentuk spesies baru. Untuk mengetahui hal ini, perluangka laju mutasi, yaitu angka yang menunjukkan jumlah genyang mutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh suatuindividu dari suatu spesies.

Angka laju mutasi suatu spesies umumnya sangat rendahkarena faktor-faktor yang menyebabkan mutasi tidak dapatdiramalkan secara pasti. Angka laju mutasi berkisar antara satugen di antara dua ribu sampai jutaan gamet, atau rata-rata1 : 100.000, artinya dalam setiap 100.000 gamet terdapat satugen yang mampu bermutasi. Jadi, angka laju mutasi sangat kecil,tetapi merupakan mekanisme yang penting, karena:a) setiap gamet mengandung beribu-ribu gen;b) setiap individu menghasilkan ribuan sampai jutaan gamet

dalam satu generasi; danc) jumlah generasi suatu spesies selama spesies itu ada banyak

sekali.

Angka laju mutasi yang menguntungkan lebih kecil daripada angka laju mutasi yang merugikan, yaitu perbandinganantara 1 dan 1.000, artinya dari 1.000 mutasi yang terjadi, satudi antaranya mutasi yang menguntungkan. Walaupun mutasiyang menguntungkan ini kecil, karena jumlah generasi selamaspesies itu ada sangat besar, maka jumlah mutasi yangmenguntungkan besar pula. Hasilnya, seperti pada contoh soalberikut:1) angka laju mutasi per gen adalah 1 : 100.0002) jumlah gen dalam individu yang mampu bermutasi adalah

1.0003) perbandingan antara mutasi menguntungkan dengan

mutasi yang terjadi adalah 1 : 1.0004) jumlah populasi spesies adalah 300.000.0005) jumlah generasi selama spesies itu ada adalah 6.000

1. Mutasi Gen

genetik, maka terjadi perubahan sifat pada keturunan-keturunannya. Hal ini menyebabkan munculnya spesies baru.Perubahan materi genetik ini disebut mutasi. Evolusi terjadi karenaadanya mutasi dan seleksi alam. Mari cermati uraian berikut ini.


136

Berapa hasil mutasi yang menguntungkan selama spesiesitu ada?

Jawab:1) Jumlah mutasi yang menguntungkan yang mungkin terjadi

pada setiap individu: 1/100.000 × 1.000 × 1/1.000 =1/100.000.

2) Dalam setiap generasi akan terjadi mutasi gen yangmenguntungkan 1/100.000 × 300.000.000 = 3.000.

3) Selama spesies itu ada, yaitu 6.000 generasi, mutasi yangmenguntungkan adalah 3.000 × 6.000 = 18.000.000.

Jadi, jelas bahwa mutasi yang menguntungkan selamaperiode evolusi tertentu cukup besar. Sehingga, kemungkinandihasilkannya spesies yang adaptif menjadi besar pula.

Yang termasuk mutasi yang menguntungkan adalahdihasilkannya spesies yang adaptif dan memiliki vitalitas danviabilitas tinggi. Sedangkan, mutasi yang merugikan adalahdihasilkannya gen letal yang menimbulkan mutasi letal.Dihasilkan keturunan yang mempunyai viabilitas danfertilitasnya rendah dan keturunan yang tidak adaptif.

Gen-gen mutan yang merugikan, umumnya bersifat resesifsehingga peristiwa mutasi hanya akan tampak apabila dalamkeadaan heterozigot. Hal ini menunjukkan bahwa seleksi alamhanya bekerja terhadap individu homozigot.

a. Frekuensi gen dan genotip di dalam populasi

Frekuensi gen adalah perbandingan antara gen ataugenotip yang satu dengan gen atau genotip yang lain di dalamsatu populasi. Misalnya, dalam suatu daerah terdapat populasitanaman berbunga merah MM dan tanaman berbunga putihmm, yang sama-sama adaptif. Apabila diadakan persilangan,maka akan diperoleh tanaman dengan fenotip dan genotiptertentu (lihat Diagram 7.1).

Diagram 7.1 Frekuensi Gen dalam Populasi F2

P : MM × mm

F1 : Mm = 100%

Gamet : M = 50% m = 50%

F2 50% M 50% m

50% M 25% MM 25% Mm

50% m 25% Mm 25% mm

Bab 7 Evolusi

137

Berdasarkan Diagram 7.1, tampak jelas bahwa frekuensigen pada F2 adalah:

= 25% MM : 2(25% Mm) : 25% mm= 25% MM : 50% Mm : 25% mm= ¼ MM : ½ Mm : ¼ mm

Berdasarkan hasil tersebut, maka frekuensi kesetimbangangenotip F2 = hasil kali dari frekuensi gen dari masing-masinginduknya, atau (M + m) (M + m) = M2 + 2 Mm + m2 atau MM+ 2 Mm + mm

Apabila dicari frekuensi gen sampai F3, maka akandiperoleh frekuensi perkawinan seperti pada Diagram 7.2.

Diagram 7.2 Frekuensi Perkawinan dari F2

¼ MM ½ Mm ¼ mm

¼ MM 1/6 MM × MM 2/16 MM × Mm 1/16 MM × mm

½ Mm 2/16 Mm × MM 4/16 Mm × Mm 2/16 Mm × mm

¼ mm 1/16 mm × MM 2/16 mm × Mm 1/16 mm × mm

Diagram di atas menunjukkan perbandingan kemung-kinan terjadi perkawinan antara jantan dan betina di dalamseluruh populasi F3.

Apabila dalam populasi tersebut terjadi 32 perkawinan,maka:a) perkawinan antara MM × MM = 32 × 1/16 = 2 perkawinan,b) perkawinan antara Mm × Mm = 32 × 4/16 = 8 perkawinan,c) perkawinan antara Mm x mm = 32 × 2/16 = 4 perkawinan.

Apabila setiap perkawinan menghasilkan 10 individu,maka kamu dapat membuat tabel hasil dari seluruhperkawinannya tersebut (Lihat Tabel 7.6).Tabel 7.6 Perkawinan Jumlah Individu dari Seluruh Perkawinan

No.Tipe Jumlah

Jumlah Individu

Perkawinan PerkawinanDiagram Genotip

MM Mm mm

1. MM × MM 1/16 × 32 = 2 20 - -

2. MM × Mm 2/16 × 32 = 4 20 20 -

3. MM × mm 1/16 × 32 = 2 - 20 -

4. Mm × MM 2/16 × 32 = 4 20 20 -

5. Mm × Mm 4/16 × 32 = 8 20 20 20

6. Mm × mm 2/16 × 32 = 4 - 20 20

7. mm × MM 1/16 × 32 = 2 - 20 -

8. mm × Mm 2/16 × 32 = 4 - 20 20

9. mm × mm 1/16 × 32 = 2 - - 20

Jumlah 32 80 160 80(25%) (50%) (25%)


138

Hukum Hardy-Weinberg menegaskan bahwa frekuensi aleldan genetik dalam suatu populasi (gene pool) selalu konstandari generasi ke generasi dengan kondisi tertentu. Hal ini,dikemukakan oleh Godfrey Harold Hardy (ahli matematikadari Inggris) dan Wilhelm Weinberg (dokter dari Jerman).

Kondisi yang dimaksud oleh Hukum Hardy-Weinbergadalah:1) Ukuran populasi harus besar

Pada populasi yang kecil, aliran genetik (genetic drift)merupakan kesempatan fluktuasi dalam gene pool dan dapatmengubah frekuensi alel. Jadi, ukuran populasi harus besar agarfrekuensi alel dalam gene pool selalu konstan.

2) Ada isolasi dari populasi lain (tidak ada imigrasi danemigrasi)Arus gen (gene flow) merupakan transfer alel antarpopulasi

yang berhubungan dengan perpindahan individu atau gametyang dapat merubah gene pool.

3) Tidak terjadi mutasiPerubahan satu alel menjadi alel lainnya, mengakibatkan

mutasi, hal ini dapat mengubah gene pool.

4) Perkawinan acak (random)Jika individu-individu memilih pasangannya dengan sifat-

sifat tertentu (yang diturunkan), maka pencampuran secaraacak gamet-gamet seperti yang diharapkan pada keseimbanganHardy-Weinberg tidak dapat terjadi.

5) Tidak terjadi seleksi alamKeberhasilan mempertahankan hidup dan reproduksi

dapat mengubah gene pool karena mendukung adanyaperpindahan beberapa alel dengan mengorbankan alel lainnya.Formulasi hukum Hardy-Weinberg dapat dijelaskan berikut ini.

Pada suatu lokus, gen hanya mempunyai dua alel dalamsatu populasi. Apabila gen A = p, dan gen a = q, maka secaramatematis menurut hukum Hardy - Weinberg hasil perkawinanAa × Aa = F2 dapat dituliskan sebagai berikut:

2. Hukum Hardy-Weinberg

Berdasarkan tabel tersebut tampak bahwa, kesetimbanganfrekuensi genotip MM : Mm : mm pada generasi ketiga (F3) tetapseperti F2, yaitu MM : Mm : mm = 25 : 50 : 25 = ¼ : ½ : ¼.

Gambar 7.14Godfrey Harold Hardy

Gambar 7.15Wilhelm Weinberg

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Bab 7 Evolusi

139

Aa × Aa masing-masing membuat gamet ½ A dan ½ a,akan menghasilkan frekuensi genotip anak sebagai berikut:

(½ A + ½ a) (½A + ½a) = ¼ AA + ½ Aa + ¼ aa.

Apabila A diganti p dan a diganti q, maka:(½ A + ½ A) (½ A + ½ A)

= (½ p + ½ q) (½ p + ½ q)= (¼ p2 + ½ pq + ¼ q2)= p2 + 2pq + q2

Jadi, resiko genotip = p2 : pq : q2 = 1 : 2 : 1 karena A + a = 1,maka p + q = 1, dan p2 + 1pq + q2 = 1.

Diagram persilangan dapat disusun sebagai berikut:

A = p a = q

A = p AA = p2 Aa = pq

a = q Aa = pq aa = q2

p2 : tanaman homozigot dominanpq : tanaman heterozigotq2 : tanaman homozigot resesif

Cara mencari frekuensi gen

Jika dalam suatu populasi diketahui frekuensi genotipnya,maka frekuensi gennya dapat dicari. Contohnya, frekuensigenotip aa dalam suatu populasi 0,25. Tentukan frekuensi genA : a serta frekuensi genotip AA, Aa, dan aa.

Jawab:Frekuensi gen a = aa = 0,25 = 0,5Jumlah frekuensi gen A + a = 1Jadi, frekuensi gen A = 1 - 0,5 = 0,5Frekuensi genotip AA : Aa : aa =(0,5 A + 0,5a) (0,5 A + 0,5 a) =0,25 AA : 0,50 Aa : 0,25 aa.

Penerapan hukum Hardy-Weinberg untuk menghitungfrekuensi gen dalam populasi sebagai berikut:

1. Dalam suatu populasi terdapat kelompok perasa pahitkertas PTC (phenil thiocarbamide) sebesar 64%, sedangkanyang lainnya bukan perasa PTC. Bukan perasa PTCdikendalikan oleh gen t dan perasa PTC dikendalikan olehgen T. Tentukan frekuensi gen dan genotip populasi orangPTC dan non PTC.


140

Jawab:Jumlah PTC dan non-PTC = 100%orang PTC (genotip TT atau Tt) = 64%Frekuensi orang tidak perasa PTC (bergenotip tt = q2) =100% – 64% = 36%q2 = 36% = 0,36

maka frekuensi gen t = q = 0,36 = 0,6

T + t = 1, makafrekuensi T = 1 – 0,6 = 0,4frekuensi T : t = 0,4 : 0,6frekuensi gentotip TT : Tt : tt= (T + t) (T + t)= (0,4 T + 0,6 t) (0,4 T + 0,6 t)= 0,16 TT + 2(0,24 Tt) + 0,36 tt= 0,16 TT + 0,48 Tt + 0,36 tt

Jadi, frekuensi genotip TT : Tt : tt = 16 : 48 : 36 = 4 : 12 : 9

Untuk mencari frekuensi gen, coba kamu cari dahulufrekuensi individu yang bergenotip homozigot resesif, sebabgenotif dominan bisa bergenotip TT atau Tt.

2. Diketahui frekuensi orang albino pada suatu masyarakatadalah 25 di antara 10.000 orang. Berapa persentase orangpembawa sifat albino yang heterozigot?

Jawab:Orang albino aa (q2)q2 = 25/10.000 = 0,0025q = 0,0025

= 0,05p + q = 1p + 0,05 = 1 → p = 1 – 0,05 = 0,95Orang pembawa sifat albino dinotasikan dengan 2 pq

= 2(0,95 × 0,05)= 0,0475= 0,0475 × 100%= 4,75%

Bab 7 Evolusi

141

Saat ini, telah diketahui beberapa faktor penting yangmenyebabkan perubahan keseimbangan genetik di dalam suatupopulasi. Faktor-fakor tersebut, antara lain: mutasi, seleksi alam,emigrasi dan imigrasi, rekombinasi dan seleksi, dan genetic drift.Untuk lebih mengetahui, mari cermati uraian berikut ini.

a. Mutasi

Apabila ada satu atau beberapa gen yang bermutasi, makaakan terjadi perubahan keseimbangan gen-gen dalam suatupopulasi.

Contoh:Gen b yang mempengaruhi rambut tikus berwarna putihadalah normal. Kemudian, bermutasi menjadi gen B yangmenyebabkan rambut tikus berwarna kuning. Gen inimenyebabkan letal apabila dalam keadaan homozigot BB.

Maka:P Bb × Bb

(kuning) (kuning)

F BB Bb Bb bb1 1 1 1

2Letal kuning putih

Dengan demikian, rasio genotip yang dihasilkan Bb : bb =2 : 1, karena BB letal.

b. Seleksi alam

Di danau buatan di Amerika Serikat pernah ditemukanjenis katak berkaki banyak dan jenis katak normal. Katak yangberkaki banyak fertilitasnya rendah atau mandul dan bersifatresesif. Sedangkan, katak berkaki normal mempunyai fertilitasnormal dan bersifat dominan. Karena katak berkaki banyakbersifat mandul, maka katak ini dapat dihasilkan dariperkawinan antara katak berkaki normal heterozigot.

Jadi, apabila katak berkaki normal heterozigot (Nn)dikawinkan dengan yang berkaki normal Nn, maka akandihasilkan rasio keturunannya, sebagai berikut:

P Nn >< NnF NN : (Nn + Nn) : nn

25% : 50% : 25%

3. Perubahan Perbandingan Frekuensi Gen padaPopulasi


142

Katak yang bergenotif nn adalah mandul sehingga yangmampu menghasilkan keturunan yang bergenotif NN dan Nn,atau 75% dari seluruh populasi.

c. Emigrasi dan imigrasi

Spesies yang menghuni daerah terpisah oleh geografistertentu, misalnya lautan. Keadaan ini tidak memungkinkanterjadinya perpindahan secara normal dari satu daerah kedaerah yang lain.

Sebagai contoh, spesies Xylocopa nobilis (kumbang kayu)yang dapat kamu temukan di berbagai daerah di Pulau Sulawesidan sekitarnya. Kumbang-kumbang tersebut menunjukkanperbedaan genetik.

d. Rekombinasi dan seleksi

Rekombinasi gen merupakan mekanisme penting untukterjadinya evolusi. Rekombinasi genetik berlangsung melaluiperkembangan generatif. Sehingga, reproduksi seksualmerupakan faktor penting dalam proses evolusi.

Seleksi adalah usaha manusia memilih jenis hewan atautumbuhan sesuai dengan keinginannya. Umumnya yangdiseleksi atau dipilih adalah jenis yang bersifat unggul.

Rekombinasi gen-gen yang terjadi, karena perkawinansilang merupakan suatu bahan mentah evolusi. Berdasarkanrekombinasi ini dimungkinkan terbentuknya varietas baru.

Setiap populasi terdiri atas kumpulan individu sejenis danmenempati suatu lokasi yang sama. Suatu individu dapatdisebut anggota populasi apabila individu tersebut satu spesiesdengan individu lainnya. Individu berbeda masih dapat disebutsatu spesies apabila variasi-variasi yang ada tidak menjadipenghalang terjadinya pertukaran gen. Pertukaran gen inidapat terjadi melalui proses interhibridasi (persilangan). Jadi,perbedaam morfologi, fisiologi maupun tingkah laku tidakdapat dijadikan sebagai alasan untuk memisahkan dua populasimenjadi dua spesies yang berbeda. Terbentuknya spesies baruini terjadi karena adanya isolasi geografi, isolasi reproduksi,domestikasi dan poliploidi. Untuk mengetahui prosesterbentuknya spesies baru, mari cermati uraian berikut ini.

a. Isolasi geografi

Apabila beberapa varietas baru hasil dari suaturekombinasi faktor genetik dan spesies tertentu menghunitempat yang berlainan, maka mereka akan mengalami

4. Timbulnya Spesies Baru

Bab 7 Evolusi

143

perubahan yang mengarah pada terbentuknya spesies baru.Keadaan alam yang terpisah ini menghalangi terjadinyahubungan reproduksi. Hambatan (barrier) seperti ini disebutisolasi geografi.

Isolasi geografi disebabkan oleh kondisi alam, seperti laut,gunung, dan gurun pasir. Isolasi geografi dapat memungkinkanterjadinya pemisahan dua populasi (alapatrih). Dua populasiini dapat terbentuk karena masing-masing populasi terpengaruhakumulasi faktor ekstrinsik yang menyebabkan terjadi isolasifaktor-faktor intrinsik. Hal ini dapat memungkinkan terjadinyaisolasi reproduksi.

b. Isolasi reproduksi

Isolasi reproduksi merupakan hambatan terjadinyaperkawinan silang antara dua spesies simpatrik. Spesiessimpatrik adalah dua spesies berbeda yang tinggal ataumenghuni daerah yang sama. Isolasi reproduksi dapat terjadimelalui isolasi intrinsik. Mekanisme isolasi intrinsik dapat dibagi menjadi tiga macam, yaitu:1) Mekanisme yang mencegah terjadinya perkawinan

sehingga mencegah terjadinya fertilisasi. Isolasi reproduksiyang terjadi karena isolasi intrinsik, antara lain:a) isolasi ekogeografib) isolasi habitatc) isolasi iklim atau musimd) isolasi perilakue) isolasi mekanik

2) Mekanisme yang mencegah terjadinya hibrida. Mekanismeini beroperasi dengan mencegah terbentuknya hibrida.Isolasi reproduksi yang terjadi karena isolasi intrinsik,antara lain:a) isolasi gametb) isolasi perkembanganc) ketidakmampuan hidup suatu hibrida

3) Mekanisme yang mencegah kelangsungan hidup hibrida.Isolasi reproduksi yang terjadi, antara lain:a) kemandulan hibridab) eliminasi hibrida yang selektif

Untuk lebih memahami mekanisme intrinsik, mari cermatiuraian berikut ini.

1) Isolasi ekogeografiBila dua populasi terpisah oleh hambatan fisik sehingga

sulit untuk berhubungan, maka masing-masing populasi akanberkembang menyesuaikan diri dengan lingkungannya. Padasuatu ketika keturunannya akan berbeda, sebab masing-masing

Gambar 7.16Contoh keadaan alam yangmenyebabkan isolasi geografi

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


144

telah mengalami perubahan genetik karena pengaruhlingkungan. Bila suatu ketika dua populasi tersebut berada padasatu lingkungan, tidak akan mampu mengadakan hibridisasi,karena masing-masing tidak mampu menyesuaikan diri padalinkungan yang baru.

Contohnya, tanaman Platanus occidentalis dan Platanus orientalis.Kedua populasi tidak dapat mengadakan penyerbukan secaraalami, apabila dilakukan penyerbukan buatan dan menghasil-kan keturunan ternyata fertil.

2) Isolasi HabitatIsolasi habitat, yaitu isolasi reproduksi yang terjadi akibat dua

populasi simpatrik memiliki habitat berbeda. Contohnya, katakjenis Bufo fowleri habitatnya di air tenang dan Bufo americanus

habitatnya di kubangan-kubangan air hujan.Apabila dua populasi tempat tinggalnya dicampur,masing-masing jenis akan lebih banyak kawindengan sesama jenisnya dibanding perkawinan lainjenis. Apabila terjadi perkawinan lain jenis, ternyataketurunan yang dihasilkannya steril.

3) Isolasi iklim atau musimIsolasi iklim, yaitu isolasi reproduksi yang terjadi apabila

dua spesies simpatrik memiliki masa pemasakan kelamin padamusim yang berbeda. Sebagai contoh, Pinus radiata dan Pinusmuricata yang banyak hidup di beberapa daerah di AmerikaSerikat sebagai populasi simpatrik secara alami tidak pernahmelakukan hibridisasi. Hal yang sama juga terjadi padapopulasi simpatrik katak jenis Rana. Walaupun hidup padadaerah yang sama, tetapi tidak terjadi perkawinan atauhibridisasi lain spesies.

4) Isolasi perilakuIsolasi perilaku, yaitu isolasi reproduksi yang terjadi apabila

dua spesies simpatrik mempunyai pola tingkah laku kawinberbeda. Contohnya, perilaku kawin pada beberapa jenis ikan.Ikan X1 : membuat sarang yang digantungkan pada

tumbuhan lain. Sarangnya memiliki dua lubang,untuk masuk dan untuk keluar. Agar yang betinamasuk ke dalam sarang, si jantan menari-naridengan gerakan zig zag di depan si betina. Dengansedikit dorongan, si betina masuk ke dalam sarang.

Ikan X2 : membuat sarang pada dasar perairan dan hanyamemiliki satu lubang pintu. Agar si betina maumasuk ke dalam sarang, si jantan melakukangerakan perkawinan di muka sarang, selanjutnyamemaksa si betina untuk masuk ke dalam sarang.

Gambar 7.17Contoh isolasi habitata) Bufo fowlerib) Bufo americanus

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

a)b)

Bab 7 Evolusi

145

Perbedaan perilaku kawin pada hewan dapat bersifatvisual, artinya dapat dipertunjukkan dan dapat bersifat auditifatau berupa perbedaan suara. Bentuk perilaku kawin padaberbagai jenis hewan memiliki kekhasan sendiri-sendiri. Padaberbagai jenis, si jantan menarik pasangan dengan warnabulunya, suaranya, dan gerakannya. Untuk mencegahterjadinya keliru pasangan, pada itik jantan memiliki warnatertentu yang mencolok.

Bentuk perilaku hewan yang bersifat visual lainnya adalahberupa gerak. Bentuk ini dijumpai pada burung, kepiting,serangga, dan lain-lain. Kepiting jantan pada masa kawinmenaikkan apit besarnya tinggi-tinggi dan mengangkatbadannya sambil berjalan mengelilingi lubang tempat betina.Cara mengangkat kaki, badan serta gerakan kepiting jantanberbeda-beda. Adanya perilaku yang khas, badan serta gerakankepiting jantan berbeda-beda. Adanya perilaku yang khas iniagar hewan betina tidak salah memilih pasangan kawinnya.Pada jangkrik, hewan jantan menggunakan suara yangberbeda-beda. Hanya hewan betina pasangannya yang sangatmengenal suara hewan jantan pasangannya.

5) Isolasi mekanikIsolasi mekanik, yaitu isolasi reproduksi yang terjadi

apabila dua populasi simpatrik mempunyai bentuk morfologialat reproduksi yang berbeda. Jadi, isolasi mekanik menyangkutstruktur yang menyangkut peristiwa perkawinan. Isolasimekanik pada hewan dapat terjadi, antara lain hewan jenisjantan berukuran jauh lebih besar dari betinanya. Selain itu,struktur alat kelamin jantan tidak sesuai dengan struktur alatkelamin betinanya. Dalam beberapa jenis hewan berlaku apayang disebut sebagai "kunci dan gembok" (Lock and Key).

Pada hewan Myriapoda genus Brochoria, jenis jantannyamemiliki bentuk alat kelamin yang bervariasi. Sedangkan,betinanya mempunyai bentuk yang serupa.

Pada tumbuhan, isolasi mekanik ini pengaruhnya lebihnyata dibanding dengan hewan, terutama yang berkaitandengan penyebar serbuk sari. Ada kekhususan bentuk bungadalam hubungannya dengan hewan penyebar serbuk sari.

6) Isolasi gametIsolasi gamet, yaitu isolasi reproduksi yang terjadi apabila

dua spesies simpatrik tidak dapat melakukan fertilisasi. Hal initerjadi karena sel gamet jantan tidak mempunyai kemampuanhidup pada saluran kelamin betinanya.


146

Sebagai contoh, pada tanaman tembakau inti serbuk yangjatuh di kepala putik tidak dapat mencapai inti sel telur padakandung lembaga atau ovula. Akibatnya, tidak terjadi fertilisasi.Pada percobaan inseminasi buatan menggunakan objek lalatbuah, Drosophilavirilis, Drosophila americana dan Drosophilaspesies lain, mekanisme isolasi gametnya bervariasi.

Bila spermatozoid Drosophila virilis diinseminasikan kesaluran telur Drosophila americana, ternyata dalam saluran seltelurnya terbentuk cairan penghambat sehingga spermatozoidtidak dapat bergerak. Pada percobaan lain terjadi mekanismeyang berbeda. Saat spermatozoid masuk ke saluran reproduksisaluran tersebut membengkak sehingga spermatozoid mati.

7) Isolasi perkembanganIsolasi perkembangan, yaitu isolasi yang terjadi karena

embrio hasil fertilisasi dua spesies simpatrik tidak dapat tumbuhdan segera mati. Isolasi seperti ini banyak dijumpai padaberbagai jenis ikan dan katak.

8) Ketidakmampuan hidup suatu hibridaBeberapa jenis populasi simpatrik dapat melakukan

perkawinan. Pembuahan maupun pembentukan embrio dapatberlangsung, tetapi hibridanya lemah, cacat atau mati sebelummampu melakukan reproduksi. Dengan demikian, walaupunberlangsung perkawinan antara dua populasi simpatrik, tetapitidak terjadi pertukaran gen. Peristiwa ini dijumpai padatanaman tembakau. Isolasi seperti ini sering disebutterbentuknya bastar (hibrida) mati bujang.

9) Kemandulan hibridaKeledai dengan kuda, atau kambing dengan biri-biri dapat

dikawinkan dan dapat menghasilkan keturunan. Hibrida yangdihasilkan dapat hidup baik dan normal, tetapi tetap steril ataumandul. Dengan demikian, dua populasi simpatrik tersebuttidak terjadi pertukaran gen.

10) Eliminasi hibrida karena seleksiBisa terjadi dua populasi simpatrik melakukan

perkawinan, dapat terjadi pembuahan, terbentuk embriobahkan mampu menghasilkan hibrida yang fertil. Populasihibrida karena salah pasangan ini, biasanya jauh lebih sedikitdaripada hasil perkawinan populasi spesies. Akibatnya semuahibrida dapat terdesak sehingga lambat laun mengalamieliminasi (punah). Dengan demikian, lingkungan akanmelakukan koreksi terhadap kekeliruan perkawinan tersebut.

Coba kamu sederhanakanmekanisme isolasireproduksi dalam bentuktabel. Diskusikan denganteman sebangkumu.

Bab 7 Evolusi

147

b. Domestikasi

Domestikasi adalah usaha manusia untuk menjadikanhewan ternak dari hewan liar dan tanaman budi daya daritumbuhan liar. Pada dasarnya, tindakan ini adalahmemindahkan makhluk hidup dari lingkungan aslinya kelingkungan yang diciptakan manusia. Tindakan ini dapatmengakibatkan timbulnya jenis-jenis hewan dan tumbuhan yangmenyimpang dari aslinya yang mengarah terbentuknya spesiesbaru. Sebagai contoh, kebiasaan seseorang untuk menyilangkandua varietas tanaman atau hewan sejenis. Melalui tindakanpenyilangan tersebut, pada zaman Darwin di Inggris pernahditemukan 150 varietas merpati. Dari varietas tersebutditemukan varietas yang mempunyai penampakan sangatberbeda, seolah-olah spesies lain. Ada burung dara yangkepalanya bermahkota, ada yang tidak. Ada burung dara yangmemiliki ekor mirip kipas dengan jumlah bulu ekor mencapai40, sedangkan umumnya jumlah bulu ekor burung dara adalah12. Adanya domestikasi menyebabkan terjadinya variasi yangmengarah terbentuknya spesies baru, misalnya pada anjing.

c. Terbentuknya spesies baru karena adanya poliploid

Pada tumbuhan, kadang meiosis berlangsung dalamkeadaan tidak wajar. Misalnya, terjadi nondisjungsi atau gagalberpisah, terjadi pada anafase sehingga gamet yang dihasilkanmembuahi atau dibuahi oleh sel gamet yang normal (haploid),akan menjadi keturunan yang triploid. Apabila keturunansemacam ini fertil dan dapat melakukan perkawinan denganhibrida sesama tetraploid, maka tidak menutup kemungkinandihasilkannya turunan yang poliploid. Dengan demikian,terbentuknya hibrida poliploid dapat terjadi karena dua hal,yaitu:a) Autopoliploidi, yaitu peristiwa menggandakan kromosom

tanpa diikuti pemisahan kromosom. Gagalnya pemisahankromosom ini, antara lain disebabkan tidak terbentuknyabenang spindel pada fase anafase. Akibat, tidakterbentuknya benang spindel, maka kromatid mengalamiperistiwa gagal berpisah (nondisjunction).Selain nondisjunction, autopoliploidi juga dapat terjadikarena adanya peristiwa penggandaan (doubling) darikromosom. Peristiwa autopoliploidi ini ditemukan padatanaman bunga Oenothera lamarchious. Individu normalmemiliki 14 kromosom akibat autopoliploidi dihasilkanOenothera gigas yang memiliki 28 kromosom. Jenistumbuhan tersebut apabila mengadakan persilangan akanmenghasilkan keturunan yang tetap steril. Jadi, keduanyamerupakan spesies yang berbeda.


148

b) Allopoliploidi, yaitu terbentuknya poliploid dari persilangandua individu yang jumlah sel kromosomnya berbeda.Apabila kromosomnya membentuk sinapsis, maka akansteril. Tetapi, apabila kromosomnya berpasangan, makaakan mampu berkembang biak atau fertil. Biasanya,individu triploid (3n) tidak dapat melakukaninterhibridisasi dengan kedua induknya sehingga dianggapsebagai spesies baru. Umumnya, keturunan yang terbentukkarena allopoliploidi lebih adaptif, lebih besar, dan lebihkuat. Apabila kondisi lingkungan tidak menguntungkan,maka yang akan terkena pengaruh adalah spesiesdiploidnya.

1234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari evolusi. Hal-hal penting apa sajakahyang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlah dalam bentukrangkuman. Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmu denganrangkuman teman. Berikan masukan dan saran pada rangkumanmasing-masing.


Evolusi = suatu teori yang menjelaskan bahwa makhluk terbentuksecara tiba-tiba dari benda mati.

Evolusi Biokimia = suatu teori yang menjelaskan perubahan-perubahansecara perlahan-lahan tentang terbentuknya bahan-bahanorganik dari bahan-bahan anorganik.

Evolusi Biologis = suatu teori yang menjelaskan perubahan makhluk hidupdari tingkat rendah ke tingkat yang lebih tinggi secaraperlahan-lahan selama jutaan tahunan.

Fosil = sisa-sisa makhluk hidup yang berusia ribuan, bahkanjutaan tahun yang telah membatu. Fosil dapat berupabatu, dapat berupa tubuh yang diawetkan secara alami.

Bab 7 Evolusi

149

1. Cabang ilmu biologi yang mempelajarisejarah asal-usul makhluk hidup danketerkaitan genetik antara makhlukhidup satu dengan yang lain, disebut…a. Evolusi d. Taksonomib. Genetika e. Botanic. Zoologi

2. Populasi kupu-kupu Biston betularia diInggris, pada lingkungan sesudahrevolusi industri didominasi oleh ….a. populasi Biston betularia bersayap

cerah > dibandingkan yangbersayap gelap

b. populasi Biston betularia bersayapgelap sama banyak dengan yangbersayap cerah

c. populasi Biston betularia bersayapgelap > dibandingkan yangbersayap cerah

d. populasi Biston betularia bersayapgelap dan terang sama-samapunah

e. munculnya populasi Bistonbetularia bersayap cerah dan gelap

3. Tokoh yang disebut sebagai BapakEvolusi adalah ….a. Carollus linnaeusb. J. B Lamarckc. Charles Darwind. A. Weismanne. T. R. Malthus

4. Darwin mendasarkan teorinya bahwaevolusi terjadi melalui ….a. mutasib. seleksi alamc. adaptasid. variasi gene. pengaruh lingkungan


5. Tumbuhan dan hewan di kepulauanGalapagos mirip dengan tumbuhandan hewan yang ada di ....a. Amerika Utarab. Amerika Selatanc. Amerika Tengahd. Asia Tenggarae. Australia

6. Fakta evolusi yang diamati Darwinselama perjalanannya ke kepulauanGalapagos adalah ….a. spesies untab. spesies kura-kurac. spesies iguanad. spesies burung finche. spesies kura-kura

7. Evolusi jerapah yang berleherpanjang disebabkan oleh ….a. isolasi paratrikb. isolasi simpatikc. seleksi alamd. adanya stabilitase. latihan memanjangkan leher terus

menerus

8. Buku yang dikarang Charles Darwinberjudul ….a. On the Origin of Species by Means of

Natural Selectionb. An Essay on the Principle of

Populationc. Principles of Geologyd. Mutatione. Theory of Particulate Inheritance

9. Salah satu petunjuk adanya evolusidengan adanya analogi pada organ-organ tubuh beberapa hewan, seperti....



150

1. Apakah yang dimaksud dengan evolusi? Tuliskan tokoh-tokoh yang terlibat didalamnya.

2. Jelaskan apa yang dimaksud dengan Homologi. Berikan contohnya.

3. Jelaskan perbedaan teori evolusi menurut Lammarck dan Darwin.

4. Jelaskan apa yang dimaksud dengan hukum Hardy-Weinberg.

5. Jelaskan dua teori pokok yang dikemukakan Darwin dalam bukunya yang berjudul"On the Origin of Species by Means of Natural Selection".


13. Berikut ini merupakan mutasi yangmenguntungkan, kecuali ….a. dihasilkannya gen letalb. terjadinya mutasi letalc. keturunan yang tidak adaptifd. dihasilkannya keturunan dengan

viabilitas dan fertilitas rendahe. dihasilkannya spesies dengan

vitalitas dan viabilitas tinggi

14. Pendapat Weismann mengenai teoriEvolusi adalah ….a. sel tubuh karena pengaruh

lingkungan tidak diwariskan padaketurunannya

b. gagasan use and diuse (digunakandan tidak digunakan)

c. sifat dan ciri sel tubuh diwariskankepada keturunannya

d. seleksi alam dapat mempengaruhifrekuensi gen pada populasi

e. rekombinasi gen merupakanmekanisme penting terjadinyaevolusi

15. Di bawah ini merupakan faktor-faktor yang menyebabkan perubahankeseimbangan genetik dalam suatupopulasi, kecuali ….a. mutasib. seleksi alamc. rekombinasi dan seleksid. emigrasi dan imigrasie. perkawinan

a. tangan manusia dengan tanganorang utan

b. sayap serangga pada sayapburung

c. sayap kelelawar dengan sayapburung

d. sirip paus dengan sirip lumba-lumba

e. kaki depan kuda dengan kakimanusia

10. Unit biologi terkecil yang dapatberevolusi adalah ….a. individu d. spesiesb. populasi e. komunitasc. keluarga

11. Hukum Hardy-Weinberg mengasumsi-kan bahwa ….a. perkawinan antara individu

jantan dan betina terjadi secaraacak

b. ada pembatasan perkawinanantara individu jantan dan betina

c. terjadi mutasid. ukuran populasi relatif kecile. individu baru berasal dari luar

masuk kedalam suatu populasi

12. Di bawah ini merupakan mutasi yangmenguntungkan, kecuali ….a. terjadi mutasib. ukuran populasi besarc. perkawinan acak/randomd. tidak terjadi seleksi alame. ada isolasi dari populasi lain

Bab 8 Bioteknologi

151

BabBab Bioteknologi88Peta Konsep

Perkembangan dan aplikasibioteknologi trasdisional danmodern

Biologi Sel

Genetika

Teknologi plasmid

Transplantasi nukleus

Teknologi hibridomaRekayasa genetika

Bioteknologi dengan kulturjaringan dan rekayasa genetika

Sebagai pembasmi hama tanaman

Mengatasi pencemaran

Penggunaan mikroorganismedalam bioteknologi

Pemisah logam dan bijinya

Dalam bidang pangan

Aplikasi bioteknologi modernKloning

Produksi insulin

Aplikasi bioteknologi tradisionalPembuatan tempe

Hidroponik

Ilmu-ilmu yang digunakandalam bioteknologi

Mikrobiologi

Biokimia

Pengertian bioteknologi

Bioteknologi

Kultur jaringan



152

PengertianBioteknologi

A

Pernahkah kamu minum yoghurt? Bagai-manakah rasanya? Yoghurt merupakan salahsatu produk hasil Bioteknologi. Bioteknologimerupakan penerapan prinsip-prinsip biologi dibidang industri. Aplikasi bioteknologi sangat luasmeliputi bidang pangan, pertanian, peternakan,kedokteran, dan lain-lain. Untuk lebihmengetahui tentang bioteknologi, mari ikutiuraian berikut ini.

Bioteknologi berasal dari istilah Latin, yaitu Bio (hidup), teknos(teknologi = penerapan), dan logos (ilmu). Artinya, ilmu yangmempelajari penerapan prinsip-prinsip biologi.

Secara lengkap, bioteknologi diartikan sebagai cabangbiologi yang mempelajari penggunaan organisme denganbantuan teknologi untuk penyediaan barang dan pelayananbagi kepentingan manusia.

Objek kajian dan aplikasi bioteknologi mulai dari produksimakanan yang difermentasi, bahan kimia berupa antibiotika,enzim, etanol, asam cuka, asam sitrat, hingga produksi energiseperti biogas, fiksasi nitrogen, dan penemuan minyak. Saat ini,aplikasi bioteknologi tidak hanya pada mikroorganisme saja,namun pada tumbuhan dan hewan.

Ilmu-Ilmu yangDigunakan dalam

Bioteknologi

BMikrobiologi merupakan cabang biologi yang mempelajari

tentang mikroba atau jasad renik. Pengetahuan sifat-sifat danstruktur mikroba mendukung kemajuan bioteknologi. Salahsatunya dengan mengetahui suhu yang sesuai untuk bakteri.Sehingga, bakteri dapat digolongkan sebagai psikrofil: tumbuhpada suhu 0° C - 30° C, mesofil: tumbuh pada suhu 25° C - 40° C,dan termofil: tumbuh pada suhu 50° C atau lebih. Pengetahuantentang suhu optimal bakteri sangat penting untuk pembuatansuatu produk, seperti pembuatan yoghurt. Yoghurt merupakansusu yang difermentasi dengan menggunakan bakteriLactobacillus bulgaricus, pada suhu 40° C selama 2,5 jam - 3,5jam.

1. Mikrobiologi

Gambar 8.1Yoghurt dalam kemasan

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Bab 8 Bioteknologi

153

2. Biologi Sel

Biologi sel merupakan cabang biologi yang mempelajari sel.Pengetahuan mengenai sifat-sifat dan struktur sel mendukungaplikasi bioteknologi. Misalnya, pengetahuan mengenaitotipotensi pada sel-sel tanaman bermanfaat untuk kulturjaringan. Totipotensi merupakan kemampuan sel-sel tanamanmuda dan hidup yang dapat berproliferasi dan berdiferensiasimenjadi tanaman baru.

3. Genetika

Genetika merupakan cabang biologi yang mempelajaripewarisan sifat-sifat genetik makhluk hidup dari satu generasike generasi berikutnya. Pengetahuan mengenai bentuk dankarakteristik DNA (gen) membantu percepatan kemajuanbioteknologi. Penemuan tomat yang tidak mudah rusak ataubusuk, insulin manusia yang disintesis dari bakteri Escherichiacoli merupakan penerapan ilmu genetika dalam bioteknologi.

4. Biokimia

Biokimia merupakan cabang ilmu kimia yang mempelajarimakhluk hidup dari aspek kimianya. Biokimia menganggaphidup adalah suatu proses kimia, proses-proses hidupdiselenggarakan atas dasar reaksi dan peristiwa kimia. Denganbiokimia, ahli bioteknologi memperlakukan makhluk hidupsebagai bahan kimia yang dapat dipadukan dan direkayasa.

Selain Mikrobiologi, Biologi Sel, dan Biokimia, ilmu lainyang juga digunakan dalam Bioteknologi, yaitu Virologi (ilmumengenai virus), Teknologi Pangan, Biologi Pertanian, BiologiKedokteran, dan Biologi Kehutanan.

Perkembangandan AplikasiBioteknologi

Tradisional danModern

CBioteknologi tidak hanya berkembang pada akhir-akhir inisaja. Bioteknologi telah dimanfaatkan sejak ribuan tahun yanglalu, di segala bidang, seperti industri pangan, obat-obatan,pertanian, kesehatan, dan pengelolaan lingkungan. Misalnya,ragi dimanfaatkan untuk pembuatan anggur dan bir (sekitar6000 SM), pada 4000 SM ragi dimanfaatkan untuk roti yangmengembang, dan pada 1512, bahan kimia yang penting bagimanusia, seperti aseton, butanol, dan gliserol diperoleh daribakteri.

Di masa lalu, Bioteknologi dilakukan secara sederhana.Perkembangan yang pesat baru terjadi setelah diketahuimikroorganisme melakukan fermentasi. Penelitian ini dipelopori


154

oleh Louis Pasteur sehingga beliau mendapat julukan sebagaiBapak Bioteknologi.

Sedangkan, perkembangan Bioteknologi secara modernterjadi setelah penemuan struktur DNA sekitar tahun 1950 yangdiikuti dengan penemuan-penemuan lainnya. Penemuan ekspresigen, enzim pemotong DNA, menciptakan DNA rekombinandengan menggabungkan DNA dari dua organisme yang berbeda,dan kloning merupakan contoh Bioteknologi modern.

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yangdidasarkan pada manipulasi atau rekayasa DNA (gen), selainmemanfaatkan Mikrobiologi dan Biokimia.

Aplikasi Bioteknologi dapat dibedakan menjadi duamacam, yaitu tradisional dan modern.

1. Aplikasi Bioteknologi Tradisional

Aplikasi Bioteknologi tradisional mencakup berbagai aspek,di antaranya:

a. Pangan

Beberapa contoh Bioteknologi tradisional di bidang panganmisalnya, tempe dibuat dari kedelai menggunakan jamurRhizopus, tape dibuat dari ketela pohon atau pisang denganmenggunakan Khamir Saccharomyces cereviceae, keju danyoghurt dibuat dari susu sapi dengan menggunakan bakteriLactobacillus.

b. Pertanian

Beberapa contoh Bioteknologi tradisional dalam bidangpertanian, ialah:1) Hidroponik, merupakan cara bercocok tanam tanpa

menggunakan tanah sebagai tempat menanam tanaman.2) Penyeleksian tanaman jenis mustard alami oleh manusia,

menghasilkan tanaman, kolabri, brokoli, kubis, dankembang kol.

Gambar 8.2Contoh bioteknologi di bidangpangan

Gambar 8.3Contoh bioteknologi di bidangpertanian

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: E

ncar

ta L

ibra

ry 2

005

Bab 8 Bioteknologi

155

c. Peternakan

Bioteknologi tradisional di bidang peternakan, misalnyapada domba ankon yang merupakan domba berkaki pendek danbengkok, sebagai hasil mutasi alami dan sapi Jersey yangdiseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengankandungan krim lebih banyak.

d. Kesehatan dan pengobatan

Beberapa contoh bioteknologi tradisional di bidangpengobatan, misalnya antibiotik penisilin yang digunakan untukpengobatan, diisolasi dari bakteri dan jamur, dan vaksin yangmerupakan mikroorganisme yang toksinnya telah dimatikanbermanfaat untuk meningkatkan imunitas. Secara lengkap,penggunaan mikroorganisme dalam aplikasi Bioteknologitradisional dapat dilihat pada Tabel 8.1 di bawah ini.

Peranan Organisme

Jamur atau bakteri menggumpalkan dadih susu menjadi keju;mikroba memberikan cita rasa khas keju.

Fermentasi dalam susu yang telah diambil kepala susunya (skimmilk) memberikan susunan dan cita rasa yang khas.

Ragi (Khamir, "Yeast") memfermentasikan gula menjadi alkohol,menghasilkan anggur atau bir; bakteri meragikan sari buah-buahanmenjadi asam asetat (cuka).

Jamur memfermentasi kacang kedelai.

Mikroba menghasilkan protein sel tunggal, vitamin, asam-asamamino, dan peningkat cita rasa makanan.

Mikroba menghasilkan antibiotika yang melawan infeksi dan agenatau perantara kemoterapi yang melawan kanker; zat kimia berasaldari jamur (sikloporin) menekan penolakan organ yang dicang-kokkan; tumbuhan dan tumbuhan lumut menyediakan bahan kasaruntuk berbagai obat-obatan.

Bahan celup dibuat dari pigmen yang diekstrak dari tumbuhan dantumbuhan lumut.

Bakteri yang tidak membahayakan mengubah limbah air menjadiaman dengan cara mengganti atau secara langsung membunuhpatogen di dalam limbah air; mikroba juga mencerna sebagianbesar polutan organik dalam limbah air sehingga dapat kembaliaman bagi lingkungan.

Tumbuhan panen atau pertanian yang ditanam dalam air yanglebih banyak mengandung tambahan nutrien daripada tanahnya.

No. Kegunaan atau Produk

1. Keju

2. Yoghurt

3. Fermentasi

4. Kecap

5. Suplemen makanan

6. Obat-obatan

7. Bahan celup

8. Pengelolaan limbah air

9. Hidroponik

Gambar 8.4Penisilin diisolasi dari bakteridan jamur

Tabel 8.1 Contoh Penggunaan Mikroorganisme dalam Aplikasi Bioteknologi Pangan secara Tradisional

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


156

10. Minyak wangi dan kosmetiklain

11. Pertambangan tembaga

12. Pengeras

13. Pengental

14. Tanah yang penuh dengankulit kerang diatom

15. Emas refraktori

16. Produksi enzim untukmakanan dan deterjen

17. Bahan bakar

18. Kapas dari nonpertanian

19. Vaksin

Dasar untuk kosmetik ini disuplai oleh tumbuhan, jamur, dantumbuhan lumut.

Bakteri Thiobacillus ferooxidans mengekstrak logam dari bijihtembaga yang berkualitas rendah.

Ini merupakan pengeras yang digunakan untuk memadatkan mediakultur mikrobiologi (agar-agar yang diperoleh dari ganggang merah).

Bahan kimia yang dinamakan alginat (diperoleh dari ganggang)menjaga kekentalan roti puding, odol, cat, sabun, krim, dan lainproduk didasarkan pada minyak dan air yang sebaliknya akanmemisahkan menjadi zat cair.

Daerah permukaan kulit kerang diatom membuat bahan ini sebagaifilter atau penyaring yang bagus. Tanah yang penuh dengan kulitkerang atau diatom juga merupakan alat penggosok atau pengilapyang bagus.

Bakteri T. ferooxidans merombak logam (Cu, Fe) pembungkus bijihemas hingga diperoleh bijih emas murni.

Enzim dari mikroba mengentalkan susu untuk produksi keju; enzimyang mencerna protein melunakkan daging; enzim laktase yangditambahkan pada produk-produk perusahaan susu mengurangireaksi alergi terhadap susu; enzim dalam deterjen cucian binatumembongkar noda-noda protein pada kain.

Ganggang Chichlorella mengubah sampah menjadi minyak yangmudah terbakar.

Bakteri menghasilkan serabut selulosa bila ditumbuhkan dalammedia kultur.

Semua gen atau media yang mempunyai kekebalan khususterhadap penyakit dihasilkan dari mikroorganisme. Secaratradisional, patogen dikembangbiakkan dan dilemahkan ataudijadikan tidak aktif. Penggunaan secara modern mikroba yangtelah direkayasa secara genetika untuk memberikan vaksin.

Bioteknologi modern merupakan bioteknologi yangdidasarkan pada rekayasa DNA (gen). Selain itu,memanfaatkan dasar mikrobiologi dan biokimia.

Aplikasi Bioteknologi modern mencakup berbagai aspekkehidupan manusia, misalnya aspek pangan, pertanian,peternakan hingga kesehatan dan pengobatan.

a. Pangan

Bioteknologi modern pada bidang pangan, misalnya buahtomat hasil manipulasi genetik sehingga tahan lama, tidak cepatmatang, dan tidak cepat membusuk; kentang yang telahmengalami mutasi genetik hingga kadar pati kentangmeningkat 20% dari kentang biasa.

2. Aplikasi Bioteknologi Modern

Gambar 8.5Tomat hasil rekayasa genetik

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Bab 8 Bioteknologi

157

b. Pertanian

Beberapa Bioteknologi modern pada bidang pertanian,misalnya tanaman kedelai tengger dan kedelai hijau camar yangberumur pendek dengan produktivitas tinggi diperoleh dariradiasi seleksi biji-biji kedelai.

c. Peternakan

Bioteknologi modern pada bidang peternakan, misalnya,pembelahan embrio secara fisik (splitting) mampu menghasilkankembar identik pada domba, sapi, babi, dan kuda. Denganteknologi yang modern telah dikembangkan teknologi kloningyang menghasilkan klon dari sel somatik.

d. Kesehatan dan pengobatan

Beberapa bioteknologi modern pada bidang kesehatan danpengobatan, antara lain: hormon pertumbuhan somatotropinyang dihasilkan oleh Escherichia coli dan manipulasi produksivaksin dengan menggunakan Escherichia coli agar efisien. Selainitu, untuk menghasilkan insulin secara massal dilakukanrekayasa genetika dengan menggunakan enzim dan bakteri.

Gambar 8.6Domba hasil kloning

PenggunaanMikroorganisme

dalamBioteknologi

DBioteknologi umumnya menggunakan mikroorganisme,seperti bakteri dan khamir (kapang) dengan alasan sebagaiberikut:1) pertumbuhannya cepat, walaupun dalam skala besar

seperti industri;2) sel-selnya mengandung protein yang tinggi;3) dapat menggunakan produk-produk sisa sebagai

substratnya, misalnya dari limbah pertanian;4) menghasilkan produk yang tidak toksik;5) sebagai organisme hidup, reaksi biokimianya dikontrol oleh

enzim yang berarti tidak memerlukan tambahan reaktandari luar.

Pemanfaatan mikroorganisme telah digunakan padabioteknologi tradisional maupun modern. Bioteknologi yangmenggunakan mikroorganisme, antara lain: digunakan dalambidang pangan, obat-obatan, pembasmian hama tanaman,pencemaran, dan pemisahan logam dari bijih logam.

a. Pemanfaatan mikroba untuk menghasilkan protein

Protein merupakan bahan makanan yang mutlakdiperlukan manusia. Protein yang dihasilkan dengan

1. Pemanfaatan Mikroorganisme dalam BidangPangan

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


158

memanfaatkan mikroorganisme disebut SCP (Single Cell Protein)protein sel tunggal. SCP ini mempunyai kadar protein hingga80% lebih tinggi dibandingkan protein kedelai dan ragi.

Beberapa mikroorganisme yang efektif untuk pembuatanSCP antara lain: Methylophylus methylotropus. SCP ini biasadigunakan untuk makanan ternak agar hewan ternak mampumenghasilkan susu dan daging berkualitas tinggi. Fusarium, SCPyang digunakan untuk nutrisi manusia.

b. Penggunaan jasa mikroorganisme untuk mengubahmakanan

Melalui proses fermentasi yang dilakukan mikroorganisme,bahan makanan tertentu diubah menjadi bahan bentuk lainsehingga cita rasanya lebih menarik atau mengandung nilaigizi yang lebih tinggi. Contoh makanan ini ialah keju, mentega,roti, alkohol, dan cuka.

1) KejuKeju bahan utamanya adalah dadih yang dipisahkan dari

Whey (air dadih utama). Dadih dibuat dari protein kasein yangumumnya terbentuk karena aktivitas enzim renin dan kondisiasam yang ditimbulkan karena aktivitas bakteri asam laktat.Bakteri yang dibiarkan pada media keju menyebabkan prosesfermentasi yang memberikan suasana asam. Selain itu, jugamemberikan cita rasa khas dan bau harum (aroma) padaproduk susu tersebut. Makin lama masa inkubasinya, makintinggi keasamannya dan makin tajam cita rasanya.Mikroorganisme yang digunakan dalam pembuatan keju ialahjamur Penicillium camemberti.

2) MentegaMentega dibuat dengan mengaduk kepala susu (krim)

hingga tetesan-tetesan mentega yang berlemak memisah darisusu mentega. Susu mentega adalah cairan susu yang tinggalsetelah membuat mentega.

Krim (kepala susu) memiliki rasa masam dan digunakanuntuk pembuatan produk lain, seperti yoghurt. Yoghurt dibuatdari krim yang ditanami mikroorganisme seperti yangdigunakan membuat susu mentega.

Yoghurt banyak kamu jumpai di toko. Yoghurt terbuat darisusu dengan lemak kadar rendah yang sebagian airnya telahdiuapkan. Untuk meningkatkan keasamannya, susu kental yangterbentuk ditanami dengan Streptococcus thermophillus,sedangkan untuk meningkatkan cita rasa dan aroma ditanamiLactobacillus bulgaris.

Gambar 8.7Jamur Penicillium camemberti

Gambar 8.8Lactobacillus bulgaris

Diskusikan dengan temansebangkumu.Bagaimanakah kandungangizi yoghurt? Apakahyoghurt berpengaruhpada lambung?

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

idS

umbe

r: Im

age.

goog

le.c

o.id

Bab 8 Bioteknologi

159

Fermentasi Lactobacillus bulgaris berlangsung pada subtratyang bertemperatur 45° C selama beberapa jam. Padatemperatur tersebut Lactobacillus bulgaris masih mungkin tumbuhdan berkembang. Untuk menjaga cita rasa, aroma, dankeasamannya maka perlu dijaga keseimbangan antara keduajenis mikroorganisme tersebut.

c. Fermentasi makanan nonsusu

Pemanfaatan mikroorganisme, seperti ragi banyakdigunakan dalam pembuatan roti, asinan, minuman alkohol,minuman anggur, dan cuka.

Dalam pembuatan roti, adonan roti akan ditanami ragi yangsebenarnya kultur spora suatu jenis jamur. Spora jamur akantumbuh dan memfermentasi gula dalam adonan, dan terbentuklahgelembung-gelembung karbondioksida. Fermentasi yangberlangsung dalam kondisi aerob ini akan mendorong produksi CO2.

Pada pembuatan asinan kubis atau sauerkraut, acar, danolive maupun kecap diperlukan mikroba jamur penghasil enzimyang mampu mengubah zat tepung menjadi gula yang dapatdifermentasikan. Prinsip ini juga digunakan dalam pembuatanbrem dan minuman khas Jepang, sake yang dibuat dari ketandan beras.

Dalam pembuatan kecap diperlukan jamur Aspergillusoryzae. Jamur ini dibiakkan dalam kulit gandum terlebih dahulu.Selanjutnya, jamur ini bersama-sama bakteri asam laktat yangtumbuh pada kedelai yang sudah dimasak, menghancurkancampuran gandum. Setelah melalui fermentasi karbohidratyang cukup lama, dihasilkanlah kecap.

Beberapa jenis mikroba yang digunakan untuk mengubahbahan makanan menjadi bentuk lain, misalnya:1) Rhizopus oligospora untuk membuat tempe dengan substrat

kedelai.2) Neurospora sitophila untuk membuat oncom dengan

substrat kacang tanah.3) Saccharomyces cerevisiae untuk membuat tape dengan

substrat ketan atau singkong atau ubi kayu.4) Acetobacter xulinum untuk membuat nata de coco dengan

substrat air kelapa.

d. Pembuatan alkohol dan asam cuka

1) Proses pembuatan alkoholHampir semua pembuatan minuman beralkohol, seperti

bir, ale, dan anggur memerlukan jasa mikroorganisme. Bir danale dibuat dari tepung biji padi-padian yang difermentasi olehragi. Ragi tidak dapat menggunakan tepung secara langsung.

Gambar 8.9Contoh mikroba yang diguna-kan untuk mengubah bahanmakanan ke bentuk lain.

Rhizopus oligospora

Neurospora sitophila

Saccharomyces cerevisiae

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


160

Tepung tersebut diubah terlebih dahulu menjadi glukosa ataumaltosa. Selanjutnya, glukosa dan maltosa difermentasi menjadietanol dan CO2.

Dalam proses pembuatan minuman ini, malting, yaitu bijipadi-padian dibiarkan berkecambah, terus dikeringkan,selanjutnya digiling menghasilkan malt. Malt ini mengandungenzim amilase yang mampu mengubah amilum menjadi glukosadan maltosa sehingga dapat difermentasi oleh ragi.

Pada pembuatan minuman keras berkadar alkohol tinggi,seperti vodka, wiski, dan rum, karbohidrat dari biji padi-padian, kentang dan sirup atau tetes gula difermentasimenghasilkan alkohol. Selanjutnya, alkohol ini disuling untukmenghasilkan minuman berkadar alkohol tinggi.

Minuman anggur atau wine dapat dibuat dari buah anggurmaupun dari buah lain. Karena buah anggur mengandunggula, maka langsung dapat difermentasikan oleh ragi. Jikabahannya selain buah anggur, untuk meningkatkan produksialkoholnya perlu ditambah gula. Tahapan proses pembuatananggur dapat dilihat seperti pada Gambar 8.10.

Gambar 8.10Proses pembuatan anggur

b. Proses pembuatan cuka

Bahan dasar pada proses pembuatan cuka adalah etanolyang dihasilkan oleh fermentasi anaerob oleh ragi. Oleh bakteriasam asetat, seperti Acetobacter dan Gluconobacter, etanol akandioksidasi menjadi asam asetat.

Masih banyak lagi bahan makanan yang diubah melaluiproses fermentasi sehingga dihasilkan variasi makanan atauminuman.Diskusikan dengan teman

sekelompokmu.Bagaimana prosespembuatan asam cuka?Coba kamu cari literaturdibuku atau majalah.

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Bab 8 Bioteknologi

161

Tabel 8.2 Beberapa Makanan yang Difermentasi dan Jenis Mikroba yang Diperlukan

No. Makanan/produk Bahan mentah Mikroorganisme Lokasi produk

Produk dariPerusahaan Susu

1. Keju Swiss Susu Propioni bacterium Eropa, Amerikaskerma manisi

2. Keju (masak) Dadih susu Streptococcus sp. Meliputi seluruh duniaKeju biru susu Penicillium roqueforti Meliputi seluruh dunia

Leuconostoc sp.

3. Krim asam Susu skim Streptococcus lactis Meliputi seluruh duniaLactobacillus lactis

4. Kefir Susu Streptococcus lactis Asia Barat DayaLactobacillus bulgaricusCandida sp.

5. Kurmiss Susu kuda L. bulgaricus Rusiadomba Lactobacillus leichmannii

Candida sp.

6. Yogurt Susu Streptococcus thermophilus Meliputi seluruh duniaL. bulgaricus

7. Taette S. lactis var taette Skandinavia

Produk Dagingdan Ikan

1. Sosis kering Daging sapi Pediococcus cereviceae Eropa, Amerika Serikatatau babi

2. Saus ikan Ikan kecil Halophilic becillus sp. Asia Tenggara

3. Izushi Ikan segar Lactobacillus sp. Jepangberas sayuran

Produk TanamanBukan Minuman

1. Biji cokelat Buah cokelat Candida krussek Afrika, Amerika SerikatGeitrichum sp.

2. Biji kopi Buah kopi Erwinia dissolvens Brasil, Kongo, Hawaii,Saccharomyces sp. India

3. Kimchi Kubis dan sayur- Bakteri asam laktat Koreaan lainnya

4. Miso Kacang kedelai Aspergillus oryzae JepangSaccharomyces ruoxii


162

Banyak bakteri yang hidup sebagai parasit pada jenisorganisme saja dan tidak mengganggu atau merugikanorganisme jenis lainnya. Sifat mikroorganisme semacam inidapat dimanfaatkan dalam Bioteknologi pembasmian hamaatau dikenal dengan biological control. Contohnya, adalahbakteri hasil rekayasa yang disebut bakteri minumes, merupakanketurunan dari Pseudomonas. Bakteri ini dapat melawanpembentukan es selama musim dingin. Contoh lain adalahpenggunan bakteri Bacillus thuringensis yang patogen terhadapulat hama tanaman. Pengembangan bakteri memberikanbanyak keuntungan. Pembasmian ulat hama denganmenggunakan Bacillus thuringensis ternyata tidak menimbulkandampak negatif kepada lingkungan serta tidak meninggalkanresidu.

Cara lain mengatasi hama tanaman adalah denganmenghambat perkembangbiakan hewan hama. Caranya adalahmenyemprotkan feromon insekta pada lahan pertanian. Feromonadalah substansi yang dikeluarkan hewan dan menyebabkanrespon pada hewan sejenis seperti respon untuk seksualnyamenurun. Akibatnya, populasi hewan hama akan berkurangsecara perlahan-lahan.

5. Olive Olive hijau Leuconostic mesenterodes Meliputi seluruh duniaLactobacillus pantarum

6. Poi Akar talas/keladi Bakteri asam laktat Hawaii

7. Asinan kubis Kubis L. mesenteroides Meliputi seluruh dunia(sauerkraut) L. plantarum

8. Tauco Kedelai Aspergillus oryzae Asia9. Kecap Kedelai A. oryzae atau Aspergillus Jepang, Indonesia

soyaeS. ruoxii

10. Tempe Kedelai Rhizopus oligosporus Indonesia, Suriname,Rhizopus oryzae Irian Timur (Papua)

11. Sayur Asin Sawi hijau Bakteri asam laktat Meliputi seluruh dunia

Roti

1. Idli Tepung beras & Leuconostoc mesenteroides India bagian selatantepung kacang

2. kue-kue Tepung gandum Saccharomyces cerevisiae Meliputi seluruh dunia

3. Roti adonan Masaur Tepung gandum Saccharomyces exyguus California bagian utaradari San Francisco (Amerika Serikat)

2. Mikroorganisme sebagai Pembasmi HamaTanaman

Gambar 8.11Bacillus thuringensis

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id

Bab 8 Bioteknologi

163

Salah satu dampak dari peledakan jumlah penduduk danperkembangan teknologi adalah pencemaran terhadaplingkungan. Sebenarnya, pada batas-batas tertentu lingkungansekitar kita masih mampu membersihkan dirinya dari segalamacam zat pencemar. Namun, kalau jumlahnya sudah melebihikemampuan lingkungan, maka untuk mengatasinya memer-lukan keterlibatan manusia.

Untuk mengatasi masalah pencemaran lingkungan ini,para pakar telah mencoba merekayasa mikroba untukmendapatkan strain mikroba yang membantu mengatasipencemaran, khususnya pencemaran limbah beracun. Apabilakonsentrasinya berada di atas ambang batas, maka akanmengancam kelangsungan organisme yang lain.

Yang dikembangkan saat ini antara lain, penangananlimbah oleh mikroorganisme yang mampu menghasilkan gashidrogen. Mikroba tersebut adalah Clostridium butyrium. Dalamhal ini, bakteri akan mencerna dan menguraikan gula sertamenghasilkan gas hidrogen. Gas ini dapat digunakan sebagaibahan bakar yang tidak menimbulkan polusi.

3. Peran Mikroorganisme dalam MengatasiPencemaran

4. Mikroorganisme sebagai Pemisah Logam dariBijihnya

Selama ribuan tahun, penyulingan minyak atau mineraldan memisahkan tembaga dari bijih yang berkualitas rendahdengan proses leaching atau meluluhkan. Pada 1957, berhasildikembangkan teknik pemisahan tembaga dari bijinya denganmenggunakan jasa bakteri.

Bakteri yang dapat memisahkan tembaga dari bijihnyaadalah Thiobacillus ferooxidans yang berasal dari hasil oksidasisenyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang.Bakteri ini termasuk jenis bakteri khemolitotrop atau bakteripemakan batuan. Bakteri khemolitotrop tumbuh subur padalingkungan yang miskin senyawa organik, karena mampumengekstrak karbon langsung dari CO2 di atmosfer.

Proses pemisahan tembaga dari bijihnya berlangsungsebagai berikut.

Bakteri Thiobacillus ferooxidans mengoksidasi senyawabesi belerang (besi sulfida) di sekelilingnya. Proses inimembebaskan sejumlah energi yang digunakan untukmembentuk senyawa yang diperlukannya. Selainenergi, proses oksidasi tersebut juga menghasilkansenyawa asam sulfat dan besi sulfat yang dapat


164

menyerang batuan di sekitarnya serta melepaskanlogam tembaga dari bijihnya. Jadi, aktivitas Thiobacillusferooxidans akan mengubah tembaga sulfida yang tidaklarut dalam air menjadi tembaga sulfat yang larutdalam air.Pada saat air mengalir melalui bebatuan, senyawatembaga sulfat (CuSO4) akan ikut terbawa dan lambatlaun terkumpul pada kolam berwarna biru cemerlang.

Proses pemisahan logam dari bijihnya secara besar-besarandapat dijelaskan sebagai berikut.

Bakteri ini secara alami terdapat di dalam larutanpeluluh. Penambang tembaga akan menggerus batupengikat logam atau tembaga dan akanmenyimpannya ke dalam lubang tempat buangan.Kemudian, mereka menuangkan larutan asam sulfatke tempat buangan tersebut. Saat larutan peluruhmengalir melalui dasar tempat buangan, larutanpeluluh akan mengandung tembaga sulfat.Selanjutnya, penambang akan menambah logam besike dalam larutan peluluh. Tembaga sulfat akanbereaksi dengan besi membentuk besi sulfat yangmampu memisahkan logam tembaga dari bijinya.

CuSO4 + 2Fe+ + H2SO4 → 2FeSO4 + Cu+ + 2H+

Secara umum, Thiobacillus ferooxidans membebaskantembaga dari bijih tembaga dengan cara bereaksi dengan besidan belerang yang melekat pada batuan sehingga batuanmengandung senyawa besi dan belerang, misalnya FeS2. Saatlarutan peluluh mengalir melalui batu pengikat bijih, bakterimengoksidasi ion Fe2+ dan mengubahnya menjadi Fe3+.

Unsur belerang yang terdapat dalam senyawa FeS2 dapatbergabung dengan ion H+ dan molekul O2 membentuk asamsulfat (H2SO4). Bijih yang mengandung tembaga dan belerang,misalnya CuS, ion Fe3+ akan mengoksidasi ion Cu+ menjaditembaga divalen atau Cu2+. Selanjutnya, bergabung dengan ionsulfat (SO4

2-) yang diberikan oleh asam sulfat untuk membentukCuSO4.

Dengan cara tersebut, bakteri tersebut mampu menghasil-kan tembaga kelas tinggi. Selain itu, bakteri pencuci, sepertiThiobacillus juga dapat digunakan untuk memperoleh logamberkualitas tinggi, seperti emas, galiu, mangan, kadmium, nikel,dan uranium.

Bab 8 Bioteknologi

165

Bioteknologidengan KulturJaringan dan

Rekayasa Genetika

EAspek bioteknologi yang penting pada tanaman adalah

kultur jaringan tumbuhan. Kultur jaringan tumbuhan merupakansalah satu teknik kloning tumbuhan. Suatu klon tumbuhanmerupakan populasi tumbuhan yang diproduksi secaraaseksual dari satu nenek moyang.

Kultur jaringan tumbuhan (mikropropagasi) adalah bentukperbanyakan (propagasi) tumbuhan secara vegetatif denganmemanipulasi jaringan somatik (jaringan tubuh) tumbuhan didalam kultur aseptik (bebas kuman) dengan lingkunganterkontrol.

Kultur jaringan tumbuhan utuh dapat dihasilkan daribagian atau potongan akar, batang, atau daun yang disebuteksplan yang masih hidup.

Eksplan dapat membentuk tumbuhan yang utuh (planlet)karena adanya sifat totipotensi. Totipotensi pada tumbuhanmerupakan kemampuan sel tumbuhan untuk berkembangmenjadi tumbuhan yang utuh. Pada tumbuhan, semua bagiansel-sel mudanya yang masih aktif, misalnya ujung akar, ujungbatang, dan meristem sekunder (kambium) merupakan sel yangtotipoten.

Potongan jaringan tumbuhan yang terdiri atas sejumlahkecil sel-sel pada medium kultur yang sesuai dan dibiarkantumbuh menjadi massa sel yang belum terdiferensiasi disebutsebagai kalus. Medium kultur membutuhkan gula, garam-garam anorganik, nitrogen organik, dan unsur-unsur mikro.Di dalam medium ditambahkan juga hormon pertumbuhanuntuk tumbuh, yaitu auksin dan sitokinin. Komposisi yang tepatdari medium kultur tergantung pada spesies tumbuhan yangakan di klon.

1. Kultur Jaringan

Diskusikan dengan temansebangkumu.Apa keuntungan darikultur jaringan?

Keberhasilan Watson dan Crick menemukan model DNA,dan pemecahan masalah sandi genetik oleh Nirenberg danMather membuka jalan bagi penelitian-penelitian selanjutnyadi bidang rekayasa genetika. Sandi-sandi genetik pada gen(DNA) ini digunakan untuk penentuan urutan asam-asamamino pembentuk protein (enzim). Pengetahuan inimemungkinkan manipulasi sifat makhluk hidup ataumanipulasi genetik untuk menghasilkan makhluk hidup dengansifat yang diinginkan. Manipulasi atau perakitan materi genetikdengan menggabungkan dua DNA dari sumber yang berbedaakan menghasilkan DNA rekombinan.

2. Rekayasa Genetika

Gambar 8.12Model DNA Watson danCrick

Sum

ber:

Imag

e.go

ogle

.co.

id


166

Penggunaan DNA dalam rekayasa genetika untukmenggabungkan sifat makhluk hidup, karena DNA mengatursifat-sifat makhluk hidup yang dapat diturunkan dan strukturDNA dari makhluk hidup apapun adalah sama.

Ada beberapa cara untuk mendapatkan DNA rekombinanmelalui rekayasa genetika, di antaranya adalah teknologiplasmid, fusi sel (teknologi hibridoma), dan transplantansi inti.

3. Teknologi Plasmid

Molekul DNA berbentuk sirkuler yang terdapat dalam selbakteri atau ragi disebut plasmid. Plasmid merupakan molekulDNA nonkromosom yang dapat berpindah dari bakteri satuke bakteri yang lain dan mempunyai sifat pada keturunanbakteri sama dengan induknya.

Selain itu, plasmid juga dapat memperbanyak diri melaluiproses replikasi sehingga dapat terjadi pengklonan DNA yangmenghasilkan plasmid dalam jumlah banyak. Karena sifat-sifatplasmid yang menguntungkan, maka plasmid digunakansebagai vektor atau pembawa gen untuk memasukkan gen kedalam sel target.

Contoh aplikasi penggunaan teknologi plasmid yang telahdikembangkan manusia adalah produksi insulin secara besar-besaran. Insulin dibuat di dalam tubuh manusia dengandikontrol oleh gen insulin. Insulin ini kemudian diambil daripulau langerhans tubuh manusia, lalu disambungkan ke dalamplasmid bakteri. Untuk menghubungkan gen insulin denganplasmid diperlukan rekombinasi genetik. Dalam rekombinasiDNA dilakukan pemotongan dan penyambungan DNA.

Proses pemotongan dan penyambungan tersebutmenggunakan enzim pemotong dan penyambung. Enzimpemotong dikenal sebagai enzim restriksi atau enzimpenggunting yang bernama restriksi endonuklease. Enzimpemotong ini jumlahnya banyak dan setiap enzim hanya dapatmemotong urutan basa tertentu pada DNA. Hasilpemotongannya berupa sepenggal DNA berujung runcing yangkomplemen. Selanjutnya, DNA manusia yang diinginkandisambungkan ke bagian benang plasmid yang terbuka denganmenggunakan enzim ligase DNA yang mengkatalis ikatanfosfodiester antara dua rantai DNA.

Potongan DNA antara gen manusia dengan benangplasmid ini bisa menyambung karena endonuklease yangdigunakan untuk memotong DNA manusia dan benangplasmid tersebut sama jenisnya. Sehingga, dihasilkan ujung-ujung yang sama strukturnya.

Bab 8 Bioteknologi

167

Gen manusia dan plasmid yang telah menyatu membentuklingkaran plasmid ini disebut kimera (DNA rekombinan).Kimera tersebut kemudian dimasukkan ke dalam sel targetE. coli. Bakteri ini akan hidup normal dan memiliki tambahanyang sesuai dengan sifat gen yang disisipkan. Bakteri E. colikemudian di kultur untuk dikembangbiakkan. Bakteri tersebutkemudian mampu menghasilkan hormon insulin manusia.

Hormon insulin ini akhirnya dapat dipanen untukdigunakan oleh orang yang membutuhkannya. Keuntungandari insulin hasil rekayasa genetik ini adalah insulin tersebutbebas dari protein hewan yang tercemar yang seringmenimbulkan alergi.

Gambar 8.13Proses pembuatan insulin

4. Fusi Sel (teknologi hibridoma)

Fusi sel (teknologi hibridoma) merupakan proses peleburanatau penyatuan dua sel dari jaringan atau spesies yang samaatau berbeda sehingga dihasilkan sel tunggal yang mengandunggen-gen dari kedua sel yang berbeda tersebut. Sel tunggal inidinamakan hibridoma yang mempunyai sifat-sifat kedua sel.

Contoh penggunaan teknologi hibridoma adalah produksiantibodi dalam skala besar. Antibodi adalah protein yangdihasilkan oleh sel limfosit B atau sel T yang bertugas melawansetiap benda asing (anti gen) yang masuk kedalam tubuh. Antibodi tertentu akan melawan antigen tertentu pula.

Dalam proses fusi sel, sel B atau sel T dijadikan sebagai selsumber gen yang memiliki sifat yang diinginkan, yaitu mampu

Sum

ber:

Enc

arta

Lib

rary

200

5


168

memproduksi anti bodi. Sedangkan, sel wadah atau sel targetdigunakan sel mieloma atau sel kanker yang mampu membelahdiri dengan cepat dan tidak membahayakan manusia.Kemudian, sel B atau sel T difusikan dengan sel mieloma. Untukmempercepat fusi sel, digunakan fusi gen (zat yangmempercepat terjadinya fusi). Contoh fusi gen adalah CSCl++,polietilenglikol (PEG), virus, dan NaNO3. Hasil fusi antara sellimfosit B dengan sel mieloma menghasilkan hibridoma yangmemiliki gen penghasil antibodi seperti induknya (sel B) dandapat membelah dengan cepat seperti sel mieloma.

Manfaat teknologi hibridoma yang lain, misalnya dalampemetaan genom manusia dan menyilangkan spesies secaragenetik dalam sel eukariotik.

5. Transplantasi Inti (nukleus)

Transplantasi inti (nukleus) ialah pemindahan inti dari selsatu ke sel yang lain. Sehingga diperoleh individu baru yangmempunyai sifat sesuai dengan inti yang diterima.

Transplantasi nukleus contohnya pada sel domba. Nukleusdari sel-sel ambing domba yang diploid dimasukkan ke dalamovum tanpa inti sehingga terbentuk ovum berinti diploid dariambing domba. Kemudian ovum melakukan pembelahanmitosis berulangkali menghasilkan morula, kemudian blastula.Lalu blastula diklonkan menjadi banyak sel dan inti dari setiapsel diambil untuk dimasukkan ke dalam ovum tak berinti yangberbeda sehingga terbentuk ovum diploid dalam jumlahbanyak. Masing-masing ovum dikultur secara in vitro danakhirnya setiap ovum menjadi individu baru yang memiliki sifatdan jenis kelamin yang sama.

E. coli dipilih sebagai sel target karena E. coli mudahdiperoleh dan dipelihara, tidak mengandung gen yangmembahayakan dan dapat membelah diri setiap 20 menit sekali.

12345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567123456789012345678901234567890121234567890123456712345678901234567890123456789012123456789012345671234567890123456789012345678901212345678901234567

Kamu telah mempelajari bioteknologi. Hal-hal penting apasajakah yang harus diketahui dalam mempelajarinya? Catatlah dalambentuk rangkuman. Catat pula daftar istilah yang perlu kamu ketahuidalam bab ini. Gunakanlah kamus biologi untuk membantumu.Kemudian, tukarlah hasil rangkumanmu dengan rangkuman teman.Berikan masukan dan saran pada rangkuman masing-masing.

Bab 8 Bioteknologi

169

1. Di bawah ini merupakan ilmu-ilmuyang digunakan dalam bioteknologi,kecuali ….a. mikrobiologib. biologi selc. biokimiad. taksonomie. genetika

2. Julukan Bapak Bioteknologi diberikankepada ….a. Louis Pasteurb. Charles Darwinc. Carollus Linnaeusd. Lamarcke. Erasmus Darwin

3. Mikroorganisme yang digunakanuntuk memisahkan logam dari bijihnyaadalah ….a. Aspergillus oryzaeb. Bacillus subhlisc. Rhizopus oryzaed. Lactobacillus bulgaricuse. Thiobacillus ferooxidans

4. Penerapan Bioteknologi untukmendapatkan varietas-varietas unggulakan menjurus pada ….a. menurunkan kualitas lingkunganb. menurunkan kualitas produk

pertanianc. meningkatnya keanekaragaman

ekologid. meningkatnya keanekaragaman

genetike. meningkatnya jenis hama tanaman

5. Totipotensi adalah kemampuan ….a. sel epidermis untuk menutup lukab. sel untuk membentuk individu baru

seperti induknya


c. tumbuhan memperoleh keturunandengan cepat

d. tumbuhan untuk mengganti selyang rusak

e. sel meristem untuk membentukindividu baru

6. Teknik perbanyakan tanaman yangmenghasilkan keturunan yangseragam dan dalam jumlah besaradalah ….a. stekb. menempelc. DNA rekombinand. menyambunge. kultur jaringan

7. Kultur jaringan mempunyai tujuan ….a. memperoleh bibit unggul dengan

cepatb. membiakkan jenis jaringan tertentuc. menghambat timbulnya jaringan

poliploidid. menanam tumbuhan dalam kultur

aire. mengembangkan jaringan meristem

8. Berikut ini yang merupakan contohproduk Bioteknologi modern, kecuali .…a. antibodi monoklonal untuk vaksin

hepatitisb. interferon, obat karena infeksi virusc. hormon insulin dalam skala besard. penisilin dan streptomisine. hormon tumbuh untuk mening-

katkan produksi daging

9. Mikroorganisme yang efektif untukpembuatan sel tunggal adalah ….a. Spirulina dan Fusariumb. Bakteri dan jamurc. Fusarium dan Chlorella




170

d. Penicillium dan Saccharomycese. Chlorella dan Penicillium

10. Dalam pembuatan yoghurt, susu kental,ditanami mikroba sejenis Streptococcus,Thermophillus. Tujuannya adalah ….a. menurunkan lemak dan asamb. menurunkan suhu dan asamc. meningkatkan cita rasad. meningkatkan keasamane. menurunkan kadar asam

11. Bakteri Eschericia coli bisa digunakansebagai sel target dalam rekombinasigenetika karena hal berikut, kecuali ….a. E. coli mudah dipeliharab. E. coli mudah diperolehc. E. coli tidak mengandung gen yang

membahayakand. dapat membelah diri setiap 20 menite. dapat membela diri setiap 5 menit

12. Tahap-tahap teknologi plasmid untukmemproduksi insulin adalah ….a. pemotongan plasmid → gen insulin

→ bakterib. gen insulin dipotong → cangkok ke

bakteri → plasmidc. pemotongan gen insulin → plasmid

→ bakteri

d. bakteri dipotong → gen insulin →plasmid

e. gen insulin → bakteri → plasmid

13. Pada manusia, pertama kali ditetapkanteknologi rekayasa genetika adalahpada penderita penyakit ….a. asmab. ginjalc. jantungd. diabetese. stroke

14. Yang bukan termasuk teknologirekayasa genetika adalah ….a. teknologi plasmidb. teknologi hibridomac. kultur jaringand. transplantansi intie. fusi sel

15. Hibridoma sering digunakan untukmemperoleh antibodi. Sel hibridomamerupakan peleburan dari ….a. virus dan bakterib. kanker dan limfositc. bakteri dan sel limfositd. bakteri dan kankere. virus dan sel limfosit


1. Apakah yang dimaksud dengan Bioteknologi?

2. a. Apa yang dimaksud dengan kultur jaringan?b. Tuliskan beberapa keuntungan teknologi kultur jaringan.

3. Tuliskan beberapa aplikasi Bioteknologi dalam hal pangan.

4. Jelaskan proses rekayasa genetika dengan teknologi plasmid beserta contohnya.

5. Jelaskan apa yang dimaksud dengan:a. DNA rekombinanb. enzim restriksi endonuklease

Bioteknologi

171

Daftar Pustaka

Adisoemarto, S. 1992. Mengenal Nusantara Jenis-Jenis Fauna Penjati Diri Propinsi. Bogor:Komisi pengawasan nutfah nasional.

Depdiknas. 2003. Kamus Biologi. Jakarta: Balai Pustaka.Depdiknas. 2006. Kamus Besar Bahasa Indonesia. Edisi ketiga. Jakarta: Balai Pustaka.Depdiknas. 2006. Standar Isi. Jakarta: BSNP.Eugene P. Odum. 1996. Dasar-dasar Ekologi. Edisi ketiga. Yogyakarta: Gadjah Mada

University.Fenner Frank J, dkk. 1995. Virologi Veteriner. Edisi kelima. California: Academic

Press. Inc.http://id.wikipedia.org/wiki/kompos.htmhttp://id.wikipedia.org/wiki/pencemaran.htmIdjah Soemarto, dkk. 1981. Biologi Umum II. Jakarta: PT Gramedia.Kimbal, John W. 1994. Biologi. Jilid 1, 2, dan 3. Edisi kelima. Jakarta: Erlangga.Kindesley, Dorling. 2002. Jendela IPTEK Kehidupan. Jakarta: Balai Pustaka.----------- . 2002. Jendela IPTEK Ekologi. Jakarta: Balai Pustaka.library.thinkguest.org/26153/marine.Microsoft Encarta Library 2005.Microsoft Encarta Library 2006.panduwibowoputro.blog-city.com.Pearce, Evelyne. 1997. Anatomi dan Fisiologi untuk Paramedis. Jakarta: Gramedia

Pustaka Utama.Soemarworto, Otto. 1983. Ekologi Lingkungan Hidup dan Pembangunan. Jakarta:

Penerbit Djambatan.Solomon, et al. 1993. Biology. Third Edition. Forth Worth: Sounders-College

Publishing.Stern, Kingsley R. Introductory Plant Biology, Fourth Edition.Syaifuddin, H. 2000. Fungsi Sistem Tubuh Manusia. Jakarta: Widya Medika.Syaifuddin, H. 2000. Struktur dan Komponen Tubuh Manusia. Jakarta: Widya Medika.Tim Kashiko. 2002. Kamus Lengkap Biologi. Surabaya: Kashiko Press.www.e-edukasi.net.htm. 2005. Dunia Sains Ekologi. Jakarta: Elekmedia Komputindo.www.jatam.org/indonesia/case/migas/pencemaran_minyak/pseribu/

index.php.htm.www.menlh.go.id/airnet/Artikel01.htm.www.unsrat.ac.id.htm.

171

Daftar Pustaka


172

Indeks

AAlel, 42, 56, 76, 77, 80, 81, 83,

90, 138

Antipoda, 71

Apoenzim, 21, 38, 39

Auksin, 7, 8, 9, 12, 13, 17, 18,165

BBetaoksidasi, 36

Bidang equator, 63

Biokatalisator, 21, 23, 38, 39,40

DDiafototropisme, 13

Dihibrid, 75, 76, 78, 79

Dikotil, 2, 3, 4, 18

DNA, 37, 41, 42, 43, 44, 45,46, 47, 50, 51, 52, 53, 54,55, 57, 58, 60, 61, 62, 95,96, 113, 114, 133, 135,153, 154, 156, 265, 166,167, 169, 170

EEksplan, 165

Endosimbion, 115

Enzim, 19, 20, 21, 22, 23, 24,25, 26, 29, 39, 40, 50, 90,154, 165, 166, 167

Epigeal, 3, 16

Epistasis, 75, 82, 102

Etiolasi, 12, 16

FFermentasi, 30, 31, 38

Fotoperiodism, 14

GGen, 42, 43, 50, 76, 77, 80, 81,

83, 88, 89, 90, 101, 138,239, 141, 142, 146, 149,

153, 154, 156, 165, 166,167, 168, 170

Genom, 48, 56, 100

Giberelin, 7, 8, 17, 18

Glikolisis, 27, 28, 29, 30, 31,32, 38

HHaloenzim, 22, 39

Hibridoma, 167

Hipogeal, 3, 16

Hipostasis, 75, 82

Homologi, 131, 132, 150

IInhibitor, 25, 38

Irreversible, 2, 24

In vitro, 52

KKiasma, 64, 83, 102

Kimera, 167

Klorosis, 10, 16

Kodon, 47, 52, 53, 95, 96

Kofaktor, 21, 22, 39, 40

Kolkisin, 101

Kriptomeri, 75, 80, 103

Kromosom, 43, 48, 49, 56, 58,62, 66, 83, 84, 85, 86, 87,91, 92, 96, 99, 100, 101,103, 104

LLingkaran tahun, 6, 16

Leaching, 163

MMegasporogenesis, 71, 74

Meiosis, 59, 60, 61, 62, 64, 66,67, 68, 69, 73, 74, 83, 85,86, 97, 104, 147

Mesofil, 152

172

Mikrosporogenesis, 70, 74

Mitosis, 59, 60, 61, 62, 63, 66,67, 68, 69, 73, 74, 86

Monohibrid, 75, 76, 77, 78, 102

Monokotil, 2, 3, 4

Mutagen 95, 102

Mutagenesis, 95

Mutan, 95, 102, 136

NNebula, 106

Nukleosida, 44, 45

OOogenesis, 68, 69, 73

Oogonium, 69

Oosit primer, 69, 70

Oosit sekunder, 70

PPalisade, 33

Partenokarpi, 7, 16

Polimeri, 75, 81, 103

Psikrofil, 152

RReversible, 37

RNA, 37, 41, 42, 43, 44, 46, 47,50, 51, 52, 57, 58, 113, 133

SSicklemia, 53

Spermatogenesis, 68, 73

Spons, 33

TTermofil, 152

Totipotensi, 153, 165, 169

Trankripsi, 46, 50, 51, 56

Translasi, 50, 51, 56

Transversi, 95, 96



Bioteknologi

173173

Indeks


174

ISBN 978-979-068-831-5 (No. Jilid Lengkap)ISBN 978-979-068-841-4

Harga Eceran Tertinggi (HET) Rp15.035,-


Documents

SHARED BY: MY- · PDF fileBiologi untuk SMA/MA kelas XII Program IPA vi Pemetaan Biologi untuk SMA/MA Kelas XII Program IPA Berdasarkan Standar Isi Bab 1