KEANEKARAGAMAN HAYATI

KEANEKARAGAMAN HAYATI

  • Pengertian adalah adanya makhlk hidup yang beraneka ragam
  • Tingkat keanekaragaman hayati     :
  1. Keanekaragaman tingkat gen

Genetika adalah salah satu cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pewarisan sifat-sifat makhluk hidup dari induk kepada keturunannya. Keanekaragaman tingkat gen artinya seluruh makhluk hidup didunia ini memiliki gen yang berbeda-beda meskipun dalam satu jenis sekalipun. hal tersebut menyebabkan adanya keberagam gen makhluk hidup.

    2. Keanekaragaman tingkat jenis

Yaitu adanya keanekaragaman jenis makhluk hidup yang masing-masing dari mereka ada yang memiliki persamaan namun juga perbedaan.

    3. Keanekaragaman tingkat ekosistem

Lingkungan tempat hidup sangatlah beragam. Hal tersebut menyebabkan perbedaan jenis makhluk hidup di tempat satu dengan tempat yang lain. Keadaan tersebut terjadi karena adanya penyesuaian sifat-sifat keturunan dengan lingkungan. Jadi, keanekaragaman tingkat ekosistem adalah  keberagaman kondisi lingkungan dan makhluk hidup yang menempatinya

  • Keunikan keanekaragaman hayati Indonesia

–  Memiliki hewan bertipe oriental, Australia dan peralihan

Pada awalnya Wallace menemukan terdapat perbedaan ciri-ciri hewan di Indonesia bagian barat dengan timur. Lalu Max weber berpendapat bahwa hewan yang ada di sulawesi dan sekitarnya memiliki perbedaan dari kedua jenis hewan yang kemukakan oleh Wallace. Jadi di Indonesia terdapat 3 tipe fauna yaitu :

  1. Hewan daerah oriental

Ciri-ciri :

  • Mamalia berukuran besar
  • Memiliki banyak jenis hewan primata
  • Warna bulu burung kurang menarik dan tidak beragam

Contoh :

  • Elephas maximus (gajah)
  • Rhinoceros sondaicus (badak bercula satu)
  • Pongo pygmaeus pygmaeus (orang utan kalimantan)
  • Monyet (presbytis thomasi)
  • Murai (myophoneus sp.)

    2. Hewan daerah Australia

Ciri-ciri :

  • Mamalia berukuran lebih kecil
  • Memiliki mamalia berkantong
  • Tidak ada primata
  • Warna bulu burung lebih menarik dan beragam

Contoh :

  • Thylogale bruijini (walabi besar)
  • Paradisaea minor (vurung cendrawasih)
  • Casuarius casuarius (burung casuari)
  • Varanus salvator (biawak)
  • Spilocuscus maculatus (kuskus berbintik)

    3. Hewan daerah peralihan

Memiliki ciri khas yang tidak ditemukan di kawasan barat maupun timur. Contoh :

  • Varanus komodoensis (komodo)
  • Babyrousa babyrussa (babi rusa)
  • Macrochevalon maleo (burung maleo)
  • Memiliki tumbuhan bertipe malesiana

Malesiana adlah suatu kawasan botani dunia yang meliputi Indonesia, Malaysia, Filipina, Papua new Guini, dan kepulauan Solomon. Ciri ciri :

  • Memiliki tingakat keanekaragaman yang tinggi
  • Di dominasi pohon-pohon yang aktif melakukan fotosintesis
  • Kuantitas sinar matahari dan curah hujan tinggi

Contoh :

  • Mangifera indica (mangga)
  • Shorea curtisii (meranti)
  • Durio zibetinus (durian)
  • Cycas rumphii (pakis)
  • Psidium guajava (jambu biji)
  • Memiliki hewan dan tumbuhan Endemik

Endemik adalah suatu tumbuhan atau hewan yang hanya di temukan di sutau wilayah tertentu dan tidak ditemukan di tempat lain.

Contoh :

  • Varanus komodoensis (komodo)
  • Rhinoceros sondaicus (badak bercula satu)
  • Raflesia Arnoldi (bunga raflesia)
  • Babyrousa babyrussa (babi rusa)
  • Pometia pinnata (matoa)
  • Memiliki hewan dan tumbuhan berstatus langka

Contoh hewan :

  1. Crocodylus porosus (buaya muara)
  2. Elephas maximus sumatrensis (gajah Sumatra)
  3. Rhinoceros sondaicus (badak bercula satu)
  4. Varanus komodoensis (komodo)
  5. Macrochevalon maleo (burung maleo)

Contoh tumbuhan :

  1. Pometia pinnata (matoa)
  2. Manilkara kauki (sawo kecik)
  3. Pangium edule (kiuwak)
  • Manfaat keanekaragaman hayati
  1. Tumbuhan
  • Sumber makanan
  • Sumber ekonomi
  • Sumber obat-obatan dan komestika
  • Sumber bahan bangunan
  • Sumber plasma nutfah

     2. Hewan

  • Sumber makanan
  • Sumber sandang
  • Sumber obat-obatan
  • Sumber plasma nutfah
  • Kesenangan

     3. Mikroorganisme

  • Sebagai decomposer
  • Sebagai bahan makanan dan Membantu mengolah bahan makanan
  • Membantu penyelesaian masalh pencemaran
  • Membantu teknik rekayasa genetika
  • Membantu membasmi hama tanaman

 

  • Hilangnya keanekaragaman hayati
  1. Hilangnya habitat dan fragmentasi

Hilangnya habitat adalah menyusutnya materi pada tempat yang cocok untuk hidup. Fragmentasi habitat adalah pemisahan suatu habitat menjadi habitat yang lebih kecil lagi.

    2.   Adanya spesies pendatang (eksotik)

Suatu spesies pendatang dapat memusnahkan sebagian bahkan menghilang suatu spesies asli. Ada beberapa cara seperti menjadi makanannya, mengurangi ruang gerak spesies asli atau kalah bersaing dengan keunggulan spesies pendatang.

    3. Degradasi habitat

Degradasi habitat adalah perubahan-perubahan lingkungan yang menimbulkan pengaruh negatif terhadap kehidupan dan kesehatan makhluk hidup yang disebabkan oleh polusi.

   4. Eksploitasi secara berlebihan

Eksploitasi yang dilakukan berlebihan tanpa memperhatikan kecepatan daya reproduksinya, dapat berakibat musnahnya sumber daya alam hayati itu sendiri.

  • Pelestarian keanekaragaman hayati

    1.  Usaha perlindungan melalui konservasi

  • Cagar alam : suatu kawasan yang terdapat tumbuhan, hewan dan ekosistem yang khas dan terlindungi.
  • Suaka margasatwa : suatu kawasan yang memiliki ciri khas keanekaragaman dan keunikan jenis hewan
  • Taman nasional : kawasan pelestarian alam yang memiliki ekosistem alsi dan dikelola dengan system zonasi
  • Taman wisata alam : kawasan pelestarian alam untuk kepentingan pariwisata
  • Taman hutan raya : kawaan pelestarian alam untuk koleksi tumbuhan dan hewan alami maupun tidak alami dan asli maupun tidak asli.
  • Taman buru : suatu kawasan yang memiliki potensi buru untuk rekreasi berburu

    2. Usaha perlindungan melalui peraturan perundangan

  • Usaha perlindungan melalui keppres

   Contoh soal

 Berikut ini yang merupakan contoh keanekaragaman hayati tingkat jenis yaitu …

  A. pohon kelapa – aren

  B. kucing anggora – kucing persia

  C. harimau sumatera – harimau jawa

  D. ayam kampung – ayam negri

  E. mawar putih – mawar merah

  • Jawaban    : A

Pohon kelapa dan aren termasuk keanekaragaman jenis, karena pohon kelapa dan aren terdapat perbedaan yang sangat jelas, namun keduanya tergolong dalam kelompok yang sama. Kucing angora-kucing Persia, haimau sumatera-harimau jawa, ayam kampung-ayam negri termasuk kedalam keanekaragaman tingkat gen. Keanekaragaman gen disebabkan adanya faktor gen.

JAMUR

JAMUR

     1. Ciri-ciri jamur

  1. Organisme eukaryotik
  2. Dinding sel dari zat kitin (kuat tetapi fleksibel)
  3. Ada yang uniseluler, tetapi mayoritas multisesuler
  4. Tubuh terdiri atas hifa (benang-benang halus). Kumpulan hifa membentuk miselium.
  5. Tidak berklorofil

     2. Morfologi jamur

          Untuk bentuk jamur mirip dengan tumbuhan, akan tetapi tidak memiliki daun dan akar yang sejati, juga tidak memiliki klorofil sehingga dia tidak dapat melakukan fotosintesis. Jamur ini ada yang bisa dilihat secara langsung atau bentuknya makroskopis dan ada yang harus diamati menggunakan mikroskop karena bentuknya mikroskopis. Pada umumnya jamur memiliki sel banyak ( multiseluler ) misalnya jamur merang dan jamur tempe, tetapi ada juga yang bersel tunggal ( uniseluler ) seperti ragi atau yeast / saccharomyces. Jamur yang multiseluler tersusun atas benang-benang yang disebut dengan hifa. Apabila dilihat dengan mikroskop tampak bentuk hifa ini bersekat-sekat ( bersepta ) dan tidak bersekat. Untuk jamur bentuk hifa yang bersekat, untuk tiap sekat terdapat satu sel yang terdiri atas satu atau beberapa inti sel. Adapun pada hifa yang tidak bersekat, inti selnya tersebar di dalam sitoplasma yang disebut dengan sinositik. Seperti yang terlihat pada mikroskop, sel-sel jamur ini sudah memiliki membrane inti sel, sehingga dikelompokkan sebagai organisme eukariotik. Dinding sel jamur ini terbuat dari kitin yang dapat memberikan bentuk dari sel-sel jamur. Yang jalinan/kumpulan hifa-hifa ini akan membentuk suatu miselium dan miselium inilah yang tumbuh menyebar di atas substrat dan berfungsi sebagai penyerap makanan dari lingkungannya.

Untuk makanan jamur itu sendiri dapat berasal dari sumber-sumber tanah subur, produk makanan buatan pabrik, tubuh hewan atau tumbuhan, baik yang sudah mati ( sebagai saprofit ) atau yang masih hidup. Jamur yang hidup pada inang hidup dapat bersimbiosis mutualisme yaitu dapat membantu tumbuhan memperoleh mineral dari tanah. Tetapi kebanyakan bersifat parasit, jamur ini memiliki haustorium yaitu suatu hifa yang khusus digunakan untuk menyerap makanan dari inangnya.

  1. Struktur tubuh jamur

     Tubuh terdiri atas hifa (benang-benang halus). Kumpulan hifa membentuk miselium. Pada jamur multiseluler yang hifanya tidak bersekat (asepta), inti selnya tersebar di dalam sitoplasma dan berinti banyak. Jamur jenis ini disebut jamur senositik (coenocytic). Sedang yang bersekat umumnya berinti satu dan disebut sebagai jamur monositik (monocytic).

  1. Cara jamur memperoleh nutrisi

     Jamur merupakan organisme heterotrof, yaitu organisme yang cara memperoleh makanannya dengan mengabsorbsi nutrisi dari lingkungannya atau substratnya. Sebelum mengabsorbsi makanan yang masih berupasenyawa kompleks, ia mensekresikan enzim hidrolitik ekstraseluler atau ferment untuk menguraikannya lebih dahulu di luar selnya. Jamur ada yang hidup sebagai parasit, ada pula yang bersifat saprofit. Selain itu, ada pula yang bersimbiosis dengan organisme lain secara mutualisme. Sebagai parasit, jamur mengambil makanan langsung dari inangnya. Jamur jenis ini memiliki haustorium, yaitu hifa khusus untuk menyerap makanan langsung dari inangnya. Sebagai saprofit, jamurmengambil makanan dari sisa-sisa organisme lain yang telah mati. Jamur yang bersimbiosis, mengambil nutrisi berupa zat organik dari organisme lain dan organisme itu mendapatkan zat tertentu yang bermanfaat dari jamur tersebut

  1. Reproduksi jamur

     Jamur dapat berkembang biak secara aseksual dan seksual. Meskidemikian, perkembangbiakan secara seksual lebih mendominasi karenadilakukan oleh hampir semua jamur tersebut. Reproduksi aseksual dengan cara membentuk spora, tunas. Reproduksi seksual dengan cara peleburan gamet jantan dan gamet betina.

  1. Daur hidup jamur

       Daur hidup Rhizopus stoloniferus

  1. Klasifikasi jamur

Jamur diklasifikasikan menjadi 4 kelas, yaitu Zygomycotina, Ascomycotina, Basidiomycotina, dan Deuteromycotina.

  1. Peran jamur
  • Lumut kerak :
  1. Bentuk kehidupan saling menguntungkan antara jamur dan organisme fotosintetik
  2. jamur dalam lumut kerak umumnya adalah Ascomycota dan Basidiomycota, sedangkan organisme fotosintetiknya adalah Cyanobacteria/ganggan hijau uniseluler
  3. Jamur memperoleh hasil fotosintesis dari Cyanobacteria
  4. Jamur bertugas menjaga ketersediaan air bagi Cyanobacteria
  5. Cyanobacteria memperoleh nutrien untuk fotosintesis yang diserap oleh jamur dari lingkungan
  6. Reproduksi aseksual : Fragmentasi badan vegetatif (talus) atau dengan soredia
  7. Reproduksi seksualnya : Jika yang bersimbiosis adalah Ascomycota dan Basidiomycota yang menghasilkan askospora dan basidiospora
  • Mikoriza :
  1. Simbiosis mutualisme antara jamur dan akar tumbuhan tingkat tinggi
  2. Jamur memperoleh senyawa organik
  3. Tumbuhan memperoleh air dan mineral (terutama fosfor) yang diserap oleh jamur dari dalam tanah, jamur juga menyediakan hormon pertumbuhan tertentu yang melindungi akar tumbuhan terhadap infeksi mikroorganisme.
  • Contoh soal

Jamur Zygomicota menyerap makanannya menggunakan ….

  A. seluruh bagian tubuh

  B. hifa

  C. sporangium

  D. stolon

  E. rizoid

  • Jawaban: E

Fungsi rizoid pada jamur adalah hifa yang berfungsi untuk menempelkan pada substrat dan menyerap makanan.

PROTISTA

PROTISTA

Protista ini merupakan organisme eukariotik mikroskopis yang memiliki ciri-ciri hewan, tumbuhan atau jamur namun tidak dapat dikelompokkan dalam kingdom animalia, plantae dan fungi. Protista ini menyerupai hewan yang disebut protozoa, yang terdiri dari empat filum yang dibedakan berdasarkan alat geraknya yaitu:

  • Flagellata
  • Sarcodina
  • Cilliata
  • Dan Sporozoa

Protozoa ini kebanyakan berukuran mikroskopis, uniseluler, heterotrof, kebanyakan berkembang biak dengan membelah diri dan habitatnya di perairan atau tempat-tempat yang lembab. Protozoa ada yang hidup sebagai saprofit, bersimbiosis dengan organisme lain dan parasit pada tumbuhan, hewan dan manusia. Protista menyerupai tumbuhan disebut dengan ganggang, memliki klorofil namun belum ada diferensiasi sel sehingga seluruh bagiannya merupakan talus. Berdasarkan pigmen dan ciri morfologi dan fisiologinya, dikelompokkan menjadi yaitu:

  • Chlorophyta
  • Phaeophyta
  • Rhodophyta
  • Bacillariophyta
  • Dinoflagellata
  • Chrysophyta
  • Euglenophyta

Ganggang bersifat eukariotik ada yang uniseluler dan multiseluler, hidup soliter atau berkoloni, berukuran mikroskopis hingga makroskopis memiliki klorofil a dan pigmen lain sehingga bersifat autotrof. Reproduksi secara aseksual dengan pembelahan, fragmentasi dan zoospore sedangkan reproduksi seksual dengan konjugasi, isogami, anisogami dan oogami. Dan sedangkan protista yang menyerupai jamur terdiri dari kelompok jamur lendir yang memiliki ciri seperti jamur tetapi dalam daur hidupnya terdapat fase yang dapat bergerak yang disebut plasmodium. Jamur lendir terdiri dari lima kelas yaitu:

  • Myxomycetes
  • Plasmodiophoromycetes
  • Acrasiomycetes
  • Labyrinthulomycetes
  • Oomycetes

Jamur lendir tidak berklorofil sehingga bersifat heterotrof sebagai saprofit dan parasit, Fase vegetatifnya menyerupai lendir yang dapat bergerak dan disebut plasmodium, fase generatifnya mengahsilkan spora seperti pada jamur. Habitatnya ialah di perairan dan tempat-tempat yang lembab. Beberapa jenis dapat menyebabkan penyakit pada hewan dan tanaman budidaya.

  • Contoh soal

Berikut ini adalah ciri-ciri suatu organisme.

1) Bersifat eukariotik

2) Bersifat prokariotik

3) Respirasi secara aerobik

4) Dinding sel terbentuk dari peptidogligan

5) Respirasi secara anaerob

6) Bersifat uniseluler atau multiseluler.

Berdasarkan ciri-ciri di atas, yang menjadi ciri utama Protista adalah…

  A. 1— 3 — 6

  B. 1— 4 — 5

  C. 2 — 3 — 6

  D. 2 — 4 — 5

  E. 2 — 5 — 6

  • Jawaban: A

Ciri Protista: bersifat eukariotik, uniseluler atau multiseluler tetapi belum terdeferensiasi, dan melakukan respirasi aerob.

BIOTEKNOLOGI

BIOTEKNOLOGI

A. Pengertian bioteknologi

Bioteknologi adalah penggunaan makhluk hidup dan proses di dalamnya untuk menghasilkan produk tertentu. Dalam bioteknologi memanfaatkan bakteri, ragi, kapang, alga, sel tumbuhan atau jaringan. Penerapan bioteknologi memadukan berbagai disiplin ilmu seperti mikrobiologi, biokimia, genetika, biologi molekuler, kimia, rekayasa proses dan teknik kimia.

B. Macam Bioteknologi

Biteknologi dibedakan menjadi 2 yaitu :

  • Biteknologi konvensional
  • Bioteknologi modern
  1. Bioteknologi konvensional

Merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme secara langsung untuk memproduksi makanan.

Beberapa contoh produk boiteknologi konvensional :

  1. Bioteknologi modern

Penggunaan mikroorganisme tidak langsung seperti bioteknologi konvensional, tetapi menggunakan mikroorganisme yang direkayasa, sehingga menjadi lebih efektif dan efisien.

Bioteknologi modern memanfaatkan organism dalam tingkat seluler atau molekuler , misalnya dalam teknologi reproduksi dan rekayasa genetika.

  1. Rekayasa genetika

Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan makhluk hidup baru dengan sifat yang sesuai dengan keinginan. Rekayasa genetika disebut juga pencangkokan gen atau rekombinasi DNA. Di bidang pertanian sering mendengar tanaman transgenik adalah tanaman hasil rekayasa genetika sering disebut juga dengan istilah GMO (Genetically Modified Organism), misalnya jagung, tomat, kentang yang mempu

Peranan/ manfaat bioteknologi

  1. Di bidang kedokteran :
  • Antibody monoklonal : antibody yang diperoleh dari suatu sumber tunggal. Manfaat antibody monoklonal antara lain : mendetaksi kandungan hormone korionik gonadotropin dalam urine wanita hamil, mengikat racun dan menonaktifkannya, mencegah penolakan tubuh terhadap hasil transplantasi jaringan lain.
  • Pembuatan vaksin : vaksin digunakan untuk mencegah serangan penyakit terhadap tubuh yang berasal dari mikroorganisme. Vaksin berasal dari virus dan bakteri yang telah dilemahkan atau racunnya diambil.

Contoh   vaksin :

Vaksin BCG           : untuk mencegah penyakit TBC

Vaksin kotipa         : mencegah penyakit kolera, tifus, paratifus

Vaksin varisela       : mencegah penyakit cacar air

Vaksin MMR          : mencegah penyakit campak, gondong, rubella

DPT/DT                  : mencegah penyakit difteri, pertusis, tetanus

  • Pembuatan antibiotik : antibiotic adalah zat yang dihasilkan oleh organism tertentu dan berfungsi untuk menghambat pertumbuhan organism lain yang ada di sekitarnya. Antibiotic dapat diperoleh dari jamur atau bakteri tertentu.

Contoh  antibiotik

Pembuatan hormon : dengan rekayasa DNA telah digunakan mikroorganisme tertentu untuk memproduksi hormone,  misalnya : hormone insulin, testosterone, pertumbuhan, kortison.

  • Bidang pertanian :

Dihasilkan tumbuhan yang mampu mengikat nitrogen : tanaman selain Leguminoceae dapat mengikat nitrogen karena diinjeksi dengan bakteri rhizobium yang hidup pada akar tanaman Leguminoceae. Dihasilkan tumbuhan tahan hama : misalnya tembakau tahan penyakit mozaik daun Penghasil PST ( Protein Sel Tunggal )                :

  • Bidang lingkungan hidup

 

  • Dihasilkan mikroorganisme yang digunakan untuk mengatasi pencemaran yang disebabkan oleh tumpahan minyak, yaitu Xanthomonas campestris dan Pseudomonas
  • Memproduksi plastik yang dapat diuraikan oleh bakteri
  • Mengolah limbah cair menjadi bahan bakar , misalnya limbah dari organik dengan bantuan mikroorganisme diubah menjadi bahan bakar alternative, yaitu biogas (dari feses hewan), gasahol (alkohol dari fermentasi gula tebu).

Contoh soal

Anton melakukan percobaan pembuatan yoghurt dengan langkah-langkah seperti gambar dibawah ini.

Hipotesis yang akan terjadi apabila yoghurt tidak didinginkan di lemari es adalah …

(A) Fermentasi berlanjut tetapi produk (yoghurt)  tidak tahan lama.

(B) Fermentasi tidak berlanjut produk (yoghurt)  tidak bisa tahan lama.

(C) Fermentasi berlanjut sehingga produk (yoghurt)  dapat di simpan lebih lama.

(D) Fermentasi tidak berlanjut sehingga produk (yoghurt) dapat di simpan lebih lama.

  • Jawaban: A

Apabila yoghurt tidak didinginkan di lemari es, fementasi  akan terus berlanjut yang mengakibatkan produksi asam berlebih, hal ini yang membuat yoghurt tidak tahan lama.

EVOLUSI

EVOLUSI

A. PENGERTIAN EVOLUSI

Evolusi secara sederhana didefinisikan sebagai perubahan pada sifat-sifat atau frekuensi gen suatu populasi organisme dari satu generasi ke generasi selanjutnya. Walaupun demikian, definisi “evolusi” juga sering kali ditambahkan dengan klaim-klaim berikut ini:

  1. Perbedaan pada komposisi sifat-sifat antara populasi-polulasi yang terisolasi selama beberapa generasi dapat mengakibatkan munculnya spesies baru.
  2. Semua organisme yang hidup sekarang merupakan keturunan dari nenek moyang yang sama.

Menurut Douglas Futuyma, ‘evolusi biologis dapatlah merupakan proses yang kecil maupun substansial; ia melibatkan segala sesuatu dari perubahan yang kecil pada proporsi alel yang berbeda dalam suatu populasi sampai dengan perubahan terus menerus yang berujung pada organisme proto seperti siput, lebah, jerapah, dan dandelion.

B. PENGERTIAN TEORI EVOLUSI MENURUT PARA AHLI

  1. Carolus Linnaeus (1707 1778), membuat sebuah ketentuan cara mencari keteraturan posisi antarmakhluk hidup dengan mencari persamaan sifat, dan mengelompokkan yang mirip ke dalam satu kelompok. Pengelompokan dilakukan secara berjenjang (diistilahkan dengan takson), mulai dari jenjang yang paling rendah (takson spesies) sampai jenjang yang paling tinggi (takson kingdom). Jenjang ditentukan dari pengelompokan dengan kemiripan sifat-sifat khusus, menempati takson terendah, sampai pada jenjang untuk pengelompokan makhluk hidup dengan kategori sifat-sifat umum pada takson yang paling tinggi. Linnaeus juga membuat suatu cara penamaan jenis makhluk hidup dengan sistem Binomial nomenklatur. Dengan sumbangan ilmunya ini Linnaeus disebut sebagai pendiri Taksonomi, suatu ilmu yang membahas tentang penamaan dan pengelompokan makhluk hidup yang sangat beraneka ragam.
  2. Georges Cuvier (1769 1832), seorang ahli anatomi, tetapi sangat perhatian terhadap paleontologi (ilmu mengenai fosil). Cuvier mendukung teori Katastropi (catastrophism) yang menyatakan bahwa makhluk hidup setiap strata tidak ada hubungan kekerabatan karena setiap strata terbentuk akibat terjadinya bencana alam, seperti gempa, banjir, atau kemarau yang panjang. Jika strata lenyap oleh bencana, muncul strata baru lengkap dengan makhluk hidup baru, yang berpindah dari daerah lain. Dari temuan fosil di lembah Paris, Cuvier menyimpulkan bahwa batuan yang membentuk bumi ini tersusun berupa lapisan-lapisan (strata). Setiap strata dihuni oleh berbagai makhluk hidup yang unik, berbeda strukturnya dengan makhluk penghuni strata lainnya. Cuvier yakin bahwa makhluk modern di lapisan bumi paling atas sangat berbeda dengan makhluk di strata tua di lapisan bawah.
  3. James Hutton (1726 1797), mengemukakan teori gradualisme, yang menyebutkan bahwa bentuk bumi dan lapisan-lapisannya merupakan hasil perubahan yang berlangsung secara bertahap, terus-menerus, dan lambat (dalam waktu lama).
  4. Charles Lyell (1797 1875), mengemukakan teori Uniformitarianisme (keseragaman). Menurut Lyell, proses perubahan lapisan batuan dan bentuk permukaan bumi dari zaman ke zaman selalu sama atau tidak berubah. Charles Darwin, terinspirasi oleh teori Hutton dan Lyell dengan membuat sebuah pemikiran bahwa perubahan bumi secara lambat menunjukkan bumi sudah tua. Kemudian proses yang lambat, tetapi terus-menerus dalam waktu lama pasti menghasilkan perubahan yang cukup besar.
  5. Jean Baptiste Lamarck (1744 1829), melihat adanya kecenderungan makhluk sederhana berubah menjadi makhluk yang lebih kompleks dengan prinsip adanya proses perubahan menuju kesempurnaan. Perubahan menjadi sempurna ini menurut Lamarck karena harus beradaptasi pada lingkungannya. Proses adaptasi ini dijelaskan Lamarck melalui dua hal. Pertama, adanya proses use (menggunakan) dan disuse (tidak menggunakan) dari bagian-bagian tubuh organisme, bergantung pada kebutuhannya. Contoh yang diberikan oleh Lamarck, yaitu otot bisep (otot lengan atas) yang digunakan terus-menerus, dan otot leher jerapah yang digunakan untuk menggapai dedaunan pada pohon-pohon tinggi seperti pada Gambar berikut.

Menurut Lamarck, organ tubuh yang digunakan secara luas untuk menghadapi lingkungan akan berkembang lebih besar, sedangkan bagian tubuh yang kurang digunakan akan mengalami penyusutan. Kedua, Lamarck berkeyakinan adanya pewarisan sifat-sifat yang diperoleh. Keadaan otot bisep yang semakin besar akibat penggunaan terus-menerus akan diwariskan kepada keturunannya. Dengan kata lain, keturunan akan lahir dengan sifat otot bisep besar dengan sendirinya.

Demikian pula, leher panjang jerapah akan terwaris dengan sendirinya kepada keturunannya. Padahal perubahan organ tubuh tersebut hasil modifikasi, dan tidak ada bukti bahwa sifat-sifat yang diperoleh dapat diwariskan. Suatu kehormatan bagi Lamarck, adanya pengakuan bahwa memang adaptasi terhadap lingkungan merupakan produk evolusi.

  1. Pada awalnya seluruh jerapah berleher pendek, sementara daun-daunan makanannya di pohon harus dijangkau karena letaknya yang tinggi.
  2. Karena sering menjangkau daun, leher jerapah semakin panjang sehingga jerapah generasi berikutnya semakin tinggi.
  3. Penyesuaian dan pewarisan hasil adaptasi ini berlanjut sehingga jerapah masa kini berleher panjang.

    6. Charles Darwin (1809 1882), menjelaskan bahwa evolusi menghasilkan keanekaragaman hayati. Makhluk hidup mengalami evolusi melalui mekanisme seleksi alam. Organisme yang kuatlah yang akan melestarikan jenisnya. Darwin, mengemukakan pula adanya kemampuan adaptasi organisme agar mampu melewati seleksi alam. Darwin menggambarkan fenomena ketiga hal ini melalui contoh yang terkenal, yaitu gambar perkembangan leher jerapah.

Contoh ini menjadi komparatif terhadap contoh perkembangan leher jerapah dari Lamarck.

  1. Populasi jerapah, panjang lehernya berbeda-beda, ada yang panjang ada yang pendek.
  2. Terjadi seleksi alam dalam hal mendapatkan makanan. Jerapah berleher pendek mati.
  3. Seleksi alam berlanjut sehingga menghasilkan generasi jerapah seperti sekarang.

Menurut Darwin, seluruh makhluk hidup berkerabat melalui garis keturunan dari organisme yang hidup pada zaman purbakala. Keturunan yang berpencar ke berbagai macam habitat di muka bumi akan mengembangkan kemampuannya beradaptasi sampai setiap jenis sesuai dengan habitatnya. Dalam proses adaptasi inilah sebenarnya makhluk hidup sedang melewati fase seleksi alamiah. Karena adaptasi ke berbagai ragam habitat inilah sejarah makhluk hidup dapat digambarkan seperti sebuah pohon yang berangkat dari sebuah titik, menjalar menjadi batang, cabang, ranting, sampai ke ujung ranting, seperti pendapat Whitaker yang ditunjukkan pada Gambar 4.4. Pada tiap awal percabangan terdapat titik-titik nenek moyang bagi organisme yang berada di cabang-cabangnya. Sungguh analog dengan taksonomi dari Carolus Linnaeus.

  1. Alfred Russel Wallace (1923-1913), mengembangkan teori yang serupa dengan teori Darwin. Dasar teori wallace adalah penelitian Biologi perbandingan di Brasilia dan Hindia Belanda (sekarang Indonesia), dan Malaya. Buku penelitiannya berjudul “On the tendency of varieties to depart indefinitely from the original type”. Teorinya sama dengan yang dikembangkan Darwin.
  2. August Weissman, menumbangkan teori Lamarck. Weismann memotong ekor tikus beberapa generasi. Menurut teori Lamarck, hal tersebut akan menyebabkan timbulnya jenis tikus yang tidak berekor. Namun, hasil percobaan Weismann menunjukkan bahwa sampai generasi terakhir ekor tikus tetap sama panjangnya

  C. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI EVOLUSI

  • Faktor perubahan
  1. Mutasi gen maupun mutasi kromosom menghasilkan bahan mentah untuk evolusi. Tetapi Darwin sendiri sebenarnya tidak mengenal mutasi ini, sementara mutasi merupakan peristiwa yang sangat penting yang mendukung keabsahan teori Darwin.
  2. Rekombinasi perubahan yang dikenal Darwin. Rekombinasi dari hasil-hasil mutasi memperlengkap bahan mentah untuk evolusi.
  • Faktor pengarah :
  1. Dalam setiap species terdapat banyak penyimpangan yang menurun, karenanya dalam satu species tidak ada dua individu yang tepat sama dalam susunan genetiknya (pada saudara kembar misalnya, susunan genetiknya tetap tidak sama).
  2. Pada umumnya proses reproduksi menghasilkan jumlah individu dalam tiap generasi lebih banyak daripada jumlah individu pada generasi sebelumnya.
  3. Penambahan individu dalam tiap species ternyata dikendalikan hingga jumlah suatu populasi species dalam waktu yang cukup lama tidak bertambah secara drastis.
  4. Ada persaingan antara individu-individu dalam species untuk mendapatkan kebutuhan hidupnya dari lingkungannya. Persaingan intra species ini terjadi antara individu-individu yang berbeda sifat genetiknya. Individu yang mempunyai sifat paling sesuai dengan lingkungannya akan memiliki viabilitas yang tinggi. Di samping viabilitas juga fertilitas yang tinggi merupakan faktor yang penting dalam seleksi alam.

D. MEKANISME EVOLUSI

Mekanisme evolusi terjadi karena adanya variasi genetik dan seleksi alam.
Variasi genetik muncul akibat : mutasi dan rekombinasi gen-gen dalam keturunan baru.

Frekuensi Gen

Pada proses evolusi terjadi perubahan frekuensi gen. Bila perbandingan antara genotip-genotip dalam satu populasi tidak berubah dari satu generasi ke generasi, maka frekuensi gen dalam populasi tersebut dalam keadaan seimbang. Frekuensi gen seimbang bila :

  1. Tidak ada mutasi atau mutasi berjalan seimbang (jika gen A bermutasi menjadi gen a, maka harus ada gen a yang menjadi gen A dalam jumlah yang sama).
  2. Tidak ada seleksi
  3. Tidak ada migrasi
  4. Perkawinan acak
  5. Populasi besar

Bila frekuensi gen dalam satu populasi ada dalam keadaan seimbang berlaku Hukum Hardy Weinberg.

Apabila frekuensi gen yang satu dinyatakan dengan p dan alelnya adalah q, maka menurut Weinberg : (p+q)=1

Bila frekuensi gen A=p dan frekuensi gen a =1 maka frekuensi genotip :

AA : Aa : aa : p2 : 2pq : q2

  • Contoh soal

Faktor utama yang menyebabkan penurunan populasi Biston betularia bersayap cerah
setelah revolusi industri adalah ….

  A. seleksi alam
  B. adaptasi terhadap lingkungan
  C. persaingan dalam hal pangan
  D. perubahan warna cerah menjadi gelap
  E. warna gelap lebih adaptif dengan lingkungan

  • Jawab : E

Saat terjadi revolusi industri, pepohonan di Inggris menjadi berwarna gelap akibat polusi industri. Biston bersayap gelap lebih adaptif dengan pepohonan yang berwarna gelap sehingga terhindar dari pemangsanya. Sedangkan yang berwarna cerah tidak dapat bersembunyi dari pemangsanya sehingga mengalami kepunahan.

MUTASI

MUTASI

A. Pengertian

Mutasi merupakan perubahan gen atau kromosom dari suatu individu yang bersifat menurun. Individu yang mengalami mutasi disebut mutan, dan penyebab terjadinya mutasi disebut mutagen.

B. Pembagian Mutasi

  1. Mutasi Gen (Mutasi Titik)

Pada mutasi gen tidak terjadi perubahan lokus, bentuk maupun jumlah kromosom, tetapi menimbulkan perubahan pada m-RNA, dan akibatnya dapat mengubah protein pada sintesis protein sehingga dapat menghasilkan fenotip yang berbeda.

Penyebab muatsi gen:

  • Subtitusi (pertukaran), adalah peristiwa pertukaran atau pergantian basa nitrogen penyusun DNA, yang dibedakan menjadi:

1)   Transisi adalah pergantian basa nitrogen sejenis, misalnya antara basa purin dengan purin atau pirimidin dengan pirimidin. Contoh: A – T diganti menjadi G – S, S – G menjadi T – A.

2)    Transversi adalah pergantian basa nitrogen yang tidak sejenis, misalnya pergantian basa nitrogen purin dengan pirimidin atau sebaliknya. Contoh: T – A diganti menjadi A – T,  G – S menjadi S – G.

  • Adisi/Insersi (penambahan), peristiwa penambahan satu atau beberapa basa nitrogen.
  •  Delesi (pengurangan), peristiwa pengurangan satu atau beberapa basa nitrogen. Delesi ini dapat disebabkan oleh infeksi virus dan radiasi sinar radioaktif.

2. Mutasi Kromosom (Aberasi Kromosom)

Mutasi kromosom akan mempengaruhi beberapa gen, sehingga mutasi kromosom berakibat lebih  nyata pada fenotip atau penampakan individu dibanding mutasi gen.

  • Perubahan Struktur Kromosom

1)      Inversi  adalah peristiwa perubahan urutan lokus (gen) terbalik atau berpindah sebagai akibat dari kromosom yang terpilin sehingga menyebabkan terjadinya penyisipan gen-gen pada lokus dengan urutan yang berbeda dengan sebelumnya. Inversi dibedakan menjadi dua, yaitu parasentris dan perisentris. Inversi parasentris adalah perubahan urutan gen hanya terjadi pada satu lengan saja tanpa berpindah ke lengan yang lain melewati sentromer. Adapun inversi perisentris adalah perubahan urutan gen yang terjadi antara kedua lengan yang melewati sentromer.

2)  Delesi dan Duplikasi. Pada proses delesi, lengan kromosom patah dan kehilangan sebagian lokusnya. Patahan tersebut dapat menempel pada lengan kromosom homolognya atau bebas tidak menempel pada lengan kromosom yang lain. Berdasarkan letak patahan kromosom, delesi dapat dibedakan menjadi dua, yaitu delesi interkalar apabila patahannya terjadi di dua bagian sehingga menyebabkan bagian tengahnya hilang dan delesi terminal apabila patahannya terletak pada ujung lengan kromosom. Contoh pada delesi terminal adalah Sindoma Cri-du-cat. Duplikasi (penambahan) adalah terjadinya penambahan lokus dari patahan lengan kromosom homolognya. Duplikasi pada kromosom manusia dapat terjadi pada kromosom X yang disebut dengan Fragile X syndrome.

3)   Transloksi adalah terjadinya pertukaran gen dari suatu kromosom ke kromosom lain yang bukan homolognya. Berdasarkan jumlah patahan dan cara pertukaran patahan kromosomnya, translokasi dibedakan menjadi tiga, yaitu: a) translokasi tunggal, apabila patahan dari kromosom satu akan menempel pada ujung kromosom lain yang bukan homolognya; b) translokasi perpindahan, apabila kromosom pertama patah di dua tempat dan kromosom yang satunya patah di satu tempat. Patahan kromosom yang di dua tempat akan menyisip pada patahan kromosom yang patahannya satu tempat.

4)      Katenasi kromosom mengalami patah di dua tempat. Bagian patah ini lepas dan kromosom yang bersangkutan kemudian membulat, sehingga ujung-ujung kromosom yang patah akan saling berlekatan.

  • Perubahan Jumlah Kromosom

Perubahan set (euploidi) adalah perubahan pada jumlah n-nya, artinya suatu keadaan jumlah kromosom yang kurang atau lebih dari normal. Perubahan set kromosom dapat diusahakan melalui penghambatan pemisahan kromosom dengan cara induksi kolkisin dan dekapitasi. Euploidi dibedakan menjadi:

1)      Autoploidi: yaitu genom (n) mengganda sendiri karena terjadi gangguan saat meiosis.

2)      Allopoliploidi: yaitu genom mengganda karena terjadi perkawinan antarspesies yang berbeda kromosomnya.

  • Perubahan Penggandaan (Aneusomi)

Aneusomi dapat terjadi karena beberapa hal, yaitu:

1)      Anafase lag , yaitu tidak melekatnya kromatid pada gelendong, pada saat anafase meiosis I.

2)      Nondisjungsi, yaitu gagal berpisahnya kromosom homolog pada waktu anafase dari meiosis.

Macam-macam nondisjungsi:

a)      Monosomi = (2n – 1), salah satu kromosomnya hanya satu.

b)      Trisomi = (2n + 1), salah satu kromosomnya ada tiga.

c)       Tetrasomi = (2n + 2), salah satu kromosomnya ada empat.

d)      Nulisomi = (2n – 2), ada dua macam kromosom yang hanya satu.

Aneusomi dapat mengakibatkan kelainan-kelainan pada manusia, antara lain:

1)      Sindrom Turner, mengalami pengurangan kromosom Y-nya sehingga mempunyai kariotipe 2AA + XO. Orang yang mengalami sindrom Turner berkelamin wanita, tetapi ovarium tidak tumbuh.

2)      Sindrom Klinefelter, penderita memiliki kromosom 2n + 1, Kariotipe: 22AA + XXY. Trisomi terjadi pada gonosomnya. Biasanya testis penderita tidak tumbuh, sehingga mandul (testiculair disgenesis). Gejala lain penderita ini adalah terjadi pertumbuhan payudara tetapi kelaminnya dikenal sebagai laki-laki.

3)      Sindrom Down, penderita memiliki kromosom 2n + 1, kariotipe = 45A + XX atau 45A + XY. Trisomi terjadi pada autosom, pada kromosom nomor 21. Penderita menunjukkan gejala kaki pendek, mata sipit, berjalan lambat. Hal ini disebut mongolisme.

4)      Sindom Patau, Penderita memiliki kromosom 2n + 1, kariotipe = 45A + XX atau 45A + XY. Trisomi pada autosom yang dapat terjadi pada kromosom nomor 13, 14, atau 15. Penderita menunjukkan gejala berkepala relatif lebih kecil, mata kecil, telinga rendah dan buruk, tuli, ada kelainan jantung.

5)      Sindrom Edwards, penderita memiliki kromosom 2n + 1, kariotipe = 45A + XX atau 45A + XY. Trisomi pada autosom, mungkin terjadi pada kromosom nomor 16, 17, dan 18. Biasanya tengkoraknya lonjong, dada pendek dan lebar, telinga rendah dan tidak wajar.

C. Penyebab Mutasi (Mutagen)

  1. Mutagen Biologi: bahan biologi yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi antara lain virus dan bakteri. Virus dapat menjadi mutagen utama karena kemampuan DNA/RNA virus yang mengendalikan peristiwa transkripsi dan translasi pada sel inangnya. Munculnya DNA virus diantara DNA sel inang dapat mempengaruhi metabolisme dan memunculkan senyawa karsinogenik. Bakteri, terutama bakteri patogen diduga dapat menghasilkan protein tertentu yang dapat mengganggu atau menghalangi sintesis protein dan merusak struktur DNA.
  2. Mutagen Kimia: bahan kimia penyebab mutasi adalah pestisida (DDT, BHC, TEM), nitrogen mustrad, hidroksil amino (NH2OH), asam nitrit (HNO2), etil metana sulfonat, etil etan sulfonat, siklamat (pemanis buatan), akridrin (zat pewarna buatan).
  3. Mutagen Fisika: bahan fisika yang dapat menyebabkan mutasi. Contoh: unsur radioaktif (torium, uranium), radiasi sinar X, sinar (α, β, γ).

D. Mutasi Buatan (Mutasi Induksi)

Mutasi buatan merupakan mutasi yang sengaja dibuat manusia. Ditinjau dari kepentingan manusia mutasi buatan dapat dilakukan untuk menghasilkan mutan yang lebih berguna atau lebih menguntungkan dari keadaan individu sebelumnya. Misalnya dalam proses pembuatan bibit tanaman yang unggul.

E. Dampak Mutasi bagi Makhluk Hidup

  1. Mutasi gen dapat menyebabkan beberapa penyakit pada manusia, antara lain albinisme dan anemia sel sabit (sickle cell anemia). Penyakit sickle sell anemia adalah suatu bentuk abnormalitas pada eritroit yang disebabkan oleh gen resesif.
  2. Pada proses mutasi buatan, mutagen kebanyakan bersifat karsinogenik (zat pemacu terjadinya kanker).
  3. Dampak mutasi pada tanaman buah tanpa biji (partenokarpi) menyebabkan kesulitan pada tanaman untuk menghasilkan biji bagi tanaman generasi berikutnya.

F. Keuntungan Mutasi bagi Manusia dan Makhluk Hidup Lain

  1. Tanaman mutan yang bersifat poliploidi yang dihasilkan dari induksi digitonin dan kolkisin. Individu poliploidi mempunyai ciri berbuah besar, tidak berbiji dan berproduksi tinggi.
  2. Mutasi radiasi dengan sinar gamma menghasilkan bibit unggul. Contoh: pada padi Pelita I dan II menghasilkan padi jenis Atomita I dan II, dimana bibit unggul ini mempunyai kelebihan tahan terhadap wereng coklat dan bakteri pucuk Xanthomonas oryzae dan dapat toleran terhadap air asin.
  3. Mutasi radiasi dengan isotop Co-60 dapat menghasilkan varietas kedelai unggul. Kedelai ORBA setelah dimutasikan menjadi varietas Muria yang mempunyai kelebihan antara lain: tanaman pendek, kompak dan tidak mudah rebah, potensi hasil tinggi, tahan terhadap penyakit karat daun, polong yang matang tidak mudah pecah, fiksasi nitrogen dalam akar lebih efektif.
  4. Mutasi radiasi menghasilkan jantan mandul untuk mengendalikan populasi hama. Radiasi pada wereng jantan akan mengakibatkan wereng menjadi mandul. Jantan mandul ini selanjutnya dilepas ke populasi wereng, sehingga menghambat terbentuknya keturunan dalam jumlah yang besar. Dengan demikian, populasi wereng lambat laun akan menurun.
  5. Penghambatan pertumbuhan dan perkembangan kanker dan HIV. Meradiasi sel kanker dan HIV menyebabkan sel-sel tersebut mengalami perubahan struktur DNA dan mengakibatkan dihasilkannya senyawa antipertumbuhan kanker dan anti-HIV sehingga terjadi penghambatan terhadap pertumbuhan sel kanker dan infeksi HIV pada sel darah putih.
  • Contoh soal

Istilah biologi untuk organisme yang kehilangan satu pasang kromosomnya lantaran mutasi ialah ….
A. Monosomi
B. Nulliosomi
C. Trisomi 

D. Tetrasomi 

E. Aneusomi 

  • Jawaban: B
    Aneusomi ialah salah satu dari perubahan jumlah kromosom dimana set kromosomnya normal namun pada set tertentu tidak normal. Misal Syndrome Down pada no 1- 20, dan 22 – 23 normal namun pada nomer 21 tidak normal. Jadi tidak jauh perbedaannya dengan kromosom normal. Jika kromosom insan normal 46 buah (2n) maka Aneusomi bisa bertambah atau berkurang 1 atau 2 jadi 47 kromosom atau 45 kromosom.

Aneusemi atau perubahan penggandaan dibedakan menjadi 4 cuilan yaitu :

  • Trisomi Salah satu kromosomnya ada tiga (2n + 1).
  • Tetrasomi Salah satu kromosomnya ada empat (2n + 2).
  • Monosomi Salah satu kromosomnya spesialuntuk ada satu (2n – 1).
  • Nulisomi Ada dua macam kromosom yang masing-masing spesialuntuk satu sehingga organisme tersebut belum sempurnanya satu pasang kromosom (2n – 2)

PEWARISAN SIFAT

PEWARISAN SIFAT

Istilah dalam Pewarisan Sifat

  1. Parental: induk atau orang tua atau tetua. Parental disingkat P.
  2. Filial: keturunan yang diperoleh sebagai hasil dari perkawinan parental. Keturunan pertama disingkat F1, keturunan kedua disingkat F2, keturunan ketiga disingkat F3, dan seterusnya.
  3. Dominan: sifat yang muncul pada keturunan, yang artinya dalam suatu perkawinan sifat ini dapat mengalahkan sifat pasangannya.

Gen dominan: gen yang dapat mengalahkan atau menutupi gen lain yang merupakan pasangan alelnya dan memakai simbol huruf besar.

  • Resesif: sifat yang muncul pada keturunan, yang artinya dalam suatu perkawinan sifat ini dapat dikalahkan oleh sifat pasangannya.

Gen resesif: gen yang dikalahkan atau ditutupi oleh gen lain yang merupakan pasangan alelnya dan memakai simbol huruf kecil.

  1. Genotip: susunan genetik suatu sifat yang dikandung suatu individu yang menyebabkan munculnya sifat-sifat pada fenotip.
  2. Fenotip: sifat lahiriah yang merupakan bentuk luar yang dapat dilihat atau diamati.
  3. Alel: anggota pasangan gen yang mempunyai sifat alternatif sesamanya. Gen-gen ini terletak pada lokus yang bersesuaian dari suatu kromosom yang homolog.
  4. Homozigot: pasangan alel dengan gen yang sama, keduanya gen dominan atau resesif.
  5. Heterozigot: pasangan alel dengan gen yang tidak sama, yang satu gen dominan dan lainnya gen resesif.
  6. Pembastaran: perkawinan antara dua individu yang mempunyai sifat beda.

 3. Hukum Mendel

  • Hukum Mendel I (Hukum Segregasi), menyatakan bahwa ketika berlangsung pembentukan gamet pada individu, akan terjadi pemisahan alel secara bebas. Persilangan monohibrid membuktikan hukum Mendel I. Persilangan monohibrid merupakan persilangan dengan satu sifat beda. Untuk mengetahui keadaan genotip F1 dapat dilaksanakan:

1)      testcross (uji silang):  mengawinkan individu hasil hibrida (F1) dengan salah satu induknya yang homozigot resesif. Tujuan uji silang ini untuk mengetahui keadaan genotip suatu individu, apakah homozigot atau heterozigot.

2)      backcross (silang balik): mengawinkan individu hasil hibrida (F1) dengan salah satu induk, baik induk homozigot dominan ataupun  resesif. Tujuan backcross adalah untuk mengetahui genotip induknya.

Intermediet: penyilangan dengan satu sifat beda, namun sifat dominan tidak mampu menutupi sifat resesif sehingga muncul sifat diantara keduanya.                 

  • Hukum Mendel II, menyatakan bahwa pada saat penentuan gamet, gen-gen sealel akan memisah secara bebas dan mengelompok secara bebas pula. Persilangan dihibrid merupakan bukti berlakunya hukum Mendel II. Mendel melanjutkan persilangan, dengan menyilangkan tanaman yang memiliki dua sifat beda (dihibrid), yaitu warna dan bentuk kacang ercis. Dia menyilangkan kacang ercis biji bulat (B) warna kuning (K) dengan kacang ercis biji kisut (b) warna hijau (k). Hasilnya F1 memiliki fenotip kacang ercis biji bulat warna kuning (100%). Setelah F1 disilangkan dengan sesamanya menghasilkan keturunan F2 dengan rasio fenotip 9 (bulat kuning) : 3 (bulat hijau) : 3 (kisut kuning) : 1 (kisut hijau).

    4. Penyimpangan Semu Hukum Mendel

Pada persilangan dihibrid pada keturunan ke-2 (F2) akan mempunyai perbandingan fenotip = 9 : 3 : 3 : 1. Tetapi dalam keadaan tertentu perbandingan fenotip tersebut tidak berlaku. Dari beberapa percobaan, ternyata ada penyimpangan hukum Mendel. Hal itu dapat terjadi karena adanya interaksi antargen, atau suatu gen dipengaruhi oleh gen lain untuk memunculkan sifat tertentu sehingga menyebabkan perbandingan fenotip yang keturunannya menyimpang dari hukum Mendel. Keadaan semacam ini disebut penyimpangan hukum Mendel.

Jika gen yang berinteraksi dihibrid yang menurut Mendel perbandingan fenotip F2 adalah 9 : 3 : 3 : 1 dapat menjadi 9 : 3 : 4 (kriptomeri),   9 : 7 (komplementer),  15 : 1 (polimeri) atau 12 : 3 : 1. (epistasis dan hipostasis) dan interaksi gen 9 : 3 : 3 : 1 dengan sifat baru yang berbeda dengan kedua induknya.

  1. Pautan

Merupakan gen-gen yang terletak pada kromosom yang sama atau dalam satu pasang kromosom homolog. Pautan antara dua macam gen atau lebih akan menghasilkan keturunan dengan perbandingan genotip dan fenotip yang lebih sedikit bila dibandingkan dengan gen-gen yang tidak berpautan. Hal ini disebabkan gamet-gamet yang dihasilkan jumlahnya lebih sedikit.

  1. Pindah Silang (Crossing Over)

Pindah silang diartikan sebagai peristiwa bertukarnya bagian kromosom satu dengan kromosom lainnya yang homolog, atau bagian kromosom lainnya yang tidak homolog. Peristiwa pindah silang terjadi pada pembelahan meiosis profase I, subfase pakiten dan akan berakhir pada metafase I.

Pindah silang akan menghasilkan keturunan yang terdiri atas kombinasi parental (KP) dan rekombinan (RK).

Nilai pindah silang adalah angka yang menunjukkan persentase rekombinasi dari hasil-hasil persilangan. Semakin jauh jarak antarkedua gen, semakin besar kemungkinan terjadinya pindah silang. Nilai pindah silang (NPS) dapat dihitung dengan rumus:

Peta kromosom adalah suatu gambar yang menyatakan jarak gen-gen yang terletak pada lokus yang berderet-deret dalam suatu kromosom. Ukuran yang dipakai untuk menentukan jarak antargen antarlokus disebut unit.

Titik pengukuran jarak antargen dimulai dari sentromer, jika gen a berjarak 12,5 unit, berarti gen A berjarak 12,5 unit dari sentromer. Jika gen B berjarak 15,5 unit, berarti gen B berjarak 15,5 unit dari sentromer. Berdasarkan informasi jarak gen A dan B dari sentromer kita dapat menghitung jarak antara gen A dengan B, yaitu 15,5 – 12,5  = 3 unit.

  1. Penentuan Jenis Kelamin

Penentuan jenis kelamin pada berbagai organisme tidak sama. Beberapa tipe penentuan jenis kelamin yang dikenal adalah sebagai berikut.

  • Sistem XX – XY

1)  Pada manusia: wanita 44 A + XX atau 22 AA + XX, pria 44 A + XY atau 22 AA + XY

2)  pada Lalat buah:  XX → betina (6 A + XX atau 3 AA + XX), XY → jantan (6 A + XY atau 3 AA + XY)

  • Sistem XX – XO (pada belalang): XX → betina (22A + XX), XO → jantan (22A + XO).
  • Sistem ZW – ZZ (pada kupu-kupu, ngengat, ikan, burung): ZW → betina (78 A + ZW), ZZ → jantan (78 A + ZZ).
  • Sistem ZO – ZZ (pada ayam, itik): ZO → betina (76A + ZO), ZZ → jantan (76A + ZZ).

     8. Pautan Seks

Merupakan peristiwa tergabungnya beberapa sifat pada kromosom seks. Pautan seks dapat terjadi pada kromosom X atau kromosom Y.

Contoh: gen penentu warna mata pada lalat Drosophila terpaut pada kromosom X.

  1. Gen Letal

Merupakan gen yang dalam keadaan homozigot menyebabkan kematian pada individu yang membawanya.

  • Gen letal dominan: jika gen dominan dalam keadaan homozigot menyebabkan kematian. Contoh:

1)      Thallasemia (ThTh) pada manusia;

2)      Tikus bulu kuning (KK);

3)      Ayam Redep (RR);

4)      Ayam tidak berjambul (JJ).

  • Gen letal resesif: jika gen resesif dalam keadaan homozigot menyebabkan kematian. Contoh:

1)      Sapi Bulldog (dd);

2)      Sickle cell (ss) pada manusia;

3)      Kelinci Pegler (pp).

  B. Hereditas pada Manusia

  • Golongan Darah

Golongan darah bersifat menurun (genetis). Golongan darah pada manusia dapat dikelompokkan menjadi 3 kelompok, yaitu:

  1. Sistem ABO ditentukan oleh 3 macam alel, yaitu Ia, Ib, dan Io;
  2. Sistem Rhesus, ditentukan oleh gen Rh untuk rhesus (+) dan gen rh untuk rhesus (-). Alel Rh bersifat dominan terhadap alel rh;
  3. Sistem MN, ditentukan oleh 2 macam alel, yaitu LM dan LN.
  • Cacat dan Penyakit Menurun pada Manusia

Ciri-ciri penyakit menurun:

  1. tidak menular pada orang lain;
  2. tidak dapat disembuhkan, karena ada kelainan dalam substansi hereditas (gen);
  3. umumnya dikendalikan oleh gen resesif dan hanya muncul pada seseorang yang homozigot resesif.

Cacat dan penyakit menurun pada manusia dapat diwariskan melaui autosom dan ada yang melalui kromosom seks (terpaut seks).

  • Terpaut Autosom

1)      Albino, disebabkan ketidakmampuan tubuh membentuk enzim pengubah tirosin menjadi pigmen melanin yang dikendalikan oleh gen resesif a. Orang normal memiliki genotip AA dan normal carier Aa. Seorang albino dapat lahir dari pasangan yang keduanya carier.

2)      Polidaktili, merupakan kelainan bawaan dalam autosom yang dibawa oleh gen dominan. Penderita dapat dilahirkan dari pasangan orang tua yang sama-sama polidaktili heterozigot (Pp), atau dari pasangan yang salah satu polidaktili (PP) dan yang lainnya normal (pp).

3)      Brakidaktili, merupakan kelainan yang berupa memendeknya jari-jari akibat ruas-ruas jarinya pendek. Kelainan ini dikendalikan oleh gen dominan (B) yang bersifat letal. Dengan demikian, keadaan dominan homozigot (BB) akan menyebabkan kematian, genotip heterozigot (Bb) akan menyebabkan brakidaktili, dan homozigot resesif (bb) normal.

  • Terpaut pada Kromosom Seks Manusia

1)      Gen-gen abnormal terpaut kromosom Y (Holadrik) antara lain:

  1. a)      webbed toes, merupakan kelainan sifat yang ditandai dengan pertumbuhan selaput diantara jari-jari, seperti halnya kaki bebek atau kaki katak. Sifat tersebut dikendalikan oleh resesif (wt) sedangkan gen dominan Wt menentukan keadaan normal.
  2. b)      hyserix gravior, merupakan kelainan yang ditandai dengan pertumbuhan rambut yang kasar dan panjang, mirip duri landak. Sifat rambut ini dikendalikan oleh gen resesif (hg). Gen Hg mengekspresikan pertumbuhan rambut normal.
  3. c)       hypertrikosis, merupakan kelainan yang ditandai dengan pertumbuhan rambut yang berlebihan pada tubuh. Sifat ini dikendalikan oleh gen resesif (ht). Gen H menyebabkan keadaan normal.

2)      Gen-gen abnormal terpaut kromosom X antara lain:

  1. a)      Hemofilia, penyakit genetik dimana darah sukar membeku pada saat terjadi luka. Tubuh mengalami kegagalan dalam pembentukan enzim tromboplastin (enzim pembeku darah) sehingga penderita akan sering mengalami pendarahan. Gen ini bersifat resesif yang terkandung dalam kromosom X. Oleh karena itu, genotip penderitanya menjadi XhXh (letal), dan XhY, sementara wanita carier adalah XHXh. Wanita hemofilia hanya ada secara teori, sebab akan mati pada saat embrio.
  2. b)      Buta Warna (Colour Blind), kelainan pada retina mata seseorang, yaitu pada sel kerucutnya tidak peka terhadap cahaya yang berwarna. Jika buta warna dibawa oleh gen resesif cb yang terpaut pada kromosom X, maka penderitanya adalah XcbXcb dan XcbY, sementara XCBXcb adalah wanita carier.
  3. c)       Anenamel (Gigi Tak Beremail), kelainan ini dibawa oleh gen yang bersifat dominan pada kromosom X. Gen g menentukan gigi normal, sementara gen G anenamel. Ciri-cirinya antara lain gigi kekurangan lapisan email sehingga giginya berwarna coklat dan lebih cepat rusak. Penderita bergenotip XGY, XGXG, dan XGXg. sementara genotip normalnya adalah XgY dan XgXg.
  4. d)      Anodontia, kelainan yang dibawa oleh kromosom X dan muncul dalam keadaan resesif. Ciri-cirinya antara lain tidak memiliki gigi sehingga tampak ompong. Kelainan ini lebih sering dijumpai pada pria sebab seorang pria yang mengandung satu gen a (gen anodontia) sudah menampakkan gejalanya (XaY), sementara pada wanita baru menampakkan sebagai penderita jika genotipnya XaXa
  • Contoh soal

Thalasemia adalah kelainan genetik yang disebabkan rendahnya kemampuan pembentukkan hemoglobin. Berikut adalah diagram persilangan individu Thalasemia. Tentukan presentase anak yang mungkin lahir …

  A. 25% Thalasemia mayor, 50% Thalasemia minor, 25% normal

  B. 50% Thalasemia mayor, 25% Thalasemia minor, 25% normal

  C. 75% Thalasemia mayor, 25% Thalasemia minor

  D. 75% Thalasemia mayor, 25% normal

  • Jawaban: A

Parental           :  Thth        ><   Thth

        Gamet     :  Th, th                       Th, th

        Filial (F1)            :  ThTh, Thth, Thth, thth

Ket: ThTh= Thalasemia      mayor 25%

       Thth= Thalasemia minor 50 %

       thth=  normal 25%

PEMBELAHAN SEL

PEMBELAHAN SEL

Reproduksi sel membahas tentang macam pembelahan sel, mekanisme pembelahannya, serta contoh dari pembelahan sel. Esensi proses pembelahan sel adalah mengenai penggandaan kromosom serta mekanisme pewarisan kromosom dari ‘sel induk’ ke ‘sel anak’. Reproduksi sel bertujuan untuk menambah jumlah dan jenis sel, atau membentuk sel-sel lain dengan tujuan tertentu. Sel merupakan unit kehidupan terkecil yang reproduktif. Sel baru dihasilkan melalui proses membelah diri menjadi 2 sel baru/ sel anak. Pembelahan sel adalah peristiwa alami yang harus terjadi karena mempengaruhi kelangsungan hidup suatu makhluk hidup. Ada tiga jenis pembelahan sel, yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis.

  1. AMITOSIS

Pembelahan secara langsung biasa terjadi pada mahluk hidup bersel tunggal (uniseluler). merupakan reproduksi mahluk hidup itu sendiri. prmmbelahan amitosis tidak didahului pembentukkan benang gelondong maupun pembelahan inti. Amitosis merupakan cara reproduksi vegetatif pada organisme prokariotik dan protojoa, langsung menghasilkan dua sel anakan, sehingga sering disebut pembelahan, setiap sel anak mewarisi sifat-sifat induknya. pembelahan amitosis senantiasa menghasilkan keturunan yang memiliki sifat yang identik dengan induknya.

                             Gambar Pembelahan Amitosis pada Amoeba

  1. MITOSIS DAN SIKLUS SEL

Pembelahan mitosis merupakan pembelahan secara tidak langsung atau melalui tahap-tahap yang terjadi pada perbanyakkan sel tubuh. Sel yang membelah secara mitosis akan menghasilkan dua sel anakkan yang masing-masing memiliki sifat dan jumlah kromosom yang sama dengan induknya. Siklus sel adalah kejadian-kejadian yang berlangsung dengan urutan tertentu yang dimulai dari pembelahan sel hingga pembelahan sel dalam pembentukkan sel anakkan. Siklus ini meliputi dua fase, yaitu fase interfase dan fase mitotik. Pembelahan mitosis berlangsung secara bertahap melalui beberapa fase, yaitu :

TAHAP PEMBELAHAN MITOSIS

Interfase
Merupakan fase istirahat dari pembelahan sel. Namun tidak berarti sel tidak beraktifitas justru tahap ini merupakan tahap yang paling aktif dan dan penting untuk mempersiapkan pembelahan.
Fase ini membutuhkan waktu paling lama dibandingkan dengan fase fase pembelahan sel (fase mitotik). Terbagi atas tiga fase, yaitu:

  • Fase G1 (growth 1/pertumbuhan 1)

Merupakan fase paling aktif berlangsung selama 9 jam. Pada fase ini sel mengadakan pertumbuhan dan perkembangan. Pada fase ini sel bertambah ukuran dan volumenya.

  • Fase S (Sintesis)

Merupakan fase sintesis DNA atau duplikasi kromosom, dengan waktu 10 jam

  • Fase G2 (Growth 2/Pertumbuhan 2)

Merupakan fase yang didalamnya terjadi proses sintesis protein. Pada fase ini sel siap untuk mengadakan pembelahan

Sekali lagi bahwa fase Mitosis tidak diawali dengan Interfase tetapi Fase Profase , karena Interfase merupakan persiapan mitosis , merupakan fase istirahat sel tidak membelah.
sedangkan Mitosis itu Fase sel melakukan pembelahan / reproduksi. Mitosis terjadi pada sel-sel tubuh (somatic). Terdiri atas 4 tahapan yang saling berurutan : profase, metaphase, anaphase dan telofase

  1. Profase
  • Benang kromatin memendek dan menebal menjadi kromosom
  • Tiap kromosom mengadakan replikasi menghasilkan kromatid
  • Sentriol (pada sel hewan) mulai memisah dan mengarahkan benang-benang gelendong
  • Pada akhir profase ditandai dengan menghilangnya membrane inti

  1. Metafase
  • kromosom berjajar di bidang equator/ bidang pembelahan

  1. Anafase
  • merupakan tahap pembelahan inti
  • sentromer membelah dan kromatid memisahkan diri bergerak ke kutub yang berlawanan, berperan sebagai kromosom tetapi bergeraknya masih dalam benang gelendong

  1. Telofase
  • kromosom sampai di kutub masing-masing dan menjadi kromatin kembali
  • spindle mulai lenyap dan nucleolus muncul kembali
  • membrane inti terbentuk kembali
  • sekat sel/ lekukan sel terbentuk sehingga sel terbagi dua bagian (sitokinesis)dengan jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom sel induk

  1. MEIOSIS

Meiosis terjadi pada alat reproduksi/gametangium/ gonat pada saat pembentukan gamet (gametogenesis). Menghasilkan sel anak yang memiliki jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom sel induk (n) sehingga disebut sebagai pembelahan reduksi. Meiosis diperlukan agar hasil peleburan antara gamet jantan dan gamet betina tetap memiliki jumlah kromosom 2n. Meiosis terdiri dari 2 tahap, yaitu : Meiosis I dan Meiosis II. , masa istirahat antara keduanya disebut interfase.

Sel somatik manusia terdiri dari 46 kromosom (23 pasang kromosom), setengah berasal dari tiap orang tua. Masing-masing dari 22 autosom maternal memiliki kromosom paternal yang homolog. Pasangan kromosom ke 23 adalah kromosom seks yang menentukan jenis kelamin seseorang. Sel ovum dan sperma hanya mempunyai setengah kromosom (haploid / n), apabila ovum dan sperma bersatu (fertilisasi) akan terbentuk zigot diploid (2n) yang akan tumbuh menjadi individu baru dengan gen hasil kombinasi dari ovum dan sperma.

  1. Meiosis I

1). Profase I, dibagi menjadi beberapa tahap :

  • Leptonema     : benang-benang kromatin menjadi kromosom
  • Zigonema       : kromosom homolog berdekatan dan bergandengan.tiap pasang kromosom homolog disebut bivalen.
  • Pakinema      : tiap-tiap bagian kromosom homolog mengganda, tetapi masih dalam satu ikatan sentromer sehingga terbentuk tetrad.
  • Diplonema     : kromatiddari tiap-tiap belahan kromosom memendek  dan membesar. Kromatid homolog tampak saling menjauhi tetapi tetap saling terikat bersama oleh kiasmata. Terjadi pindah silang (crossing over).
  • Diakinesis      : kromatid masih melanjutkan gerakan untuk saling menjauhi dan kiasmata mulai bergerak menuju ujung- ujung kromosom. Sentrosom membentuk dua sentriol yang masing-masing membentuk benang gelendong pembelahan. Satu sentriol tetap sedang yang lain bergerak kea rah kutub yang berlawanan. Membran  inti dan nucleolus

2). Metafase

Menyerupai tahap metaphase pada mitosis, pembeda dengan metaphase pada mitosis adalah sentromer setiap pasang homolog menempel pada gelendongnya, satu di atas dan satu di bawah bidang equator

3). Anafase I

  • Setiap pasangan kromosom homolog berpisah bergerak kea rah kutub yang berlawanan
  • Sentromer belum membelah

4). Telofase I

  • Selubung inti terbentuk, nucleolus muncul kembali
  • Kromatin muncul kembali
  • Terjadi sitokinesis
  • Sentriol berperan sebagai sentrosom kembali

      2. Meiosis II

1). Profase II

a). Sentrosom membentuk dua sentriol yang letaknya berlawanan kutub dan  dihubungkan oleh spindle

b).  Membran inti dan nukleus lenyap

c).  Kromatin berubah menjadi kromosom yang dijerat oleh spindle

 2). Metafase II

a). Kromosom berada di equator

b). Kromatid berkelompok  dua-dua

c). Belum terjadi pembelahan sentomer

3). Anafase II

a). Chromosomes melekat pada kinetokor spindel ke arah kutub yang berlawanan, sehingga sentromer terbelah

b). Masing-masing kromatid bergerak ke arah yang berlawanan

Telofase II

a). Kromatid berkumpul pada kutub pembelahan dan berubah kembali jadi kromatin

b). Membran inti dan nukleus terbentuk lagi

c). Akhir pembelahan meiosis II akan terbentuk 4 sel yang masing-masing mengandung setengah dari kromosom induknya.( n )

Perbedaan Pembelahan Mitosis dengan Pembelahan Meiosis

Total informasi genetis yang disimpan dalam DNA suatu sel disebut genom. Genom (jumlah set dasar kromosom terkecil) DNA tersusun atas gen-gen. Tiap gen mengandung satu unit informasi mengenai suatu karakter yang dapat diamati. Gen bertanggung jawab terhadap suatu sifat-sifat genetik. Gen terletak di dalam kromosom, dengan kata lain gen adalah fragmen DNA di dalam kromosom dan berfungsi untuk menyampaikan informasi genetik dari satu generasi ke generasi berikutnya. Letak suatu gen pada kromosom disebut lokus. Letak gen-gen yang terdapat pada suatu kromosom disimbolkan dengan garis-garis pendek horizontal melewati garis panjang vertical. Alel berasal dari kata latin allelon yang berarti bentuk
lain, adalah versi alternatif gen yang menjelaskan adanya variasi pada pewarisan suatu sifat.
Hal yang mendasar pada pembelahan sel adalah sel-sel induk harus mewariskan materi genetik dan perangkat metabolik yang cukup agar sel anakan yang terbentuk dapat mandiri. Terdapat dua cara pembelahan sel pada tumbuhan tingkat tinggi, yaitu pembelahan mitosis dan pembelahan meiosis. Pembelahan mitosis terjadi pada sel-sel somatik, sedangkan pembelahan meiosis terjadi pada sel-sel gamet.

Mitosis ialah pembelahan sel yang menghasilkan dua sel anakan yang masing-masing sel anakannya mengandung jumlah kromosom sama dengan induknya. Mitosis terjadi selama pertumbuhan. Pada tumbuhan mitosis terjadi pada sel-sel meristem pada ujung akar dan ujung tunas batang.

Meiosis merupakan pembelahan reduksi, dimana jumlah kromosom dalam inti akan mengalami reduksi (pengurangan), sehingga sel-sel baru hasil pembelahan hanya mempunyai separuh dari kromosom induk. Meiosis terjadi pada sel-sel kelamin yaitu pada saat pembentukan gamet (gametogenesis).Pada tanaman sel-sel ini terdapat dalam kepala sari atau bakal buah dari bunga yang masih kuncup.

Gametogenesis pada tanaman terbagi menjadi dua yaitu mikrosporogenesis (jantan) dan makrosporogenesis (betina). Proses sporogenesis dimulai dengan terbelahnya sel induk mikrospora menjadi 2 sel anakan (dyad). Ini merupakan pembelahan heterotipe (tipe yang berlainan) dan kemudian 2 sel anakan yang terbentuk akan membelah menjadi 4 sel anak (tetrad). Ini merupakan meiosis II atau pembelahan homotipe (tipe yang sama), untuk kemudian masing-masing sel hasil pembelahan akan berkembang menjadi sel kelamin jantan atau betina.

  1. Mikrosporogenesis

Gamet jantan (serbuk sari) dibentuk di kepala sari. Di dalam kepala sari terdapat ruang serbuk sari yang jumlahnya tergantung spesiesnya. Di tiap ruang ini terdapat sejumlah sel induk, yaitu mikrosporosit (2n) yang kemudian membelah secara meiosis sehingga terbentuk empat mikrospora. Tiap mikrospora berkembang menjadi mikrospora dewasa atau serbuk sari. Tiap serbuk sari mengandung satu sel tabung dan satu inti generatif yang siap membuahi.

  1. Makrosporogenesis

Putik (alat kelamin betina) terdiri dari kepala putik (stigma), tangkai putik (stilus), dan ovarium yang berisi bakal biji (ovul). Di ovarium terdapat sel induk (megasporosit) yang bersifat diploid. Setelah sel induk membelah secara meiosis terbentuklah empat sel. Namun, hanya satu yang bertahan menjadi makrospora sedangkan tiga yang lain mengalami degenerasi. Inti sel makrospora kemudian membelah menjadi dua, membelah lagi menjadi empat, kemudian membelah lagi sehingga terdapat delapan inti haploid. Selanjutnya, tiga inti berada di dekat mikrofil, yaitu dua sebagai sinergid (pengiring) dan satu di tengah diapid sinergid sebagai ovum. Tiga inti lain berada di tempat yang berlawanan dengan mikrofil sebagai antipoda. Dua inti bergabung di tengah sebagai inti kandung lembaga sekunder (endosperm). Pada perkembangan berikutnya, ovum siap untuk dibuahi. Pembuahan yang terjadi akan menghasilkan zigot yang bersifat diploid dan endosperma yang bersifat triploid.

  • Contoh soal

Berikut ini merupakan beberapa peristiwa dalam siklus sel.

  1. terjadi duplikasi DNA
  2. struktur kromosom terlihat secara jelas
  3. sel tumbuh dan bertambah volumenya
  4. penyusun benang gelendong

Peristiwa yang terjadi selama interfase adalah …..

  A. 1 dan 2

  B. 1 dan 3

  C. 1 dan 4

  D. 2 dan 4

  E. 3 dan 4

  • Jawaban : B

Peristiwa yang terjadi selama fase interfase, yaitu:
– terjadi duplikasi DNA
– sel tumbuh dan bertambah volumenya

GENETIKA

GENETIKA

Suatu molekul pembawa informasi genetik harus berupa

(1) molekul besar (makromolekul);

(2) beraneka ragam;

(3) dapat dibedah menjadi kode-kode genetik yang dapat dikutip (transkripsi) dan diterjemahkan (translasi) menjadi protein dan

(4) molekul pembawa informasi genetik harus bersifat kekal agar dapat diperbanyak dan diwariskan ke generasi selanjutnya.

A. DNA DAN RNA

Ada dua macam asam nukleat yang telah dikenal. DNA terdapat hampir seluruhnya dalam kromosom organisme tingkat tinggi. DNA dalam sel haploid untuk semua organisme pada dasarnya sama dan jumlahnya berubah-ubah dengan adanya replikasi kromosom. Jumlah dan jenis protein di dalam sel haploid berubah-ubah tidak tergantung pada jumlah kromosom. Asam nukleat yang lain adalah RNA yang terdapat dalam inti dan sitoplasma.

  1. DNA
    Struktur DNA adalah sebagai berikut :
    a. gula deoksiribosa.
    b. phosphat, berfungsi sebagai penghubung dan pengikat molekul gula yang satu dengan molekul gula yang lain.
    c. basa nitrogen, meliputi pirimidin dan purin.
    Pirimidin : sitosin (S) dan timin (T)
    Purin : adenin (A) dan guanin (G)
    Gambar. Struktur DNA
    Sifat-sifat DNA sebagai materi genetika adalah :
    a) Mampu melakukan replikasi dengan mengarahkan pembuatan salinan dirinya sendiri.
    b) Mampu melakukan mutasi (perubahan kimia) dan memindahkan perubahan-perubahan tersebut ke generasi berikutnya.
    c) Mampu menyimpan informasi yang menentukan sifat-sifat sel dan organisme.
    d) Mampu menggunakan informasi yang disimpannya untuk melangsungkan sintesis protein struktural dan protein pengatur esensial untuk kerja sel atau organisme.
    Watson dan Crick (1953), berpendapat bahwa molekul DNA mempunyai bentuk sebagai pita spiral dobel yang saling berpilin (double helix). Struktur double helix ini hanya akan stabil bila :
    a. Adenin berpasangan dengan timin (A-T).
    b. Sitosin berpasangan dengan guanine (S-G).
    Basa nitrogen saling berpasangan antara satu pita DNA dengan pita pasangannya melalui ikatan hidrogen, yaitu : a) Adenin dengan timin, oleh 2 atom hidrogen. b) Sitosin dengan guanin, oleh 3 atom hidrogen.

Ukuran pita DNA lebih panjang daripada pita RNA. Dan fungsi dari DNA yakni berkaitan dengan penurunan sifat yakni pembawa informasi genetik dan sintesis protein. Namun kadar/jumlah DNA tidak dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein.

  1. RNA
    Struktur RNA adalah sebagai berikut :
    a. gula ribosa.
    b. phosphat, berfungsi sebagai penghubung dan pengikat molekul gula yang satu dengan molekul gula yang lain.
    c. basa nitrogen, meliputi pirimidin dan purin.
    Pirimidin : sitosin (S) dan urasil (U)
    Purin : adenin (A) dan guanin (G)

Struktur pita tunggal ini hanya akan stabil bila :
a) Adenin berpasangan dengan urasil (A-U).
b) Sitosin berpasangan dengan guanine (S-G).

Ukuran pita tunggal RNA lebih pendek daripada pita DNA. Dan fungsi dari RNA yakni sebagai tempat sintesis protein/asam amino. Dan kadar/jumlah RNA ini dipengaruhi oleh aktivitas sintesis protein. DNA dan RNA juga berperan dalam sintesa protein. Sintesa protein (penyusunan protein) suatu makhluk hidup terjadi pada ribosom. Tahapan-tahapan sintesa protein:
a. Transkripsi (percetakan)

  1. Peristiwa ini dimulai dengan membukanya double helix DNA, satu pitanya mencetak ARN duta (mRNA).
  2. Pita DNA yang mencetak mRNA disebut pita sense, dan yang lainnya yang tidak mencetak mRNA disebut pita anti sense.
  3. Urutan basa nitrogen yang terdapat pada ARN duta selanjutnya disebut kode genetik.
    4. mRNA akan meninggalkan nukleus dengan membawa kode genetik menuju sitoplasma.

b. Translasi (penterjemahan kode genetik atau kodon yang dibawa oleh mRNA)

  1. mRNA yang membawa kodon melekat pada ribosom, selanjutnya ARN transfer (tRNA) yang selalu ada di sitoplasma akan menterjemahkan kodon yang dibawa oleh mRNA, urutan basa nitrogen tRNA tersebut disebut antikodon.
  2. Setiap satu kodon terdiri atas 3 basa nitrogen dan akan membentuk satu macam asam amino.

B. KROMOSOM

Kromosom berasal dari kata chromos (warna) dan soma (tubuh). Kromosom adalah suatu struktur padat yang terdiri dari dua komponen molekul, yaitu protein dan DNA. Kromosom juga merupakan benda halus yang berbentuk lurus seperti batang atau bengkok yang terdapat pada inti sel. Kromosom sangat mudah diamati pada saat inti mengalami pembelahan dibandingkan pada saat inti istirahat. Hal ini disebabkan karena pada saat inti membelah, kromosom mengadakan kontraksi sehingga lebih tebal dan dapat mengisap warna. Struktur padat kromosom hanya dapat terlihat dengan jelas pada tahap metaphase saat pembelahan sel. Pada saat tidak membelah atau istirahat kromosom berupa benang-benang halus panjang dan membentuk jala di dalam inti, disebut kromatin. Bila sel siap membelah, benang-benang halus itu dipintal membentuk kromosom.
Struktur Kromosom dapat dibedakan menjadi 2 bagian, yaitu :

  1. Sentromer, yaitu titik tempat melekatnya kromatin.
  2. Lengan (badan kromosom), terdiri dari selaput yang membungkus lengan, di dalamnya terdapat matrik berupa cairan bening yang mengisi seluruh bagian lengan serta kromonema yang terendam di dalam matrik.
  1. Ukuran Kromosom

Ukuran kromosom setiap individu bervariasi, namun panjang kromosomnya berkisar
antara 0,2-50 mikron dengan diameter antara 0,2-20 mikron.
    2. Bentuk Kromosom

Setiap kromosom dalam genombiasanya dapat dibedakan satu dengan yang lain satu
diantaranya ialah posisi sentromer yang membagi kromosom dalam dua lengan yang panjangnya berbeda.

  1. Metasentrik, letak sentromer di tengah, sehingga kromosom terbagi menjadi 2
    lengan sama panjang dengan bentuk seperti huruf V.
  2. Submetasentrik, letak sentromer mengarah ke salah satu ujungnya, sehingga
    kromosom terbagi menjadi 2 lengan yang tidak sama panjang dengan bentuk
    seperti huruf J. Jadi kromosom memiliki sentromer yang berada di 1/3 bagian dari
    panjang lengan kromosom.
  3. Akrosentrik, letak sentromer di dekat ujung kromosom, sehingga kromosom terbagi
    menjadi 2 lengan yang satu pendek dan satu panjang dengan bentuk lurus seperti
    Jadi kromosom memiliki sentromer yang berada di 1/4 bagian dari
    panjang lengan kromosom.
  4. Telosentrik, letak sentromer di ujung, sehingga kromosom hanya terdiri dari satu
    lengan saja dengan bentuk lurus seperti batang.

            Pengemasan DNA dalam kromosom secara ringkas dapat dijabarkan sebagai
berikut: untai DNA dipintal pada suatu set protein, yaitu histon menjadi suatu
bentukan yang disebut unit nukleosom. Unit-unit nukleosom tersusun padat
membentuk benang yang lebih padat dan terpintal menjadi lipatan-lipatan solenoid.
Lipatan solenoid tersusun memadat menjadi lengan kromatid. Lengan kromatid
kembar disebut kromosom.

  • Contoh soal

Satu jenis asam amino essensial dibangun oleh ….
  a. 3 basa nitrogen tertentu
  b. 3 nukleotida
  c. kumpulan polipeptida
  d. 3 RNA duta
  e. 3 DNA

  • Jawaban : B

Asam amino tersusun atas 3 buah basa nitrogen tertentu yang dikenal sebagai triplet. tentu 3 basa nitrogen harus disertakan juga 3 gula dan 3 phosphat sehingga membentuk 3 nukleotida. Setiap urutan tiga basa nitrogen tersebut memiliki arti khusus yang dapat diterjemahkan dalam proses translasi. Urutan 3 basa nitrogen ini disebut juga sebagai kodon.

Metabolisme

METABOLISME

Metabolisme merupakan aktifitas hidup yang terjadi pada setiap sel hidup. Mekanisme pertukaran sel dalam sel dengan cairan ekstase sel melalui 5 cara yaitu : Cairan ekstase terdiri dari gas (O2 dan CO2), ion anorganik (Na+, Cl, K, Ca, HCo3, PoA), zat organik  (makanan dan Vitamin) serta hormon. Metabolisme dapat digolongkan menjadi dua :

  1. Anabolisme yaitu proses penyusunan energy-energi yang diperlukan dalam tubuh mekhluk hidup
  2. Katabolisme yaitu proses pembongkaran untuk diubah menjadi energi lain yang diperlukan untuk aktivitas hidup, kedua proses ini dapat diperapat melaluisuatu yang disebut enzim atau fermen.

A. ENZIM

       Enzim adalah biokatalisator yang artinya dapat mempercepat reaksi biologi tanpa mengalami struktur kimia. Menurut “Khune” enzim adalah suatu protein yang berupa molekul.

Cara kerja enzim yaitu :

  • Model kunci gembok

  Model ini merupakan suatu bagian yang berkatan dengan secara pas.

  • Induksi Panas (subshat)

   Model ini berupa bentuk untu sesuai dengan bentuk substrat.

    Faktor – factor yang mempengaruhi kerja enzim yaitu :

  1. Temperatur

              Enzim tersusun dari protein, maka enzim sangat peka terhadap temperature, temperature yang tinggi dapat meyebabkan denaturasi protein sedang temperature yang rendah dapat menghambat reaksi. Temperature yang optimum enzim adalah 30-40t.

  1. Perubahan PH

              Enzim juga sangat terpengaruh oleh PH. Perubahan PH dapat mempengaruhi perubahan asam amino, pada sisi aktif.

  1. Konsentrasi Enzim

              Agar reaksi berjalan optimum maka perbandingan jumlah enzim dan subshar harus sesuai. Semakin banyak enzim, reaksi akan semakin cepat.

              Berdasarkan peristiwa-peristiwa yang terjadi dalam suatu reaksi, maka enzim dapat di golongkan menjadi dua, yaitu :

  1. Golongan Hidrolase yaitu enzim yang dengan penambahan air atau adanya air dapat mengubah suatu menjadi hasil akgir, missal karboksilase, protease dan lipase.
  2. Golongan Desmolase, yaitu enzim yang dapat memecah ikatan

                    Contoh : Peroksidasi, katalase, dll

  • Respirasi Sel

         Di dalam setiap sel terjadi proses metabolism respirasi sel berlangsung di dalam mitokondria melalui proses glikolisis yakni proses perubahan atom C6 menjadi C3. Kemudian dilanjutkan pada proses dekarboksilase oksielatif yang mengubah senyawa C2 dan C (CO2). Di dalam proses respirasi sel di hasilkan senyawa yakni CO2 yang merupakan bahan dasar proses anabolisme dan bahan dasarnya adalah gula heksasa yang memerlukan oksigen bebas sehingga reaksi keseluruhan dapat ditusil sebagai berikut :

      C6  H12O6 + 6 O2           6 CO2 + 6 H2O + 675 Kal.

  1. Glikolisis

                 Glikolisis adalah rangkaian reaksi pengubahan molekul glukosa menjadi asam    privat dengan menghasilkan NADH dan ATP.

         Sifat-sifat glikolisis adalah :

  1. Dapat berlangsung secara aerob maupun auaerob.
  2. Terdapat kegiatan ensimatis dan ATP (Adenosine Trifosfat) serta ADP (Adenosin Difosfat)
  3. ADP dan ATP berperan dalam pemindahan fosfat dari molekul yang satu ke molekul yang lain.

        Perubahan yang terakhir dalam glokolisis adalah pelepasan satu fostat dari asam -2. Fosfoenolpirovat dan ion “Mg” sedang ADP meningkat menjadi ATP.

  1. Siklus Krebs

        Sebagai hasil dari glokolisis, reaksi antara dan siklus krebs adalah pemecahan satu molekul glukosa 6 karbon menjadi 6 molekul satu karbon, selain itu dihasilkan dua molekul ATP dari glikolisis dan dua ATP lagi dari siklus krebs.

  1. Transfer Elektron

        Pada system transfer electron ini, oksigen merupakan akseptor yang terakhir. Setelah menerima electron, O2 akan bereaksi dengan H+ membentuk H2O sehingga dihasilkan 34 ATP.

       Total ATP yang dihasilkan dari respirasi selluler adalah sebagai berikut :

Sistem Transfer Elektron

  • Respirasi Aerob dan Respirasi Anaerob

         Respirasi Aerob ialah suatu proses pernapasan yang membutuhkan oksigen dari udara.

         Rumus respirasi Aerob.

           C6H2O6           6 CO2 + 6 H2O + 675 Kal + 38 ATP

Sedangkan respirasi anaerob adalah proses pernapasan yang berlangsung tanpa O2 yang tersedia diudara.

C. Fotosintesis

         Fotosintesis asimilasi karbon ialah proses pengubahan zat-zat zinorganik H2O dan CO2. Oleh klorofis menjadi zat organic krebohidrat dengan pertolongan cahaya. Peristiwa fotosintesis dapat dinyatakan dengan persamaan reaksi sebagai berikut :

         Pembuktian ini dilakukan oleh seorang yang bernama Ingenhousz bahwa pada fotosintesis dilepaskan O2 melalui percobaan tanaman HydrillaNertychata.

  Tahap Fotosintesis

Proses fotosintesis yang terjadi pada kloroplas melalui 2 tahap reaksi yaitu :

  1. Reaksi terang

      Reaksi terang terjadi bila ada sinar, sehingga energi yang di tangkap oleh klorofil digunakan untuk memecah molekul air. Pemecahan molekul ini disebut fotosintesis sehingga menjadi hydrogen dan oksigen.

     Reaksi fotolisis:

         2 H2O + 2 H2 + O2

  1. Reaksi Gelap

      Blackman (1%5) adalah seorang yang membuktikan bahwa reaksi dari CO2 ke H2O berlangsung tanpa sinar.

   E. Kemosintesis

      Kemosintesis yaitu peristiwa asimilasi dengan zat kimia sebagai sumber energi. Jadi kemosintesis menggunakan bahan anorganik sebagai sumber energinya dan CO2 sebagai sumber karbon dan air.

  • Contoh soal
  1. Berdasarkan gambar tersebut, pernyataan yang benar adalah …

  A. pelepasan CO2 berlangsung pada tahapan glikolisis dan Siklus Krebs

  B. pelepasan CO2 berlangsung pada Siklus Krebs dan transport electron

  C. pelepasan CO2 berlangsung pada tahapan glikolisis dan dekarboksilasi oksidatif

  D. pelepasan CO2 berlangsung pada tahapan dekarboksilasi oksidatif dan siklus krebs

  •    Jawaban: D

Jika oksigen cukup tersedia, asam piruvat dalam mitokondria akan mengalami dekarboksilasi oksidatif yaitu mengalami pelepasan CO2 dan reaksi oksidasi dengan pelepasan 2 atom H (reaksi dehidrogenasi). Selama proses tersebut berlangsung, maka asam piruvat akan bergabung dengan koenzim A (KoA–SH) yang membentuk asetil koenzim A (asetyl KoA). Selanjutnya pada siklus krebs, pelepasan CO2 pada siklus krebs terjadi sebanyak 2 kali, jadi siklus krebs merupakan siklus dari 6C menjadi 4C dan kembali menjadi 6C dengan menambahkan 2 atom karbon dari asetil co-A pada oksaloasetat.