20090904221053 Kelas12 Praktek Biologi Fictor

v

Petunjuk Penggunaan Buku

Buku Praktis Belajar Biologi untuk Kelas XII ini terdiri atas delapan bab, yaituPertumbuhan dan Perkembangan, Metabolisme, Substansi Genetik, Reproduksi Sel,Pola Pewarisan Sifat Organisme, Mutasi, Evolusi, dan Bioteknologi. Berikut penyajianmateri dan pengayaan yang terdapat dalam buku ini.

1. Advance organizer ini menyajikan contoh penerapan/manfaat dari materi yangakan dipelajari, bersifat dialogis dan terkini.

2. Soal Pramateri merupakan uji awal pengetahuan umum Anda yang mengacukepada materi bab tersebut.

3. Gambar dan ilustrasi ditampilkan dengan memadukan gambar dan ilustrasiyang bersesuaian dengan materi.

4. Tugas Ilmiah merupakan tugas yang diberikan kepada Anda berkaitan denganmateri yang akan dipelajari. Tugas ini mengajak Anda untuk berpikir kritis,kreatif, dan inovatif.

5. Kegiatan merupakan sarana untuk memperkuat dan memperdalam konsepyang Anda kuasai.

6. Kegiatan Semester merupakan tugas semester yang dikerjakan secaraberkelompok.

7. Soal Penguasaan Materi berisi tentang pertanyaan yang terdapat di setiapakhir subbab.

8. Peta Konsep berguna sebagai acuan untuk Anda dalam mempermudahmempelajari materi dalam bab.

9. Evaluasi Materi Bab merupakan sarana evaluasi dalam memahami materipelajaran dalam satu bab.

10. Evaluasi Materi Semester merupakan sarana evaluasi dalam memahamimateri pelajaran dalam satu semester.

11. Evaluasi Materi Akhir Tahun merupakan sarana evaluasi dalam memahamimateri pelajaran dalam satu tahun.

12. Wawasan Biologi berisi informasi menarik dan terkini yang berkaitan denganmateri bab.

13. Tokoh Biologi memuat ilmuwan Biologi yang berjasa di bidangnya.14. Kata Kunci merupakan kunci dari suatu konsep dalam materi yang akan

memudahkan Anda untuk mengingat konsep tersebut.15. Apendiks merupakan lampiran yang berisi kunci jawaban dan sistem metrik.16. Kamus Biologi merupakan kamus kecil kata-kata penting dalam materi pada

akhir buku. Anda dapat melihat penjelasan beberapa istilah di kamus kecil ini.17. Indeks berisi rujukan kata-kata dalam bab yang memudahkan Anda dalam

pencarian kata-kata penting.

vi

Kata PengantarBiologi merupakan ilmu yang sangat berkaitan dengan kehidupan.

Makhluk hidup yang mencakup manusia, hewan, tumbuhan, danmikroorganisme beserta lingkungannya dipelajari dalam Biologi. Denganmempelajari Biologi Anda dapat memahami fakta-fakta kehidupan dilingkungan sekitar.

Melihat betapa pentingnya Biologi maka perlu adanya peningkatankualitas pendidikan Biologi di sekolah agar membentuk siswa yang memilikidaya nalar dan daya pikir yang baik, kreatif, cerdas dalam memecahkanmasalah, serta mampu mengomunikasikan gagasan-gagasannya. Atas dasarinilah kami menerbitkan buku Praktis Belajar Biologi ke hadapan pembaca.Buku ini menghadirkan aspek kontekstual bagi siswa dengan mengutamakanpemecahan masalah sebagai bagian dari pembelajaran untuk memberikankesempatan kepada siswa membangun pengetahuan dan mengembangkanpotensi mereka sendiri.

Materi dalam buku ini diharapkan dapat membawa Anda untukmemperoleh pemahaman tentang ilmu Biologi sebagai proses dan produk.Materi pelajaran Biologi yang disajikan bertujuan membekali Anda denganpengetahuan, pemahaman, dan sejumlah kemampuan untuk memasukijenjang yang lebih tinggi, serta mengembangkan ilmu Biologi dalamkehidupan sehari-hari.

Oleh karena itu, mendudukkan Biologi hanya sebatas teori di dalamkelas, tidak saja akan membuat siswa kurang memahaminya, tetapi jugamenghambat tercapainya tujuan pembelajaran. Melalui buku Praktis BelajarBiologi ini, Anda diharapkan dapat menyenangi pelajaran Biologi.

Materi-materi bab di dalam buku ini disesuaikan dengan perkembanganilmu dan teknologi terkini. Selain itu, buku ini disajikan dengan bahasayang mudah dimengerti dan komunikatif sehingga seolah-olah berdialoglangsung dengan penulisnya.

Kami menyadari bahwa penerbitan buku ini tidak akan terlaksana denganbaik tanpa dukungan dan bantuan dari berbagai pihak. Untuk itu, denganhati yang tulus, kami ucapkan terima kasih atas dukungan dan bantuanyang diberikan. Semoga buku ini dapat memberi kontribusi bagiperkembangan dan kemajuan pendidikan di Indonesia.

Jakarta, Juni 2007

Penerbit

vii

Daftar IsiKata Sambutan • iiiPetunjuk Penggunaan Buku vKata Pengantar • vi

Bab 5 Pola Pewarisan Sifat Organisme ...................................... 79

A. Pewarisan Sifat .......................................................................................... 80B. Pola-Pola Hereditas ..................................................................................... 81C. Hereditas dan Penyakit Turunan .................................................................... 99Rangkuman ......................................................................................................... 106Peta Konsep ....................................................................................................... 106Evaluasi Materi Bab 5 ......................................................................................... 107

Bab 4 Reproduksi Sel ............................................................... 65

A. Mitosis ....................................................................................................... 66B. Meiosis ....................................................................................................... 70C. Pembentukan Gamet (Gametogenesis) .......................................................... 73Rangkuman ......................................................................................................... 76Peta Konsep ....................................................................................................... 77Evaluasi Materi Bab 4 ......................................................................................... 77

Bab 3 Substansi Genetik ..........................................................43A. Kromosom .................................................................................................. 44B. Gen ............................................................................................................ 47C. Alel ............................................................................................................ 49D. DNA ........................................................................................................... 51E. RNA ........................................................................................................... 54F. Kode Genetik ............................................................................................... 56G. Sintesis Protein .......................................................................................... 58Rangkuman ......................................................................................................... 61Peta Konsep ....................................................................................................... 62Evaluasi Materi Bab 3 ......................................................................................... 63

Bab 2 Metabolisme .................................................................. 17

A. Molekul yang Berperan dalam Metabolisme .................................................... 18B. Metabolisme Karbohidrat ............................................................................. 24C. Hubungan antara Katabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein ...................... 38Rangkuman ......................................................................................................... 40Peta Konsep ....................................................................................................... 41Evaluasi Materi Bab 2 ......................................................................................... 41

Semester 1

Bab 1 Pertumbuhan dan Perkembangan ....................................... 1

A. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan ........................................... 2B. Faktor-Faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan

Tumbuhan .................................................................................................... 6Rangkuman ......................................................................................................... 12Peta Konsep ....................................................................................................... 13Evaluasi Materi Bab 1 ......................................................................................... 13Kegiatan Semester 1 .......................................................................................... 16

viii

Bab 6 Mutasi ........................................................................ 109

A. Macam-Macam Mutasi ................................................................................ 110B. Penyebab Mutasi ......................................................................................... 118C. Dampak Mutasi ........................................................................................... 119Rangkuman ......................................................................................................... 120Peta Konsep ....................................................................................................... 120Evaluasi Materi Bab 6 ......................................................................................... 121Evaluasi Materi Semester 1 ................................................................................ 123

Bab 7 Evolusi ........................................................................ 125

A. Teori Evolusi ................................................................................................ 126B. Mekanisme Evolusi ....................................................................................... 134C. Asal-Usul Kehidupan .................................................................................... 142Rangkuman ......................................................................................................... 150Peta Konsep ....................................................................................................... 151Evaluasi Materi Bab 7 ......................................................................................... 151Kegiatan Semester 2 .......................................................................................... 154

Bab 8 Bioteknologi ................................................................. 155

A. Prinsip Dasar Bioteknologi ........................................................................... 156B. Jenis-Jenis Bioteknologi ............................................................................... 157C. Sifat Dasar Mikroorganisme ......................................................................... 158D. Produk dan Jasa .......................................................................................... 160E. Implikasi Bioteknologi ................................................................................... 167Rangkuman ......................................................................................................... 169Peta Konsep ....................................................................................................... 170Evaluasi Materi Bab 8 ......................................................................................... 171Evaluasi Materi Semester 2 ................................................................................ 173Evaluasi Materi Akhir Tahun ................................................................................. 175Apendiks 1 ......................................................................................................... 179Apendiks 2 ......................................................................................................... 184Kamus Biologi ..................................................................................................... 185Indeks ................................................................................................................ 189Daftar Pustaka ................................................................................................... 193

Semester 2

1

Apakah Anda pernah memelihara tumbuhan di halaman rumah?Pernahkah Anda memerhatikan pertumbuhan tumbuhan? Misalnya, bijikacang merah. Jika Anda perhatikan, biji kacang merah sekecil itu jikadisimpan pada tempat yang lembab dan basah, biji tersebut dapat tumbuh.Mula-mula Anda akan melihat pertumbuhan bakal akar yang tumbuh kearah bawah biji. Lama-kelamaan, bakal akar tersebut terus memanjangbahkan mampu mengangkat biji dari permukaan tanah. Perkembanganselanjutnya ditandai oleh membukanya kulit biji dan kedua keping biji yangterbentuk seperti daun.

Jika Anda amati lebih lama, pertumbuhan yang terjadi pada biji tersebutakan terus terjadi seperti bertambahnya tinggi tanaman dan terbentuknyahelaian daun baru. Sungguh besar kekuasaan Tuhan Yang Maha Esa, bijisekecil itu dapat tumbuh menjadi tumbuhan utuh. Perubahan yang terjadipada tumbuhan tersebut menandakan bahwa tumbuhan mengalamipertumbuhan dan perkembangan. Apakah yang dimaksud denganpertumbuhan dan perkembangan? Faktor apa sajakah yang meme-ngaruhinya?

Pada bab ini, Anda akan mempelajari mengenai pertumbuhan danperkembangan pada tumbuhan. Berdasarkan hal tersebut, Anda diharapkandapat melakukan sebuah percobaan pengaruh faktor luar terhadappertumbuhan. Anda diharapkan dapat merencanakan, melakukan, danmengomunikasikan hasil percobaan Anda itu.

Pertumbuhandan

Perkembangan

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk melakukan percobaan mengenai pertumbuhan danperkembangan pada tumbuhan. Hal tersebut dapat dilakukan dengan cara merancang percobaanpengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan tumbuhan dan melaksanakannya. Setelah itu,komunikasikan hasil percobaan Anda.

1B a b 1

A. Pertumbuhan danPerkembanganpada Tumbuhan

B. Faktor-FaktoryangMemengaruhiPertumbuhan danPerkembanganTumbuhan

Sumber:The Plant World, 1995

Praktis Belajar Biologi untuk Kelas XII2

Pertumbuhan mengandung pengertian pertambahan ukuran, dapatberupa volume, massa, tinggi, dan ukuran lainnya yang dapat dinyatakandalam bilangan atau bentuk kuantitatif. Adapun perkembangan mengandungpengertian bertambah dewasanya suatu individu (Gambar 1.1).

Makhluk hidup dikatakan dewasa jika alat-alat reproduksinya telahberfungsi. Tumbuhan akan berbunga dan hewan akan menghasilkan sel-selkelamin. Ada pula yang mengartikan perkembangan sebagai perubahan akibatproses diferensiasi yang menyebabkan perbedaan struktur dan fungsi organ-organ makhluk hidup sehingga semakin kompleks. Dengan demikian,perkembangan merupakan perubahan kualitas suatu individu.

1. PertumbuhanSecara harfiah, pertumbuhan diartikan sebagai perubahan yang dapat

diketahui atau ditentukan berdasarkan sejumlah ukuran atau kuantitasnya.Pertumbuhan meliputi bertambah besar dan bertambah banyaknya sel-selpada jaringan.

Proses yang terjadi pada pertumbuhan adalah suatu kegiatan yangirreversible (tidak dapat kembali ke bentuk semula). Akan tetapi, pada beberapakasus, proses tersebut dapat reversible (terbalikkan) karena pada pertumbuhanterjadi pengurangan ukuran dan jumlah sel akibat kerusakkan sel ataudediferensiasi sel. Sebagai contoh, jika Anda akan memperbanyak tumbuhanmelalui cara vegetatif, bagian manakah yang akan Anda pakai? Bunga, buah,ataukah batang? Pilihannya tentu akan jatuh pada batang. Walaupun semuaorgan tersebut memiliki aktivitas pembelahan sel, semuanya disusun olehjenis sel yang berbeda. Bunga dan buah merupakan organ reproduksi yangdisusun oleh sel-sel reproduktif atau embrionik, sedangkan cabang ataubatang disusun oleh sel-sel tubuh atau somatik.

Sel-sel tubuh (somatik) memiliki potensi untuk tumbuh kembalimembentuk jaringan yang sama, sedangkan sel embrionik tidak. Denganaktivitas perbanyakan sel tersebut, akan dihasilkan kembali sel-selmeristematis yang akan menjadi batang, akar, daun, dan bagian reproduktif.Adapun sel embrionik akan mati karena tidak ada sokongan sel lainnya.Selama proses tumbuhnya akar, batang, ataupun daun pertumbuhan dapatdikuantifikasi dalam bentuk panjang akar, jumlah daun, tinggi tumbuhan,atau bahkan berat total tumbuhan. Berdasarkan gambaran tersebut, dapatditarik suatu kesimpulan bahwa pertumbuhan merupakan perubahankuantitatif dari ukuran sel, organ, atau keseluruhan organisme.

2. PerkembanganPerkembangan makhluk hidup lebih tepat diartikan sebagai suatu

perubahan kualitatif yang melibatkan perubahan struktur serta fungsi yanglebih kompleks. Seperti yang telah Anda ketahui, organ kulit pada manusiatumbuh bersamaan dengan bertambahnya ukuran tubuh. Akan tetapi, ketikamencapai kedewasaan, hanya pada bagian tertentu dari tubuh kita mulaibermunculan rambut tambahan. Selain itu, organ-organ tertentu mulaitumbuh membesar, seperti bagian dada pada perempuan dan jakun padalaki-laki. Mengapa semua itu hanya tumbuh pada masa tertentu saja, tidakbersamaan dengan pertumbuhan organ lainnya? Suatu hal yang patut kitapahami dalam perkembangan adalah adanya diferensiasi sel.

A Pertumbuhan dan Perkembanganpada Tumbuhan

Sumber: Biology, 1999

Pertumbuhan dan perkembangantumbuhan. Tumbuhan dewasa

berasal dari biji yang mengalamipertumbuhan dan

perkembangan.

Manakah ciri perkembangan danciri pertumbuhan pada tumbuhan

tersebut?

• Diferensiasi• Perkembangan• Pertumbuhan

Kata Kunci

1. Sebutkan contohpertumbuhan danperkembangan yang Andaketahui.

2. Faktor abiotik apa sajakahyang Anda ketahui dapatmemengaruhi pertumbuhantumbuhan?

PramateriSoal

Gambar 1.1

Pertumbuhan dan Perkembangan 3

Diferensiasi dapat diartikan sebagai perubahan sel menjadi bentuk lainnyayang berbeda baik secara fungsi, ukuran, maupun bentuk. Contoh mudahmengenai diferensiasi dapat Anda temukan pada pembentukan bunga. Amatidari mana bunga tersebut berasal. Apakah sama dengan awal mulanya tumbuhtunas? Mengapa pada bagian tersebut yang tumbuh justru bunga? Diferensiasijuga terjadi pada bagian tubuh manusia, yakni pada pembentukan sel-selkelamin (gonad) ketika embriogenesis. Contoh lainnya pada prosespembentukan anak ayam dari embrio dalam telur. Pada proses diferensiasi,dapat terjadi dua hal penting, yakni perubahan struktural yang akanmengarah pada pembentukan organ, serta perubahan kimiawi yang dapatmeningkatkan kemampuan sel.

Dapatkah Anda menghitung perkembangan yang terjadi, baik dalamjumlah maupun ukuran? Tentu akan sulit, karena semua proses tersebut terjadisecara kualitatif dan hanya dapat dibandingkan secara subjektif tanpa ukuranyang tepat. Proses perkembangan banyak berkaitan dengan faktor internalyang terjadi pada waktu yang tidak bersamaan. Oleh karena itu, perkembangandapat didefinisikan sebagai suatu proses perubahan yang diikuti olehpendewasaan dan kematangan sel, serta diiringi oleh spesialisasi fungsi sel.

3. Macam-Macam Pertumbuhan dan PerkembanganPertumbuhan pada tumbuhan ada yang berupa pertumbuhan primer,

ada pula yang berupa pertumbuhan sekunder. Kedua pertumbuhan inisebenarnya berasal dari jaringan yang sama, yakni meristem. Meristemmerupakan suatu jaringan yang memiliki sifat aktif membelah. Pertumbuhanprimer berasal dari meristem primer, sedangkan pertumbuhan sekunderberasal dari meristem sekunder. Adakah perbedaan lain di antara keduamacam pertumbuhan tersebut?

a. Pertumbuhan PrimerPertumbuhan yang terjadi selama fase embrio sampai perkecambahan

merupakan contoh pertumbuhan primer. Struktur embrio terdiri atas tunasembrionik yang akan membentuk batang dan daun, akar embrionik yangakan tumbuh menjadi akar, serta kotiledon yang berperan sebagai penyediamakanan selama belum tumbuh daun.

Jika biji berkecambah, struktur yang pertama muncul adalah radikulayang merupakan bakal akar primer. Radikula adalah bagian dari hipokotildan merupakan struktur yang berasal dari akar embrionik. Pada bagian ujungatas, terdapat epikotil, yakni bakal batang yang berasal dari tunas embrionik.

Tahap awal pertumbuhan pada tumbuhan monokotil berbeda dengandikotil. Pada monokotil, akan tumbuh koleoptil sebagai pelindung ujung bakalbatang. Begitu koleoptil muncul di atas permukaan tanah, pucuk daun pertamaakan muncul menerobos koleoptil. Biji masih tetap berada di dalam tanah danmemberi suplai makanan kepada kecambah yang sedang tumbuh. Per-kecambahan seperti ini dinamakan perkecambahan hipogeal (Gambar 1.2a).

Bagaimanakah perkecambahan pada tumbuhan dikotil? Pada dikotiltidak muncul koleoptil. Dari dalam tanah, kotiledonnya akan muncul keatas permukaan tanah bersamaan dengan munculnya daun pertama.Kotiledon akan memberi makan bakal daun dan bakal akar sampai keduanyadapat mengadakan fotosintesis. Itulah sebabnya, lama-kelamaan kotiledonmenjadi kecil dan kisut. Perkecambahan yang kotiledonnya terangkat kepermukaan tanah dinamakan perkecambahan epigeal. Perhatikan Gambar1.2b (Moore, et al, 1995: 404).

• Koleoptil• Kotiledon• Meristem• Perkecambahan• Pertumbuhan primer

Kata Kunci

Tali putri (Cuscuta sp.),tumbuhan parasit yang tubuhnyamemanjang seperti bakmi, bisamemilih korban dari baunya.Saat tunas barunya muncul daritanah, tumbuhan tersebut dapatmembedakan calon korbandengan mengendus volatile atauzat kimia yang dilepaskantumbuhan lain. Tali putri harusmencari sumber makanan daritumbuhan lain karena tidakmampu melakukan fotosintesis.Ia juga tidak membentuk akarseperti yang dilakukan tumbuhanpada umumnya.

Sumber: www.kompas.com, 02Oktober 1996

WawasanBiologi


a b

Sumber: Botany, 1995

Pada ujung pucuk dan ujung akar, terdapat jaringan yang bersifat meris-tematik. Jaringan meristem yang terletak di ujung akar menyebabkanpemanjangan akar. Pertambahan panjang akar pada jagung mencapai 1 cmper hari. Ujung akar akan menghasilkan tudung akar. Tudung akar akanmenghasilkan lendir yang dapat mempermudah akar menembus tanah.Menurut Hopson (1990: 475), pada ujung akar terdapat tiga daerahpertumbuhan berturut-turut dari ujung ke pangkal, yakni daerah pembelahan,daerah pemanjangan, dan daerah diferensiasi. Untuk lebih jelasnya, per-hatikan Gambar 1.3

Tudung akar

Sumber: Essentials of Biology, 1990


a

b

(a) Perkecambahan hipogealpada monokotil dan

(b) perkecambahan epigeal padatumbuhan dikotil

Apa saja perbedaan keduaperkecambahan tersebut?

Daerah pembelahan, daerahpemanjangan, dan daerah

diferensiasi terdapat pada ujungakar.

Koleoptil

Radikula

Koleoptil

Hipokotil

Radikula

Kotiledon

Kotiledon

Epikotil

Hipokotil

Daerah pembelahan

Daerah pemanjangan

Daerah pematangan dan diferensiasi

Sel-sel di daerah pembelahan akan membelah secara mitosis sehingga selnyabertambah banyak. Daerah pemanjangan akan membentuk bakal epidermis kearah luar. Pada daerah diferensiasi, sel-selnya akan berdiferensiasi membentukkomponen pembuluh angkut, epidermis, dan bulu-bulu akar.

Ujung pucuk juga merupakan jaringan meristematik. Jaringan ini akanberdiferensiasi menjadi epidermis, floem, xilem, korteks, dan empulur.Meristem ini dilindungi oleh primordium daun. Letak primordium daunpada batang mengikuti pola berhadapan atau pola bergantian yang nantinyaakan membentuk rangkaian daun sesuai dengan pola tersebut (Gambar 1.4).

b. Pertumbuhan SekunderSemakin tua, batang tumbuhan dikotil akan semakin membesar. Hal ini

disebabkan adanya proses pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan sekunderini tidak terjadi pada tumbuhan monokotil. Bagian yang paling berperandalam pertumbuhan sekunder ini adalah kambium dan kambium gabusatau felogen. Ke arah dalam, kambium akan membentuk pembuluh kayu(xilem), sedangkan ke arah luar kambium akan membentuk pembuluh tapis(floem). Kambium pada posisi seperti ini dinamakan kambium intra-vaskular. Sel-sel parenkim yang terdapat di antara pembuluh, lama-kelamaanberubah menjadi kambium. Kambium ini dinamakan kambium intervaskular.

(a) Rangkaian daun dengan polabergantian dan

(b) pola berhadapan

Gambar 1.2

Gambar 1.3

Gambar 1.4


Kedua macam kambium tersebut lama-kelamaan akan bersambungan.Posisi kambium yang semula terpisah-pisah, kemudian akan berbentuklingkaran. Kedua macam kambium ini akan terus berkembang membentukxilem sekunder dan floem sekunder sehingga batang menjadi semakinbesar. Perhatikanlah Gambar 1.5. Akibat semakin besarnya batang,diperlukan jalan untuk mengangkut makanan ke arah samping (lateral).Untuk keperluan tersebut, dibentuklah jari-jari empulur.

Aktivitas kambium bergantung pada keadaan lingkungan. Pada musimkemarau, kambium tidak aktif. Walaupun aktif, kambium hanya akanmembentuk sel-sel xilem berdiameter sempit. Ketika air berlimpah, kambiumakan membentuk sel-sel xilem dengan diameter besar. Perbedaan ukurandiameter ini akan menyebabkan terbentuknya lingkaran-lingkaran padapenampang melintang batang. Lingkaran ini dikenal dengan lingkarantahun, yang dapat digunakan untuk memperkirakan umur tumbuhan.

a

c

b

Xilem primer

ProkambiumFloem primer

Kambium

Epidermis

Xilem primer

Xilem sekunder

Kambium

Floem sekunder

Floem primerKorteks

a b c


Sementara itu, kambium gabus atau felogen juga melakukan aktivitasnya.Felogen ini akan membentuk lapisan gabus. Ke arah dalam, felogen mem-bentuk feloderm yang merupakan sel-sel hidup dan ke arah luar membentukfelem (jaringan gabus) yang merupakan sel-sel mati. Lapisan gabus perludibentuk karena fungsi epidermis sebagai pelindung tidak memadai lagi.Hal ini diakibatkan oleh pertumbuhan sekunder yang dilakukan kambiummendesak pertumbuhan ke arah luar. Hal tersebut mengakibatkan rusaknyaepidermis sehingga kulit batang menjadi pecah-pecah. Adanya lapisan gabusmengakibatkan batang menjadi lebih terlindungi dari perubahan cuaca. Zatsuberin pada sel-sel gabus dapat mencegah penguapan air dari batang. Agarpertukaran gas tetap berjalan lancar, di beberapa bagian dari permukaanbatang terdapat lentisel. Ingatlah kembali pelajaran tentang jaringantumbuhan di kelas XI.

Perjalanan pertumbuhan batangtampak pada (a) pertumbuhanprimer awal, (b) pertumbuhanprimer akhir, dan (c) pertumbuhansekunder.Apa saja perbedaannya?

• Felogen• Floem• Kambium• Lingkaran tahun• Pertumbuhan sekunder• Xilem

Kata Kunci

Pertumbuhan TumbuhanTujuanMengamati pertumbuhan tumbuhanAlat dan Bahan

Auksanometer, dua buah tumbuhan dalampot, busur, bandul, jarum, kerekan, danbenang kasurLangkah Kerja1. Bersama kelompok Anda, pasangkan

auksanometer seperti terlihat padagambar di samping. Mintalah bantuanguru Anda untuk memasangkan alattersebut dan memberitahukan carakerjanya.

Busurderajat

Penyangga

Jarumpenunjuk

Kerekan

Benang kasur

Bandul

Tumbuhanpada pot

Kegiatan 1.1

Gambar 1.5


B Faktor-Faktor yang MemengaruhiPertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Pernahkah Anda memerhatikan pertumbuhan dan perkembangantumbuhan yang berada di daerah berbeda? Walaupun tumbuhan tersebutsatu jenis, pertumbuhan dan perkembangannya menunjukkan perbedaan,bukan? Permasalahan tersebut umum kita temukan di bidang pertanian.Meskipun pada prinsipnya pohon kelapa dapat tumbuh di mana saja, tetapihasil yang diperoleh akan bervariasi jika ditanam bertahap mulai dari daerahpantai (dataran rendah) hingga ke daerah pegunungan (dataran tinggi). Iklimyang sesuai diperlukan oleh tumbuhan agar dapat mengolah makanannyasecara optimal dan didukung oleh kondisi tanah yang merupakan sumbermakanan selama hidupnya.

Faktor lingkungan yang mendukung, ditambah dengan potensi daridalam tubuh tumbuhan merupakan kombinasi yang mengoptimalkanproduktivitas tumbuhan. Dengan demikian, ada dua hal yang berpengaruhterhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, yaitu:1. faktor internal, contohnya hormon yang mengontrol pertumbuhan dan

perkembangan;2. faktor eksternal, contohnya kondisi fisik kimia lingkungan, seperti

panjang pendeknya hari, temperatur, sumber nutrisi, dan pencahayaan.Jadi, dapat dikatakan bahwa pertumbuhan dan perkembangan adalah hasil

dari interaksi antara faktor internal (potensi genetik) dengan faktor eksternal(kondisi lingkungannya). Hilangnya pertumbuhan suatu organ atau jaringanmakhluk hidup dapat disebabkan oleh salah satu faktor di atas saja atau dapatdisebabkan oleh kedua-duanya.

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah perbedaan antara pertumbuhan dan per-

kembangan?2. Sebutkan tiga daerah pertumbuhan pada akar.

3. Jelaskan proses pertumbuhan sekunder padatumbuhan.

Soal Penguasaan Materi 1.1

2. Setelah alat dan bahan terpasang seperti pada gambar, amatilah pertumbuhanyang terjadi pada tumbuhan yang Anda amati.

3. Amatilah selama satu minggu dan siram tumbuhan tersebut setiap hari. Amatipertumbuhan tumbuhan setiap satu hari sekali.

4. Hitunglah pertumbuhan yang terjadi menggunakan rumus:

P = 360 × 2 r

P = Panjang tumbuhan hasil pengukuranα = Sudut yang dibentuk oleh jarum auksanometer360= Sudut lingkaran2π = Keliling lingkaranr = Jari-jari busur

5. Diskusikan hasilnya dengan kelompok Anda, buatlah laporannya danpresentasikan di depan kelas.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Bagaimanakah pertumbuhan pada tumbuhan yang Anda amati?2. Apakah pertumbuhan tumbuhan setiap harinya sama ataukah berbeda?

Menurut Anda apakah yang menyebabkan terjadinya hal tersebut?3. Kesimpulan apakah yang Anda dapatkan dari kegiatan ini?

TokohBiologi

Sumber: Concise Encyclopedia:Nature, 1994

Jan Baptista van Helmont(1579–1644)

Ia merupakan seorang ahlikimia dari Belgia. Iamerupakan orang yangmelakukan penelitian awaltentang pertumbuhan padatumbuhan.


• Faktor eksternal• Faktor internal• Hormon

Kata KunciSecara genetis, tumbuhan memiliki kloroplas. Akan tetapi, jika tidakada cahaya, kloroplas tersebut tidak akan terbentuk. Tidak terbentuknyakloroplas dapat disebabkan oleh faktor genetis dan faktor lingkungan.Kloroplas pada tumbuhan dapat tidak terbentuk karena tidak diproduksinyaenzim yang diperlukan dalam pembentukan kloroplas atau karenalingkungan tidak menyediakan cahaya atau mineral yang penting dalampembentukan kloroplas.

1. Faktor InternalFaktor internal dipicu oleh serangkaian proses yang terjadi dalam sel,

seperti pembelahan, pemanjangan, dan diferensiasi. Umumnya, faktor-faktorinternal yang ada di dalam tubuh ini berupa senyawa biokimia, sepertihormon dan enzim.

Hormon merupakan senyawa kimia yang diproduksi dalam konsentrasiyang kecil oleh tubuh yang akan memengaruhi sel atau organ target. Padabahasan ini, kita akan mengenal beberapa hormon pada tumbuhan yangmembantu dalam proses pertumbuhan dan perkembangan (Moore, et al,1995: 275).

a. AuksinPada 1800-an, Charles Darwin mengamati pertumbuhan rumput yang

selalu menuju arah datangnya cahaya matahari. Seorang ahli pertanian,Ciesielski, juga mengamati perkembangan akar yang membelok menuju arahbumi. Kedua kejadian ini menghasilkan pertumbuhan ujung-ujung tumbuhanyang berbelok. Hal ini baru dimengerti setelah ditemukan hormon auksinyang bertanggung jawab dalam pemanjangan sel (batang) serta gerakantropisme (gerakan sel bagian tumbuhan sesuai dengan arah datangnyarangsangan) pada tumbuhan. Auksin sangat mudah terurai oleh cahayasehingga menimbulkan gerakan fototropisme (gerakan yang disebabkan olehrangsang cahaya), seperti yang terlihat pada Gambar 1.6. Auksin yang tidakterurai oleh cahaya dapat menimbulkan pertumbuhan yang cepat di tempatgelap atau disebut etiolasi.

Auksin didominasi oleh senyawa golongan IAA (Indol Asetic Acid). Dalamkonsentrasi sangat sedikit (10-5 M), auksin dapat memengaruhi tumbuhan,di antaranya:1) dapat memicu pembelahan sel dan pemanjangan sel;2) memengaruhi dalam pembentukan pucuk atau tunas baru dan jaringan

yang luka.

b. GiberelinGiberelin ditemukan secara tidak sengaja oleh seorang peneliti Jepang

bernama Fujikuro di tahun 1930-an. Ketika itu, ia sedang mengamati penyakitBanane pada tumbuhan padi. Padi yang terserang oleh sejenis jamur memilikipertumbuhan yang cepat sehingga batangnya mudah patah. Jamur inikemudian diberi nama Gibberella fujikuroi yang menyekresikan zat kimiabernama giberelin.

Giberelin ini kemudian diteliti lebih lanjut dan diketahui banyak berperandalam pembentukan bunga, buah, serta pemanjangan sel tumbuhan. Kubisyang diberi hormon giberelin dengan konsentrasi tinggi, akan mengalamipemanjangan batang yang mencolok (Gambar 1.7). Beberapa fungsi darihormon giberelin adalah:1) berperan dalam dominansi apikal, pemanjangan sel, perkembangan buah,

perbungaan, dan mobilisasi cadangan makanan dari dalam biji;2) ikut berpengaruh terhadap pembentukan akar tumbuhan karena giberelin

umum terdapat di bagian meristematik pada akar.

Sumber: Heath Biology, 1985

Percobaan yang dilakukanDarwin menunjukkanpertumbuhan koleoptilmengarah ke tempat datangnyacahaya.

Gambar 1.6


a b

(a) Kubis yang diberi hormongiberelin. Bandingkanlah dengan(b) kubis yang tidak diberigiberelin.

Gambar 1.7



a b

c. SitokininAktivitas sitokinin pertama kali teramati ketika pembelahan sel oleh

Folke Skoog dari Universitas Wisconsin, Amerika Serikat. Sitokinin, sesuaidengan namanya (sito= sel, kinin= pembelahan) berperan dalam pembelahansel, pemanjangan sel, morfogenesis, dominansi apikal, dan dormansi.

d. Asam absisatAsam absisat ditemukan oleh peneliti yang bekerja pada penelitian

tentang dormansi pohon. Zat kimia yang diambil dari dedaunan sebuahpohon ternyata memengaruhi pertumbuhan pucuk dan menginduksipembentukan tunas. Asam absisat berperan dalam penuaan, dormansi pucuk,perbungaan, memacu sintesis etilen, dan menghambat pengaruh giberelin.

e. EtilenFenomena gas etilen pertama kali diamati oleh ilmuwan mulai abad ke-

19. Pada masa itu, sumber penerangan lampu jalanan yang digunakan berasaldari pemanasan oleh batubara. Pepohonan yang berada di sekitar pem-buangan gas pembakaran diketahui menggugurkan daunnya secara tidakwajar. Pada tahun 1901, sekelompok peneliti dari Rusia menemukan adanyagas etilen pada pembakaran tersebut dan menyebabkan daun berguguran.

Kini, etilen telah secara luas digunakan sebagai zat pengatur tumbuhpada tumbuhan. Pengaruh etilen ini adalah sebagai berikut.1) Hormon ini akan menghambat pembelahan sel, menunda perbungaan,

dan menyebabkan absisi atau pengguguran daun.2) Buah terlebih dahulu akan mengalami pematangan sebelum mengalami

pengguguran. Jadi, etilen membantu dalam proses pematangan buah.Hal ini ditunjukkan pada Gambar 1.8.

2. Faktor EksternalFaktor-faktor eksternal yang berpengaruh terhadap pertumbuhan tumbuhan

di antaranya adalah cahaya, temperatur, kandungan air, dan kesuburan tanah.

a. Makanan (Nutrisi)Semua makhluk hidup membutuhkan makanan (nutrisi) untuk sumber

energi. Unsur yang diperlukan tumbuhan dalam jumlah besar yang disebutelemen makro atau unsur makro. Elemen makro terdiri atas karbon, oksigen,hidrogen, nitrogen, sulfur, fosfor, kalium, dan magnesium. Selain itu, adaelemen yang disebut elemen mikro atau unsur mikro seperti besi, klor,tembaga, seng, molibdenum, boron, dan nikel. Elemen mikro adalah unsuryang diperlukan tumbuhan dalam jumlah sedikit (Moore, et al, 1995: 470).

Sumber: Biology Concepts &Connections, 2006

• Defisiensi• Elemen makro• Elemen mikro

Kata Kunci

Etilen dapat mematangkan buahpisang yang ditaruh dalam

plastik. Hasilnya, (a) pisangmatang karena pengaruh etilen

dari jeruk, (b) pisang matangkarena gas dari zat etilen

murni, dan (c) pematanganpisang lambat karena tidak ada

pengaruh etilen.

a

bc

Gambar 1.8

Defisiensi unsur (a) fosformenyebabkan tepi daun

menggulung dan (b) defisiensiunsur seng menyebabkan daun

berukuran kecil.

Gambar 1.9


Unsur

MikronutrienMolibdenum

Tembaga

Seng

Mangan

Boron

Besi

Klorin

MakronutrienSulfur

Fosfor

Magnesium

Kalsium

Kalium

Nitrogen

Tabel 1.1 Sumber, Fungsi, dan Gejala Kekurangan Beberapa Unsur pada Tumbuhan

Senyawa Tersediabagi Tumbuhan

Fungsi pada Tumbuhan Gejala Defisiensi

MoO42–

Cu+, Cu2+

Zn2+

Mn2+

H3BO3

Fe3+, Fe2+

Cl–

SO42–

H2PO4–, HPO4

2–

Mg2+

Ca2+

K+

NO3– , NH4

+

Fiksasi N2 pada tumbuhan

Komponen plastosianin, terdapat padalignin saluran pembuluh, mengaktifkanenzim.

Berperan dalam sintesis auksin, menjagastruktur ribosom, mengaktifkan beberapaenzim.

Aktivator enzim, transfer elektron

Pertumbuhan tabung polen, mengaturfungsi enzim, berperan dalamtransportasi karbohidrat

Diperlukan dalam sintesis klorofil;komponen sitokrom dan feredoksin;kofaktor peroksidase dan beberapaenzim

Keseimbangan tekanan osmotik,berperan dalam fotosintesis

Bagian dari koenzim A; asam aminosistein, dan metionin

Bagian dari asam nukleat, gula fosfat,dan ATP, fosfolipid pada membran sel,dan koenzim

Bagian dari klorofil, aktivator enzim,berperan dalam sintesis protein

Menjaga integritas membran padalamela tengah, sebagai kofaktor enzim

Mengatur tekanan osmosik sel tetanggapada stomata, mengaktifkan lebih dari60 jenis enzim, diperlukan untukpembentukan pati

Bagian dari asam nukleat, klorofil, asamamino, protein, nukleotida, dan koenzim

Klorosis atau daun mudamenggulung

Daun muda berwarna hijautua, menggulung, dan layu

Klorosis, daun mengecil, daninternodus memendek

Klorosis, nekrosis

Kematian meristem apikal;daun menggulung dan pucatdi bagian ujung

Klorosis, batang pendek, danmenipis

Daun layu, klorosis, nekrosis,kekerdilan, akar menebal

Klorosis

Kekerdilan, pigmentasi hijautua, akumulasi pigmenantosianin, menghambatpertumbuhan

Klorosis, daun memerah

Kematian akar dan ujungbatang

Klorosis, nekrosis, akar, danbatang lemah

Klorosis, kekerdilan, keungu-unguan akibat akumulasipigmen antosianin

Keadaan fisiologis berupa kekurangan elemen makro atau mikro disebutdefisiensi. Defisiensi yang terjadi pada tumbuhan akan berpengaruh terhadapproses pertumbuhan. Contohnya, daun tumbuhan akan menguning jikakekurangan besi (Fe), karena Fe berfungsi dalam pembentukan klorofil. Selainitu, besi merupakan salah satu unsur yang diperlukan pada pembentukan enzim-enzim pernapasan yang mengoksidasi karbohidrat menjadi karbondioksidadan air. Contoh lainnya, jika tumbuhan kekurangan unsur fosfor, tepi daunnyaakan menggulung (Gambar 1.9). Untuk mengetahui lebih jelas mengenaiunsur-unsur yang diperlukan tumbuhan, perhatikanlah Tabel 1.1.


Jadi, media tanam untuk tumbuhan harus memenuhi elemen-elemenyang dibutuhkan tumbuhan. Pemupukan merupakan salah satu carapenambahan nutrisi yang dibutuhkan tumbuhan.

Pengaruh nutrisi tumbuhan dapat terlihat jika bercocok tanam meng-gunakan hidroponik. Hidroponik adalah istilah yang digunakan untukbercocok tanam tanpa menggunakan tanah sebagai media tanam. Mediatanam dapat berupa air, kerikil, pecahan genting, dan gabus putih. Mediakultur yang sering digunakan adalah kultur air. Tumbuhan ditanam padaair yang telah dicampurkan berbagai mineral untuk menyuplai kebutuhantumbuhan. Jika tumbuhan yang ditanam pada kultur air kekurangan nutrisi,tumbuhan tidak akan tumbuh baik.

b. CahayaCahaya merah, biru, hijau, dan biru violet berperan sebagai sumber

energi dalam proses fotosintesis. Makanan hasil fotosintesis yang terdapatpada tumbuhan akan digunakan untuk pertumbuhan. Biji yang ditanam danditempatkan di tempat teduh akan tumbuh cepat, tetapi abnormal (tubuhlemah). Peristiwa dinamakan etiolasi (lihat Gambar 1.10).

Cahaya dapat mengubah leukoplas menjadi kloroplas. Tersedianya cahayayang memadai akan meningkatkan pembentukan kloroplas. Pada tumbuhanyang sama, tetapi hidup pada tempat yang berbeda pencahayaannya akanmenimbulkan perbedaan ukuran daun.

Daun dari tumbuhan yang berada di tempat yang cukup mendapatkancahaya memiliki ukuran yang lebih sempit, tetapi jaringan mesofilnya lebihtebal daripada daun dari tumbuhan yang berada di tempat yang kurangmendapatkan cahaya. Tinggi tumbuhan pada tempat yang kurang cahaya,lebih tinggi daripada tumbuhan yang hidup pada tempat cukup cahaya. Halini disebabkan pada tumbuhan yang hidup pada tempat yang kurangmendapatkan cahaya, transpirasinya rendah sehingga kandungan air lebihtinggi. Tingginya kandungan air memacu pembelahan sel dan pelebaran sel.Akan tetapi, berat tumbuhan menjadi lebih rendah karena aktivitas fotosintesisrendah. Stomata pada tumbuhan yang berada di tempat yang kurangmendapatkan cahaya memiliki jumlah lebih sedikit, tetapi ukurannya besar.Tumbuhan yang berada pada tempat yang mendapatkan cahaya cukup,memiliki jumlah stomata lebih banyak dengan ukuran yang kecil. Sistemperakaran tumbuhan yang hidup pada tempat yang cukup mendapatkancahaya lebih lebat dibandingkan dengan sistem perakaran tumbuhan yangberada pada tempat kurang mendapatkan cahaya.

Adanya perbedaan letak geografis menyebabkan perbedaan lamanyapencahayaan yang diterima oleh tumbuhan. Pada daerah yang memilikiempat musim, kadang-kadang waktu siang lebih lama daripada waktu malamatau waktu malam lebih lama daripada waktu siang.

Respons tumbuhan terhadap lama pencahayaan dinamakan foto-periodisme. Respons tumbuhan yang dimaksud adalah pertumbuhan,perkembangan, dan produksi. Fotoperiodisme dikendalikan oleh fitokrom


Sumber: Biology: DiscoveringLife, 1991

a b

O2, H2O

CO2

H2O

Komponen utama molekul organiktumbuhan



Jarang terjadi

Jarang terjadi

Jarang terjadi

Tumbuhan dapat melakukanproses fotosintesis karenamemiliki zat hijau daun, yangdisebut klorofil. Zat tersebutmerupakan zat yangmemengaruhi warna hijau padadaun. Bagaimanakah dengandaun yang berwarna merah,apakah pada daun tersebut,proses fotosintesis tetapterjadi?

Ternyata daun yang berwarnamerah juga melakukan prosesfotosintesis. Warna merah padadaun dipengaruhi oleh pigmenantosianin (zat berwarnamerah). Semua daunmengandung klorofil yangbermanfaat dalam prosesfotosintesis.


WawasanBiologi

Oksigen

Karbon

Hidrogen

Pertumbuhan kecambah (a) ditempat gelap dan (b) di tempat

terang

Gambar 1.10


TokohBiologi


yang ditemukan oleh Sterling B. Hendrik. Fitokrom adalah suatu proteinberwarna biru pucat yang terdistribusikan pada jaringan tumbuhan dengankonsentrasi rendah serta mampu menerima cahaya merah ( = 660 nm) daninfra merah ( = 730 nm).

Berdasarkan respon tumbuhan terhadap waktu terang atau waktu gelap,tumbuhan dapat dibedakan menjadi tumbuhan hari pendek (short-day plant),tumbuhan hari panjang (long-day plant), dan tumbuhan hari netral (neutral-day plant). Penggolongan ini sebenarnya bergantung waktu gelap.

Tumbuhan hari pendek adalah tumbuhan yang membentuk bunga jikalamanya waktu malam lebih panjang daripada waktu siang. Tumbuhan yangtergolong hari pendek adalah kedelai, tembakau, stroberi dan Chrysanthemumindicum.

Tumbuhan hari panjang adalah tumbuhan yang membentuk bunga jikalamanya waktu malam lebih pendek daripada waktu siang. Tumbuhan yangtermasuk long-day plant adalah gandum, bit, dan bayam.

Tumbuhan hari netral adalah tumbuhan yang berbunga jika lamanyawaktu siang sama dengan waktu malam. Tumbuhan yang tergolong neutral-day plant adalah jagung, kacang merah, mentimun, dan kapas.

c. TemperaturTemperatur sangat berpengaruh terhadap pertumbuhan tumbuhan. Hal

ini karena berkaitan dengan aktivitas enzim dan kandungan air dalam tubuhtumbuhan. Semakin tinggi temperatur, semakin besar pula transpirasi. Akantetapi, kandungan air dalam tubuh tumbuhan akan semakin rendah sehinggaproses pertumbuhan akan semakin lambat. Temperatur yang rendah dapatmemecahkan masa istirahat pucuk atau biji. Perlakuan temperatur yangrendah akan memacu pembentukan ruas yang lebih panjang daripada ruasdari tumbuhan yang tumbuh di daerah bertemperatur tinggi. Perlakuandengan temperatur dapat merangsang perkecambahan biji, peristiwa inidinamakan vernalisasi.

Termoperiodis adalah perbedaan temperatur antara siang dan malam,yang dapat berpengaruh terhadap pertumbuhan suatu jenis tumbuhan.Tumbuhan tomat akan tumbuh baik jika temperatur siang mencapai 26°Cdan temperatur malam mencapai 20°C. Pembentukan buah terjadi jikatemperatur malam mencapai 15°C. Akan tetapi, buah tidak terbentuk jikatemperatur malam mencapai 25°C.

d. AirAir merupakan senyawa yang sangat penting bagi tumbuhan. Air

berfungsi membantu reaksi kimia dalam sel. Selain itu, air menunjang prosesfotosintesis dan menjaga kelembapan.

Kandungan air yang terdapat dalam tanah berfungsi sebagai pelarutunsur hara sehingga unsur hara tersebut mudah diserap oleh tumbuhan.Selain itu, air memelihara temperatur tanah yang berperan dalam prosespertumbuhan. Pertumbuhan akan berlangsung lebih aktif pada malam haridaripada siang hari karena pada malam hari kandungan air dalam tubuhtumbuhan lebih tinggi daripada siang hari.

e. pHDerajat keasaman tanah (pH tanah) sangat berpengaruh terhadap

ketersediaan unsur hara yang diperlukan oleh tumbuhan. Pada kondisi pHtanah netral unsur-unsur yang diperlukan, seperti Ca, Mg, P, K cukuptersedia. Adapun pada pH asam, unsur yang tersedia adalah Al, Mo, Zn,yang dapat meracuni tubuh tumbuhan.

Stephen Hales(1677–1761)

Ia adalah seorang ahli kimiadari Inggris. Ia menerbitkanbuku Vegetable staticks, bukuyang menjelaskan penelitianlengkap mengenaipertumbuhan tumbuhan dantranspirasi.

• Fitokrom• Fotoperiodisme• Tumbuhan hari netral• Tumbuhan hari panjang• Tumbuhan hari pendek• Termoperiodisitas• Vernalisasi

Kata Kunci


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan faktor-faktor internal yang memengaruhi

pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan.2. Bagaimanakah pengaruh temperatur terhadap

transpirasi?


1. Pertumbuhan adalah pertambahan ukuran volume,massa, tinggi, atau ukuran lainnya yang dapatdinyatakan dalam bilangan atau secara kuantitatif.Adapun perkembangan adalah perubahan kualitatifyang terjadi pada makhluk hidup.

2. Pertumbuhan pada tumbuhan dapat dibedakanmenjadi pertumbuhan primer dan pertumbuhansekunder.

3. Pertumbuhan primer pada tumbuhan adalahpertumbuhan yang terjadi mulai dari fase embriohinga dewasa. Pertumbuhan primer menghasilkanpemanjangan akar dan batang.

4. Pertumbuhan sekunder terjadi pada tumbuhan yangmemiliki kambium. Pertumbuhan sekunder menye-babkan batang dan akar bertambah lebar.

5. Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhandipengaruhi oleh dua faktor. Kedua faktor tersebutadalah faktor internal dan faktor eksternal.

6. Faktor internal di antaranya berpengaruh sebagaipemicu pertumbuhan dan penghambat per-tumbuhan. Pemicu pertumbuhan dapat berupaauksin, giberelin, dan sitokinin. Adapun peng-hambat pertumbuhan, yakni asam absisat dan etilen.

7 Faktor eksternal yang memengaruhi pertumbuhan,yakni nutrisi, cahaya, temperatur, air, pH, danoksigen.

Rangkuman

Ahmad memerhatikan kecambah kacang hijau (taoge) yang ditanam danditaruh di dekat jendela, tumbuh mengarah ke arah jendela. Hal ini terjadi padasekumpulan kecambah. Untuk itu, ia ingin melakukan percobaan mengenaipengaruh arah datangnya cahaya terhadap pertumbuhan kecambah.

Bersama teman kelompok Anda, rencanakanlah sebuah penelitian sederhanapengaruh faktor luar terhadap tumbuhan, seperti yang ingin Anda lakukan.Tentukan judul penelitian, rumusan masalah, latar belakang penelitian, tinjauanpustaka, hipotesis, tujuan manfaat penelitian, dan cara kerja. Guru Anda akanmembimbing dalam pengerjaan tugas ini.

Setelah penelitian tersebut dilakukan, buatlah laporan penelitiannya dalambentuk laporan ilmiah. Bab I adalah Pendahuluan, berisi latar belakang, identifikasimasalah, dan tujuan serta manfaat penelitian. Bab II adalah adalah kajian Teori,berisi teori-teori yang berhubungan dengan parameter penelitian dan hipotesis.Bab III adalah Metodologi Penelitian, berisi metode penelitian yang digunakan,tempat dan waktu, teknik analisis data, alat dan bahan, populasi dan sampelpenelitian, serta cara kerja. Bab IV adalah Hasil dan Pembahasan, berisi hasilpenelitian (pengukuran dan hasil pengamatan) dan pembahasan berisiargumentasi atau pendapat penelitian terhadap hasil analisis data sertahubungannya dengan kajian teori. Bab V adalah Kesimpulan dan Saran, berisipernyataan-pernyataan temuan hasil penelitian dan saran yang berisi gagasanuntuk penelitian lanjutan. Selain bab-bab tersebut, cantumkanlah daftar pustakayang Anda gunakan sesuai kaidah penulisan. Selanjutnya, presentasikanlah hasilpenelitian kelompok Anda di depan kelas.

Tugas Ilmiah 1.1

f. OksigenKeadaan kadar oksigen yang terdapat dalam tanah selalu berlawanan

dengan kadar air dalam tanah. Jika kandungan air tinggi, kandungan udaraakan rendah. Kandungan oksigen dalam tanah sangat penting untuk respirasisel-sel akar yang akan berpengaruh terhadap penyerapan unsur hara.


Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

Hormontumbuhan

Nutrisi Cahaya Temperatur Air pH Oksigen

Pertumbuhanprimer

Titik tumbuhakar

Titik tumbuhbatang

Kambium

dipengaruhi olehterdiri atas

terjadi pada terjadi pada

contohnya

Faktorinternal

Faktoreksternal

Pertumbuhansekunder

contohnya

Aktivitas pertumbuhan sekunder dari bagian ber-nomor 3 akan menghasilkan ....a. felem dan felodermb. ke arah dalam membentuk felem, ke arah luar

membentuk felogenc. lingkaran tahun dan kambium intravaskulerd. ke arah dalam membentuk xilem, ke arah luar

membentuk floeme. ke arah dalam membentuk floem, ke arah luar

membentuk xilem3. Pengertian dari temperatur optimum pada proses

pertumbuhan adalah ....a. temperatur tertinggi di mana tumbuhan masih

dapat hidupb. temperatur tertinggi di suatu daerah di mana

tumbuhan tak dapat hidupc. temperatur yang dapat memengaruhi tumbuh-

nya tumbuhan sehingga tumbuhan mudahlayu

A. Pilihlah salah satu jawaban yang paling tepat dan kerjakanlah pada buku latihan Anda.

Evaluasi Materi Bab 1

1

2345

Kaji DiriSetelah mempelajari materi dan peta konsep Bab

Pertumbuhan dan Perkembangan, Anda diharapkan dapatmemahami apa yang dimaksud dengan pertumbuhan danperkembangan serta bagaimana faktor luar dapat memengaruhi

kedua hal tersebut. Evaluasilah kemampuan belajar Andadengan merumuskan materi yang belum Anda pahami.Kemudian, diskusikan dengan teman-teman atau guru Anda.

1. Pertumbuhan diartikan sebagai suat prosesperubahan ukuran tubuh suatu makhluk. Berikutmerupakan salah satu pertumbuhan pada tumbuhan,yakni ....a. membesarnya batangb. berbungac. berbuahd. berkecambahe. terbentuknya rambut akar

2. Perhatikan gambar berikut.


P e t aKonsep


d. temperatur yang paling sesuai bagi per-tumbuhan suatu jenis tumbuhan

e. temperatur terendah di mana tumbuhan masihdapat hidup

4. Suatu tumbuhan mengalami defisiensi unsur Mn2+.Hal yang akan terjadi adalah ....a. tumbuh kerdilb. batang tumbuh lemahc. nekrosisd. daun muda menggulunge. layu

5. Hormon tumbuhan yang merangsang pertumbuhansel baru pada jaringan yang luka adalah ....a. kaulokalin d. filokalinb. auksin e. giberelinc. asam traumalin

6. Ketika tumbuhan mengalami pembelahan selkelamin pada bunga, tahap tersebut dapat dikata-kan sebagai ....a. perkembangan d. etiolasib. pertumbuhan e. reproduksic. regenerasi

7. Perkembangan makhluk hidup dapat diartikansebagai ....a. penambahan bahan dan perubahan substansi

yang dapat diukurb. penambahan jumlah sel hanya pada titik

tumbuhc. pertambahan volume yang dapat diukur dan

bersifat tidak dapat kembalid. menuju kedewasaan dan tidak dapat diukure. perubahan yang berlangsung tanpa batas

8. Dalam perkembangan, tumbuhan dari waktu kewaktu mengalami pertambahan volume danukuran. Proses tersebut disebabkan oleh ....a. bertambah banyaknya sel di dalam jaringanb. bertambah besar dan bertambah banyaknya sel

di dalam jaringanc. pembesaran dan pemanjangan seld. bertambah panjangnya sel di dalam jaringane. penebalan dinding sel

9. Perkembangan pada makhluk hidup adalah suatuproses ....a. menuju pertumbuhan sekunderb. pertambahan volumec. perubahan substansid. pertambahan jumlah sele. menuju kedewasaan

10. Faktor-faktor eksternal yang memengaruhi per-tumbuhan tumbuhan adalah ....a. temperatur, kelembapan, bibit unggul, tanahb. kelembapan, cahaya, temperatur, genetisc. cahaya, temperatur, kelembapan, hormond. air, kelembapan, temperatur, udarae. hormon, air, kelembapan, tanah

11. Dalam perkecambahan, biji dipengaruhi olehbeberapa faktor. Faktor-faktor yang pada umumnyadiperlukan untuk perkecambahan adalah ....a. oksigen, air, dan keadaan gelapb. oksigen, temperatur yang hangat, dan airc. oksigen, temperatur yang hangat, dan terangd. oksigen, temperatur yang lembap, dan gelape. oksigen, sinar, dan karbonsioksida

12. Selain dapat menghambat pembelahan sel, etilendapat membantu ....a. pengguguran daunb. pematangan buahc. pembelahan seld. dormansi pucuke. perbungaan

13. Pada tumbuhan yang ditanam di tempat gelap akanmemiliki ciri sebagai berikut ....a. memiliki daun yang sempitb. memiliki jaringan mesofil yang tebalc. kloroplas yang cukupd. transpirasi yang tinggie. tumbuh cepat, tetapi abnormal

14. Kecambah yang tumbuh di tempat gelap, batangnyalebih panjang daripada yang tumbuh di tempatterang. Oleh karena itu, muncul dugaan bahwa ....a. gelap adalah faktor pemacu pertumbuhanb. cahaya memicu pertumbuhanc. cahaya menimbulkan pembentukan racund. hormon mempercepat pertumbuhan batange. cahaya mempercepat pertumbuhan

15. Auksin yang dibentuk pada ujung kecambah akandipengaruhi oleh cahaya. Apabila disinari padasatu sisi saja, kecambah tersebut akan ....a. tidak tumbuhb. tumbuh lurusc. tumbuh ke arah datangnya cahayad. tumbuh bengkoke. tumbuh berlawanan dengan arah datangnya

cahaya16. Berikut adalah faktor internal yang memengaruhi

pertumbuhan, yakni ....a. air d. mineralb. zat hara e. pupukc. hormon

17. Perhatikan gambar di samping. Pem-berian hormon giberelin pada gambartersebut memengaruhi pertumbuhan ....a. daunb. akarc. bungad. buahe. batang


18. Berikut bukan merupakan faktor eksternal padapertumbuhan tumbuhan, yakni ....


B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar pada buku latihan Anda.

1. Sebutkan faktor internal dan faktor eksternal yangmemengaruhi pertumbuhan.

2. Apakah perbedaan antara pertumbuhan dan per-kembangan? Jelaskan.

3. Tumbuhan berikut ini memiliki umur yang sama,tetapi pola pertumbuhannya berbeda. Hal inidisebabkan tumbuhan sebelah kanan diberihormon giberelin. Berdasarkan gambar tersebut,jelaskan fungsi giberelin.

a. cahaya d. kesuburan tanahb. temperatur e. hormonc. air

19. Tepi daun yang menggulung pada suatu tumbuhanmenandakan bahwa tumbuhan tersebut kekuranganunsur ....a. tembaga d. kaliumb. mangan e. magnesiumc. besi

4. Mengapa tumbuhan yang berada di tempat gelaplebih tinggi daripada tumbuhan yang berada ditempat terang?

5. Apakah kaitan antara auksin dan cahayamatahari? Bagaimana pengaruhnya terhadappertumbuhan?

Sumber: Biology: Discovering Life,1991

Soal Tantangan

Tiga bibit tanaman jagung, masing-masingmemiliki empat daun hijau, dibersihkan secara hati-hati dan disimpan di botol selai steril. Botol tersebutdibungkus kertas hitam. Selanjutnya, dimasukkan kedalamnya larutan nutrisi. Berikut ini gambar tanamansetelah tiga minggu kemudian.

Jawablah pertanyaan berikut.1. Sebutkan tiga kondisi lingkungan yang harus

dijaga dan sama selama percobaan.2. Apa fungsi perlakuan A?3. Menurut Anda, unsur apakah L dan M? Jelaskan.4. Jelaskan mengapa botol harus steril dan ditutup

kertas hitam?

20. Perbedaan antara temperatur siang dan malamdapat berpengaruh terhadap pertumbuhantumbuhan. Respons tumbuhan terhadap pen-cahayaan tersebut dinamakan ....a. fotoperiodisme d. neutral-day plantb. long-day plant e. termodinamikac. short-day plant

Larutan kulturlengkap bagi

pertumbuhan danperkembangan sehat

Larutankultur tanpa

unsur L

Larutankultur tanpa

unsur M

Kertashitam

Botolsteril

Kertashitam

Semua daunkuning


Pengaruh Giberelin terhadap Pembentukan Akar1. Tujuan

Menunjukkan pengaruh giberelin terhadap pembentukan akar padasetek batang

2. Alat dan Bahana. Pot 20 buah e. Tanah gemburb. Sekop kecil f. Zat tumbuh giberelin (GA3)c. Alat penyiram g. Hasil setek batang tumbuhan maward. Gunting setek atau pisau atau bunga sepatu

3. Langkah Kerjaa. Buatlah dua kelompok penelitian menjadi kelompok setek batang

dengan giberelin (kelompok A) dan kelompok setek batang tanpagiberelin (kelompok B). Untuk setiap kelompok, sediakan sepuluhbuah pot yang masing-masing ditanami satu buah potongan batanghasil setek.

b. Perlu diperhatikan bahwa tanah yang digunakan tidak perlumengandung pupuk atau zat penyubur lainnya. Tumbuhankelompok A hanya disiram dengan air, sedangkan tumbuhankelompok B disiram dengan air yang mengandung GA3 sebanyak1% (artinya, dalam 1 liter air terkandung 10 mL GA3).

c. Potong helai daun yang berada di bagian paling bawah setek.d. Rawatlah kedua kelompok tumbuhan tersebut selama dua minggu,

kemudian amatilah hasilnya.e. Sebagai data pengamatan, bandingkanlah keadaan tumbuhan

kelompok A dan kelompok B.4. Penyusunan Laporan

Buatlah hasilnya dalam bentuk tabel pengamatan yang berkaitan denganpertanyaan berikut.a. Kelompok manakah yang lebih cepat membentuk akar? Kelompok

A ataukah kelompok B? Hitunglah persentase hasil setek tumbuhankelompok A dan kelompok B yang mengalami pembentukan akar.

b. Bagaimanakah hasil pengamatan mengenai banyaknya akar yangterbentuk, besar kecilnya akar, dan panjangnya akar.

Untuk membantu Anda dalam penulisan laporan Kegiatan Semester 1ini, jawablah pertanyaan berikut.1. Mengingat pengaruh zat tumbuh, keuntungan apakah yang dapat

diharapkan melalui penggunaan zat tersebut?2. Bagaimanakah cara menentukan konsentrasi zat tumbuh yang tepat

untuk suatu tujuan?3. Benarkah giberelin dapat memacu pertumbuhan akar?4. Kesimpulan apakah yang dapat Anda ambil setelah Anda bandingkan

persentase hasil setek yang menghasilkan akar; serta jumlah, besar, danpanjangnya akar yang terbentuk pada percobaan tersebut.Sebagai bukti etos kerja Anda, buatlah laporan kegiatan sebaik mungkin.

Carilah referensi atau informasi pendukung dari berbagai buku ataupunberbagai sumber dari internet. Lakukanlah kegiatan semester ini secaraberkelompok dan berdiskusilah dengan teman-teman dan guru Anda.

Kegiatan Semester 1

Sumber: Biology for You, 2002

Potonglah di sini,hilangkan daun yang

berada di bagian bawah

Hasil setek siap ditanam

1

2

3

17

Setelah berlari selama satu jam, sekujur tubuh seorang atlet lari marathonakan dipenuhi dengan keringat. Jantungnya masih berdenyut kencangdisertai aliran darah yang mengalir cepat. Suhu tubuhnya meningkat. Selainitu, napasnya pun akan tersengal-sengal untuk mengambil oksigen sebanyakmungkin.

Mengapa tubuh atlet tersebut berkeringat serta napasnya tersengal-sengal ketika melakukan lari marathon? Berasal dari manakah keringattersebut? Seperti yang Anda ketahui, keringat merupakan usaha tubuh untukmelepaskan panas sebagai hasil metabolisme sehingga suhu tubuh menjadistabil. Metabolisme tidak hanya dilakukan oleh manusia, tetapi juga dilaku-kan oleh semua makhluk hidup ciptaan Tuhan Yang Maha Esa.

Dengan mempelajari metabolisme, Anda akan memahami mengapamakhluk hidup memerlukan makanan dan air sebagai kebutuhan dasarnya.Selain itu, Anda akan memahami pentingnya karbohidrat, protein, dan lemakpada makanan yang Anda makan serta pengaruh pada metabolisme jikaAnda mengkonsumsi salah satu bahan makanan secara berlebih.

Selain metabolisme pada hewan dan manusia, Anda juga akanmempelajari metabolisme pada tumbuhan dan beberapa jenis bakteri, yaitufotosintesis dan kemosintesis. Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkandapat memahami materi tentang metabolisme pada makhluk hidup secaramenyeluruh.

Metabolisme

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami pentingnya proses metabolisme padamakhluk hidup. Setelah mempelajari bab ini, Anda akan dapat menjelaskan fungsi enzimdalam proses metabolisme serta mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolismekarbohidrat. Selain itu, Anda akan dapat menjelaskan keterkaitan antara proses metabolismekarbohidrat dengan metabolisme lemak dan protein.

2

A. Molekul yangBerperan dalamMetabolisme

B. MetabolismeKarbohidrat

C. Hubungan antaraKatabolismeKarbohidrat,Lemak, danProtein

Sumber: endela ptek, 1997

B a b 2


Motor dapat bergerak karena adanya energi. Energi yang didapatkantersebut berasal dari bensin. Di dalam mesin motor, bensin mendapat energiminimum untuk bereaksi menghasilkan energi dari percikan api yang dipicuoleh busi. Suhu di dalam mesin pun dapat mencapai ratusan derajat celcius.

Energi minimum yang diperlukan suatu substrat untuk bereaksidinamakan sebagai energi aktivasi. Bagaimanakah dengan tubuh manusiaatau mahluk hidup lainnya? Tentu kita tidak dapat memenuhi kebutuhanenergi pemicu pada keadaan seperti di mesin. Akan tetapi, dengan suhuyang cukup rendah, bahan makanan yang kita makan tetap dapat meng-hasilkan energi untuk menunjang aktivitas kita. Ternyata, tubuh organismemenyediakan molekul berenergi dan molekul yang dapat mempercepat(mengkatalisasi) terjadinya reaksi kimia dalam tubuh. Molekul tersebutadalah ATP (Adenosin trifosfat) dan enzim.

1. Molekul EnergiDalam banyak reaksi tubuh, perpindahan energi dilakukan bersamaan

dengan dilepaskan atau dibentuknya senyawa dengan ikatan fosfat. Sumberenergi utama yang mengandung senyawa fosfat adalah ATP (Adenosin trifosfat)yang memiliki 3 gugus fosfat. Senyawa ini menjadi sumber energi langsungyang dibutuhkan oleh tubuh dalam melakukan usaha (aktivitas) karenapelepasan satu gugus fosfat akan menghasilkan energi yang besar. Padakondisi laboratorium, satu mol ATP menghasilkan energi sebesar 7,3 kkal.ATP terdiri atas gugus adenin yang mengandung gugus nitrogen, ribosa,menghasilkan 5 molekul karbon gula, serta 3 molekul fosfat (Gambar 2.1).

A Molekul yang Berperan dalam Metabolisme

Transformasi energi terjadi padaperubahan energi mataharimenjadi ATP dan glukosa olehtumbuhan. Selanjutnya, glukosadiubah menjadi ATP, energi bagihewan dan manusia. Hal inisejalan dengan hukumTermodinamika I. HukumTermodinamika I yang disebutjuga hukum kekekalan energimenyatakan bahwa energi dapatberubah bentuk dari satu bentukke bentuk lainnya, tetapi tidakakan pernah dapat diciptakanatau dihancurkan.


• Energi aktivasi• Enzim• Substrat

Kata Kunci

1. Apakah yang dimaksuddengan metabolisme?

2. Sebutkan contoh reaksiyang termasuk metabolismepada makhluk hidup.

PramateriSoal

ATP ADP + Pi + energi(3 fosfat) (2 fosfat)

Untuk menghasilkan energi, ATP mengalami fosforilasi yang dibantu olehenzim fosforilase menjadi ADP (Adenosin difosfat). Makhluk hidup yangberaktivitas, menggunakan ATP terus-menerus. Akan tetapi, ATP tidak habiskarena merupakan sumber daya yang dapat diperbarui dengan menambahkansatu gugus fosfat pada ADP. Hal ini dapat dilakukan melalui respirasi selpada hewan. Pada tumbuhan digunakan energi cahaya untuk membentukATP kembali.

Dalam proses transfer energi, terdapat beberapa jenis molekul energi lainnyayang berperan sebagai molekul penyimpan energi, yakni NADH2, FADH, danATP. Semua molekul tersebut memiliki kesetaraan dengan produksi ATP. NADHsetara dengan 3 ATP dan FADH setara dengan 2 ATP.

Struktur ATP

Gambar 2.1

WawasanBiologi

Metabolisme 19

2. EnzimEnzim merupakan protein pengkatalis. Katalis adalah agen kimiawi yang

mempercepat laju reaksi tanpa mengubah struktur enzim itu sendiri. Tanpaadanya enzim, reaksi kimia pada jalur metabolisme akan terhenti.

a. Struktur EnzimEnzim memiliki sisi aktif, yakni bagian atau tempat pada enzim yang

berfungsi sebagai tempat menempelnya substrat. Kerja enzim sangat spesifikkarena sisi aktif dari enzim sangat selektif terhadap bentuk kimia dari substratyang akan dikatalisis. Ikatan yang terbentuk antara enzim dengan substratbersifat lemah sehingga reaksi dapat berlangsung bolak-balik. Substratmenempel pada sisi aktif enzim dan akan menghasilkan produk baru.Perhatikan Gambar 2.2.

Tubuh enzim terdiri atas beberapa bagian. Bagian utama enzim berupaprotein yang disebut apoenzim. Bagian lainnya adalah bagian yang tersusunatas materi anorganik, seperti senyawa logam yang disebut gugus prostetik.Beberapa enzim memerlukan molekul yang membantu kerja enzimmenguatkan ikatan dengan substrat, yakni kofaktor. Banyak molekul logamanorganik yang berfungsi sebagai kofaktor, seperti ion logam Fe2+, Cu2+,dan Mg2+.

Beberapa komponen kimia enzim yang tersusun atas molekul organiknonprotein disebut koenzim. Koenzim membawa atom fungsional ketikaenzim bereaksi. Contoh koenzim yang berada pada bagian gugus prostetikenzim adalah koenzim A, yang membawa sumber karbon ketika memecahpiruvat dan asam lemak. Ikatan antara apoenzim dan kofaktor disebutholoenzim.

b. Sifat EnzimEnzim bekerja dengan cara menurunkan energi aktivasi sehingga energi

awal minimun untuk sebuah reaksi dapat diperkecil. Untuk memahaminya,perhatikanlah Gambar 2.3 berikut.

Enzim dengan sisiaktif yang kosong

Substrat(sukrosa)

Substratmenempel padasisi aktif enzim

H2O

Substrat menghasilkanproduk baru dibantu olehenzim

Sisi aktif

Glukosa

FruktosaProdukbaru

dilepas

1

2

3

4

Sumber: Biology Concepts & Connections, 2006

• Apoenzim• Gugus prostetik• Holoenzim• Koenzim• Kofaktor

Kata Kunci

Pada malam hari, kunang-kunang, beberapa kumbang, danbeberapa organisme lainnyadapat memancarkan cahaya.Kemampuan ini disebutbioluminesensi. Hal ini terjadiketika enzim lusiferase memicuelektron protein lusiferin untukpindah ke lapisan energi lebihtinggi. Lusiferin adalah salahsatu kelompok zat yang sangatfloresen. Ketika elektron yangterpacu kembali ke lapisanenergi rendah secara cepat,protein lusiferin akan melepas-kan energi dalam bentuk cahaya.

Sumber: Biology: The nity & Diversityof Life, 1995

WawasanBiologi

Substrat menempel pada sisiaktif enzim dan menghasilkanproduk baru.

Gambar 2.2


Arah reaksi

Tanpa enzim

Dengan enzimEnergi

Reaktan

Energi bebas

Produk

Sumber: Biological cience, 1986

Enzim bukanlah penambah energi awal dalam bereaksinya substrat, tetapihanya sebagai pengikat sementara sehingga reaksi dapat berlangsung padakeadaan di bawah energi aktivasinya. Hal ini menyebabkan reaksi akanberjalan lebih cepat. Enzim merupakan protein yang dapat terdenaturasi(struktur dan sifatnya berubah) oleh suhu, pH, atau logam berat.Empat sifat umum enzim sebagai berikut.1) Enzim bukanlah penyebab reaksi, namun enzim hanya mempercepat

reaksi. Tanpa adanya enzim, suatu reaksi tetap dapat terjadi. Akan tetapi,diperlukan energi yang besar dan berlangsung sangat lambat.

2) Enzim tidak berubah secara permanen atau habis bereaksi. Enzim yangsama dapat digunakan berulang-ulang.

3) Enzim yang sama dapat digunakan untuk reaksi kebalikannya. Suatu enzimdapat mengubah substrat A menjadi molekul B dan C. Enzim yang samadapat bekerja sebaliknya membentuk substrat A dari molekul B dan C.

4) Setiap jenis enzim hanya bekerja pada zat tertentu saja.

c. Cara Kerja EnzimTerdapat dua teori yang menerangkan cara kerja enzim, yakni teori lock

and key dan teori induced fit. Teori lock and key menganalogikan mekanismekerja enzim seperti kunci dengan anak kunci. Substrat masuk ke dalam sisiaktif enzim. Jadi, sisi aktif enzim seolah-olah kunci dan substrat adalah anakkunci. Adapun teori induced fit mengemukakan bahwa setiap molekul substratmemiliki permukaan yang hampir pas dengan permukaan sisi aktif enzim.Jika substrat masuk ke dalam sisi aktif enzim, akan terbentuk kompleks enzimsubstrat yang pas (Keeton and Gould, 1986: 79). Perhatikan gambar berikut.

• Endoenzim• Eksoenzim• Teori induced fit• Teori lock and key

Kata Kunci

Enzim

Enzim bekerja dengan caramenurunkan energi aktivasi.

Gambar 2.3

(a) Teori lock and key (b) Teoriinduced fit

Apakah perbedaannya?

Gambar 2.4


Substrat ProdukKompleks enzimsubstrat

a

b

Substrat

Produk

Enzim

Enzim

Metabolisme 21

d. Penamaan EnzimPenamaan enzim umumnya disesuaikan dengan substrat yang diuraikan,

lalu dibubuhi akhiran ase. Sebagai contoh, enzim amilase menguraikanamilum menjadi maltosa di mulut. Enzim lipase bekerja menguraikan lipid(lemak) menjadi asam lemak.

e. Jenis enzimBerdasarkan lokasi kerjanya, enzim dapat dibagi menjadi dua jenis,

sebagai berikut.1) Eksoenzim, yakni enzim yang bekerja di luar sel, contohnya:

amilum amilase maltosamaltosa maltase glukosa

2) Endoenzim, yakni enzim yang bekerja di dalam sel, contohnya:glukosa heksokinase glukosa-6-Phospat

f. Faktor yang Memengaruhi Kerja EnzimSeperti halnya protein yang lain, sifat enzim sangat dipengaruhi oleh kondisi

lingkungannya. Kondisi yang tidak sesuai dapat menyebabkan kerja enzimterganggu. Berikut adalah beberapa faktor yang memengaruhi kerja enzim.

1) TemperaturEnzim memiliki rentang temperatur tertentu agar dapat bereaksi dengan

optimal. Pada temperatur yang tinggi, enzim akan rusak (terdenaturasi) sebagaisifat umum dari protein. Pada kondisi ini, struktur enzim sudah berubah danrusak sehingga tidak dapat digunakan lagi. Adapun pada temperatur yangrendah, enzim berada pada kondisi inaktif (tidak aktif). Enzim akan bekerjakembali dengan adanya kenaikan temperatur yang sesuai. Semua enzimmemiliki kondisi temperatur yang spesifik untuk bekerja optimal. Enzimmemiliki kecenderungan semakin meningkat seiring dengan kenaikantemperatur hingga pada batas tertentu. Setelah itu, enzim kembali mengalamipenurunan kinerja. Pada saat kerja enzim optimal maka dapat dikatakan bahwapada temperatur tersebut temperatur optimum (Gambar 2.5).

2) pHSeperti halnya temperatur, pH dapat memengaruhi optimasi kerja enzim.

Setiap enzim bekerja pada kondisi pH yang sangat spesifik. Hal ini berkaitanerat dengan lokasi enzim yang bekerja terhadap suatu substrat. Padaumumnya, enzim akan bekerja optimum pada pH 6-8 (Gambar 2.6). PerubahanpH lingkungan akan mengakibatkan terganggunya ikatan hidrogen yangada pada struktur enzim. Jika enzim berada pada kondisi pH yang tidaksesuai, enzim dapat berada pada keadaan inaktif. Dengan adanya kondisipH yang spesifik ini, enzim tidak akan merusak sel lain yang berada disekitarnya. Contohnya, enzim pepsin yang diproduksi pankreas untukmencerna protein dalam lambung, tidak akan mencerna protein yang ada didinding pankreas karena enzim pepsin bekerja pada pH 2-4. PerhatikanGambar 2.6.

Respon negatif terhadap obatpada penduduk Indonesia cukuptinggi. Dari penelitian responobat tidur dan obat antidepresiterhadap lima kelompok etnisterbesar di Indonesia (Melayu,Sunda, Jawa, Bugis, danBenoaq Dayak) menunjukkantingkat respon buruk terhadapobat itu tergolong tinggi.Penelitian tersebut menelitireaksi enzim CYP2C19 yangmemetabolisme obat tidurdiasepam, antidepresi, dan obatsakit mag. Jika seseorangmemiliki tipe gen buruk yangenzimnya tidak mampu atautidak baik dalammemetabolisme obat-obatanitu, maka obat itu akanmenumpuk dalam darah atautubuh hingga bersifat tosik.

Sumber: www.kompas.com, 21 April2006

WawasanBiologi

Setiap enzim akan bekerjaoptimal pada temperaturtertentu.Apa yang terjadi pada en imtersebut jika suhu melebihi

°C?

Gambar 2.5

Akt

ivit

as

pH

pH optimal untukpepsin

pH optimaluntuk tripsin

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10Sumber: Biology, 1998

Setiap enzim akan bekerja padapH yang berbeda.

Gambar 2.6


Temperatur (oC)0 40 6020A

ktiv

itas

mak

sim

um (

%)

50

100


Aktivitas EnzimTujuanMengetahui efek asam, basa, dan air terhadap enzim pada apelAlat dan Bahan

Lima potong buah apel, cuka, air jeruk, air soda, air susu, air bening, dan sebelasgelas kecil/gelas plastik air mineralLangkah Kerja1. Bersama kelompok Anda, beri label pada setiap gelas; A–cuka, B–air jeruk, C–

air soda, D–susu, E–air, dan F-kontrol tanpa perlakuan.2. Masukkan setiap bahan (cuka, air, jeruk, soda, susu, dan air) sebanyak 20 ml

ke dalam tiap gelas menurut labelnya.3. Masukkan potongan apel ke dalam setiap gelas selama beberapa menit.

Kemudian, pindahkan potongan apel tersebut ke dalam gelas kosong.4. Biarkan potongan apel selama satu hari (24 jam). Catat hasil yang didapat

dan diskusikan dengan teman kelompok Anda. Buat laporannya danpresentasikan di depan kelas.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Perubahan apakah yang terjadi pada apel? Dapatkah apel diganti dengan

buah lain dalam percobaan ini? Mengapa demikian?2. Berdasarkan hasil percobaan, bahan manakah yang menyebabkan perubahan

warna pada apel? Bandingkan juga dengan kontrol.3. Apakah asam, basa, atau air dapat menghentikan aktivitas enzim pada apel?4. Jika Anda membiarkan sebuah apel yang telah dikupas selama beberapa menit,

apel tersebut berubah warna menjadi kehitaman. Adakah kaitan antaraperistiwa tersebut dengan percobaan ini?

Kegiatan 2.1

3) Konsentrasi Substrat dan Konsentrasi EnzimKerja enzim sangat cepat maka untuk mengoptimalkan hasilnya, perlu

perbandingan jumlah atau konsentrasi antara substrat dengan enzim yangsesuai. Jumlah substrat yang terlalu banyak dan konsentrasi enzim sedikitakan menyebabkan reaksi tidak optimal. Perhatikan Gambar 2.7.

Konsentrasi substrat M

Laju

rea

ksi

Laju reaksi maksimumCepat

Lambat


Laju reaksi dibatasi oleh jumlahenzim yang akan mengubah

substrat.

Gambar 2.7

Konsentrasi enzim membatasi laju reaksi. Enzim akan “jenuh” jika sisi aktifsemua molekul enzim terpakai setiap waktu. Pada titik jenuh, laju reaksi tidakakan meningkat meskipun substrat ditambahkan. Jika konsentrasi enzimditambahkan, laju reaksi akan meningkat hingga titik jenuh berikutnya.

Metabolisme 23

• Inhibitor kompetitif• Inhibitor nonkompetitif

Kata Kunci

(a) Kompleks enzim substrattanpa inhibitor (b) inhibitorkompetitif (c) inhibitornonkompetitif.

Apa perbedaan kedua inhibitortersebut?

Gambar 2.8

4) KofaktorKofaktor dapat membantu enzim untuk memperkuat ikatan dengan

substrat atau kebutuhan unsur anorganik, seperti karbon. Selain itu, kofaktorjuga membantu proses transfer elektron.

5) Inhibitor EnzimInhibitor mengganggu kerja enzim. Berdasarkan pengertian dari kata

dasarnya (inhibit artinya menghalangi), inhibitor merupakan senyawa yangdapat menghambat kerja enzim. Inhibitor secara alami dapat berupa bisa(racun) yang dikeluarkan oleh hewan, seperti ular atau laba-laba. Inhibitorakan mencegah sisi aktif untuk tidak bekerja. Beberapa obat-obatan jugaberfungsi sebagai inhibitor, seperti penisilin yang berguna menghambat kerjaenzim pada mikroorganisme.

Inhibitor terbagi atas dua macam, yakni inhibitor kompetitif dan inhibitornonkompetitif. Pada inhibitor kompetitif, inhibitor ini akan bersaing dengansubstrat untuk bergabung dengan enzim sehingga kerja enzim akan terganggu.Sementara itu, inhibitor nonkompetitif tidak akan bersaing dengan substratuntuk bergabung dengan enzim karena memiliki sisi ikatan yang berbeda(Keeton and Gould, 1986: 81).

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Jelaskan faktor-faktor yang memengaruhi kerja

enzim.2. Mengapa enzim tidak cocok bekerja pada temperatur

tinggi?

3. Apakah fungsi ATP?



Enzim

Substrat Inhibitor kompetitif

Enzim

Inhibitor nonkompetitif

Enzim

a b c

6) Kadar AirKerja enzim sangat dipengaruhi oleh air. Rendahnya kadar air dapat

menyebabkan enzim tidak aktif. Sebagai contoh, biji tanaman yang dalamkeadaan kering tidak akan berkecambah. Hal ini disebabkan oleh tidak aktifnyaenzim sebagai akibat dari rendahnya kadar air dalam biji. Biji akan berkecambahjika direndam. Kadar air yang cukup dapat mengaktifkan kembali enzim.


TokohBiologi

Sumber: endela ptek:ehidupan 1997

Hans Krebs(1900–1981)

Ahli biokimia Jerman, HansKrebs, (1900–1981)menemukan bahwa glukosasecara perlahan dipecahkan didalam sel, dengan suatu siklusreaksi yang dinamakan daurasam sitrat atau daur Krebs.Pada daur ini, dinyatakanbahwa dalam setiap tahap,sejumlah kecil energi dilepas-kan dan disimpan dalam sel.

• Autotrof• Glikolisis• Heterotof• Metabolisme• Respirasi

Kata Kunci

Keseluruhan reaksi kimia di dalam tubuh organisme yang melibatkanperubahan energi disebut metabolisme. Sebagai makhluk hidup, energi dapatdihasilkan dari sebuah proses, atau suatu proses justru memerlukan energi.Pada umumnya, energi dilepaskan ketika tubuh organisme mencerna molekulkompleks menjadi molekul yang sederhana. Proses tersebut dinamakankatabolisme. Adapun proses pembentukan senyawa kompleks dari unsur-unsur penyusunnya dan reaksi tersebut memerlukan energi dinamakananabolisme.

1. Katabolisme KarbohidratKatabolisme merupakan reaksi penguraian atau pemecahan senyawa

kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana untuk menghasilkan energi.Proses katabolisme yang terjadi pada makhluk hidup dibedakan menjadirespirasi aerob dan respirasi anaerob. Apakah yang membedakan respirasiaerob dengan respirasi anaerob?

Berdasarkan perubahan energinya, reaksi kimia dapat dibedakan menjadireaksi eksergonik dan reaksi endergonik. Pada reaksi eksergonik, terjadipelepasan energi. Katabolisme merupakan reaksi eksergonik. Jika energi yangdilepaskan berupa panas, disebut reaksi eksoterm. Adapun pada reaksiendergonik, terjadi penyerapan energi dari lingkungan. Anabolisme termasukreaksi endergonik karena memerlukan energi. Jika energi yang digunakandalam bentuk panas, disebut reaksi endoterm.

a. Respirasi AerobRespirasi bertujuan menghasilkan energi dari sumber nutrisi yang

dimiliki. Semua makhluk hidup melakukan respirasi dan tidak hanya berupapengambilan udara secara langsung. Respirasi dalam kaitannya denganpembentukan energi dilakukan di dalam sel. Oleh karena itu, prosesnyadinamakan respirasi sel. Organel sel yang berfungsi dalam menjalankan tugaspembentukan energi ini adalah mitokondria.

Respirasi termasuk ke dalam kelompok katabolisme karena di dalamnyaterjadi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebihsederhana, diikuti dengan pelepasan energi. Energi yang kita gunakan dapatberasal dari hasil metabolisme tumbuhan. Oleh karena itu, tumbuhanmerupakan organisme autotrof, yang berarti dapat memproduksi makanansendiri. Adapun konsumen, seperti hewan dan manusia, yang tidak dapatmenyediakan makanan sendiri disebut organisme heterotrof.

Proses respirasi erat kaitannya dengan pembakaran bahan bakar berupamakanan menjadi energi. Kondisi optimal akan tercapai dalam kondisi aerob(ada oksigen). Secara singkat, proses yang terjadi sebagai berikut.

B Metabolisme Karbohidrat

C6H12O6 + 6H2O + 6O2 6CO2 + 12H2OOksidasi

Reduksi

Metabolisme 25


Pembentukan energi siap pakai akan melalui beberapa tahap reaksidalam sistem respirasi sel pada mitokondria. Menurut Campbell, et al,(2006: 93) reaksi-reaksi tersebut, yaitu:1) glikolisis, yakni proses pemecahan glukosa menjadi asam piruvat;2) dekarboksilasi oksidatif asam piruvat, yakni perombakan asam piruvat

menjadi asetil Co-A;3) daur asam sitrat, yakni siklus perombakan asetil Ko-A menjadi akseptor

elektron dan terjadi pelepasan sumber energi;4) transfer elektron, yakni mekanisme pembentukan energi terbesar dalam

proses respirasi sel yang menghasilkan produk sampingan berupa air.

Glikolisis

Glukosa Piruvat

Sitoplasma

ATP ATPATP

Siklus

CO2

Rantai transfer elektron

Mitokondria

NADH FADH2

NADH

1) GlikolisisTahap ini merupakan awal terjadinya respirasi sel. Molekul glukosa akan

masuk ke dalam sel melalui proses difusi. Agar dapat bereaksi, glukosadiberi energi aktivasi berupa satu ATP. Hal ini mengakibatkan glukosa dalamkeadaan terfosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat yang dibantu oleh enzimheksokinase. Secara singkat, glukosa-6-fosfat dipecah menjadi 2 buahmolekul gliseraldehid-3-fosfat (PGAL) dengan bantuan satu ATP dan enzimfosfoheksokinase. Proses selanjutnya merupakan proses eksergonik. Hasilnyaadalah 4 molekul ATP dan hasil akhir berupa 2 molekul asam piruvat (C3).Secara lengkap, proses glikolisis yang terjadi sebagai berikut (Gambar 2.10).

Energi yang dihasilkan darirespirasi sel adalah ATP.

Gambar 2.9


Kata Kunci• Asetil-KoA• Dekarboksilasi oksidatif

Sumber: Biochemistry, 1996

GlukosaATP

ADP

Glukosa-6-fosfat

Fruktosa-6-fosfatATP

ADP

Fruktosa-6-difosfat Aldose

Dihidroksiaseton fosfat

Gliseraldehida-3-fosfat

1,3-asam difosfogliserat

3-asam fosfogliserat


Asam fosfoenol piruvat

Asampiruvat

P

NAD

NADHH+

ADP

ATP

H2O

ADP

ATPATP

ADPAsam fosfoenol piruvat


H2O


ADP

ATP

1,3-asam difosfogliserat

H+

NAD

NADH

PGliseraldehida-3-fosfat

Asampiruvat

Walaupun empat molekul ATP dibentuk pada tahap glikolisis, namunhasil reaksi keseluruhan adalah dua molekul ATP. Ada dua molekul ATPyang harus diberikan pada fase awal glikolisis. Tahap glikolisis tidakmemerlukan oksigen.

2) Dekarboksilasi OksidatifSetiap asam piruvat yang dihasilkan kemudian akan diubah menjadi

Asetil-KoA (koenzim-A). Asam piruvat ini akan mengalami dekarboksilasisehingga gugus karboksil akan hilang sebagai CO2 dan akan berdifusi keluarsel. Dua gugus karbon yang tersisa kemudian akan mengalami oksidasisehingga gugus hidrogen dikeluarkan dan ditangkap oleh akseptor elektronNAD+. Perhatikan Gambar 2.11. Gugus yang terbentuk, kemudianditambahkan koenzim-A sehingga menjadi asetil-KoA. Hasil akhir dariproses dekarboksilasi oksidatif ini akan menghasilkan 2 asetil-KoA dan 2

Proses glikolisis berlangsungdalam sembilan tahap.

Berapa jumlah ATP yangdihasilkan dari proses ini?

Gambar 2.10

Metabolisme 27

• Daur asam sitrat• Asam sitrat

Kata Kunci

Dekarboksilasi oksidatif asampiruvat menghasilkan CO2,2 asetil- KoA, dan 2 molekulNADH.

Gambar 2.11

Dekarboksilasi oksidatif asampiruvat menghasilkan CO2,2 asetil- KoA, dan 2 molekulNADH.

Gambar 2.12

+H+

NAD+

NADH +H+

FADH2

FAD

NADH +H+ NAD+

CO2

P

ATP

ADP +

NAD+

NADH

CO2

KoA

Asammalat

Asamoksaloasetat

Asam suksinat

Asam α -ketoglutarat

Asam sitrat

Daur Krebs

Asetil-KoAKoA


NAD+ NADH + H+

CO2 Koenzim A

KoA

Asetil-KoA(asetil koenzim)

AsamPiruvat


3) Daur Asam SitratProses selanjutnya adalah daur asetil-KoA menjadi beberapa bentuk

sehingga dihasilkan banyak akseptor elektron. Selain disebut sebagai daurasam sitrat, proses ini disebut juga daur Krebs. Hans A. Krebs adalah orangyang pertama kali mengamati dan menjelaskan fenomena ini pada tahun 1930.

molekul NADH. Pembentukan asetil-KoA memerlukan kehadiran vitaminB1. Berdasarkan hal tersebut, dapat diketahui betapa pentingnya vitamin Bdalam tubuh hewan maupun tumbuhan.

Setiap tahapan dalam daur asam sitrat dikatalis oleh enzim yang khusus.Berikut adalah beberapa tahapan yang terjadi dalam daur asam sitrat.(Gambar 2.12).a) Asetil-KoA akan menyumbangkan gugus asetil pada oksaloasetat

sehingga terbentuk asam sitrat. Koenzim A akan dikeluarkan dandigantikan dengan penambahan molekul air.


elektron2H 2H+ + 2e

• FAD• FMN• Transfer elektron

Kata Kunci

b) Perubahan formasi asam sitrat menjadi asam isositrat akan disertaipelepasan air.

c) Asam isositrat akan melepaskan satu gugus atom C dengan bantuan enzimasam isositrat dehidrogenase, membentuk asam -ketoglutarat. NAD+

akan mendapatkan donor elektron dari hidrogen untuk membentukNADH. Asam -ketoglutarat selanjutnya diubah menjadi suksinil KoA.

d) Asam suksinat tiokinase membantu pelepasan gugus KoA dan ADPmendapatkan donor fosfat menjadi ATP. Akhirnya, suksinil-KoAberubah menjadi asam suksinat.

e) Asam suksinat dengan bantuan suksinat dehidrogenase akan berubahmenjadi asam fumarat disertai pelepasan satu gugus elektron. Padatahap ini, elektron akan ditangkap oleh akseptor FAD menjadi FADH2.

f) Asam Fumarat akan diubah menjadi asam malat dengan bantuan enzimfumarase.

g) Asam malat akan membentuk asam oksaloasetat dengan bantuan enzimasam malat dehidrogenase. NAD+ akan menerima sumbangan elektrondari tahap ini dan membentuk NADH.

h) Dengan terbentuknya asam oksaloasetat, siklus akan dapat dimulai lagidengan sumbangan dua gugus karbon dari asetil KoA.

4) Transfer ElektronSelama tiga proses sebelumnya, dihasilkan beberapa reseptor elektron

yang bermuatan akibat penambahan ion hidrogen. Reseptor-reseptor inikemudian akan masuk ke transfer elektron untuk membentuk suatu molekulberenergi tinggi, yakni ATP.

Reaksi ini berlangsung di dalam membran mitokondria. Reaksi iniberfungsi membentuk energi selama oksidasi yang dibantu oleh enzimpereduksi. Transfer elektron merupakan proses kompleks yang melibatkanNADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide), FAD (Flavin Adenine Dinucleotide),dan molekul-molekul lainnya. Dalam pembentukan ATP ini, ada akseptorelektron yang akan memfasilitasi pertukaran elektron dari satu sistem kesistem lainnya.a) Enzim dehidrogenase mengambil hidrogen dari zat yang akan diubah

oleh enzim (substrat). Hidrogen mengalami ionisasi sebagai berikut.

Proton hidrogen mereduksi koenzim NAD melalui reaksi NAD + H+

NADH + H+. NADH dari matriks mitokondria masuk ke ruangintermembran melewati membran dalam, kemudian memasuki sistemrantai pernapasan.

b) NADH dioksidasi menjadi NAD+ dengan memindahkan ion hidrogenkepada flavoprotein (FP), flavin mononukleotida (FMN), atau FAD yangbertindak sebagai pembawa ion hidrogen. Dari flavoprotein atau FAD,setiap proton atau hidrogen dikeluarkan ke matriks sitoplasma untukmembentuk molekul H2O.

c) Elektron akan berpindah dari ubiquinon ke protein yang mengandungbesi dan sulfur (FeSa dan FeSb) sitokrom b koenzim quinon sitokrom b2 sitokrom o sitokrom c sitokrom a sitokrom a3,dan terakhir diterima oleh molekul oksigen sehingga terbentuk H2Operhatikan Gambar 2.13.

Metabolisme 29

H2O

2H+

12 O2

4H+

2e-

Sitokroma, a3

2H+

2e-

Q

2H+

FeSa, FeSb,Sitokrom b

2e-

2H+

2H

NAD

H+NAD

Sitokromb2, o, c

2e-

FP

Pada membran dalammitokondria

di luar membran dalammitokondria


Di dalam rantai pernapasan, 3 molekul air (H2O) dihasilkan melaluiNADH dan 1 molekul H2O dihasilkan melalui FAD. Satu mol H2O yangmelalui NADH setara dengan 3 ATP dan 1 molekul air yang melalui FADsetara dengan 2 ATP.

No

1.2.

3.

Tabel 2.1 Tahap Reaksi pada Respirasi

Proses Akseptor ATP

Glikolisis 2 asam piruvatSiklus Krebs2 asam piruvat 2 asetil KoA + 2CO22 asetil KoA 4CO2Rantai transfer elektron10 NADH + 502 10 NAD+ + 10 H2O2 FADH2 + O2 2 FAD + 2H2O

2 NADH

2 NADH6 NADH

2 ATP

2ATP

30ATP34

4ATP

Walaupun ATP total yang tertera pada Tabel 2.1 adalah 38 ATP, jumlahtotal yang dihasilkan pada proses respirasi adalah 36 ATP. Hal tersebutdisebabkan 2 ATP digunakan oleh elektron untuk masuk ke mitokondria.

Sistem transfer elektronmembentuk energi selamaoksidasi yang dibantu olehenzim pereduksi.

apankah digunakan?

Gambar 2.13


b. Respirasi AnaerobSetelah berolahraga atau mengerjakan suatu pekerjaan berat, napas Anda

menjadi terengah-engah karena suplai oksigen yang masuk tubuh menjadiberkurang. Tubuh mengatasi keadaan ini dengan memperpendek jalurpembentukan energi melalui proses respirasi anaerob. Cara ini ditempuhagar tubuh tidak kekurangan pasokan energi ketika melakukan suatuaktivitas berat. Respirasi anaerob dikenal juga dengan istilah fermentasi.

Fermentasi adalah perubahan glukosa secara anaerob yang meliputiglikolisis dan pembentukan NAD. Fermentasi menghasilkan energi yangrelatif kecil dari glukosa. Glikolisis berlangsung dengan baik pada kondisitanpa oksigen. Fermentasi dibedakan menjadi dua tipe reaksi, yaknifermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat.

Fermentasi alkohol maupun fermentasi asam laktat diawali denganproses glikolisis. Pada glikolisis, diperoleh 2 NADH + H+ + 2 ATP + asampiruvat. Pada reaksi aerob, hidrogen dari NADH akan bereaksi dengan O2pada transfer elektron. Pada reaksi anaerob, ada akseptor hidrogenpermanen berupa asetildehida atau asam piruvat.

1) Fermentasi AlkoholPada fermentasi alkohol, asam piruvat diubah menjadi etanol atau etil

alkohol melalui dua langkah reaksi. Langkah pertama adalah pembebasanCO2 dari asam piruvat yang kemudian diubah menjadi asetaldehida. Langkahkedua adalah reaksi reduksi asetaldehida oleh NADH menjadi etanol. NADyang terbentuk akan digunakan untuk glikolisis (Gambar 2.14) .

Sumber: endela ptek: lmuedokteran, 1997

TokohBiologi

Louis Pasteur(1821–1902)

Louis Pasteur memberikanbanyak jasa dalammemajukan mikrobiologi (ilmuyang mempelajari mikro-organisme). Ia memperlihat-kan bahwa mikroorganismeyang terdapat pada ragidapat mengubah gula menjadialkohol melalui fermentasi.

• Fermentasi alkohol• Fermentasi asam laktat

Kata Kunci

O

Sel ragi dan bakteri melakukan respirasi secara anaerob. Hasil fermentasiberupa CO2 dalam industri roti dimanfaatkan untuk mengembangkan adonanroti sehingga pada roti terdapat pori-pori.

2) Fermentasi Asam LaktatFermentasi asam laktat adalah fermentasi glukosa yang menghasilkan

asam laktat. Fermentasi asam laktat dimulai dengan glikolisis yangmenghasilkan asam piruvat, kemudian berlanjut dengan perubahan asampiruvat menjadi asam laktat (Gambar 2.15). Pada fermentasi asam laktat,asam piruvat bereaksi secara langsung dengan NADH membentuk asamlaktat. Fermentasi asam laktat dapat berlangsung ketika pembentukan kejudan yoghurt.

Pada sel otot manusia yang bersifat fakultatif anaerob, terbentuk ATPdari fermentasi asam laktat jika kondisi kandungan oksigen sangat sedikit.Pada pembentukan ATP yang berlangsung secara aerob, oksigennya berasaldari darah. Sel mengadakan perubahan dari respirasi aerob menjadifermentasi. Hasil fermentasi berupa asam laktat akan terakumulasi dalamotot sehingga otot menjadi kejang. Asam laktat dari darah akan diangkutke dalam hati yang kemudian diubah kembali menjadi asam piruvat secaraaerob. Fermentasi pada sel otot terjadi jika kandungan O2 rendah dan kondisidapat pulih kembali setelah berhenti melakukan olahraga.

Pada langkah pertamafermentasi alkohol, terjadi

pembebasan CO2.

Apa hasil akhir reaksi ini?

Gambar 2.14


Asam piruvatdekarboksilase

Alkoholdehidrogenase

NADHCO2 NAD+

CH2 OH

CH3

C H

O

CH3

C O–

C

CH3

O

Asam piruvat Asetaldehid Etanol

Metabolisme 31

2 ATP

O–

C O

C O

CH3

2NAD+ 2NADH

+2H+

Glukosa Glikolisis

2 Asam laktat

2 Asam piruvatC

C OH

CH3

H

O–

O


2 ADP + 2 P

Fermentasi asam laktat diawalidengan proses glikolisis yangmenghasilkan asam piruvat.

Gambar 2.15

Simulasi KatabolismeTujuanMemahami proses katabolisme melalui simulasiAlat dan Bahan

Karton dan spidolLangkah Kerja1. Siswa dibagi menjadi 4 kelompok besar.2. Kelompok 1 terdiri atas 20 orang. Kelompok ini berperan sebagai proses

glikolisis dengan 10 tahap dan 9 enzim yang terlibat. Pada setiap tahap,diupayakan siswa menjelaskan proses glikolisis sebagai narasinya.

3. Kelompok 2 terdiri atas 5 orang. Kelompok ini berperan sebagai tahap awalsiklus Krebs. Siswa berperan sebagai produk glikolisis yang bereaksi untuktahap selanjutnya. Siswa menjelaskan setiap proses yang terjadi secara narasi.

4. Kelompok 3 terdiri atas 8–10 orang. Kelompok ini berperan sebagai siklusKrebs. Siswa berperan sebagai komponen-komponen yang terlibat di dalamsiklus Krebs.

5. Kelompok 4 terdiri atas 5 orang. Kelompok ini berperan sebagai rantai transpor.Siswa berperan sebagai komponen-komponen yang terlibat di dalam rantaitranspor elektron.

6. Pelaksanaan simulasi ini dapat diulang sampai setiap siswa benar-benarmemahaminya. Lakukan simulasi ini secara menyenangkan. Sebaiknya, setiapsiswa diberi label pada karton untuk peran atau komponen yangdilakukannya.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Di manakah katabolisme glukosa terjadi?2. Dalam berapa tahap katabolisme glukosa terjadi?3. Tahapan apa saja yang terjadi di dalam glikolisis?

Kegiatan 2.2


2. Anabolisme KarbohidratAnabolisme merupakan proses penyusunan zat dari senyawa sederhana

menjadi senyawa yang kompleks. Proses tersebut berlangsung di dalam tubuhmakhluk hidup. Anabolisme merupakan kebalikan dari katabolisme. Prosesanabolisme memerlukan energi, baik energi panas, cahaya, atau energi kimia.

Anabolisme yang menggunakan energi cahaya disebut fotosintesis,sedangkan anabolisme yang menggunakan energi kimia disebut kemosintesis.Berikut ini akan dijelaskan mengenai fotosintesis dan kemosintesis.

a. FotosintesisJika Anda pernah memasuki suatu daerah hutan atau jalanan yang

memiliki pepohonan rindang, tentu Anda akan merasa segar pada sianghari yang panas. Akan tetapi, jika Anda melewati bagian yang telah gundulatau tidak terdapat pepohonan, Anda akan lebih mudah merasa gerah. Semuaitu mungkin terjadi begitu saja tanpa Anda sadari. Proses apakah yangsebenarnya sedang terjadi? Mengapa hal tersebut dapat tejadi?

Tumbuhan di sekitar kita mungkin hanyalah suatu makhluk tanpa dayabagi sebagian orang. Akan tetapi, jika Anda telah mengetahui peristiwamenakjubkan di dalamnya, Anda mungkin akan berubah pikiran mengenaibetapa pentingnya pepohonan dan hutan bagi kehidupan manusia di bumi.

Dari cahaya matahari yang menyinari bumi, dimulailah suatu prosestransfer energi di alam. Melalui daun-daunnya, tumbuhan hijau menangkapcahaya tersebut sebagai bahan bakar pembuatan makanan. Air dan gas CO2yang ditangkap, diolah menjadi sumber energi bagi kita dan konsumenlainnya di planet bumi ini. Produk itu dapat berupa buah yang kita makan,daun-daunan, ataupun bagian lain dari tumbuhan, seperti umbi dan bunga.Satu hal yang tidak kalah pentingnya adalah tumbuhan menghasilkan oksigendalam proses fotosintesis (Gambar 2.16).

• Fotosintesis• Kemosintesis• Kloroplas• Mesofil

Kata Kunci

Cahaya matahari merupakansumber energi terbesar yang

dibutuhkan oleh organisme.

Gambar 2.16

1) Perangkat FotosintesisPerangkat fotosintesis terdiri atas kloroplas, cahaya matahari dan

klorofil. Bagaimanakah peran ketiga perangkat fotosintesis tersebut?

a) KloroplasSeluruh bagian dari tumbuhan, termasuk batang dan buah, memiliki

kloroplas. Akan tetapi, daun merupakan tempat utama berlangsungnyafotosintesis pada tumbuhan. Warna pada daun disebabkan adanya klorofil,pigmen berwarna hijau yang terletak di dalam kloroplas. Klorofil dapatmenyerap energi cahaya yang berguna dalam sintesis molekul makanan padatumbuhan. Kloroplas banyak ditemukan pada mesofil. Setiap sel mesofildapat mengandung 10 hingga 100 butir kloroplas.

Kloroplas sebagai tempat klorofil berada, merupakan organel utama dalamproses fotosintesis. Jika dilihat menggunakan mikroskop SEM (Scanning ElectroneMicroscope), dapat diketahui bentuk kloroplas yang berlembar-lembar dandibungkus oleh membran. Bagian di sebelah dalam membran dinamakan

Cahaya matahariEnergi

H2OCO2

Fotosintesis Respirasi

O2C6H12O6

Sumber: Biology: Discovering Life, 1991

Metabolisme 33

stroma, yang berisi enzim-enzim yang diperlukan untuk proses fotosintesis.Di bagian ini, terdapat lembaran-lembaran datar yang saling berhubungan,disebut tilakoid. Beberapa tilakoid bergabung membentuk suatu tumpukanyang disebut grana. Perhatikan gambar berikut.

Seperti halnya respirasi sel, reaksi dari fotosintesis ini merupakan reaksireduksi dan oksidasi. Reaksi umum yang terjadi pada proses fotosintesissebagai berikut.

Setiap spektrum warnamemiliki pengaruh yang berbedaterhadap proses fotosintesis.

Gambar 2.18

Klorofil a

Klorofil b

400 500 600 700

Peny

erap

an r

elat

if

Panjang gelombang (nm)400 500 600 700

Panjang gelombang (nm)

Efek

tivi

tas

rela

tif

dala

m f

otos

inte

sisKarotenoid

Ungu Biru Hijau Kuning Oranye MerahSumber: Biological cience, 1986

Daun

StomataCO2 O2

Mesofil

Kloroplas

Stroma

Granum TilakoidGrana

Stroma

Kloroplas


b) Cahaya matahariSumber energi alami yang digunakan pada fotosintesis adalah cahaya

matahari. Cahaya matahari memiliki berbagai spektrum warna. Setiapspektrum warna memiliki panjang gelombang tertentu. Setiap spektrumwarna memiliki pengaruh yang berbeda terhadap proses fotosintesis(perhatikan Gambar 2.18). Sinar yang efektif dalam proses fotosintesis adalahmerah, ungu, biru, dan oranye. Sinar hijau tidak efektif dalam fotosintesis.Daun yang terlihat hijau oleh mata karena spektrum warna tersebutdipantulkan oleh pigmen fotosintesis. Sinar infra merah berperan dalamfotosintesis dan berfungsi juga meningkatkan suhu lingkungan.

Proses fotosintesis terjadi dikloroplas.

Gambar 2.17

Reduksi

Oksidasi

6CO2 + 12H2O C6H12O6 + 6O2 + 6H2O


c) KlorofilProses fotosintesis terjadi pada pigmen fotosintesis. Tanpa pigmen

tersebut, tumbuhan tidak mampu melakukan fotosintesis. Secara keseluruhan,fotosintesis terjadi pada kloroplas yang mengandung pigmen klorofil. Padatubuh tumbuhan, fotosintesis dapat terjadi pada batang, ranting, dan daunyang mengandung kloroplas.

Klorofil merupakan pigmen fotosintesis yang paling utama. Klorofil dapatmenyerap cahaya merah, oranye, biru, dan ungu dalam jumlah banyak. Adapuncahaya kuning dan hijau diserap dalam jumlah sedikit. Oleh karena itu, cahayakuning dan hijau dipantulkan sehingga klorofil tampak berwarna hijau. Terdapatbeberapa jenis klorofil, yakni klorofil a, b, c, dan d. Dari semua jenis klorofiltersebut, klorofil a merupakan pigmen yang paling utama dan hampir terdapatdisemua tumbuhan yang melakukan fotosintesis.

Pada tumbuhan, terdapat dua pusat reaksi fotosintesis yang berbeda,yakni fotosistem I dan fotosistem II. Keduanya dibedakan berdasarkankemampuannya dalam menyerap cahaya dengan panjang gelombang yangberbeda. Perbedaan kemampuan tersebut disebabkan oleh perbedaankombinasi antara klorofil a dan klorofil b. Perbedaan kombinasi antaraklorofil a dan klorofil b berpengaruh terhadap panjang gelombang yangditerima oleh klorofil. Fotosistem I dapat menerima cahaya dengan panjanggelombang antara 680–700 nm, sedangkan fotosistem II dapat menerimacahaya dengan panjang gelombang antara 340–680 nm.

2) Mekanisme FotosintesisFotosintesis meliputi dua tahap reaksi, yakni tahap reaksi terang yang

diikuti dengan tahap reaksi gelap. Reaksi terang membutuhkan cahayamatahari, sedangkan reaksi gelap tidak membutuhkan cahaya. Secarakeseluruhan, fotosintesis berlangsung dalam kloroplas.

a) Reaksi TerangReaksi terang merupakan salah satu langkah dalam fotosintesis untuk

mengubah energi matahari menjadi energi kimia. Reaksi terang iniberlangsung di dalam grana. Perlu diingat bahwa cahaya juga memiliki energiyang disebut foton. Jenis pigmen klorofil berbeda-beda karena pigmen

tersebut hanya dapat menyerap panjang gelombang dengan besarenergi foton yang berbeda.

Klorofil berfungsi menangkap foton dari cahaya mataharidan mengubahnya menjadi energi penggerak elektron. Padaproses ini, terjadi pemecahan molekul air oleh cahaya sehinggadilepaskan elektron, hidrogen dan oksigen. Proses ini dinamakanfotolisis.

(1) Reaksi SiklikPada fotosistem I (P700), terjadi perputaran elektron yang

dihasilkan dan ditangkap oleh akseptor sebagai hasil dari reaksireduksi dan oksidasi. Elektron yang dieksitasikan oleh P700 akandipindahkan ke setiap akseptor hingga akhirnya kembali kesistem P700. Beberapa akseptor elektron yang terlibat dalamfotosistem adalah feredoksin (fd), plastoquinon (pq), sitokrom(cyt), dan plastosianin (pc). Proses ini menghasilkan ATP sebagaihasil penambahan elektron pada ADP atau dikenal dengan namafotofosforilasi. Perputaran elektron pada fotosistem I ini disebut

sebagai fotofosforilasi siklik. Fotosistem I ini umumnya ditemukan padabakteri dan mikroorganisme autotrof lainnya. Sistem fotosintesis denganmenggunakan fotofosforilasi siklik diduga sebagai awal berkembangnyaproses fotosintesis yang lebih kompleks (Gambar 2.19).

Sumber: endela ptek: lmuedokteran, 1997

TokohBiologi

Julius Von Sachs

Pada 1862, seorang ahlibotani Jerman Julius VonSachs, menemukan organelberbentuk kacang hijaudalam daun. Organel ini kinikita kenal sebagai kloroplas.Setiap kloroplas terdiri atassetumpuk piringan bulat yangsangat kecil yang disebuttilakoid. Kloroplas me-ngandung suatu pigmenhijau, yang dinamakanklorofil. Permukaan tilakoidakan mengubah energi sinarmenjadi energi kimia sebagaipendorong prosesfotosintesis.

Reaksi siklik hanya memilikifotosistem I.

Gambar 2.19

Matahari

e-e-

Akseptor

Feredoksine -e -

e -e -e

-e-

e-e

-

ATP

Plastoqunion

Komplekssitokrom

Plastosianin

e-e-

P700 Fotosistem I

Sumber: Biology: E ploring Life, 1994

Metabolisme 35

• Fotolisis• Fotosistem• Reaksi gelap• Reaksi terang• Siklus Calvin-Benson

Kata Kunci

Reaksi nonsiklik diawali darifotosistem II dan terjadifosforilasi fotosintesis.

Mengapa rangkaian reaksi inidisebut reaksi nonsiklik?

Gambar 2.20

(2) Reaksi NonsiklikReaksi nonsiklik ini memerlukan tambahan berupa fotosistem II (P680).

Sumber elektron utama diperoleh dari fotolisis air yang akan digunakanoleh klorofil pada fotosistem II (P680). Reaksi ini menghasilkan dua elektrondari hasil fotolisis air. Elektron ini akan diterima oleh beberapa akseptorelektron, yakni plastoquinon (pq), sitokrom (cyt), dan plastosianin (pc).Akhirnya, pompa elektron menggerakan satu elektron H+ yang akandigunakan pada pembentukan ATP dari ADP atau fotofosforilasi. Pem-bentukan ATP ini dibantu dengan adanya perbedaan elektron pada membrantilakoid.

Beberapa akseptor elektron juga terlibat dalam fotosistem II, sepertiferodoksin (fd) untuk menghasilkan NADPH dari NADP. Dengan demikian,pada proses ini akan dihasilkan energi berupa satu ATP dan satu NADPH(Gambar 2.20).


Akseptor

pq

Akseptor

Komplekssitokrom

pc

fd

NADP+

reduktase

NADP+

+H+

2H+

NADPH

P700

Cahaya

Fotosistem I

P680

Fotosistem II

Cahaya

2e-

2e-

H2O

2e-

2H++12 O2

b) Reaksi Gelap (Fiksasi CO2)Reaksi gelap merupakan tahap sebenarnya dalam pembuatan bahan

makanan pada fotosintesis. Energi yang telah dihasilkan selama reaksi terangakan digunakan sebagai bahan baku utama pembentukan karbohidrat prosesfiksasi CO2 di stroma.

Tumbuhan mengambil karbon dioksida melalui stomata. Anda tentu masihingat fungsi utama stomata dalam pertukaran gas pada tumbuhan. Karbondioksida diikat oleh suatu molekul kimia di dalam stroma yang bernamaribulosa bifosfat (RuBP). Karbon dioksida akan berikatan dengan RuBP yangmengandung 6 gugus karbon dan menjadi bahan utama dalam pembentukanglukosa yang dibantu oleh enzim rubisko. Reaksi ini pertama kali diamatioleh Melvin Calvin dan Andrew Benson sehingga reaksi ini disebut jugadengan siklus Calvin-Benson.

RuBP yang berikatan dengan karbon dioksida akan menjadi molekul yangtidak stabil sehingga akan membentuk fosfogliserat (PGA) yang memiliki 3gugus C. Energi yang berasal dari ATP dan NADPH akan digunakan olehPGA menjadi fosfogliseraldehid (PGAL) yang mengandung 3 gugus C. Duamolekul PGAL ini akan menjadi bahan utama pembentukan glukosa yangmerupakan produk utama fotosisntesis, sedangkan sisanya akan kembalimenjadi RuBP dengan bantuan ATP. Jadi, reaksi gelap terjadi dalam tiga tahap,yakni fiksasi CO2, reduksi, dan regenerasi. Perhatikan Gambar 2.21.


Reaksi gelap terjadi dalam tigatahap.

Gambar 2.21

3) Faktor-Faktor yang Memengaruhi FotosintesisDengan mengetahui beberapa faktor yang terlibat dalam proses

fotosintesis ini, dapat diketahui beberapa hal yang menjadi faktor pembatasfotosintesis, seperti faktor hereditas dan lingkungan.

a) Faktor HereditasFaktor hereditas merupakan faktor yang paling menentukan terhadap

aktivitas fotosintesis. Tumbuhan memiliki kebutuhan yang berbeda terhadapkondisi lingkungan untuk menjalankan kehidupan normal. Tumbuhan yangberbeda jenis dan hidup pada kondisi lingkungan sama, memiliki perbedaanfaktor genetis atau hereditas. Ada beberapa jenis tumbuhan tidak mampumembentuk kloroplas albino. Hal tersebut disebabkan adanya faktor genetisyang tidak memiliki potensi untuk membentuk kloroplas.

b) Faktor LingkunganAktivitas fotosintesis sangat dipengaruhi oleh faktor lingkungan, seperti

temperatur, intensitas cahaya matahari, kandungan air dan mineral, sertakandungan CO2 dan O2.

(1) TemperaturAktivitas fofosintesis merupakan reaksi yang menggunakan enzim,

sedangkan kerja enzim dipengaruhi oleh temperatur. Aktivitas fotosintesistidak berlangsung pada suhu di bawah 5°C dan di atas 50°C. Mengapademikian? Temperatur optimum fotosintesis sekitar 28–30°C. Tumbuhan yanghidup di daerah tropis memiliki enzim yang bekerja secara optimum karenatumbuh di lingkungan yang memiliki kisaran suhu optimum.

(2) Intensitas Cahaya Matahari dan Lama PencahayaanSemakin tinggi intensitas cahaya matahari, semakin tinggi pula aktivitas

fotosintesis. Hal ini terjadi jika ditunjang oleh tersedianya CO2, H2O, dan


RuBPKarboksilase

C6 CO2

C C C C CP P

P

P P

P

PP

PP

P

C

CC C C C

C C C C C C

C C C

C C CC C C

C C C C C C C C C

ATP6

6 ADP + 6 Pi

PGAL PGAL

PGAL

PGA

ATP

12 NADPH

12 NADP+

Glukosa

12 ADP + 12 Pi

6

6

Pemisahan

12

1210

DPG

RuBP

Tahap I: fiksasi CO2

Tahap II : reduksiTahap III: regenerasi

Metabolisme 37

temperatur yang sesuai. Kenaikan aktivitas fotosintesis tidak akan terusberlanjut, tetapi akan berhenti sampai batas keadaan tertentu karenatumbuhan memiliki batas toleransi. Lama pencahayaan sangat berpengaruhterhadap fotosintesis. Pada musim hujan, lama pencahayaan menjadi pendeksehingga aktivitas fotosintesis akan berkurang.

(3) Kandungan Air dalam TanahAir merupakan bahan dasar pembentukan karbohidrat (C6H12O6). Air

merupakan media tanam, penyimpan mineral dalam tanah, dan mengaturtemperatur tumbuhan. Berkurangnya air dalam tanah akan menghambatpertumbuhan tumbuhan. Kurangnya air juga akan menyebabkan kerusakanpada klorofil sehingga daun menjadi berwarna kuning.

(4) Kandungan Mineral dalam TanahMineral berupa Mg, Fe, N, dan Mn merupakan unsur yang berperan

dalam proses pembentukan klorofil. Tumbuhan yang hidup pada lahan yangkekurangan Mg, Fe, N, Mn, dan H2O akan mengalami klorosis ataupenghambatan pembentukan klorofil yang menyebabkan daun berwarnapucat. Rendahnya kandungan klorofil dalam daun akan menghambatterjadinya fotosintesis.

(5) Kandungan CO2 di UdaraKandungan CO2 di udara, sekitar 0,03%. Peningkatan konsentrasi CO2

hingga 0,10% meningkatkan laju fotosintesis beberapa tumbuhan hingga duakali lebih cepat. Akan tetapi, keuntungan ini terbatas karena stomata akanmenutup dan fotosintesis terhenti jika konsentrasi CO2 melebihi 0,15%.

(6) Kandungan O2Rendahnya kandungan O2 di udara dan dalam tanah akan menghambat

respirasi dalam tubuh tumbuhan. Rendahnya respirasi akan menyebabkanrendahnya penyediaan energi. Hal ini mengakibatkan aktivitas metabolismeakan terlambat khususnya fotosintesis.

b. KemosintesisSelain melalui fotosintesis, reaksi pembentukan (anabolisme) molekul

berenergi pada beberapa makhluk hidup dapat juga terjadi melaluikemosintesis. Hal ini terutama dilakukan oleh bakteri kemoautotrof. Berbedadengan fotosintesis yang mendapatkan energi dari sinar matahari,kemosintesis mendapatkan energi dari reaksi molekul anorganik. Beberapaorganisme kemosintesis mereaksikan CO2 dengan H2 berenergi tinggi untukmenghasilkan metana dan air melalui reaksi sebagai berikut.

CO2 + 4H2 CH4 + 2H2O

Hasil reakasi ini berupa energi ikatan H2 yang dilepaskan dan dapatdigunakan sebagai sumber energi bagi sel. Reaksi yang menghasilkan energilainnya, menggunakan sulfur untuk melepaskan energi ikatan H2. Hal inidilakukan oleh bakteri sulfur yang terdapat di kawah-kawah gunung. Reaksiini menghasilkan gas hidrogen sulfida (H2S). Berikut ini rangkuman reaksiyang terjadi.

H2 + S H2S + energi

Pertumbuhan makhluk hidup kemoautotrof terjadi secara lambat, karenareaksi ini hanya menghasilkan sedikit energi. Tempat hidup bakterikemoautotrof lebih banyak dilingkungan yang sulit ditempati makhluk lain,seperti di kawah-kawah gunung dan rekahan dasar laut.


FotosintesisTujuanMenyimpulkan pengaruh warna cahaya pada fotosintesisAlat dan Bahan

4 buah gelas kimia, 4 buah tabung reaksi, 4 buah lampu meja, kertas karton hitam,plastik mika atau kertas minyak warna merah, kuning, dan hijau, serta tumbuhanair (Hydrilla).Langkah Kerja1. Bersama kelompok Anda siapkan dua gelas kimia dan

isikan dengan air.2. Masukkan Hydrilla dalam tabung reaksi seperti gambar.

Hati-hati jangan sampai ada gelembung terperangkap didalamnya. Mengapa hal tersebut jangan sampai terjadi?

3. Buatlah silinder kertas karton selebar gelas kimia dengantinggi 20 cm. Simpan setiap gelas dalam silinder. Sinari dengan lampu mejayang telah ditutupi plastik atau kertas warna merah, kuning, atau hijau.

4. Amati gelombang yang terbentuk dalam tabung reaksi. Catat tinggi udarayang terbentuk dalam 20 menit.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Apa yang terjadi dalam tabung rekasi?2. Jika terdapat gelembung udara dari Hydrilla, menandakan peristiwa apakah

hal tersebut?3. Jika Hydrilla diganti dengan tumbuhan darat, apakah percobaan tersebut

dapat berhasil?4. Mengapa percobaan ini memakai kertas minyak yang berwarna-warni?5. Gelas manakah yang paling cepat laju fotosintesisnya? Mengapa?6. Zat apakah gelembung udara tersebut? Pada reaksi fotosintesis manakah zat

tersebut dihasilkan? Bandingkan percobaan ini dengan percobaan lain yangsetema pada buku sumber yang berbeda untuk memperkaya wawasan anda.

Kegiatan 2.3

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah yang dimaksud dengan anabolisme?2. Apakah saja yang dibutuhkan tumbuhan agar

fotosintesis dapat berlangsung?

3. Faktor apa sajakah yang memengaruhi fotosintesis?


C Hubungan antara KatabolismeKarbohidrat, Lemak, dan Protein

• Katabolisme lemak• Katabolisme protein

Kata KunciSebelumnya, Anda telah mengetahui bahwa glukosa merupakan bahan

baku utama dalam respirasi sel. Akan tetapi, molekul glukosa umumnyatidak dapat diperoleh dari makanan secara langsung. Biasanya pada makananterdapat lemak, protein, dan karbohidrat berupa disakarida dan polisakarida.Semua molekul tersebut dapat diperoleh jika Anda mengonsumsi makanan,misalnya kacang atau jagung.

Pada Gambar 2.22, dijelaskan bagaimana sel menggunakan ketiga molekulutama pada makanan untuk menghasilkan ATP. Sel dapat mengubahkarbohidrat melalui proses glikolisis. Enzim di dalam sistem percernaan dapatmenghidrolisis zat tepung (pati) menjadi glukosa. Glukosa tersebut akandicerna melalui proses glikolisis dan daur asam sitrat.

Protein dapat digunakan sebagai energi, tetapi harus dicerna terlebih dahulumenjadi asam amino. Enzim akan mengubah asam amino menjadi asam piruvat,

Metabolisme 39

Makanan

Karbohidrat Lemak Protein

Gula Gliserol Asam aminoAsam lemak

NH3

Glukosa PiruvatG3PGlikolisis

AsetilKoA

Daurasamsitrat

ATP

Transfer elektrondan fosforilasi

oksidatif


Katabolisme zat makananmenghasilkan energi yangdibutuhkan untuk aktivitasmakhluk hidup.

Gambar 2.22

TokohBiologi


Albert von Szent-Gyorgi(1893–1986)

Albert von Szent-Gyorgi(1893–1986) dikenal karenakaryanya mengenai vitamin C,selain risetnya tentangkontraksi otot. Beberapapenemuannya membantuHans Krebs untuk mengertibagaimana selama perna-pasan sel menghasilkanenergi dari glukosa.

asetil-KoA, atau masuk ke dalam daur asam sitrat bergantung pada jenis asamaminonya. Pembentukan NH3 dari jalur protein disebabkan oleh prosesdeaminasi asam amino. Gugus amino dibuang dalam bentuk senyawa nitrogen,seperti NH3 dan urea. Setiap satu gram protein menghasilkan 4 kkal energi.

Lemak merupakan sumber energi utama karena mengandung banyakatom hidrogen. Sel akan menghidrolisis lemak menjadi gliserol dan asamlemak. Kemudian, gliserol diubah menjadi gliseraldehid–3–fosfat (G3P)dalam proses glikolisis. Adapun asam amino akan dipecah menjadi duabagian karbon yang akan masuk ke daur asam sitrat sebagai asetil–KoA.Lemak menghasilkan energi ATP dua kali lebih banyak daripada karbohidratpada jumlah berat yang sama. Oleh karena itu, makhluk hidup terutamahewan menyimpan makanan cadangan dalam bentuk lemak tubuh (Campbell,et al, 2006: 102). Setiap satu gram lemak dapat menghasilkan 9 kkal energi.Berapa perbandingan energi yang dihasilkan lemak dan karbohidrat?

Beberapa senyawa yang dibentuk pada proses respirasi sel dapatdigunakan untuk membentuk senyawa lain, seperti asam lemak dan gliserol.Asam lemak dan gliserol memiliki keterkaitan dengan sistem respirasi karenadapat digunakan sebagai sumber energi. Begitu pula protein yang diseraptubuh, dapat juga digunakan untuk daur Krebs.1. Pembentukan gliserol

Gliserol dapat dibentuk dari senyawa antara fosfogliseraldehid padaglikolisis.

Fosfogliseraldehid (PGAL) NADdehidrogen gliserofospatα Gliserol

2. Pembentukan asam lemakAsam lemak disintesis dari senyawa antara asetil-KoA, yakni hasil darireaksi dekarboksilasi oksidatif asam piruvat.

Asetil-KoA Malonil KoA Asam lemak


Carilah beberapa referensi yang menerangkan tentang salah satu jenis enzimyang berperan dalam perombakan makanan dalam tubuh manusia. Kemudian,buatlah sebuah artikel yang menerangkan banyak hal tentang enzim tersebut,seperti tempat dihasilkannya, jalur metabolisme yang terlibat, dan faktor-faktoryang memengaruhi aktivitasnya. Buatlah karya tulis sebaik mungkin.Presentasikan di depan kelas untuk selanjutnya didiskusikan. Karya tulis terbaikdapat ditampilkan di majalah dinding sekolah.

Tugas Ilmiah 2.1

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Jelaskan jalur metabolisme yang menunjukkan

hubungan antara karbohidrat, lemak, dan protein.2. Apakah perbedaan antara protein esensial dan

protein nonesensial?


1. Semua makhluk hidup memerlukan energi untkaktivitasnya. Makhluk hidup menyimpan danmenggunakan energi dalam bentuk ATP.

2. Enzim bekerja sebagai katalisator reaksi (memper-cepat reaksi). Enzim memiliki sisi aktif sebagaitempat substrat menempel.

3. Enzim dipengaruhi oleh temperatur, pH,konsentrasi substrat, konsentrasi enzim, kofaktor,inhibitor, dan kadar air.

4. Setiap makhluk hidup melakukan metabolismeuntuk memperoleh energi. Proses metabolismedibedakan menjadi dua jenis yakni katabolisme dananabolisme. Anabolisme adalah pembentukansenyawa sederhana menjadi senyawa kompleks.Pada tumbuhan, proses ini terjadi pada prosesfotosintesis. Pada fotosintesis ini, akan dihasilkankarbohidrat yang digunakan sebagai sumber energi.

RangkumanKatabolisme pada makhluk hidup terjadi padarespirasi sel. Respirasi dapat terjadi secara aerobdan anaerob. Pada katabolisme, terjadi penguraianmolekul kompleks menjadi lebih sederhana sertamenghasilkan energi.

5. Respirasi aerob memerlukan oksigen. Respirasiaerob terjadi pada sitoplasma dan di dalammitokondria. Tahapan dalam respirasi aerob,meliputi glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, daurKrebs, dan transfer elektron. Pada proses respirasiaerob dihasilkan 36 ATP dari satu molekul glukosa.

6. Respirasi anerob dikenal dengan fermentasi.Respirasi anaerob tidak memerlukan oksigen danmenghasilkan energi (ATP) lebih sedikit. Respirasianaerob terjadi pada fermentasi alkohol danfermentasi asam laktat.

3. Pembentukan proteinProtein dalam tubuh diperlukan sebagai pembangun sel (memperbaikisel-sel yang rusak). Protein bagi tubuh dapat dipenuhi oleh sintesisdalam tubuh atau diambil dari sumber makanan. Protein yang terbentukdari asam amino non-esensial dapat dibentuk oleh tubuh melalui sintesisprotein, sedangkan protein yang terbentuk dari asam amino esensialtidak dapat dibentuk tubuh dan harus didapat dari makanan. Sintesisprotein akan Anda pelajari pada bab selanjutnya.

Metabolisme 41

Kaji DiriSetelah mempelajari materi dan peta konsep bab

Metabolisme, Anda diharapkan dapat mendeskripsikan fungsienzim dalam berbagai proses katabolisme. Anda jugadiharapkan dapat mengemukakan keterkaitan beberapa jalurmetabolisme dalam tubuh.

Sebagai penunjang proses belajar Anda, rumuskan materiyang belum Anda pahami. Kemudian, diskusikan dengan teman-teman atau guru Anda.

1. Penyusunan zat-zat pembentuk protoplasma olehmakhluk hidup merupakan fungsi ....a. nutrisi d. reproduksib. regulasi e. adaptasic. sintesis

2. Pada proses fermentasi yang dilakukan oleh sel ragiterjadi hal berikut, kecuali ....a. penguraian glukosab. pembentukan alkoholc. pembebasan CO2d. pembebasan panase. pembentukan air

3. Bakteri aerob yang hidup di dalam tanah dan mampumengoksidasi amonia menjadi senyawa nitrit ataunitrat adalah ....a. Azotobacter d. Nitrobacterb. Nitrosomonas e. Mycobacteriumc. Clostridium

4. Klorofil terdapat di dalam kloroplas. Untuk meng-ekstraknya diperlukan bantuan ....a. air panas d. lugolb. larutan iodium e. alkoholc. oksigen

5. Proses pencernaan sepotong roti untuk mendapat-kan energi termasuk dalam peristiwa ....a. fotosintesis d. anabolismeb. metabolisme e. kemosintesisc. katabolisme

6. Salah satu hal yang terjadi pada proses kehidupanadalah penyusunan senyawa sederhana menjadisenyawa yang lebih kompleks. Proses tersebutdinamakan ....a. respirasi d. transpirasib. anabolisme e. disimilasic. katabolisme



P e t aKonsep

ProteinKarbohidrat

AnabolismeKatabolismeMemperolehenergi

Siklus KrebsAnaerobikAerobik

Lemak

Metabolisme

Kemosintesis

Reaksi terangdan reaksi gelap

Karbohidrat

terdiri atas

misalnya

terjadi

terbentuk

terjadi pada

respirasi secara

masuk ke

Fotosintesis

untuk


7. Glikolisis merupakan proses perubahan glukosamenjadi ....a. asam laktat d. alkoholb. H2O dan CO2 e. asam sitratc. asam piruvat

8. Dalam tubuh makhluk hidup, reaksi-reaksi metabo-lisme dapat berlangsung pada suhu antara 0°C–40°C,karena reaksi-reaksi itu mendapatkan bantuan ....a. energi d. enzimb. medium air e. hormonc. oksigen

9. Enzim dapat mempercepat terjadinya suatu reaksidi dalam tubuh organisme. Enzim memiliki sifat-sifat khusus. Salah satu sifat dari enzim ini adalah…a. hanya dapat bekerja dengan adanya ATPb. bekerja secara spesifikc. memiliki kemampuan untuk memperbanyak dirid. dapat menghasilkan energi untuk mem-

percepat reaksie. dapat mempercepat gerakan molekul dari zat

yang direaksikan10. Proses respirasi gula secara aerob berbeda dengan

fermentasi alkohol karena pada fermentasialkohol ....a. tidak dihasilkan CO2b. tidak dihasilkan ATPc. tidak diperlukan enzimd. tidak dibentuk H2Oe. tidak dihasilkan energi

11. Berikut yang tidak diperlukan untuk prosesfotosintesis adalah ....a. karbon dioksida d. sinar mataharib. oksigen e. klorofilc. air

12. Tempat berlangsungnya reaksi terang fotosintesisadalah ....a. grana d. matriksb. stroma e. kristac. ruang dalam kloroplas

13. Proses fiksasi CO2 pada tumbuhan memerlukan ....a. CO2 dan klorofilb. CO2 dan H2Oc. CO2 dan ATP

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar pada buku latihan Anda.1. Jelaskan perbedaan antara respirasi aerob dan

respirasi anaerob.2. Pada proses respirasi aerob, dihasilkan karbon

dioksida sebagai hasil sampingnya. Sebutkantahapan mana sajakah dalam respirasi aerob yangmenghasilkan karbon dioksida.

3. Jelaskan proses yang terjadi pada reaksi terang.4. Jelaskan proses nitrifikasi yang dilakukan oleh

bakteri nitrifikasi.5. Mengapa seseorang yang berolahraga secara terus-

menerus akan merasa lelah?

d. CO2 dan O2e. CO2 dan sinar matahari

14. Reaksi fotolisis dalam proses fotosintesis adalah ....a. pengikatan karbon dioksidab. pembentukan glukosac. perubahan energi foton menjadi energi kimiad. penguraiaan molekul aire. penguraian glukosa

15. Oksigen yang dihasilkan pada fotofosforilasi siklikberasal dari ....a. hasil sisa fosforilasi ADPb. proses fiksasi CO2c. dehidrasi pada tahapan fotofosforilasid. fotolisis aire. fotolisis CO2

16. Di bawah ini adalah ciri reaksi terang fotosintesis,kecuali ....a. penyerapan energi cahaya untuk diubah

menjadi energi kimiab. dihasilkan ATP dan NADPH2

c. membutuhkan cahayad. fotolisis aire. pengikatan karbondioksida

17. Berikut ini bukan merupakan ciri reaksi gelap,yakni ....a. fiksasi, reduksi, dan regenerasib. berlangsung di stromac. membutuhkan ATP dan NADPHd. dibentuk karbohidrate. fotolisis air

18. Siklus Calvin berlangsung di ....a. grana d. stromab. nukleus e. matriksc. krista

19. Fiksasi CO2 dalam proses fotosintesis dilakukanoleh ....a. asam sitrat d. aldehid fosfogliseratb. asam piruvat e. ribulosa difosfatc. asam fosfogliserat

20. Zat makanan yang menghasilkan energi tinggipada satuan berat yang sama adalah ....a. karbohidrat d. vitaminb. lemak e. hormonc. protein

Soal TantanganKini, banyak sekali diperdagangkan berbagai

macam minuman atau obat-obatan suplemen yangdiklaim dapat meningkatkan energi dan stamina tubuh.

Bagaimana mekanisme minuman suplemen tersebut?Adakah pengaruh negatif pemberian suplemen tersebutterhadap kesehatan?

43

Pernahkah Anda melihat anak kucing bersama induknya? Warna bulusetiap anak kucing tersebut berbeda-beda, ada yang berwarna cokelat danyang lainnya berwarna putih-hitam dan putih-cokelat. Sementara itu, warnabulu induk betina adalah cokelat-putih-hitam dan bulu induk jantan adalahputih-hitam. Pernahkah Anda juga mengamati kemiripan ciri-ciri fisikseorang anak dengan orangtuanya, seperti warna rambut dan warna kulit?

Ulasan tersebut merupakan contoh yang menunjukkan adanya substansigenetik makhluk hidup yang mengatur sifat atau ciri khas dari suatu individu.Substansi tersebut merupakan pembawa sifat yang diwariskan oleh induk kepadaketurunannya. Hal ini akan terus berlangsung dari generasi ke generasi. Sungguhmenakjubkan kebesaran Tuhan Yang Maha Esa, bukan?

Di manakah letak informasi genetik itu? Tersusun atas apakah pembawainformasi genetik itu? Apakah yang dimaksud dengan DNA? Bagaimanakahstrukturnya? Setelah mempelajari bab ini, Anda diharapkan dapat menjawabpertanyaan-pertanyaan tersebut. Anda juga akan mempelajari mengenai alel,RNA, kode genetik, dan sintesis protein yang merupakan dasar dalammemahami materi pewarisan sifat pada bab selanjutnya.

SubstansiGenetik

Pada bab ini, Anda akan mempelajari konsep dasar dan prinsip-prinsip hereditas. Selain itu,Anda akan mampu menjelaskan konsep gen, DNA, dan kromosom serta menjelaskan hubungangen (DNA)–RNA–polipeptida dan proses sintesis protein.

3B a b 3

A. KromosomB. GenC. AlelD. DNAE. RNAF. Kode GenetikG. Sintesis Protein

Sumber: endela ptek, 1997


Satuan terkecil dari makhluk hidup adalah sel. Segala aktivitas sel diaturoleh inti sel (nukleus). Di dalam inti, terkandung substansi genetik yangterdapat dalam kromosom. Istilah kromosom diperkenalkan pertama kalioleh W. Waldeyer pada tahun 1888. Kromosom berasal dari kata chromeyang berarti warna dan soma berarti badan. Kromosom dapat diartikansebagai badan yang mampu menyerap warna (Gambar 3.1).

1. Bentuk dan Ukuran KromosomJika inti sel mengandung informasi genetis, dalam bentuk apakah

informasi tersebut dapat ditemukan? Berbagai penelitian telah menemukanadanya struktur spesifik dalam inti sel pada sel yang sedang membelah.Struktur tersebut dapat menyerap warna sehingga dinamakan kromosom.Setiap spesies memiliki jumlah kromosom yang khas. Sebagai contoh,kromosom pada sel manusia berjumlah 46 buah, tanaman kapas 52 buahkromosom, ayam kalkun 82 buah kromosom, dan beberapa jenis pakumemiliki lebih dari 1.000 buah kromosom.

Kromosom tersusun atas DNA yang berkondensasi bersama proteinhiston di dalam inti sel, membentuk struktur bernama nukleosom. DNA(deoxyribonucleic acid) atau asam deoksiriboneukleat merupakan substansipembawa pembentuk nukleosom. Nukleosom-nukleosom berkelompok danmembentuk benang yang lebih kompak, yang dinamakan benang kromatin.Kromatin akan terlihat sebagai benang yang mengandung struktur manik-manik(beads on a string), yakni nukleosom.

Benang kromatin ini ditemukan di dalam inti sel. Ketika sel akanmembelah, benang kromatin membentuk pilinan yang semakin padatsehingga dapat terlihat menggunakan mikroskop. Struktur yang dihasilkanoleh pengompakan benang kromatin tersebut dikenal sebagai kromosom.Sebelum sel membelah, molekul DNA dari setiap kromosom berduplikasisehingga terbentuk lengan kromosom ganda yang disebut kromatid.Perhatikan Gambar 3.2.

A Kromosom


Inilah gambar kromosommanusia yang diperbesar

13.000 kali.

Diagram struktur kromosom

Di mana letak gen?

• Histon• Kromatid• Kromatin• Kromosom• Nukleosom

Kata Kunci

1. Apakah yang dimaksuddengan gen? Bagaimanakahperanannya dalam kehidupanorganisme?

2. Di manakah letak gen?

3. Apakah yang dimaksuddengan sintesis protein?

PramateriSoal


DNA double helix(diameter 2 nm)

TEM

Histon

Nukleosom(diameter 10 nm)

Lilitan padat heliks(diameter 30 nm)

Lilitan yang banyak(supercoil; diameter 300 nm)

700 nm

Kromosommetafase

}

}

}

Gambar 3.1

Gambar 3.2

Substansi Genetik 45

Pada kromosom terdapat suatu daerah terang yang tidak mengandunggen, dinamakan sentromer. Bagian ini memiliki peranan sangat penting padaproses pembelahan sel. Di bagian inilah benang gelendong menempel untukbagian kromosom pada masing-masing kutub pembelahan yang berlawanan.Benang gelendong melekat pada bagian sentromer, yakni kinetokor.

Berdasarkan letak sentromer, kromosom dapat dibedakan menjadibeberapa bentuk. Ada kromosom yang memiliki satu lengan dan ada pulayang memiliki dua lengan. Ada yang memiliki lengan sama panjang dan adapula yang tidak. Bentuk-bentuk kromosom tersebut adalah:1) telosentrik, yakni kromosom yang letak sentromernya berada di ujung

kromosom;2) akrosentrik, yakni kromosom yang letak sentromernya mendekati salah

satu ujung kromosom;3) submetasentrik, yakni kromosom yang letak sentromernya mendekati

bagian tengah kromosom;4) metasentrik, yakni kromosom yang letak sentromernya berada di

tengah-tengah sehingga bentuk kromosom tampak seperti huruf V.Perhatikan Gambar 3.3 berikut.

Sentromer

Sentromer Sentromer

Lengan

Submetasentrik Metasentrik

Lengan

Telosentrik Akrosentrik

a b c d

2. Tipe KromosomSetiap organisme memiliki jumlah kromosom yang berbeda-beda,

sebagai contohnya perhatikanlah Tabel 3.1. Sel tubuh manusia memiliki 23pasang kromosom homolog. Jumlah macam kromosom homolog disebutploid. Pada sel tubuh jumlahnya selalu berpasangan atau 2 set sehinggadisebut diploid (di = dua) atau 2 n. Sel gamet atau sel kelamin memilikisetengah dari jumlah kromosom tubuh atau 1 set kromosom akibatpembelahan meiosis. Jadi, sel sperma dan sel telur manusia hanya memiliki23 kromosom, sedangkan sel kelamin lalat buah hanya memiliki 4 kromosom.Jumlah kromosom ini disebut haploid atau n.

Berdasarkan letaksentromernya, kromosom dapatdikelompokkan menjadi (a)telosentrik, (b) akrosentrik, (c)submetasentrik, dan (d)metasentrik.

• Autosom• Gonosom• Kinetokor• Kromosom homolog• Sentromer

Kata Kunci

Sentromer

No

1234567

Tabel 3.1 Jumlah Kromosom Tubuh pada Beberapa Organisme

Nama Jumlah No Nama Jumlah

AnjingAyamBabiDombaIkan masKatakKuda

78784054

1002664

8 91011121314

Lalat buahManusiaSapiJagungPepayaBunga MatahariRagi

8466020183434

Gambar 3.3


Setiap makhluk hidup eukariotik selalu memiliki dua jenis kromosom,yaitu gonosom (kromosom kelamin) dan autosom (kromosom tubuh). Keduajenis kromosom ini diperkenalkan kali pertama oleh T. H. Montgomery.

a. Kromosom Tubuh (Autosom)Autosom berfungsi mengatur dan mengendalikan sifat-sifat tubuh

makhluk hidup. Kromosom ini tidak berperan dalam mengatur jenis kelamin.Autosom terdapat pada individu jantan dan individu betina dengan jumlahyang sama dan berpasangan (diploid).

b. Kromosom Kelamin (Gonosom)Gonosom memiliki banyak nama lain, di antaranya aelosom atau

heterokromosom atau kromosom kelamin. Kromosom ini memiliki susunanpasangan yang berbeda pada individu jantan dan betina. Pada manusiagonosom berjumlah 1 pasang atau 2 buah kromosom. Jumlah tersebut samadengan gonosom yang terdapat pada lalat buah (Gambar 3.4).


Susunan kromosom pada tubuhpria. Terdapat 22 pasang

autosom dan sepasanggonosom.

Pada manusia dan lalat buah terdapat perbedaan gonosom antara jantandan betina. Pada lalat buah jantan, satu gonosom berbentuk batang diberisimbol X dan satu gonosom berbentuk bengkok di beri simbol Y (perhatikanGambar 3.5). Dengan demikian gonosom jantan disimbolkan dengan XY. Padabetina kedua gonosom berbentuk batang dan disimbolkan dengan XX.

Oleh karena itu, jumlah kromosom lalat buah jantan dapat dituliskan 3AA+ XY atau 6A + XY, sedangkan betina 3AA + XX atau 6A + XX. Adapun jumlahkromosom manusia laki-laki 22 AA + XY atau 44A + XX, sedangkan perempuan22AA + XY atau 44A + XX.

Jumlah kromosom tubuh dapat mengalami kelainan antara lain oleh mutasiatau kanker. Jika jumlah kromosomnya 3 set disebut triploid, 4 set disebuttetraploid, dan jika jumlahnya banyak disebut poliploid.

Sel kelamin (sel sperma atau sel telur) hanya memiliki satu kromosmkelamin (gonosom) sehingga sel kelamin dari betina hanya memiliki gonosomX. Adapun sel kelamin jantan memiliki gonosom X atau Y yang akan menentu-kan jenis kelamin individu setelah terjadi fertilisasi.

Jantan Betina

Autosom

Gonosom

Perbedaan kromosom jantandan betina pada lalat buah(Drosophila melanogaster)


Pada lebah madu, hanya lebahbetina saja yang memiliki jumlahkromosom diploid. Semua lebahjantan adalah haploid. Lebahbetina tumbuh dan berkembangdari telur yang dibuahi,sedangkan lebah jantan tumbuhdan berkembang dari telur yangtidak dibuahi. Perkembanganlebah jantan ini dikenal denganistilah partenogenesis.


WawasanBiologi

GonosomGambar 3.4

Gambar 3.5


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan tipe-tipe kromosom berdasarkan letak

sentromernya.2. Apakah fungsi dari kromosom?

3. Apakah perbedaan antara kromosom tubuh dankromosom kelamin?

4. Seekor hewan memiliki 15 pasang kromosomhomolog, tuliskanlah rumus kromosomnya.


B Gen

Gen adalah unit bahan genetis. Istilah gen dikemukakan pertama kalioleh W. Johanssen (1909). Istilah ini sebagai pengganti istilah determinantfactor atau elemen yang dikemukakan oleh Gregor Mendel. Menurut ThomasHunt Morgan, gen merupakan materi yang kompak dan mengandung satuaninformasi genetik yang mengatur sifat-sifat menurun, memenuhi lokus suatukromosom. Gen mengatur berbagai macam karakter fisik maupun karakterpsikis. Contoh karakter fisik adalah morfologi, anatomi, dan fisiologi.Sementara itu, contoh karakter psikis adalah pemalu, pemarah, dan pendiam.

1. Letak Gen dalam KromosomGen terdiri atas DNA (deoxyribonucleic acid) yang diselubungi dan diikat

oleh protein sehingga secara kimia DNA adalah unit bahan genetis. Genakan diwariskan melalui pembelahan sel.

Gen terletak pada lokus-lokus yang berderet di dalam kromosom. Jaraklokus ditentukan dari sentromernya, satuannya disebut unit atau millimorgan(mM). Pada umumnya, kromosom ditemukan dalam keadaan berpasangan.Pasangan kromosom tersebut dinamakan kromosom homolog. Suatukromosom akan berpasangan dengan kromosom lain yang memiliki kesamaanbentuk, ukuran, maupun jumlah jenis gen yang dikandungnya. Pada pasangankromosom homolog terdapat pasangan lokus yang berada dalam satu garishorizontal yang disebut lokus yang bersesuaian. Gen-gen yang terletakpada lokus bersesuaian dengan pasangan kromosom homolognya dan mem-berikan pengaruh yang berlawanan terhadap sifat yang dikendalikan,disebut alel.

Penulisan kromosom digambarkan dengan garis vertikal beserta garispendek horizontal untuk menunjukkan posisi gen. Simbol gen tersebutdilambangkan dengan huruf Latin yang berupa huruf kapital atau hurufkecil, sesuai dengan dominansinya. Sebagai contoh, huruf kapital H berartikulit hitam, yang dominan terhadap gen h yang berarti kulit putih. Demikian,pula dengan sifat lainnya yang dilambangkan dengan huruf lain pula.Contohnya Aa, Bb, MmHh, AA, dan CC. Perhatikan Gambar 3.6.

A

B

C

D

a

b

c

d

M m

H

MmHh

Gen-gen padalokus yang

bersesuaian

Kromosom homolog

Gen dominan

C

B

A

C

B

A

Alel gen

Alel gen

Gen resesif

Kromosom digambarkan dengangaris vertikal. Adapun gen yangterletak pada kromosom,digambarkan dengan garispendek horizontal.

hBertautan Gambar 3.6

• Gen• Lokus• Alel

Kata Kunci


Pada contoh tersebut, Bb menunjukkan bahwa gen B dan gen b beradapada satu pasang kromosom homolog. Dengan demikian, gen B adalah alelbagi gen b dan gen b adalah alel bagi gen B. Dengan kata lain, gen B sealelatau sepasang dengan gen b. Bb merupakan pasangan gen yang terletakdalam pasangan bebas (alel bebas). Sementara itu, MmHh merupakan genyang bertautan atau gen berangkai (gen linked). MmHh menunjukkan bahwagen M, gen m, gen H, dan gen h berada dalam satu pasang kromosomhomolog. Gen M dan gen H merupakan pasangan gen yang bertautan karenakeduanya menempati pasangan kromosom homolog yang sama.

2. Gen Dominan dan ResesifSusunan gen di dalam individu sel disebut genotipe, sedangkan ekspresi

genotipe tersebut dinamakan fenotipe. Lambang huruf besar merupakansifat dominan, sedangkan huruf kecil merupakan sifat resesif. Istilah dominandigunakan karena gen ini dapat mengalahkan ekspresi gen alelnya. Contohnya,gen T adalah simbol untuk sifat tanaman tinggi, sedangkan t untuk sifattanaman pendek. Dalam contoh tersebut, gen T mengalahkan ekspresi gen tsehingga ekspresi tumbuhan yang bergenotipe Tt adalah tinggi, walaupundi dalam tumbuhan tersebut mengandung gen t untuk sifat pendek.

Genotipe makhluk hidup bisa homozigot, misalnya TT dan tt. Selainitu, ada pula genotipe atau heterozigot, misalnya Tt. Genotipe TT dinamakanhomozigot dominan, sedangkan tt dinamakan homozigot resesif. Adapungenotipe Tt adalah heterozigot karena gen T untuk tinggi menutupi gen tuntuk pendek. Bagaimana dengan gen AaBB?

Sifat Dominan dan Resesif pada ManusiaTujuanMenghitung frekuensi beberapa sifat pada manusiaAlat dan BahanKertas dan alat tulisLangkah Kerja1. Beberapa sifat pada manusia dikontrol oleh gen dominan dan resesif. Amati

sifat-sifat berikut pada diri Anda dan teman sekelas Anda. Lakukanpengamatan bersama kelompok Anda.

Kegiatan 3.1

2. Tentukan persentase siswa dengan masing-masing sifat menggunakan rumusberikut.

% siswa = Jumlah siswa dengan sifat dominan

Total jumlah siswa di kelas × 100%

3. Masukkan hasil pengamatan Anda ke dalam tabel berikut.

• Heterozigot• Homozigot• Fenotipe• Genotipe• Dominan• Resesif

Kata Kunci

Jari kelingking melengkungadalah sifat dominan

Daun telinga menggantung adalahsifat dominan


Sifat

Daun telinga menggantung

Jumlah Siswa

Ya (Dominan) Tidak (Resesif)Kesimpulan

Jari kelingking melengkung

4. Diskusikan dan presentasikan hasilnya dengan kelompok Anda di depan kelas.Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Sifat manakah yang paling banyak muncul di kelas Anda?2. Jika seorang anak tidak mampu menggulungkan lidahnya, apakah mungkin

salah satu dari orangtuanya memiliki sifat yang sama? Jelaskan.3. Diskusikanlah, sifat-sifat apa saja yang dapat diteliti seperti ini di kelas.

Anda dapat mencari literatur lain mengenai sifat-sifat dominan apa saja yangdapat diamati.

Seperti yang telah Anda ketahui, alel adalah gen-gen yang terletak padalokus yang bersesuaian dari pasangan kromosom homolog, tetapi memilikipengaruh dalam cara yang berbeda. Contohnya, gen H sealel dengan h, genK sealel dengan k, dan gen b sealel dengan b. Gen sealel diberi simbol hurufsama, tetapi dibedakan dengan huruf besar dan kecil jika pasanganmerupakan heterozigot. Huruf besar menunjukkan dominan, sedangkanhuruf kecil menunjukkan resesif. Contoh lain gen sealel misalnya, gen Auntuk pigmentasi kulit, sedangkan gen a tidak menghasilkan atau sedikitpigmentasi kulit. Ini menunjukkan gen-gen tersebut bekerja berlawanan,tetapi memiliki tugas yang sama yaitu mengatur pigmentasi kulit.

1. Alel TunggalSuatu alel dikatakan alel tunggal jika suatu gen memiliki satu gen sealel

sehingga hanya muncul satu sifat. Misalnya, gen T untuk sifat tinggi dangen t untuk sifat rendah maka variasinya adalah TT, Tt, dan tt. Ketiga macamgenotipe inilah yang disebut alel tunggal.

2. Alel GandaSuatu alel dikatakan alel ganda jika suatu gen memiliki lebih dari dua

pasangan gen yang sealel sehingga muncul beberapa sifat. Contoh sifat yangdikontrol oleh alel ganda adalah golongan darah manusia sistem ABO danwarna bulu kelinci.

a. Golongan Darah Manusia Sistem ABOGolongan darah manusia bersifat menurun (herediter) dan ditentukan

oleh alel ganda. Alel pengendali golongan darah sistem ABO adalah IA, IB,dan IO. Sistem golongan darah ABO ini diperkenalkan oleh Karl Landsteiner(1868–1943). Penggolongan ini berdasarkan jenis antigennya yang terdapatdi dalam eritrosit. Antigen merupakan protein yang mampu merangsangpembentukan antibodi. Golongan darah yang dikenalkan oleh Landsteiner,adalah golongan darah A, B, AB, dan O. Penjelasan tentang golongan daerahini telah Anda pelajari di kelas XI.

C Alel

• Alel ganda• Alel tunggal• Kodominan

Kata Kunci

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah yang dimaksud dengan kromosom homolog?2. Jelaskan perbedaan gen dominan dan gen resesif.

3. Jelaskan perbedaan homozigot dominan, hetero-zigot, dan homozigot resesif.



Alel IO resesif terhadap IA dan IB. Akan tetapi, IA dan IB merupakan alelkodominan sehingga IA tidak dominan terhadap IB dan IB tidak dominanterhadap IA. Interaksi antara alel IA, IB, dan IO dapat menyebabkan terjadinya4 macam fenotipe yang diperlihatkan pada Tabel 3.2.

Golongan Darah(Fenotipe)

Tabel 3.2 Macam-Macam Golongan DarahManusia Sistem ABO

O IOIO

A IAIA atau IAIO

B IB IB atau IB IO

AB IAIB

Genotipe

b. Warna Bulu KelinciWarna pada bulu kelinci dikendalikan oleh alel ganda atau majemuk.

Warna bulu kelinci dikendalikan oleh 4 macam alel, yaitu C, cch, ch, dan cdengan urutan dominansi alel adalah C > cch > ch > c. Warna bulu kelincitersebut terdiri atas (Gambar 3.7):1) warna polos (hitam/cokelat muda), genotipe CC, Ccch, Cch, Cc;2) warna kelabu muda (chinchilla), genotipe cchcch, cchch, cchc;3) warna dasar putih dengan warna hitam pada ujung hidung, telinga,

kaki, dan ekor (himalaya), genotipe chch, chc;4) warna putih (albino), genotipe cc.


Gen chinchilla

Gen himalaya Gen albino

Tugas Ilmiah 3.1

Carilah salah satu karakter atau sifat pada hewan atau manusia yang memilikialel tunggal dan alel ganda. Buatlah uraian singkatnya mengenai prosespenurunan sifatnya dari parental. Terangkan pula kemungkinan apa saja yangdapat terlibat pada keturunannya. Anda dapat mengambil bahan referensi daribuku-buku maupun artikel-artikel dari koran, majalah, dan internet. Diskusikanlahhasilnya di dalam kelas bersama teman-teman dan guru Anda.

Pengendalian warna pada kelincidikendalikan oleh alel ganda.

Gambar 3.7 Gen normal


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah yang dimaksud dengan alel?2. Apa kaitan antara kromosom, gen, dan DNA?

3. Apakah perbedaan antara alel tunggal dengan alelganda?


DNA (Deoxyribonucleic acid) merupakan komponen yang paling pentingdalam kehidupan karena sebagai pembawa informasi genetik dari satugenerasi ke generasi lain. DNA berkaitan dengan semua aktivitas biologisdan merupakan pusat kajian di dalam sitologi, genetik, biologi molekuler,mikrobiologi, perkembangan biologis, biokimia, dan evolusi.

1. Struktur DNADNA merupakan polimer besar yang tersusun atas unit-unit nukleotida

yang berulang-ulang. Setiap nukleotida tersusun atas gugus fosfat, gulapentosa, dan basa nitrogen. Gugus fosfat berfungsi menghubungkan antaramolekul gula yang satu dan molekul gula yang lain. Gula pentosa padanukleotida merupakan gula deoksiribosa karena salah satu atom C-nyakehilangan gugus OH. Molekul gula ini terikat pada basa nitrogen.

Apa saja penyusun basa nitrogen itu? Basa nitrogen tersusun atas purindan pirimidin. Purin tersusun atas guanin (G) dan adenin (A), sedangkanpirimidin tersusun atas timin (T) dan sitosin atau Cytosine (C). Basa-basanitrogen ini mengadakan persenyawaan kimia dengan gula pentosamembentuk molekul deoksiribonukleosida (nukleosida). Deoksiri-bonukleosida akan bergabung dengan gugus fosfat untuk membentukdeoksiribonukleotida (nukleotida). Gambar 3.9 berikut menunjukkanstruktur kimia basa nitrogen.

D DNA

• Basa nitrogen• DNA• Nukleosida• Nukleotida

Kata Kunci

UA

C G

Adenin Urasil

Sitosin

Pirimidin

Guanin

Purin

HO P O CH2

O

O–

H

O

OH

12

43

5

N

HCN C

C

C NH2N

O

N

HC

N C

CC

N

CN

NH2

PirimidinPurin

Adenin (A)

Guanin (G)

NH

HO P O CH2

O

O–

H

O

OH

12

43

5

Basa nitrogen dalam DNAselalu memiliki pasangan yangtetap, yakni adenin dan timin,serta guanin dan sitosin.

Gambar 3.9

Pasangan basa pada RNA

Gambar 3.8

HOH

23

H

O

OH

HO P O CH2

O

O–

12

43

5

NH2

CHC

Sitosin (C)

Timin (T)

O

145

O

CC

HCN

C

NH

O

CH3

HO P O CH2

O

O–

HCN

N

C O


Monomer yang terdiri atas fosfat, gula pentosa, dan basa nitrogendisebut nukleotida. Jadi, molekul DNA dapat mengandung ribuannukleotida (polinukleotida), perhatikanlah Gambar 3.10. Adapun hubunganmonomer antara basa nitrogen dan gula pentosa dinamakan nukleosida.

Rangkaian nukleosida tersebut terdiri atas empat macam, yang namanyabergantung pada jenis basa nitrogennya. Jika basanya adenin, namanukleosidanya deoksiadenosin. Jika basanya guanin, namanya deoksiguanosin.Adapun jika basanya timin, namanya timidin, sedangkan jika basanya sitosin,namanya deoksisitidin. Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah Tabel 3.3.

Tabel 3.3 Empat Basa Nitrogen, Nukleosida, dan Nukleotida dari Molekul DNA

1. Adenin (A)

2. Guanin (G)

3. Sitosin (C)

4. Timin (T)

Basa + Deoksiribosa =Deoksiribonukleosida

Deoksiadenosin

Deoksiguanosin

Deoksisitidin

Timidin

Deoksiribosa + Asam Fosfat =Deoksiribonukleotida

Asam deoksiadenilin(deoksiadenosin monofosfat)Asam deoksiguanilin(deoksiguanosin monofosfat)Asam deoksisitidilin(deoksisitidin monofosfat)Asam timidilin(timidin monofosfat)

Singkatan dari Nukleotida

dAMP

dGMP

dCMP

TMP

Orang yang pertama mengemukakan gagasan tentang struktur tigadimensional DNA adalah W.T. Atsbury. Ia menyimpulkan bahwa DNA itusangat padat. Polinukleotida yang menyusunnya berupa timbunan nukleotidapipih yang teratur tegak lurus terhadap sumbu memanjang.

Wilkins melanjutkan kristalografi sinar X hasil Atsbury. Wilkins berhasilmempersiapkan serabut-serabut DNA dan dapat dibuat foto melalui difraksisinar X oleh Rosalind Franklin.

Berdasarkan foto yang diambil Rosalind Franklin pada bulan April 1953,Watson dan Crick mengambil kesimpulan bahwa struktur model DNAterdiri atas dua rantai polinukleotida yang diikat oleh hidrogen di antarabasa nitrogen. Ikatan hidrogen antara adenin dan timin dihubungkan olehdua ikatan hidrogen. Sementara itu, antara sitosin dan guanin dihubungkanoleh tiga ikatan hidrogen. Perhatikanlah Gambar 3.11.

Sumber:Biology: Exploring Life, 1994

Model DNA double helimemperlihatkan pasangan basayang membentuk tangga-tangga

molekul DNA.

Gambar 3.10


Gambar 3.11Model melekul DNA menurutWatson dan Crick menunjukkanbasa purin dan pirimidin.

2. Replikasi DNADNA dapat berfungsi sebagai heterokatalis, artinya DNA dapat menyin-

tesis molekul lain, membentuk RNA. DNA juga berfungsi sebagai auto-katalitik, artinya DNA mampu membentuk dirinya sendiri.

Dengan fungsi otokatalitik, DNA dapat memperbanyak diri melalui suatuproses yang dinamakan replikasi (Gambar 3.12). Replikasi DNA akan meng-hasilkan DNA baru dari rantai DNA yang telah ada. Proses replikasi inimemerlukan deoksiribonukleosida fosfat dan beberapa enzim (Campbell, etal, 2006: 18).

• Autokatalitik• Heterokatalis• Replikasi• Enzim nuklease• Enzim polimerase• RNA

Kata Kunci

Enzim nuklease menghidrolisis atau memecah rantai ganda polinukleotidamenjadi dua rantai tunggal mononukleotida. Enzim polimerase masing-masing membentuk rantai baru sebagai pasangan rantai polinukleotida yangtelah terpisah sehingga terbentuk dua rantai DNA yang baru (Gambar 3.13).

Model replikasi ini dikenal sebagai model semikonservatif. Karenasetengah dari molekul DNA induk masih tersimpan dalam setiap molekulDNA anakan. Model replikasi ini dikemukakan oleh Watson dan Crick, dantelah dibuktikan melalui penelitian pada tahun 1950-an.

Celah besar

Celah kecil

2 nm

0,34 nm

3,4 nm

Gugus gula-fosfat

Ikatan hidrogen


G C

A TG CC G

A T

Rantai tunggallama

Rantai tunggalbaru

Rantai tunggalbaru

Rantai tunggallama

A TG CAC

C

C

G

GG

TA

G

C

TT

AAA

TA

T

TG

CC

C

GG

AC

GA

T

AT T

A

T

A

Sumber: Biology Concepts & Connections, 2006Rantai DNA barudihasilkan dari proses replikasi.

Gambar 3.12


A

C

G

A

T

T

G

C

T

A

A

C

G

A

T

T

G

C

T

A

A

C

G

A

T

T

G

C

T

A

A

C

T

G

CA

Nukleotidabaru

A

C

GA

T

T

G

CT

A


Dua rantai DNA baru masihmemiliki rantai nukleotida dari

rantai DNA lama.

Gambar 3.13

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan tiga molekul penyusun DNA.2. Apakah yang dimaksud dengan replikasi DNA?

3. Apakah perbedaan nukleosida dengan nukleotida?4. Sebutkan anggota basa nitrogen pirimidin dan purin.


E RNASelain DNA, sel yang bertipe prokariotik maupun eukariotik memiliki

asam nukleat berupa ribonucleic acid (RNA). Pada umumnya, RNA merupakanhasil sintesis DNA, kecuali pada beberapa jenis virus.

1. Susunan Kimia RNARNA adalah polimer asam nukleotida dari empat jenis ribonukleotida

(Tabel 3.4). Molekul RNA dapat berbentuk pita tunggal atau pita gandayang tidak terpilin heliks, seperti halnya pada DNA (Gambar 3.14b). Setiappita RNA terdiri atas ribonukleotida (polinukleotida).

RNA mengandung gula pentosa, basa nitrogen, dan asam fosfat. Gulapentosanya berupa ribosa. Basa nitrogen purinnya terdiri atas adenin (A)dan guanin (G), sedangkan pirimidinnya terdiri atas sitosin (C) dan urasil(U) (Gambar 3.14a).

b

Adenin

Sitosin

Guanin

Urasil

Gula ribosa

Asam fosfat

Urasila

OHOH

HO P O CH2

O

O–

1'

2'

4'

3'

5'

O

C

HC

HCN

NH

C O

O

Sumber: Biology: The nity and Diversity, 1995; Prinsip Prinsip Biokimia, 1997

(a) Struktur RNA yangmengandung gula ribosa, basanitrogen, dan senyawa fosfat

(b) Struktur rantai tunggal RNA

Gambar 3.14


Tabel 3.4 Empat Basa Nitrogen, Ribonukleosida, dan Ribonukleotida dariMolekul RNA

Basa

Adenin (A) Adenosin Adenosin monofosfat AMPGuanin (G) Guanosin Guanosin monofosfat GMPSitosin (S) Sitidin Sitidin monofosfat CMPUrasil (U) Uridin Uridin monofosfat UMP

Ribonukleosida Ribonukleotida Singkatan

• mRNA• rRNA• tRNA

Kata Kunci

b

A

G D

A D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

D

U

C

G

A

U

C

U

C

G

CGGAUUU

AGCUCAG

GG G A

G A G CG

CCAGA

C A

CCGG A G

GU

CC U G U G C

G

AUC

CCAAGAAUUCGCACCA


UG A A

a c

RNA nongenetik dibedakanmenjadi tiga macam, yakni(a) mRNA, (b) rRNA, dan(c) tRNA.

2. Jenis RNAPada dasarnya, terdapat dua kelompok utama RNA yang menyusun

makhluk hidup, yaitu RNA genetik dan RNA nongenetik. Apakahperbedaan kedua RNA tersebut?

a. RNA genetikRNA genetik memiliki fungsi yang sama dengan DNA, yakni merupakan

molekul genetik yang secara keseluruhan bertanggung jawab dalammembawa segala materi genetis, seperti yang dimiliki oleh DNA. Dengankata lain, RNA ini berfungsi sebagai DNA. RNA genetik ini hanya dimilikioleh makhluk hidup tertentu yang tidak memiliki DNA, seperti padabeberapa jenis virus.

b. RNA nongenetikRNA nongenetik merupakan RNA yang tidak berperan sebagai DNA

(Gambar 3.15). RNA nongenetik dimiliki oleh makhluk hidup yang materigenetiknya diatur oleh DNA. Pada makhluk hidup kelompok ini, di dalamselnya terdapat DNA dan RNA.

Berdasarkan letak serta fungsinya, RNA non-genetik dibedakan menjaditiga macam, yakni RNA duta, RNA ribosom, dan RNA transfer.1) RNA duta atau “messenger RNA” (mRNA) merupakan asam nukleat yang

berbentuk pita tunggal dan merupakan RNA terbesar atau terpanjangyang bertindak sebagai pola cetakan pembentuk polipeptida. Fungsiutama mRNA adalah membawa kode-kode genetik dari DNA keribosom. mRNA juga berfungsi sebagai cetakan dalam sintesis protein.

Gambar 3.15


2) RNA transfer (tRNA) merupakan RNA terpendek yang bertindak sebagaipenerjemah kodon dari mRNA. Selain itu, tRNA berfungsi mengikatasam-asam amino yang akan disusun menjadi protein dan mengang-kutnya ke ribosom. Pada tRNA terdapat bagian yang berhubungandengan kodon yang disebut antikodon dan bagian yang berfungsisebagai pengikat asam amino.

3) RNA ribosom (rRNA) merupakan RNA dengan jumlah terbanyak danpenyusun ribosom. RNA ini berupa pita tunggal, tidak bercabang, danfleksibel. Lebih dari 80% RNA merupakan rRNA. Fungsi rRNA sampaisekarang masih belum banyak diketahui, tetapi diduga memiliki perananpenting dalam proses sintesis protein.

3. Perbandingan DNA dan RNAKomponen penyusun DNA dan RNA memiliki banyak kemiripan.

Namun, karena fungsinya berbeda, keduanya juga memiliki beberapaperbedaan, terutama dalam hal letak, struktur, kadar, fungsi, dan komposisikimianya. Berbagai perbedaan tersebut dapat Anda pelajari pada Tabel 3.5.

Pembeda

Tabel 3.5 Perbedaan antara DNA dan RNA

Letak Di dalam nukleus dan plastida Dalam nukleus, sitoplasma, matriks,mitokondria, plastida, dan ribosom

Bentuk rantai Double helix Tunggal, ganda tak berpilinKadar Tetap Tidak tetapFungsi Pengendali faktor keturunan dan sintesis Berperan dalam aktivitas sintesis protein RNA

proteinBasa nitrogen Purin (adenin dan guanin) Purin (adenin dan guanin)

Pirimidin (timin dan sitosin) Pirimidin (urasil dan sitosin)Gula Deoksiribosa Ribosa

DNA RNA

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan tiga tipe RNA nongenetik.2. Jelaskan perbedaan DNA dan RNA.

3. Apakah fungsi dari RNA?


F Kode Genetik

DNA mengandung substansi genetik yang dapat memberi informasiketurunan dari sel ke sel berikutnya, dan dari satu generasi ke generasiberikutnya. Bagaimanakah pola informasi tersebut dapat disampaikan? Kodegenetik merupakan suatu informasi dengan menggunakan huruf sebagailambang dari basa nitrogen (A, T, C, dan G) yang dapat menerjemahkanmacam-macam asam amino di dalam tubuh.

Sampai sekarang telah dikenal 20 macam asam amino. Bagaimanakahempat basa nitrogen itu dapat diterjemahkan ke dalam 20 macam asamamino? Dugaan pertama, kode genetik tersebut disusun oleh satu kode hurufatau kode singlet. Kode ini menyatakan bahwa sebuah nukleotida memberikode untuk sebuah asam amino. Mengingat asam amino nonesensial ada 20macam, maka dugaan tersebut tidak bisa diterima.


• Kodon• Rantai antisense• Rantai sense

Kata Kunci

Bagaimanakah jika setiap dua buah basa nitrogen mengkodekan satujenis asam amino? Kode yang akan diperoleh dari empat jenis basa nitrogenadalah 42 = 16. Kode-kode ini belum mencukupi untuk 20 macam asam amino.Kode-kode dari 16 macam asam amino dengan dua buah basa nitrogen inidisebut kode duplet. Bagaimana jika tiga buah basa nitrogen mengode satuasam amino? Jika hal ini dilakukan, kode yang akan diperoleh adalah 43 = 64macam kode. Ini berarti, lebih dari cukup untuk 20 kode asam amino.

Percobaan Crick (1961) dengan menggunakan virus T4 (bakteriofage) dariEscherichia coli membuktikan bahwa dengan menerapkan kode duplet, bakteriini tidak dapat menjalankan fungsinya secara normal. Berdasarkan keadaantersebut, dapat disimpulkan bahwa kode genetik haruslah dalam bentukkode triplet (urutan tiga macam basa nitrogen). Kode triplet disebut jugakodon.

Rangkaian tiga basa nitrogen yang berfungsi membuat kode-kodedisebut kodogen (agen kode). Proses pembentukan kode-kode tersebutdilakukan melalui transkripsi. Rantai polinukleotida DNA yang bertugasmencetak kode-kode disebut rantai sense (DNA template), sedangkan rantaipelengkapnya disebut rantai antisense.

Kode genetik triplet tersebut dinamakan “bahasa mRNA” (messengerRNA) karena mRNA yang membawa kopi dari kode genetik yang terdapatpada DNA. Dalam mRNA, timin (T) diganti dengan urasil (U), jadi kodesinglet pada mRNA menjadi A, G, C, dan U. Perhatikan Tabel 3.6.

BasaNo 1

Tabel 3.6 Rangkaian Basa yang Mengodekan Setiap Jenis Asam Amino

Basa No 2 BasaNo 3

U

C

A

G

UUUUUC

UUAUUG

Phe

Leu

U C A

CUUCUCCUACUG

Leu

G

AUUAUCAUA

Ile

AUG Met ataustart

GUUGUCGUAGUG

Val

UCUUCCUCAUCG

Ser

CCUCCCCCACCG

Pro

ACUACCACAACG

Thr

GCUGCCGCAGCG

Ala

UAUUAC Tyr

UAAUAG Stop

CAUCAC His

CAACAG Gln

AAUAAC Asn

AAAAAG Lys

GAUGAC

Asp

GAAGAG Glu

UGUUGC Cys

UGA Stop

TrpUGA

CGUCGCCGACGG

Arg

AGUAGC

AGAAGG

Ser

Arg

GGUGGCGGAGGG

Gly

UCAG

UCAG

UCAG

UCAG

Keterangan:Ala = alanin Gln = glutamin Leu = leusin Ser = serinArg = arginin Glu = asam glutamat Lys = lisin Thr = treoninAsn = asparagin Gly = glisin Met = metionin Trp = triptofanAsp = asam aspartat His = histidin Phe = fenil Try = tirosinCys = sistein Ile = isoleusin Pro = prolin Val = valin


TokohBiologi

Sumber: endela ptek:ehidupan, 1997

James Watson danFrancis Crick

Pada tahun 1945, JamesWatson dan Francis Crickmembuat terobosan penting.Mereka dengan tepatmenemukan struktur doublehelix molekul DNA. Merekamenyadari bahwa “pasangan”basa dan kedua rantainukleotida “salingmelengkapi”, seperti halnyanegatif dan positif dalamfotografi. Jika suatu selmembelah diri, tali initerpisah dan masing-masingmenemukan pasangan baru.


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah hubungan antara kode genetik dengan

mRNA?2. Apakah yang dimaksud dengan kodon?

3. Terjemahkan urutan mRNA CCAUUUACG dalamurutan asam aminonya.


Suatu gen menentukan ada tidaknya suatu sifat. Dengan kata lain, kodegenetik merupakan penentu sifat apa yang akan muncul atau tampak padaindividu. Hubungan antara genotipe (kode genetik) dengan fenotipe (sifatyang tampak) diperantarai oleh sintesis senyawa polimer asam amino yaituprotein. Sebagai penyusun tubuh makhluk hidup, protein dapat ditemukanantara lain sebagai enzim, hormon, pigmen keratin, dan hemoglobin.

Jenis dan rangkaian asam amino yang menyusun protein berbeda antaraprotein yang satu dan protein yang lainnya. Mekanisme sintesis protein terjadimelalui dua tahap, yakni transkripsi dan translasi (Gambar 3.16).

G Sintesis Protein

Gambaran proses sintesisprotein secara umum.

Tahap apa saja yang terjadidalam sintesis protein?

Gambar 3.16

Molekul DNA

Gen 1

Gen 2

Gen 3

Rantai DNA

Transkripsi

RNA

Translasi

Polipeptida

Asam amino

Kodon

A A A C C G G C A A A A

U U U G G C C G U U U U


1. TranskripsiTahap pertama dari sintesis protein adalah transkripsi (Gambar 3.17).

Proses ini berlangsung di dalam inti sel. Transkripsi merupakan prosessintesis langsung RNA dari DNA.

Pada saat inti sel memerintahkan perlunya sintesis protein, informasiDNA dialihkan melalui RNA pembawa pesan yang disebut RNA messenger(mRNA). mRNA berisikan salinan langsung pasangan basa dari DNA. Tahapinilah yang dinamakan dengan transkripsi. Transkrip berarti salinan. Kode

• Asam amino• Promoter• Sintesis protein• Transkripsi

Kata Kunci


genetik disalin dari DNA untuk dibawa keluar dari nukleus menuju lokasipembuatan protein di ribosom yang berada di sitoplasma. Urutan basanitrogen yang dibawa ke luar nukleus dalam mRNA ini dinamakan sebagaikodon. Dalam proses transkripsi, banyak proses enzimatik yang terjadi,seperti pemutusan ikatan-ikatan hidrogen pada rantai DNA serta pembacaanurutan basa nitrogen yang prosesnya mirip dengan duplikasi DNA.


InisiasiRNA polimerase

Elongasi

Terminasi RNA terbentuk

RNA baru

1

2

3

Tahap inisiasi transkripsi dimulai dengan pengenalan daerah gen di DNAoleh enzim RNA polimerase. Daerah ini dinamakan dengan promoter, yaknitempat dimulainya sintesis pasangan DNA oleh mRNA. Daerah DNA yangdisalin hanyalah satu bagian rantai saja yang dinamakan dengan sense (daerahtemplate) dan rantai yang lainnya dinamakan rantai antisense. Pembacaan DNAoleh RNA polimerase ini dimulai dari ujung 3' menuju ujung 5' dan tidakpernah sebaliknya. RNA polimerase akan membuka ikatan double helix padabagian gen yang dikenali dan kemudian akan menyalin urutan basa yang adapada DNA sense (template) sehingga terbentuk DNA baru dari arah ujung 5'menuju ujung 3'. Proses ini dinamakan dengan elongasi.

Proses transkripsi diakhiri jika gen di daerah rantai template telah selesaidibaca (terdapat kodon stop). DNA memiliki mekanisme agar RNA polimerasedapat mengenali akhir dari gen dengan kode basa tertentu, daerah ini dikenaldengan nama terminator. Proses akhir dari transkripsi ini dinamakan denganterminasi. Setelah itu, rantai mRNA akan keluar dari DNA menuju ribosom disitoplasma (Campbell, et al, 2006: 193).

2. TranslasimRNA mengandung urutan basa yang akan diterjemahkan menjadi

protein (asam amino). Kode genetik, yang dibawa di dalamnya (kodon)dibaca dalam urutan tiga basa (triplet) menjadi protein. Proses penerjemahankodon menjadi protein atau yang disebut dengan translasi. Langkah-langkahtranskripsi dan translasi dapat diperhatikan pada Gambar 3.18 berikut.

• RNA polimerase• Ribosom• Translasi

Kata Kunci

Gambar 3.17

Proses transkripsi yang terjadipada sel


ATP

TranskripsiDNA

mRNAmRNA ditranskripsidari rantai DNA

TranslasiAsam amino

tRNA

Enzim

AntikodonSub unitribosom besar

Setiap asam amino diikatpada tRNA dengan bantuanenzim spesifik dan ATP

Kodon startmRNA

Sub unitribosom kecil

mRNA, tRNA, dan subunit ribosom bersatu

Polipeptida

Pembentukanikatan peptidabaru

mRNAKodon

Rangkaian tRNA menambah asamamino menjadi rantai polipeptida;mRNA keluar dari ribosom

Polipeptida

Kodon stop

Ribosom sampai padakodon stop danpolipeptida dilepaskan

RNA polimerase

1

2

3 4 5


Proses sintesis proteinmelibatkan mRNA dan tRNA.

Molekul apa saja yang terlibatpada proses ini?

Gambar 3.18Ribosom, sebagai tempat pembuatan protein terdiri atas dua bagian yang

disebut subunit kecil dan subunit besar. Secara garis besar, translasi dibagimenjadi tiga tahap, yaitu inisiasi, elongasi, dan terminasi. Pada tahap inisiasi,mRNA akan menempel pada subunit kecil ribosom. Subunit kecil ini akanmengenali kode awal genetik AUG dari mRNA yang disebut sebagai startkodon. Subunit besar ribosom kemudian akan bergabung dengan subunitkecil membentuk kompleks ribosom.

Proses penerjemahan ini dibantu oleh tRNA yang membawa pasangankodon dari mRNA. Pasangan basa tRNA di ribosom ini dinamakan sebagaiantikodon. tRNA akan datang membawakan pasangan basa yang sesuaidengan kodon dari mRNA. tRNA mengandung gugus asam amino yang sesuaidengan antikodon yang berada di ujung struktur rantai tunggal RNA.

Tahapan selanjutnya adalah elongasi dari pembacaan kodon oleh tRNAsehingga terbentuk rantai polipeptida. Elongasi akan berhenti pada tahappembacaan urutan basa spesifik yang memerintahkan proses translasidihentikan (tahap terminasi). Urutan ini biasanya terdiri atas UAA, UAG,dan UGA yang dikenal dengan nama stop kodon.

Berikut adalah contoh bagaimana penerjemahan kodon pada mRNAterjadi sehingga dapat dihasilkan polipeptida.a. DNA membentuk messenger RNA (membentuk pasangan) (mRNA).

mRNA mentranskripsi kode genetik yang terdapat pada DNA menjadikode genetik yang terdapat mRNA yang dinamakan kodon.

C G T A C G A A A

G C A U G C U U U

Kode gen pada DNA

Transkripsi

Kodon pada mRNA


b. mRNA keluar dari inti sel (nukleus) melalui retikulum endoplasma menujuribosom dan menempelkan dirinya pada ribosom.

c. Di dalam sitoplasma tRNA mengadakan translasi kodon pada mRNAmenjadi antikodon pada tRNA yang susunan antikodonnya sepertiberikut.

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Jelaskan secara singkat proses sintesis protein.2. Sebutkan komponen apa sajakah yang berperan

dalam sintesis protein.

3. Jika suatu urutan basa nitrogen DNA adalahTACTTCAAACCGCGT, asam amino apa sajakahyang akan terbentuk?


C G U A C G A A AAntikodon tRNA

d. tRNA yang memiliki antikodon SGU akan mengangkut asam aminoarginin, tRNA berantikodon ASG mengangkut treonin, dan tRNAberantikodon AAA mengangkut lisin.

e. tRNA mengangkut asam amino ke ribosom yang kemudian disusunmenjadi polipeptida atau protein

f. Dalam pembentukkan polipeptida, asam amino yang satu digabung denganasam amino yang lain oleh ikatan peptida. Proses ini berjalan terus sampaiakhirnya ditemukan kodon, misalnya stop (UAG).

1. Kromosom tersusun atas DNA yang berkondensasibersama protein histon di dalam inti sel. Setiapmakhluk hidup memiliki jumlah kromosom tertentu.Setiap inti sel manusia memiliki rumus kromosom46A + XY (laki-laki) dan 44A + XX (perempuan).

2. Gen adalah materi kompak dan mengandung satuaninformasi genetik yang mengatur sifat-sifat menurun,serta menempati suatu lokus dalam kromosom.

3. Suatu kromosom akan berpasangan dengankromosom lain yang memiliki kesamaan bentuk,ukuran, maupun jumlah jenis gen yang dikandung-nya. Pasangan kromosom tersebut dinamakankromosom homolog. Dalam kromosom homolog

Rangkumanterdapat lokus bersesuaian. Gen-gen yang menem-patinya dan memberikan pengaruh pada sifat yangsama secara bersama-sama atau berlawanan disebutalel. Jika pasangan gen bersifat dominan atau resesifdisebut homozigot, contohnya AA atau bb. Jikapasangan gen bersifat dominan dan resesif disebutheterozigot, contohnya Aa, Bb, atau Cc.

4. Substansi genetik pada manusia terdiri atas DNAdan RNA. DNA (Deoxyribonucleic acid) adalahsubstansi kimia pembawa substansi genik. DNAberupa susunan kimia kompleks yang terdiri atasgula deoksiribosa, asam fosfat, serta basa nitrogen.Setiap rantai DNA anakan mengandung DNA

Tugas Ilmiah 3.2

Pada bab ini, Anda telah mempelajari substansi genetik hingga prosesterbentuknya protein. Jika Anda perhatikan, penemuan-penemuan tersebut tidakterpisah dengan sejarah dan perkembangan ilmu pengetahuan. Terdapat suatuproses panjang untuk menjelaskan fenomena alam. Hal tersebut membutuhkanwaktu, biaya, dan kerja keras ilmuwan dan tokoh-tokoh yang terlibat di dalamnya.Kali ini, Anda ditugaskan untuk membuat sebuah karya tulis mengenai sejarahdan tokoh-tokoh yang terlibat dalam mengungkap misteri DNA, gen, hinggasintesis protein. Carilah sumber dari buku, majalah, koran, dan internet. Gunakankaidah-kaidah bahasa yang baik dan benar, serta jangan lupa untukmencantumkah sumber rujukan yang digunakan. Kumpulkan tugas ini pada guruAnda. Karya tulis terbaik dapat ditampilkan pada majalah dinding sekolah Anda.


Asam Nukleat

RNA

tRNAmRNA rRNA

Gularibosa

Basa nitrogen(adenin, guanin,

urasil, dansitosin)

Gugusfosfat

DNA

Guladeoksiribosa

Basa nitrogen(adenin, guanin,

timin, dansitosin)

Gugusfosfat

Gen

terdiri atas

tersusun atas

terdapattersusun atas

jenisnya


Substansi Genetik, Anda diharapkan dapat mendeskripsikangen, DNA, RNA, kromosom, serta sintesis protein. Andajuga diharapkan telah mampu mengemukakan keterkaitansubstansi genetik (gen, DNA, kromosom) dengan pewarisan

sifat. Pahamilah materi bab ini secara saksama. Rumuskanmateri yang belum Anda pahami. Kemudian, diskusikan denganteman-teman atau guru Anda. Apakah manfaatnya Andamempelajari bab ini?

P e t aKonsep

setengah dari DNA induk. Salah satu perbedaanantara DNA dan RNA terletak pada gula penyusun-nya. Pada DNA disusun oleh gula deoksiribosa,sedangkan RNA oleh gula ribosa.

5. Basa nitrogen dalam DNA terdiri atas adenosin (A),sitosin (C), timin (T), dan guanin (G). Empat basanitrogen tersebut menentukan serangkaian asam

amino dalam molekul protein. Semua informasiditulis dengan triplet basa nitrogen dari DNA.

6. Sintesis protein terjadi dan dibentuk berdasarkanDNA dalam nukleus. Sintesis protein terjadi melaluitahap transkripsi dan ranslasi yang melibatkanDNA, RNA, dan ribosom.


1. Proses sintesis protein terjadi di dalam sel padaorganel ....a. ribosom d. nukleusb. badan golgi e. glioksisomc. mitokondria

2. Berikut ini yang bukan merupakan ciri DNAadalah ....a. membentuk rantai helik gandab. terdapat dalam kromosomc. mengandung basa nitrogend. kadarnya berubah-ubah bergantung sintesis

proteine. berhubungan erat dengan faktor genetik

3. Senyawa pirimidin RNA terdiri atas ....a. adenin dan guaninb. timin dan sitosinc. adenin dan timind. adenin dan urasile. urasil dan sitosin

4. Dalam sintesis protein, yang berfungsi sebagaicetakan adalah ....a. dRNA d. tRNAb. pRNA e. DNAc. rRNA

5. Jika A = gugus fosfat, B = gula pentosa, dan C = basanitrogen, maka susunan 1 nukleotida samadengan ....a. A-B d. B-C-Ab. A-C e. C-B-Ac. B-C

6. Jika suatu rantai template DNA adalah ‘5 AGC-TAG-GCA-TAC 3’, maka komplemennya adalah ....a. 5’UCG-AUC-CGU-AUG3’b. 3’UCG-AUC-CGU-AUG5’c. 5’TCG-ATC-CGT-ATG3’d. 3’TCG-ATC-CGT-ATG5’e. 5’AGC-TAG-GCA-TAS3’

7. Hasil transkripsi suatu rantai sense DNA: ACGTGG CAG adalah ....a. ACG TGG CAG d. UGC ACC CUGb. UGC ACC GUC e. GAC GGT GCAc. TGC ACC GTC

8. RNA berbeda dari DNA, sebab RNA ....a. rantai ganda berpilinb. membawa informasi genetikc. tidak memiliki timind. dapat berduplikasie. kadarnya tetap

9. Proses translasi akan berhenti ketika pembacaanbertemu dengan kodon terminasi, yaitu ....a. AUG d. UGCb. AGU e. UAAc. UUU

10. Enzim yang berperan dalam proses transkripsiadalah ....a. DNA polimerase d. karbonat anhidraseb. RNA polimerase e. ligasec. protease

11. Gen memiliki sifat sebagai berikut, kecuali ....a. dapat mengalami mutasib. memiliki kemampuan berduplikasic. mengandung informasi genetikd. menempati lokus kromosome. merupakan penyusun DNA

12. Contoh alel ganda adalah ....a. albinob. buta warnac. golongan darah ABOd. kretinismee. polidaktil

13. Susunan kromosom sel somatis pada wanita yaitu ....a. 22 autosom dan sebuah kromosom xb. 22 autosom dan sepasang kromosom xc. 44 autosom dan sebuah kromosom xd. 44 autosom dan sepasang kromosom xe. 44 autosom dan sebuah kromosom x atau y

14. Di bawah ini yang bukan macam kromosom ber-dasarkan letak sentromer adalah ....a. akrosentrik d. metasentrikb. submetasentrik e. telosentrikc. parasentrik

15. Jika rantai template DNA adalah ATT GTA AAA,kode genetik yang dibawa oleh tRNA pada sintesisprotein adalah ....a. AUU GUA AAA d. UAA CAU UUUb. AUU GTA UUU e. TAA CAT TTTc. ATT GTA AAA

16. Berikut ini adalah pernyataan yang benar, kecuali ....a. transkripsi terjadi di dalam inti sel, RNA

dibentuk langsung dari DNAb. pengenalan daerah gen di DNA dilakukan oleh

DNA polimerasec. rantai mRNA keluar dari inti sel menuju sito-

plasmad. hasil akhir dari sintesis protein adalah poli-

peptidae. translasi melibatkan ribosom yang terdiri atas

subunit kecil dan subunit besar17. Kemampuan DNA untuk membentuk mRNA

merupakan fungsi DNA sebagai ....a. autokatalik d. transkripsib. replikasi e. translasic. heterokatalis




18. Berikut ini yang bukan syarat kromosom untukdapat berpasangan ....a. pasangan kromosom memiliki kesamaan

bentukb. pasangan kromosom memiliki kesamaan

jumlah genc. pasangan kromosom memiliki kesamaan jenis

gend. pasangan kromosom memiliki kesamaan

jumlah lokuse. pasangan kromosom yang memiliki kesamaan

jenis lokusnya


1. Jelaskan sifat gen secara singkat.2. Apakah yang dimaksud dengan transkripsi dan

translasi pada proses sintesis protein?3. Bagaimanakah urutan basa nitrogen dari suatu

antikodon RNA UUA CGU AAG?4. Bagaimanakah urutan basa nitrogen hasil

transkripsi dari DNA template TAC AAA TGC GGACCG TGS AAT?

5. Jika diketahui urutan basa nitrogen antisense suatuDNA adalah TTT TCA TAT TGG CCT CAT GGA,bagaimanakah urutan asam amino hasil sintesisproteinnya? (Gunakan tabel kodon dan asam aminoyang dikodenya)

19. Genotipe BB merupakan pasangan gen ....a. resesif d. homozigot resesifb. heterozigot e. letalc. homozigot dominan

20. Genotipe Kk menunjukkan pernyataan-pernyataanberikut ini, kecuali ....a. Gen K memiliki alel kb. Gen k memiliki alel Kc. Gen K dan gen k berada pada kromosom tidak

homologd. Gen K dan gen k berada pada kromosom homologe. Gen K dan gen k menunjukkan homozigot

Soal Tantangan

1. Beberapa atlet amatir dan profesional meng-gunakan steroid untuk membantu membentuktubuh dan meningkatkan kekuatan. Denganmengenyampingkan risiko yang ditimbulkannya,apa pendapat Anda mengenai penggunaan bahankimia tersebut untuk olah raga? Jika atlet tersebutmenggunakan steroid jauh hari sebelum per-tandingan, apakah ia termasuk curang atau iamenggunakannya hanya sebagai bagian daripersiapan untuk kompetisi yang akan ia jalani?Pertahankan pendapat Anda.

2. Para ahli telah mempelajari cara memotong gen darisatu spesies dan memasukkannya ke dalam DNAspesies lain. Contohnya, gen yang mengodekan

pembuatan insulin dapat diambil dan dimasukkanke dalam sel bakteri. Hasilnya, bakteri yang dapatmenghasilkan hormon insulin. Beberapa kritikusberpendapat bahwa kita tidak semestinyamemanipulasi alam. Dengan mengetahui bahwamemodifikasi alam bukanlah hal yang baru,contohnya pembuatan bendungan dan per-kawinan silang tumbuhan oleh manusia, apakahAnda merasa terdapat perbedaan etika antararekayasa genetika dan teknologi lainnya? MenurutAnda, hal apakah yang menyebabkan suatuteknologi dapat diterima oleh masyarakat?

65

Pernahkah Anda merasakan bahwa kulit Anda terasa kering danmengelupas? Atau pernahkah tangan Anda teriris pisau? Apakah yang terjadi?Tentu saja kulit yang terkelupas tersebut diganti oleh kulit baru sehinggaluka di tangan Anda akan menutup dan sembuh. Kulit baru tersebutterbentuk dari sel-sel kulit yang membelah atau bereproduksi.

Anda tentu mengenal penyakit kanker. Penyakit ini disebabkan olehpembelahan sel yang tidak terkendali. Pada sel normal, pembelahan akanberlangsung secara normal dan berhenti setelah keseimbangan jumlah selterpenuhi.

Reproduksi sel merupakan salah satu ciri utama makhluk hidup. Padamakhluk hidup bersel satu (uniseluler), proses tersebut merupakan cara untukmenghindar dari kepunahan. Adapun pada makhluk hidup bersel banyak(multiseluler), reproduksi sel bertujuan memperbaiki jaringan tubuh yangrusak, pertumbuhan, dan perkembangan sel. Melalui pembentukan sel-selgamet (sel kelamin), reproduksi sel merupakan cara makhluk hidupmewariskan sifat kepada keturunannya. Pewarisan sifat ini akan Andapelajari pada bab berikutnya.

Bagaimanakah mekanisme reproduksi sel? Apakah manfaatnya? Setelahmempelajari bab ini, Anda diharapkan dapat memahami mekanismereproduksi sel sebagai aturan yang ditetapkan Yang Mahakuasa.

ReproduksiSel

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami penerapan konsep dasar dan prinsip-prinsip hereditas serta penerapannya dalam kehidupan. Setelah mempelajari bab ini, Andaakan mampu menjelaskan keterkaitan antara proses pembelahan mitosis dan meiosis denganpewarisan sifat.

4B a b 4

A. MitosisB. MeiosisC. Pembentukan

Gamet(Gametogenesis)

Sumber: Biologi Discovering Life, 1991


A MitosisReproduksi seksual maupun reproduksi aseksual bergantung pada

pembelahan sel. Pembelahan sel dilakukan dengan bermacam-macam carabergantung pada jenis sel dan makhluk hidupnya. Pada makhluk hidup yanginti selnya tidak memiliki selaput (prokariot), misalnya pada bakteripembelahannya dilakukan secara langsung, tidak melalui tahapan-tahapanpembelahan. Pembelahan sel seperti ini dinamakan amitosis (Gambar 4.1).

Pembelahan amitosis merupakan pembelahan yang umum terjadi padasemua tipe pembelahan, termasuk proses membelah diri pada Amoeba. Sifatketurunan yang dihasilkan akan mirip dengan induknya, mengapa? Adapunpada makhluk hidup yang inti selnya memiliki selaput (eukariot), pembelahanselnya dilakukan melalui tahapan-tahapan pembelahan. Pada sel tubuh(somatis), pembelahannya dilakukan secara mitosis, sedangkan pada selkelamin (germinal) pembelahannya dilakukan secara meiosis. Apa perbedaanmitosis dan meiosis?

Seluruh materi genetik yang dimiliki oleh induk akan diduplikasi dandibagikan sama rata pada anakannya. Terdapat beberapa tahapan dalamproses mitosis, yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase. Dalam siklussel terjadi empat fase, yaitu fase G1 (first gap), fase S (sintesis DNA), fase G2(second gap), dan fase M (mitosis). Fase G1, fase S, dan fase G2 dinamakaninterfase. Fase M merupakan fase pembelahan (Gambar 4.2).

Interfase merupakan fase yang paling panjang dari siklus sel karenaterdiri atas tiga fase, yaitu fase G1, fase S, dan fase G2. Pada fase G1, terjadiproses transkripsi RNA, tRNA, mRNA, dan sintesis berbagai jenis protein.Pada fase S, terjadi replikasi dan duplikasi DNA. Pada fase ini terjadipembentukan penyusun sitoplasma berupa organel dan molekul makro(Campbell, et al, 2006: 129).

1. ProfaseTahap profase adalah tahap awal dimulainya pembelahan. Profase

ditandai dengan mulai menghilangnya membran inti sel dan benang kromatinmulai mengalami penebalan dan pemendekan membentuk kromosom.Kromosom membentuk pasangan dari hasil duplikasinya membentukkromatid. Pada tahap ini dengan menggunakan mikroskop cahaya, Andadapat melihat dengan jelas bentuk kromosom.


Sumber: Biologi DiscoveringLife, 1991

Pembelahan pada sel prokariotik(bakteri) terjadi secara

amitosis.

• Amitosis• Mitosis• Profase

Kata Kunci

1. Menurut pendapat Anda,apakah perbedaan antaramitosis dan meiosis?

2. Apakah yang dimaksuddengan gametogenesis?

PramateriSoal

M

G2

S(Sintesis DNA)G1

Sitokinesis

Mitosis

Sel baru

Gambar 4.1

Siklus sel merupakan rangkaianperkembangan sel.

apankah pembelahan selterjadi?

Gambar 4.2

Reproduksi Sel 67

Membran inti yang menghilang akan diikuti dengan terbentuknya benanggelendong yang berasal dari mikrotubula di sitoplasma. Benang spindel iniakan membentang dari kutub-kutub pembelahan sel dan memegang sentromerdari setiap kromosom. Bagian sentromer yang berikatan dengan spindel inidinamakan kinetokor yang merupakan bagian dari protein sentromer. Benangspindel akan berusaha untuk menarik kromosom menuju bidang pembelahan(bidang ekuator). Perhatikan Gambar 4.3.

Sentromer

Kromosom

Benangspindel

2. MetafasePada tahap metafase, pasangan kromatid bergerak ke arah bidang

pembelahan. Kromatid terbentuk bergerak ke arah kutub yang berlawanan,namun tetap berikatan pada benang spindel. Kromatid akan membentukgaris hitam di sepanjang bidang pembelahan. Setelah kromatid tiba di bidangpembelahan, kinetokor akan memisah. Perhatikan Gambar 4.4.

Sumber: Biologi: Evolusi epelbagaian dan Persekitaran, 1995

Benang spindel

Aster

3. AnafasePada tahap anafase, sentromer mulai berpisah dan bergerak ke arah

berlawanan menuju kutub masing-masing. Benang spindel menggerakankedua kromosom yang berpisah ini menuju kutub berlawanan meninggalkanbidang pembelahan. Tahap ini diakhiri jika setiap kromosom yang berpisahtelah mencapai kutub masing-masing. Perhatikan Gambar 4.5.

Kanker merupakan kelaian siklussel. Sel kanker tidak melakukansiklus pembelahan sel secaranormal. Sel-sel kankermembelah diri secara berlebihandan dapat menyerang sel tubuhlainnya. Umumnya sel kankerdapat direspons oleh sistemkekebalan tubuh dan dapatdihancurkan. Namun, jika selkanker dapat bertahan, selkanker dapat terus membelahdan membentuk kumpulan selyang disebut tumor. Jika selabnormal dapat menyebar kejaringan atau bagian tubuh laindisebut tumor ganas.Sumber: Biologi: The nity and Diversity

of Life, 1995

WawasanBiologi

Pada tahap profase, kromosommulai terbentuk.

Tahap metafase

• Anafase• Kinetokor• Metafase

Kata KunciBidang

pembelahan

Sentriol


Gambar 4.3

Gambar 4.4

Membran intimelebur


4. TelofaseTahap telofase diawali dengan berhentinya gerakan kromosom menuju

kutub pembelahan. Pada tahap ini, keadaan sel kembali normal. Membraninti kembali terbentuk dan benang spindel akan menghilang menjadimikrotubula biasa. Pada bidang pembelahan akan terjadi penebalan plasmayang dilanjutkan dengan proses sitokinesis atau pembelahan sitoplasmasel. Perhatikan Gambar 4.6.

Kromosomanak

Pembentukanmembran inti

Pembelahan sitoplasma(cleavage)

Sitokinesis adalah proses pemisahan sitoplasma yang menghasilkan duasel anak dengan terbentuknya membran baru. Di dalam proses sitokinesistermasuk pula pembagian organel-organel sel. Dua sel anak hasil mitosisakan memiliki sifat yang sama (identik) dengan induk dan dengan satu samalainnya. Mengapa?

Pada sekitar bidang pembelahan terdapat mikrotubula yang keadaannyatidak terorganisir dan bercampur dengan gelembung yang disebut mid body(lapisan pemisah). Lapisan ini akan membentuk membran sel baru. Mekanismepembelahan sitoplasma ini terjadi pada pembelahan (cleavage) sel hewan.Pada sel tumbuhan tidak terdapat mid body, tetapi terdapat fragmoplas yangmengandung aparatus Golgi. Fragmoplas berfungsi membentuk lempengsel (cell plate) yang akan menjadi dinding sel. Perhatikan Gambar 4.7.

• Fragmoplas• Mikrotubula• Sitokinesis• Telofase

Kata Kunci



Tahap telofase diawali dengangerakan kromatid menuju kutub

pembelahan.

apankah sitokinesis terjadi?

Gambar 4.6

Tahap anafase

Gambar 4.5

Reproduksi Sel 69

Proses sitokinesis yang terjadipada (a) hewan dan (b) tumbuhan.


Gambar 4.7


a b

Pembelahansitoplasma

Sel anak Dinding sel Lempeng sel

Penyakit kanker merupakan salah satu penyakit yang ditakuti masyarakat. Hinggakini penyebab pasti penyakit ini masih diteliti oleh para ilmuwan. Penyakit inidimulai dengan adanya pertumbuhan sel-sel tubuh yang tidak terkendali. TugasAnda sekarang, yaitu membuat sebuah karya tulis mengenai pembelahan selkanker. Jika memungkinkan, carilah informasi mengenai pembelahan sel-sel kankeryang terjadi dan manfaat penggunaan sel kanker. Diskusikanlah hasil kerja Andaketika proses belajar di kelas berlangsung.

Tugas Ilmiah 4.1

Pembelahan MitosisTujuanMembedakan fase reproduksi sel secara mitosis

Alat dan BahanMikroskop dan preparat awetan akar bawang

Langkah Kerja1. Dengan menggunakan mikroskop, amatilah fase pembelahan mitosis yang terjadi.2. Gambarlah fase-fase pembelahan yang terjadi. Gunakan gambar berikut

sebagai acuan.

Kegiatan 4.1

20 20 20 20

a b c d


3. Diskusikan hasilnya dengan kelompok Anda dan buatlah laporannya.Presentasikan di depan kelas.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Berdasarkan gambar tersebut, tentukan masing-masing fasenya.2. Jelaskan setiap ciri tahapan (fase) mitosis tersebut.3. Setelah fase apakah terjadinya sitokinesis?


B Meiosis

Meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak denganjumlah kromosom setengah dari induknya. Pembelahan meiosis disebut jugasebagai pembelahan reduksi karena dalam proses pembelahannya terjadipengurangan atau reduksi jumlah kromosom akibat pembagian. Penguranganjumlah kromosom tersebut bertujuan memelihara jumlah kromosom yangtetap dalam satu spesies.

Pada sel tumbuhan dan hewan, meiosis terjadi di dalam alat-alatreproduksi, yakni pada pembentukan sel kelamin atau sel gamet. Padatumbuhan berbiji, meiosis terjadi pada putik dan kepala sari, sedangkanpada manusia dan hewan terjadi pada testis dan ovarium. Untuk men-dapatkan gambaran tahapan selama meiosis, Anda dapat memerhatikanskema berikut (Gambar 4.8).

Meiosis

Interfase

Profase I

Telofase I

Anafase I

Metafase I

Prometafase I

Metafase II

Profase II

Anafase II

Telofase II

Urutan tahapan m

eiosis

Pembelahan meiosis meliputi dua kali pembelahan secara lengkap danmenghasilkan 4 sel anak yang haploid (n). Pada manusia dengan 46 kromosomdiploid akan dihasilkan 4 buah sel kelamin haploid dengan 23 kromosom.

Pada pembelahan meiosis I, pembelahan disertai dengan profase yangcukup panjang dan terjadi pencampuran kromosom homolog. Padapembelahan reduksi terjadi faktor hereditas menghasilkan dua sel anak yanghaploid. Pada pembelahan meiosis II, sel haploid mengalami pembelahansecara mitosis dan dihasilkan 4 sel anak yang masing-masing haploid. Setiapsel anak ini akan memiliki sifat yang berbeda-beda, mengapa? perhatikanpenjelasan berikut.

1. Meiosis IPada awal pembelahan meiosis I (Gambar 4.9), nukleus membesar yang

menyebabkan penyerapan air dari sitoplasma oleh inti sel meningkat sampaitiga kali lipat. Perubahan tersebut merupakan awal dari profase I.

• Haploid• Meiosis• Sinapsis

Kata Kunci

Pembelahan IIMeiosis II

Pembelahan IMeiosis I

Gambar 4.8

Bagan pembelahan meiosis.

ase apakah yang terjadisebelum meiosis?

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah ciri yang membedakan antarfase dalam

mitosis.2. Apakah yang terjadi pada tahap interfase?3. Jelaskan perbedaan antara proses sitokinesis pada

hewan dan sitokinesis pada tumbuhan.


Reproduksi Sel 71

Interfase Profase I Metafase I

Anafase I Telofase I


Kromosomhomolog terpisah

Lengankromosom hasil

pindah silang

Pindahsilang

Gambar 4.9Meiosis I meliputi profase I,metafase I, anafase I, dantelofase I.

Di manakah terjadi peristiwapindah silang?

a. Profase IPada tahap ini benang kromatin akan memendek dan menebal sehingga

membentuk kromosom. Setiap kromosom yang terdiri atas dua kromatidakan bergabung dengan homolognya. Proses ini dinamakan dengan sinapsis.Pasangan-pasangan kromosom homolog ini tampak memiliki empat kromatidsehingga dinamakan tetrad. Pada saat pembentukan tetrad, pertukaranbagian dari kromatid dapat terjadi. Hal ini dinamakan dengan pindah silangatau crossing over. Inti kemudian akan menghilang dan benang spindeldibentuk. Benang spindel akan membawa tetrad menuju bidang pembelahan.

Peristiwa pindah silang pada profase I merupakan penyebab terjadinyaperbedaan sifat pada sel-sel hasil meiosis. Hal tersebut menyebabkan tidakada kromosom yang benar-benar mirip. Tentunya hal ini berpengaruhterhadap sifat sel-sel keturunannya. Perhatikan kembali Gambar 4.9.Peristiwa pindah silang akan Anda pelajari pada bab selanjutnya.

b. Metafase IMetafase I dimulai dengan berjajarnya tetrad di bidang pembelahan

dengan posisi saling berhadapan menuju kutub masing-masing. Namun, posisikromatid masih tetap tertahan di sentromernya.

c. Anafase IPada tahap anafase I, tetrad (2 kromosom homolog) ini kemudian akan

terpisah, namun kromatid masih melekat pada benang spindel di sentromer.Setiap anak kromosom akan bergerak menuju kutub yang belawanan. Padatahap ini terjadi pengurangan atau reduksi jumlah kromosom akibatpemisahan kromosom homolog.

d. Telofase IKromosom telah menuju kutub masing-masing pada tahap telofase I.

Setiap kutub kini memiliki kromosom haploid dengan dua kromatid.Nukleolus tampak kembali dan dalam satu sel terbentuk 2 inti yang lengkap.Setelah itu, terjadi sitokinesis, yaitu pembentukan plasma membran untukmemisahkan sitoplasma sehingga terbentuk 2 sel anak yang haploid.

Setelah telefase I, pada beberapa organisme, kromosom terurai danmembran inti terbentuk kembali. Selanjutnya, terdapat interfase sebelummeiosis II dimulai. Pada beberapa spesies lainnya, sel-sel yang dihasilkandari meiosis I segera melakukan persiapan untuk pembelahan meiosis II.Pada kedua cara tersebut tidak terjadi duplikasi kromosom pada prosesantara telofase I dan awal meiosis II (Campbell et al, 2006: 139; Hopson &Wessells, 1990: 166)

• Benang spindel• Pindah silang• Sinapsis

Kata Kunci


Profase II Metafase IIAnafase II

Telofase II

Persiapan

Kromosom berjajardi ekuatorKromosom


Meiosis II meliputi profase II,metafase II, anafase II, dan

telofase II.

2. Meiosis IIPembelahan meiosis II adalah pembelahan mitosis, yakni dari satu sel

yang haploid menjadi 2 sel anak yang haploid (Gambar 4.10). Berbedadengan meiosis I, pembelahan meiosis II diawali dengan sel anak yanghaploid.

Gambar 4.10

a. Profase IIProfase II diawali dengan pembelahan dua buah sentriol menjadi 2 pasang

sentriol baru. Setiap pasang sentriol akan bergerak menuju kutub yangberlawanan. Benang spindel dan membran inti dibentuk, sementara nukleuslenyap. Pada tahap ini kromosom berubah menjadi kromatid.

b. Metafase IIPasangan kromatid dari kromosom haploid berada di bidang pembelahan.

Kinetokor dari setiap kromatid ini akan menghadap kutub yang berlawanan.Benang spindel menghubungkan sentromer dengan kutub pembelah.

c. Anafase IISentromer akan membelah sehingga kromatid bergerak menuju kutub

yang berlawanan.

d. Telofase IIPada tahap ini, masing-masing kutub telah memiliki sebuah kromosom

haploid. Benang spindel akan menghilang dan diikuti dengan sitokinesismenghasilkan 4 sel anak yang haploid.

Untuk lebih memahami tentang mitosis dan meiosis, perhatikan tabelperbandingan berikut ini.


Rudolph Virchow(1821–1902)

Rudolph Virchow mempelajarileukimia dan pembekuandarah. Ia mengambil teorisel Schwan dan memasukkanproses pembelahan sel yangbaru diamatinya. Virchowmengatakan bahwa semuasel berasal dari sel. Iamenunjukkan bahwa banyakpenyakit yang dapatdidiagnosis dan dijelaskanpada tingkat sel. Karya inimembuka jalan bagi kajian-kajian ilmiah di bidangpatologi.

TokohBiologi

Aspek Perbedaan

1. Tempatberlangsung

2. Tujuan

Tabel 4.1 Perbandingan antara Mitosis dan Meiosis

MeiosisMitosis

Sel somatik

Pertumbuhan sertapenggantian sel rusakatau mati

Sel kelamin

Pembentukan gamet

Reproduksi Sel 73

3. Kandungan genetikpada sel-sel anak

4. Jumlah sel anak5. Jumlah pembelahan6. Jumlah kromosom

pada sel anak7. Pindah silang

(crossing over)

Sama dengan sel induk

4 selSatu kaliSama dengan sel induk(diploid)Tidak terjadi

Berbeda dengan selinduk2 selDua kaliSetenggah dari sel induk(haploid)Terjadi pada akhirprofase I

Gametogenesis adalah proses pembentukan sel kelamin (gamet).Pembentukan gamet ini terjadi secara meiosis di dalam alat reproduksi.Gamet ini dibentuk pada individu yang telah dewasa.

1. Gametogenesis pada Hewan dan ManusiaPada individu jantan dewasa, peristiwa pembentukan gamet jantan

(spermatozoa) disebut spermatogenesis. Pada individu betina dewasa,pembentukan gamet betina (sel telur) disebut oogenesis.

a. SpermatogenesisSel induk sperma atau spermatogonium bersifat diploid. Satu sel

spermatogonium mengalami diferensiasi menjadi spermatosit primer yangdiploid. Spermatosit primer membelah menjadi 2 sel spermatosit sekunderyang haploid. Setiap sel spermatosit sekunder membelah secara meiosismembentuk 2 sel spermatid haploid. Jadi, 1 spermatosit primer akan menjadi4 spermatid yang haploid.

Setiap spermatid mengalami perubahan inti dan terjadi pembentukanakrosom. Akrosom ini mengandung enzim proteinase dan hialuronidase yang

C Pembentukan Gamet (Gametogenesis)

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Bandingkan peristiwa yang terjadi pada meiosis I

dan meiosis II.2. Adakah perbedaan antara telofase I dan telofase II?

Jelaskan.

3. Apa yang menjadi perbedaan dasar mitosis danmeiosis?


Model Reproduksi SelTujuanMembuat model tiga dimensi reproduksi sel

Alat dan BahanStereoform, gunting, lem, spidol warna

Langkah Kerja1. Siswa dibagi menjadi 4 kelompok besar.2. Setiap kelompok diberi pilihan untuk membuat model reproduksi sel.

Kelompok 1 = Profase, Kelompok 2 = Metafase, Kelompok 3 = Anafase,Kelompok 4 = Telofase

3. Buatlah model reproduksi sel yang telah ditentukan dengan menggunakanstereoform.

4. Warnailah bagian-bagian sel dengan warna berbeda.

Kegiatan 4.2

• Oogenesis• Spermatogenesis

Kata Kunci


berperan untuk menembus lapisan pelindung sel telur. Dari salah satu sentriolnyadibentuk flagel. Peristiwa ini dinamakan spermiogenesis. Akhir darispermatogenesis adalah dihasilkan 4 sel sperma matang (Gambar 4.10a).

b. OogenesisOogenesis adalah proses pembentukan sel telur. Pembentukan sel telur

dimulai ketika sel germinal primordial mengadakan pembelahan secaramitosis menjadi 4 sel oogonia (2n) (tunggal oogonium).

Pada banyak hewan betina, pembelahan mitosis ini terjadi pada awalperkembangan individu. Pada mamalia terjadi sebelum dilahirkan. Setiapsatu sel oogonium akan mengalami pematangan menjadi oosit primer.Selanjutnya, oosit primer melakukan pembelahan meiosis I menjadi 1 oositsekunder (n) dan 1 sel badan polar (n). Oosit sekunder dan sel badan polarmengalami pembelahan meiosis II. Oosit sekunder menjadi 1 ootid (n) dan 1badan polar (n), 1 sel badan polar (n) akan membelah menjadi 2 sel badanpolar (n). Secara keseluruhan dari 1 sel oogonium (2n), dihasilkan 1 ootid(n) dan 3 badan polar (n). Selanjutnya, ootid akan mengalami pematanganmenjadi sel telur (ovum). Agar lebih memahaminya, perhatikan Gambar4.10b.


(a) Spermatogenesismenghasilkan empat buah

spermatozoa.(b) Pada peristiwa oogenesisakan dihasilkan satu buah sel

telur.

Gambar 4.10

Spermatogenesis

Spermatosit primer

Meiosis I

Spermatositsekunder

Meiosis II

Spermatid

Pematangan(spermiogenesis)

Spermatozoa

Sel telur

Oogenesis

Oosit primer

Badan polar

Badan polar

2n

2n

n n

nnnn

2n

n

n

n

Oositsekunder

Ootid

2n

a b

Pada manusia (wanita), pematangan oosit primer terjadi hinggamemasuki masa pubertas. Selanjutnya akan terjadi pematangan akhir, ovulasi,dan pembelahan meiosis I. Sekitar satu sel telur matang dan dilepaskanmelalui ovulasi dalam satu bulan. Pola ovulasi ini terus berlangsung hingga

Reproduksi Sel 75

menopause, berhentinya siklus menstruasi. Jika pada sel telur yangdiovulasikan terjadi fertilisasi, pembelahan meiosis II terjadi dan sel telurberkembang menjadi embrio.

2. Pembentukan Gamet pada TumbuhanPembentukan gamet (gametogenesis) pada tumbuhan berlangsung pada

jaringan khusus yang terletak pada alat reproduksi gamet jantan dibentukpada serbuk sari, sedangkan gamet betina pada bakal biji (ovul).

a. Pembentukan Gamet JantanKepala sari (anther)memiliki empat kantung serbuk sari yang disebut

sporangium. Di dalam sporangium terdapat sel-sel induk (mikrosporosit) yangdiploid. Sel-sel induk tersebut akan mengalami meiosis membentuk empatmikrospora yang haploid. Kemudian, setiap mikrospora membelah secaramitosis menjadi dua sel, yakni sel generatif dan sel tabung. Pembelahan mitosistersebut tanpa disertai sitokinesis. Sel generatif akan membelah secara mitosisuntuk menghasilkan dua sperma dan terbentuklah serbuk sari. PerhatikanGambar 4.11.

• Megaspora• Mikrospora

Kata Kunci

Gambar 3.11

Pembentukan gamet jantanpada tumbuhan

b. Pembentukan Gamet BetinaGamet betina dibentuk di dalam bakal biji (ovul). Sel-sel terluar dari

ovul membentuk lapisan pelindung (integumen) yang membentuk suatubukaan (mikrofil).

Di dalam ovul terdapat sporangium yang mengandung sel-sel induk(megasporosit). Megasporosit tersebut akan membelah secara meiosismembentuk empat megaspora yang haploid. Dari empat megaspora tersebut,tiga di antaranya akan mengalami degenerasi dan mati. Satu megaspora yangtersisa mengalami pembelahan secara mitosis sebanyak tiga kali, tetapi tanpadiikuti pembelahan sitoplasma (sitokinesis). Sel megaspora tersebut menjadibesar karena memiliki delapan inti yang haploid.


Kantungserbuk sari

Anther Sel induk

Mikrosporosit(2n)

Sperma

Inti tabung

3.

MitosisSel generatif

saja

Sel generatif

Inti tabung

Serbuk sari

2.

Mitosis

(tanpasitokinesis) 4 mikrospora (n)

1.

Meiosis


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Proses apakah yang terjadi pada pembentukan sel

sperma dan sel telur pada hewan dan manusia?2. Jelaskan proses pembentukan sel sperma dan sel

telur pada hewan dan manusia.

3. Jelaskan proses pembentukan gamet pada tumbuhan.


Pembentukan gamet betinapada tumbuhan

Gambar 4.12

Dari delapan inti tersebut, tiga buah menuju mikrofil sehingga tersisadua inti di tengah yang disebut inti kutub. Dua dari tiga inti yang beradadekat mikropil disebut sinergid dan satu inti lainnya disebut sel telur.Adapun inti kutub akan melebur menjadi inti kandung lembaga sekunderPerhatikan Gambar 4.12.

1. Reproduksi pada sel terjadi dalam dua cara, yaitusecara mitosis dan meiosis. Mitosis terjadi pada seltubuh atau somatis, sedangkan meiosis terjadi padasel kelamin.

2. Mitosis dan meiosis memiliki perbedaan pada selanak yang dihasilkannya. Pada mitosis, sel anakyang dihasilkannya diploid (2n), sedangkan padameiosis, sel anak yang dihasilkannya haploid (n).

3. Mitosis dan meiosis terjadi melalui beberapa tahap,yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase.Setelah telofase, terjadi pembelahan sel menjadi duasel yang disebut sitokinesis.

4. Reproduksi sel secara mitosis menghasilkan sel yangmirip dengan induknya. Pada meiosis terjadi pengu-rangan jumlah kromosom sehingga kromosom yang

dihasilkan berdifat haploid. Meiosis dapat dibedakanmenjadi meiosis I dan meiosis II. Pada meiosis I terjadiprofase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Jumlahkromosom sel teredukasi saat meiosis I. Pada meiosisII dimulai dengan sel anak yang haploid. Sebenarnyapembelahan meiosis II merupakan pembelahanmitosis, karena tidak terjadi lagi reduksi kromosom.

5. Gametogenesis adalah proses pembentukan selgamet, baik itu gamet jantan (sel sperma) ataupungamet betina (sel telur). Pembentukan sperma disebutspermatogenesis, sedangkan pembentukan gametdisebut gametogenesis.

6. Satu sel spermatosit primer akan membentuk 4 selsperma matang. satu sel oosit perimer akan mem-bentuk satu sel telur dan 3 badan polar.

Rangkuman

1.

2. Degenerasi

Degenerasi 4 megaspora

3.

Mitosis

Megaspora

Megasaporosit(2n)

Kantungembrio

Sel telur4.

Mitosis5.

Sitokinesis

6.Integumen

Mikropil

Mitosis

Inti kutub

Ovul

Sumber: Biologi E ploring Life, 1994

Sinergid

Inti kutub

Meiosis

Reproduksi Sel 77


Reproduksi Sel, Anda diharapkan dapat mendeskripsikanproses mitosis dan meiosis sebagai bagian pendukungkehidupan organisme. Dengan memahami meiosis, Anda telah

diajak untuk memahami mengenai spermatogenesis danoogenesis. Rumuskanlah materi yang belum Anda pahami.Kemudian diskusikan dengan teman-teman atau guru Anda.Apakah manfaat setelah mempelajari bab ini?

P e t aKonsep


1. Pada mitosis, pemisahan kromatid dari sentromerterjadi pada ....a. interfase d. anafaseb. profase e. telofasec. metafase

2. Kromosom dapat diamati secara jelas pada tahap ....a. interfase d. anafaseb. profase e. telofasec. metafase

3. Berikut adalah perbedaan mitosis dan meiosis,kecuali ....a. mitosis berlangsung di somatikb. meiosis terjadi dua kali fase pembelahanc. pada meiosis terjadi mitosisd. meiosis terjadi pengurangan jumlah kromosome. mitosis terjadi pada pembentukan gamet dalam

testis dan ovarium4. Di bawah ini merupakan ciri-ciri pembelahan

mitosis, kecuali ....a. terjadi dalam sel germinalb. tidak terjadi sinapsisc. tidak terjadi pindah silang

d. sentromer langsung terjadi pemisahane. dari satu sel induk diploid menjadi 2 sel anak

5. Hal-hal berikut bukan merupakan peranan mitosisbagi makhluk hidup, adalah ....a. mengganti bagian tubuh yang rusakb. pertumbuhanc. pergantian sel tubuhd. perkembangane. sel tubuh tetap diploid

6. Fase S merupakan fase ....a. istirahat d. metafaseb. pembelahan e. sintesisc. interfase

7. Proses pemisahan sitoplasma disebut ....a. telofase d. siklus reproduksib. sitokinesis e. anafasec. profase

8. Setiap satu sel oogonia akan mengalami meiosis Imenjadi ....a. satu oosit sekunder dan satu sel badan polarb. satu ootid dan satu oogoniac. sel germinal primordial


n

Reproduksi Sel

Sel kelamin(ovum dan sperma)

4 buah sel anakhaploid (n)

Meiosis IIMeiosis

Meiosis IMitosis

Sel somatis 2 buah sel anakdiploid (2n)

Profase

Metafase

Anafase

Telofase

terjadi pada

tahapannya

menghasilkan

terjadi dalammenghasilkan

pembentukan


d. tubuh polar keduae. tubuh polar pertama

9. Berikut yang bukan merupakan ciri dari mitosisadalah ....a. terjadi pada sel tubuhb. berfungsi mengganti sel rusakc. membelah satu kalid. terjadi pindah silange. menghasilkan sel anak yang diploid

10. Siklus terpanjang pada siklus sel adalah ....a. interfase d. fase G1b. fase mitotik e. fase Mc. fase sintesis

11. Pindah silang dapat terjadi pada tahap ....a. profase I d. metafase IIb. metafase I e. selofase IIc. anafase II

12. Proses transkripsi rRNA, tRNA, mRNA, dan sintesisberbagai jenis protein terdapat pada fase ....a. G1 d. interfaseb. G2 e. mitosisc. sintesis

13. Pada fase S (Sintesis) terjadi ....a. pembentukan penyusun sitoplasmab. proses transkripsi rRNA, tRNA, mRNAc. terjadinya replikasi dan duplikasi DNA

kromosomd. pembentukan spindele. pembentukan inti

14. Fase yang paling lama dan membutuhkan energipaling banyak adalah ....a. profase d. telofaseb. metafase e. prometafasec. anafase

15. Pada pembelahan meiosis, kromosom menempatkandiri di bidang pembelahan, yaitu pada tahap ....a. profase d. interfaseb. metafase e. telofasec. anafase

16. Sitokinesis yang terjadi pada proses mitosis ber-langsung pada tahap ....a. anafase d. metafaseb. interfase e. telofasec. profase

17. Bagian inti sel yang terlihat jelas pada saat pem-belahan sel adalah ....a. nukleolus d. komatinb. membran inti e. nukleusc. kromosom

18. Pada tumbuhan, pembelahan reduksi terjadi pada ....a. ujung akarb. meristemc. pucukd. alat berkembang biake. lingkaran kambium

19. Perbedaan antara spermatogenesis dan oogenesisadalah ....a. tipe pembelahanb. fase pembelahan selnyac. jumlah kromosomnyad. jenis gamet yang dihasilkane. susunan kromosomnya

20. Pada spermatogenesis, meiosis I terjadi pada ....a. spermatogenesisib. sel primordialc. spermatosit sekunderd. spermatosit primere. spermatida


1. Apakah tujuan pembelahan mitosis pada makhlukhidup?

2. Berdasarkan gambar berikut, jelaskan prosesspermatogenesis.


Soal Tantangan

Sel darah merah hanya hidup selama sekitar 120hari. Penggantinya dilakukan melalui pembelahan selsumsum tulang. Terdapat 5 juta sel darah per milimeterkubik (mm3) darah. Orang dewasa rata-rata memiliki 5L (5.000 cm3) darah. Berapa jumlah total sel darah merah

2nn

n n2n


4. Jelaskan mengapa sel-sel zigot hasil fertilisasibersifat diploid.


3. Apakah yang dimaksud dengan spermatid, badanpolar, dan sitokinesis?

Jelaskan apakah yang terjadi pada sel sewaktu faseinterfase.

di tubuh? Berapa rata-rata sel yang harus digantikansetiap hari jika semua sel darah merah digantikan dalam120 hari? Berapa banyak pembelahan sel rata-rata yangharus terjadi setiap detik di sumsum tulang untukmengganti sel darah merah?

79

Pada waktu SMP (Kelas IX), Anda telah mempelajari pewarisan sifatdari induk kepada anaknya, baik yang menggunakan satu sifat beda(monohibrid) maupun dua sifat beda (dihibrid). Di Kelas XII ini pada babsebelumnya, Anda pun telah mempelajari substansi genetika berupa senyawakimia DNA dan RNA sebagai pembawa informasi genetika. Selain itu, telahdipelajari pula tentang hukum Mendel.

Pada bab ini, Anda akan mempelajari sifat-sifat keturunan yangditurunkan ke generasi selanjutnya (hereditas) melalui gamet dengan aturantertentu. Sungguh besar kekuasaan Yang Maha Esa. Tentu saja pelajarandan pengetahuan tentang reproduksi sel pada bab sebelumnya sangatmenunjang materi ini.

Seperti apakah pola-pola hereditas itu? Apakah hubungan reproduksisel dengan hereditas? Apakah hipostasis dan epistasis itu? Bagaimanakahterjadinya pindah silang? Apakah pautan seks itu? Apakah gen letal itu?Pada bab ini dengan menggunakan gambar, model, diskusi dan mengerjakantugas dan latihan soal, Anda diharapkan dapat memahami pola pewarisansifat pada organisme.

PolaPewarisan

SifatOrganisme

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami penerapan konsep dasar dan prinsip-prinsip pewarisan sifa serta penerapannya dalam kehidupan. Setelah mempelajari bab ini,Anda harus mampu menerapkan prinsip hereditas dalam mekanisme pewarisan sifat.

5B a b 5

A. Pewarisan SifatB. Pola-Pola

HereditasC. Hereditas dan

Penyakit Turunan

Sumber: www.eatonhand.com


Pada setiap proses perkawinan, tidak semua sifat yang ada pada indukatau orangtua diwariskan kepada anak-anaknya. Apabila salah satu orangtuamu memiliki rambut ikal (keriting) maka tidak semua anak akan memilikirambut keriting. Hal ini karena sifat yang diwariskan berasal dari keduaorangtua, bukan hanya satu.

Pada kasus rambut keriting, sifat rambut keriting ini bersifat lebihberkuasa dibandingkan dengan sifat rambut lurus sehingga anak akan lebihbanyak memiliki rambut keriting dibandingkan dengan rambut lurus. Sifatlebih berkuasa rambut keriting ini dinamakan dengan dominan dan sifatrambut lurus dinamakan resesif.

Rambut lurus disebabkan karena ada interaksi gen resesif dari ibu danayah. Dalam ilmu Genetika, bentuk rambut yang dihasilkan dari interaksigen itu disebut dengan fenotipe (penampakan), sedangkan interaksi gen didalam tubuh diartikan sebagai genotipe (penyebab penampakan sifat).Genotipe biasanya dituliskan dalam suatu simbol-simbol yang menjelaskansuatu sifat. Sifat yang dominan ditulis dengan huruf besar dan sifat resesifditulis dalam huruf kecil.

Pada rambut keriting dan lurus, genotipe yang dituliskan adalah KK atauKk untuk keriting dan kk untuk rambut lurus. Kk tetap menghasilkan fenotiperambut keriting karena K dominan terhadap k penyebab rambut lurus.

Apabila rambut kedua orangtua Anda adalah keriting, sedangkan Andaberambut lurus maka Anda jangan berpikir bahwa Anda adalah bukanketurunan orang tua Anda karena tidak memiliki kesamaan rambut denganmereka. Hal ini dimungkinkan jika kedua orangtua memiliki gen heterozigot.Perhatikan Gambar 5.1 berikut.

KKkKK Kk

K kkk

Kk Kk

K k

kK

Selsperma

Sel telur

Genpada sel

tubuhayah

Genpada sel

tubuhibu

Keterangan:K = gen keriting (dominan)k = gen lurus (resesif)KK = homozigot dominan/ keritingKk = heterozigot /keritingkk = homozigot/rambut lurus

k

Genotipe dari suatu sifat dapat ditulis dalam dua bentuk. Apabila genotiperambut keriting tersebut adalah KK maka genotipe ini disebut denganhomozigot (terdiri atas genotipe yang sama). Jika Kk disebut heterozigot,terdiri atas genotipe yang berlainan, namun masih memengaruhi satu sifat.

Dari gambar tersebut dapat disimpulkan bahwa seorang anak yangdilahirkan dari keluarga tersebut memiliki peluang 75% berambut keritingdan 25% berambut lurus.

1. Siapakah tokoh yangmengungkapkan hukumpewarisan sifat?

2. Sebutkan penyakit turunanyang Anda ketahui.

3. Apakah yang dimaksuddengan monohibrid dandihibrid?

PramateriSoal

Pola distribusi gen-gen darikedua orangtua kepada

keturunannya.Bagaimana fenotipe anak

anaknya?

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah antara hubungan reproduksi sel dan

pewarisan sifat?2. Melalui proses apakah suatu ciri dapat diwariskan?

3. Seorang anak memiliki tubuh yang cukup tinggi(180 cm), sedangkan kedua orangtuanya pendek(150 cm). Jelaskan mengapa hal ini dapat terjadi.


A Pewarisan Sifat

MeiosisMeiosis

Gambar 5.1

Pola Pewarisan Sifat Organisme 81

TokohBiologi

B Pola-Pola HereditasPewarisan sifat dari induk kepada turunannya mengikuti suatu pola

hereditas (pewarisan sifat) tertentu. Pola pewarisan sifat pertama kali diamatioleh Mendel.

Setelah diteliti lebih lanjut, para ilmuwan mendapati perbedaan-perbedaan yang tidak sesuai dengan pola yang dikemukakan Mendel, antaralain penyimpangan semu hukum Mendel, pautan dan pindahan silang,determinasi seks, dan gen letal.

1. Hukum MendelPewarisan sifat dipelajari pertama kali oleh Gregor Johann Mendel

(1822–1884). Mendel melakukan percobaan pewarisan sifat pada tanamanercis (Pisum sativum) (perhatikanlah Gambar 5.2).

PutikBenang sari

Bunga putih

Disilangkan

Bungaungu

Induk/Parental (P):

Keturunan(F1)

Semua bungaunggu

Ada beberapa alasan mengapa tanaman ercis dipilih oleh Mendel untukmemulai percobaannya ini, di antaranya sebagai berikut.a. Tanaman ercis (Pisum sativum) memiliki variasi yang cukup kontras, di

antaranya:a. warna biji : kuning dan hijaub. kulit biji : kisut dan halusc. bentuk buah/polong : halus dan bergelombangd. warna bunga : ungu dan putihe. tinggi batang : panjang dan pendekf. posisi bunga : aksial (ketiak daun) dan terminal (ujung

batang)b. Dapat melakukan penyerbukan sendiri.c. Cepat menghasilkan keturunan.d. Mudah dikawinsilangkan.

Dalam percobaannya, Mendel selalu menuliskan perihal data yangdiperolehnya dan menemukan suatu keteraturan jumlah perbandingan padasetiap sifat yang dikawinkannya tersebut (perhatikan Gambar 5.3).


Sumber: oran Tempoanuari

Gregor Mendel(1822–1884)

Mendel merupakan seorangahli genetika serta ahlibotani yang memeloporipenelitian keturunan. Ia yangpertama meletakkan dasarMatematika dari ilmugenetika yang dikenal sebagaiMendelisme. Ia memopuler-kan istilah resesif dandominan.

Percobaan yang dilakukanMendel pada tanaman ercis(Pisum sativum)

Gambar 5.2



Seluruh hasil pengamatan terhadap percobaannya itu menghasilkanperbandingan 3 : 1. Dari percobaan pertamanya ini, Mendel kemudianmerumuskan suatu hipotesis bahwa sifat yang ada pada organisme akanditurunkan secara bebas atau dikenal dengan Hukum I Mendel.

a. MonohibridPersilangan monohibrid merupakan persilangan yang hanya mengguna-

kan satu macam gen yang berbeda atau menggunakan satu tanda beda. Andatelah mengetahui bahwa ada pasangan gen pada kromosom homolognyayang berpengaruh terhadap suatu sifat. Melalui percobaan yang dilakukanoleh Mendel maka Anda dapat lebih mengerti mengenai pengaruh alel yangmemberikan variasi pada bentuk atau fenotipe makhluk hidup.

Mendel mengawinkan bunga ercis berwana ungu dengan bunga ercisberwarna putih. Perkawinan induk ini dinamakan dengan parental (P). Hasilperbandingan anakan yang diperoleh disebut dengan filial (F).

Hasil perkawinan pertama adalah seluruhnya memiliki warna bungaungu. Tumbuhan kacang ercis sesama bunga ungu ini lalu dikawinkansesamanya dan diperoleh hasil 3 bunga ungu berbanding satu bunga putih.Perhatikan Gambar 5.4.

Parental

×Ungu Putih

F1 : 100% Ungu

F2 : 75% Ungu , 25% Putih


Biji WarnaBunga

Jenis Polong Posisi Bunga Batang

Ungu TinggiAksialHijauHalusKuningBulat

Putih PendekTerminalKuningGelombangHijauKisut

Dom

inan

Res

esif

• Hukum I Mendel• Monohibrid

Kata Kunci

Persilangan monohibridmenghasilkan rasio fenotipe 3 : 1.

Gambar 5.4

Perbedaan sifat yang mencolokpada tanaman ercis (Pisum

sativum).

Gambar 5.3


Rambut lurus adalah sifat resesif. Dari perkawinan orangtua yang keduanyaberambut keriting heterozigot, berapakah kemungkinan perbandingan anak-anaknya?JawabP : Keriting × Keriting

Kk KkGamet : K, k K,kF1 :

: KK , 2 Kk , kk

3 Keriting 1 lurus 75% 25%

Jadi, keturunan F1 yang dihasilkan adalah 75% berambut keriting dan 25%berambut lurus.

Contoh 5.1

K k

K KK Kkk Kk kk

Pada beberapa kasus, terdapat gen sealel yang tidak dominan terhadaplainnya. Keadaan ini disebut dominan tidak penuh. Pada dominan tidakpenuh, individu heterozigot memiliki fenotipe pencampuran dari kedua sifatgen sealel. Sifat ini disebut intermediet. Perhatikan diagram persilanganberikut.

P fenotipe : merah × putihgenotipe : MM mmgamet : m m

F1 fenotipe : merah mudagenotipe : Mm

F1 × F1 genotipe : Mm × Mmgamet : M, m M, m

F2 :

genotipe : MM : Mm : mm1 2 1

fenotipe : merah : merah muda : putih1 2 1

Diagram persilangan Mirabilis jalapa

MMMm

Mm

Mmmm

M m

Persilangan MonohibridTujuanMelakukan simulasi persilangan monohibrid menggunakan kancing genetikaAlat dan Bahan

Kancing genetika berwarna hitam dan putih, masing-masing 50 pasang kancingatau 100 kancing genetika dan dua buah kotak yang diberi label jantan dan betina.Jika kancing genetika tidak tersedia, dapat menggunakan kancing baju.

Kegiatan 5.1

Sifat dominan tidak selalu lebihbaik bagi organisme dibanding-kan sifat resesif. Bahkan, sifatdominan dapat menjadi sifatyang membahayakan. Contoh-nya, tumor yang berkembangpada mata anak-anak disebabkanoleh gen dominan yang langka.


WawasanBiologi


Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Pada langkah 2, kotak jantan dan betina memiliki 50 kancing hitam dan 50

kancing putih yang tidak berpasangan. Mewakili gen pada fase apakah haltersebut?

2. Dari hasil penghitungan, pasangan gen apakah yang paling banyak muncul?3. Berapa perbandingan genotipe dan fenotipe hasil simulasi tersebut.4. Buatlah diagram persilangan dan diagram Punnet simulasi ini.5. Rancang dan lakukan simulasi persilangan dihibrid menggunakan kancing

genetika ini. Anda dapat melakukan persilangan antara gen homozigot atauheterozigot.

b. DihibridPersilangan dihibrid merupakan persilangan yang menggunakan dua

tanda beda atau dua pasangan kromosom yang berbeda. Suatu sifat dariorganisme tidak hanya diturunkan melalui satu jenis alel saja, tetapi beberapasifat juga dapat diturunkan oleh beberapa alel secara bersamaan.

Sifat ini dipelajari oleh Mendel dalam percobaan kacang ercisnya. Mendelmelihat adanya beberapa sifat kacang ercis yang disilangkan muncul dalamgenerasi selanjutnya. Ia mulai dengan menyilangkan dua sifat beda, sepertikacang ercis biji bulat warna kuning dengan biji kisut warna hijau.

Jika kacang ercis biji bulat adalah BB dan kacang ercis biji warna kuningadalah KK maka kacang ercis biji bulat warna kuning adalah BBKK dankacang ercis biji kisut warna hijau adalah bbkk.

Dari persilangan parental kacang ercis biji bulat warna kuning (BBKK)dengan kacang ercis biji kisut warna hijau (bbkk), warna kuning seluruhnya(BbKk).

Perkawinan antara F1 dapat dilakukan dengan perhitungan sebagaiberikut.

Diagram Persilangan

P fenotipe : bulat kuning × kisut hijaugenotipe : BBKK bbkkgamet : BK bk

F1 fenotipe : bulat kuninggenotipe : BbKk

• Dihibrid• Hukum II Mendel

Kata Kunci

Langkah Kerja1. Gen H menentukan sifat warna bulu hitam dominan pada kelinci, sedangkan

gen h menentukan sifat warna bulu putih resesif. Gen H diwakili oleh kancinghitam, gen h diwakili oleh kancing putih. Pada persilangan ini dilakukanpersilangan antar induk heterozigot.

2. Pisahkan pasangan kancing hitam dan pasangan kancing putih. Masukkan50 biji kancing genetik hitam dan 50 biji kancing genetika putih pada kotakjantan dan kotak betina. Dengan demikian, jumlah kancing pada masing-masing kotak 100 kancing.

3. Tutup mata Anda dan ambillah satu kancing dari kotak jantan dan satukancing dari kotak betina, lalu pasangkan kancing-kancing tersebut. Lakukanhal tersebut pada semua kancing.

4. Berikan biji yang dipasangkan kepada teman Anda untuk dilakukanpenghitungan. Lalu, masukkan hasilnya pada tabel seperti berikut.

No. Pasangan Kancing

123

Hitam - hitamHitam - putihPutih - putih

Tabulasi Jumlah

Mendel mengemukakanpenemuannya tentang pewarisansifat pada tahun 1865. Hasilpenelitiannya dipublikasikansetahun kemudian dan didistri-busikan ke banyak negara. Akantetapi, hasil penelitian Mendelini terabaikan hingga pada tahun1900, 16 tahun setelahkematiannya. Banyak hal yangmenyebabkan para ilmuwan saatitu tidak siap untuk menerimapenjelasan tentang pewarisansifat.


WawasanBiologi


F1 × F1 genotipe : BbKk × BbKkgamet : BK, Bk, bK, bk BK, Bk, bK, bk

F2 :

RRYY rryy

RY

RrYy

ry

RY

rY

Ry

ry

RY rY Ry ry

RRYY RrYY RRYy RrYy

RrYY rrYY RrYy RrYy

RRYy RrYy RRyy Rryy

RrYy rrYy Rryy rryy

Persilangan dihibrid yangdilakukan Mendel menghasilkanrasio fenotipe 9 : 3 : 3 : 1.


TokohBiologi

Reginald Crundall Punnet(1875–1967)

Ia adalah ilmuwan genetikaInggris yang menganut teoriMendel. Pada 1905, iamenemukan dua prinsipgenetika baru, yakni tentanghubungan genetika padakacang polong dan interaksigen. Punnet menemukanPunnet kuadrat untukmenggambarkan jumlah danvariasi kombinasi genetika.

Dari metode di atas, diperoleh perbandingan fenotipe = 9/16 biji bulatkuning, 3/16 biji bulat hijau, 3/16 biji kisut kuning, dan 3/16 biji kisut hijau.Dalam banyak persilangan antara organisme heterozigot dengan dua pasanggen, maka kombinasi perbandingan 9 : 3 : 3 : 1 adalah jumlah yang sangatumum ditemukan. Perhatikanlah Gambar 5.5.

Dari percobaan ini, Mendel menemukan bahwa setiap sifat dari keduainduk diturunkan secara bebas dan tidak terikat dengan sifat yang lainnyasehingga Mendel menamakannya hukum pemisahan secara bebas ataudisebut Hukum II Mendel. Jika terdapat dua individu berbeda dalam duasifat atau lebih maka sifat yang satu akan diturunkan tidak bergantung padapasangan sifat lainnya.

Contoh 5.2

Pada banyak kejadian, para ilmuwan mendapatkan jumlah perbandingananakan F2 yang berbeda perbandingan jumlah umum yang ditemukan olehMendel dalam percobaannya. Perbandingan tersebut adalah misalnya (15 : 1),(12 : 3 : 1 ), (9 : 3 : 4), atau (9 : 6 : 1). Namun, jika diperhatikan dengan saksama,perbandingan-perbandingan tersebut merupakan kombinasi dari perbandingangenotipe yang ditemukan oleh Mendel 9 : 3 : 3 : 1. Karenanya, beberapa

Pada percobaan yang lainnya, Mendel mencoba mengawinkan antara tanamanercis batang tinggi biji bulat dan tanaman ercis batang pendek biji kisut. Hasilketurunan F1, semuanya berbatang tinggi dengan biji bulat. Jika tanaman ercisketurunan F1 tersebut dikawinkan dengan tanaman ercis batang pendek biji kisut,berapa keturunannya yang memiliki batang panjang biji bulat?JawabP : batang panjang biji bulat × batang pendek biji kisut

PPBB ppbb

F1 : PpBbpanjang bulat

Test cross : F1 × pendek kisutPpBb × ppbb

F2:

Jadi, keturunan F2 yang memiliki fenotife batang panjang biji bulat adalah 25%.

Gambar 5.5

BK Bk bK bk

BBKKbulat kuning

BBKkbulat kuning

BbKKbulat kuning

BbKkbulat kuning

BbKKbulat kuning

BbKkbulat kuning

bbKKkisut kuning

bbKkkisut kuning

BK

Bk

bK

bk

BbKkbulat kuning

Bbkkbulat hijau

bbKkkisut kuning

bbkkkisut hijau

BBKkbulat kuning

BBkkbulat hijau

BbKkbulat kuning

Bbkkbulat hijau

PpBbpanjang bulat

ppBbpendek bulatpb ppbb

pendek kisutPpbb

panjang kisut

PB Pb pB pb


perbandingan lain yang ditemukan sebagai hasil dari perkawinan organismedengan dua sifat beda dinamakan dengan penyimpangan semu hukumMendel. Selain itu, terdapat juga beberapa pengembangan dari dasar-dasarpengetahuan genetika Mendel yang digunakan untuk mengetahui berbagaimacam pola pewarisan sifat yang akan Anda pelajari selanjutnya.

Bersama teman kelompok Anda, rancang dan lakukanlah simulasipersilangan dihibrid menggunakan kancing genetika seperti Kegiatan 5.1. Andadapat melakukan persilangan antara gen homozigot atau heterozigot. Misalnyagen HhKk × hhKK atau HHkk × hhKK

Tugas Ilmiah 5.1

2. Penyimpangan Semu Hukum MendelPada tahun 1906, W. Bateson dan R.C Punnet menemukan bahwa pada

persilangan F2 dapat menghasilkan rasio fenotipe 14 : 1 : 1 : 3. Merekamenyilangkan kacang kapri berbunga ungu yang serbuk sarinya lonjongdengan bunga merah yang serbuk sarinya bulat. Rasio fenotipe dari keturunanini menyimpang dari hukum Mendel yang seharusnya pada keturunan kedua(F2) perbandingan rasionya 9 : 3 : 3 : 1.

Tahun 1910 T.H. Morgan, seorang sarjana Amerika dapat memecahkanmisteri tersebut. Morgan menemukan bahwa kromosom mengandungbanyak gen dan mekanisme pewarisannya menyimpang dari Hukum IIMendel. Pada lalat buah, sampai saat ini telah diketahui kira-kira ada 5.000gen, sedangkan lalat buah hanya memiliki 4 pasang kromosom saja. Berarti,pada sebuah kromosom tidak terdapat sebuah gen saja, melainkan puluhanbahkan ratusan gen.

Pada umumnya, gen memiliki pekerjaan sendiri-sendiri untukmenumbuhkan sifat, tetapi ada beberapa gen yang berinteraksi ataudipengaruhi oleh gen lain untuk menumbuhkan sifat. Gen tersebut mungkinterdapat pada kromosom yang sama atau pada kromosom yang berbeda.

Interaksi antargen akan menimbulkan perbandingan fenotipe yangketurunannya menyimpang dari hukum Mendel, keadaan ini disebutpenyimpangan semu hukum Mendel. Jika pada persilangan dihibrid, menurutMendel perbandingan fenotipe F2 adalah 9 : 3 : 3 : 1, pada penyimpangansemu perbandingan tersebut dapat menjadi (9 : 3 : 4), (9 : 7), atau (12 : 3 : 1).Perbandingan tersebut merupakan modifikasi dari 9 : 3 : 3 : 1. Interaksi genyang menyebabkan terjadinya penyimpangan hukum Mendel terdapat 4bentuk, yaitu atavisme, kriptomeri, polimeri, epistasis, hipostasis, dankomplementer.

a. Atavisme (Interaksi Gen)Atavisme atau interaksi bentuk pada pial (jengger) ayam diungkap

pertama kali oleh W. Bateson dan R.C. Punnet. Karakter jengger tidak hanyadiatur oleh satu gen, tetapi oleh dua gen yang berinteraksi. Pada beberapajenis ayam, gen R mengatur jengger untuk bentuk ros, gen P untuk fenotipepea, gen R dan gen P jika bertemu membentuk fenotipe walnut. Adapungen r bertemu p menimbulkan fenotipe singel (Gambar 5.6).

a b

c d


Bentuk jengger pada ayam(a) singel, (b) pea, (c) walnut,

dan (d) ros.

Manakah sifat hasil interaksigen?

Gambar 5.6

• Atavisme

Kata Kunci• Atavisme

Kata Kunci


P fenotipe : ros × peagenotipe : RRpp rrPPgamet : Rp rP

F1 fenotipe : RrPpgenotipe : walnut

F1 × F1 genotipe : RrPp × RrPpgamet : RP, rP, Rp, rp Rp, rP, Rp, rp

F2 :

Diagram Persilangan Ayam Ros dan Ayam Pea

RP rP Rp rp

RRPP(walnut)

RrPP(walnut)

RRPp(walnut)

RrPp(walnut)

RRPp(walnut)

RrPp(walnut)

RRpp(ros)Rrpp(ros)

RP

rP

Rp

rp

RrPp(walnut)

rrPp(pea)Rrpp(ros)rrpp

(single)

RrPP(walnut)

rrPP(pea)RrPp

(walnut)rrPp(pea)

Berdasarkan hasil persilangan tersebut, kita mendapatkan rasio fenotipesebagai berikut:

9 Walnut : 3 Ros : 3 Pea : 1 Singel

Berbeda dengan persilangan yang dilakukan oleh Mendel dengan kacangercisnya maka sifat dua buah bentuk jengger dalam satu ayam sangatlahganjil. Dengan adanya interaksi antara dua gen dominan dan gen resesifseluruhnya akan menghasilkan variasi fenotipe baru, yakni ros dan pea.

Gen dominan R yang berinteraksi dengan gen resesif P akan menghasil-kan bentuk jengger ros dan gen resesif r yang bertemu dengan gen dominanP akan menghasilkan bentuk jengger pea. Perbedaan bentuk jengger ayamini dinamakan dengan atavisme.

Diadakan penyilangan antara ayam berpial pea dan ayam berpial ros. Anak ayamketurunan F1 ada yang berpial tunggal. Dari hasil penyilangan ini, bagaimanakahgenotipe kedua parentalnya?JawabDiketahui bahwa rrP = pial pea, Rpp = pial ros, RP = pial walnut, dan rrpp = pialsingel.Kita coba kemungkinan pertama bahwa kedua parentalnya bergenotipeheterozigot.

P heterozigot : Pial pea × Pial ros rrPp × Rrpp

F1 : RrPp, Rrpp, rrPp, rrpp

Jadi, genotipe parental yang akan menghasilkan salah satu keturunan berpialtunggal adalah rrPp × Rrpp.

Contoh 5.3

walnut ros pea single


b. KriptomeriSalah satu penyimpangan dari hukum Mendel adalah adanya kriptomeri,

yaitu gen dengan sifat dominan yang hanya akan muncul jika hadir bersamadengan gen dominan lainnya. Peristiwa ini pertama kali diamati oleh Correnspada saat pertama kali mendapatkan hasil perbandingan persilangan bungaLinaria maroccana dari galur alaminya yaitu warna merah dan putih. Hasil F1dari persilangan tersebut ternyata menghasilkan bunga berwarna unguseluruhnya.

Dari hasil persilangan antara generasi F1 berwarna ungu ini, dihasilkangenerasi Linaria maroccana dengan perbandingan F2 keseluruhan antara bungawarna ungu : merah : putih adalah 9 : 3 : 4.

Setelah dilakukan penelitian, warna bunga merah ini disebabkan olehantosianin, yakni suatu pigmen yang berada dalam bunga. Bunga berwarnamerah diidentifikasi sebagai bunga yang tidak memiliki antosianin. Daripenelitian lebih jauh, ternyata warna merah disebabkan oleh antosianin yanghadir dalam kondisi sel yang asam dan jika hadir dalam kondisi basa akandihasilkan bunga dengan warna ungu. Bunga tanpa antosianin akan tetapberwarna putih jika hadir dalam kondisi asam ataupun basa. Bunga merahini bersifat dominan terhadap bunga putih yang tidak berantosianin.

Jika kita misalkan bunga dengan antosianin adalah A dan bunga tanpaantosianin adalah a, sedangkan pengendali sifat sitoplasma basa adalah Bdan pengendali sitoplasma bersuasana asam adalah b, persilangan antarabunga putih dengan bunga merah hingga dihasilkan keturunan kedua adalahsebagai berikut.

P fenotipe : merah × putihgenotipe : AAbb aaBBgamet : Ab aB

F1 fenotipe : AaBbgenotipe : ungu

F1 × F1 genotipe : AaBb × AaBbgamet : AB, Ab, aB, ab AB, Ab, aB, ab

F2 :

Diagram Persilangan Bunga Linaria maroccana

AABB, 2 AABb2 AaBB, 4 AaBb = 9 unguAAbb, 2 Aabb = 3 merahaaBB, 2 aaBb, aabb = 4 putih

AB Ab aB ab

AABB(ungu)

AABb(ungu)

AaBB(ungu)

AaBb(ungu)

AaBB(ungu)

AaBb(ungu)

aaBB(putih)

aaBb(putih)

AB

Ab

aB

ab

AaBb(ungu)

Aabb(merah)

aaBb(putih)

aabb(putih)

AABb(ungu)

AAbb(merah)

AaBb(ungu)

Aabb(merah)

• Kriptomeri

Kata Kunci


Disilangkan bunga Linaria maroccana merah dan putih. Dari hasil persilangan tersebutdidapat semua keturunan F1 berwarna ungu. Kemudian, keturunan F1 tersebutdisilangkan dengan bunga putih homozigot. Bagaimanakah keturunan F2-nya?JawabP : merah × putih

AAbb aaBB

F1 : AaBbungu

Test cross : F1 × putihAaBb × aaBB

Jadi, keturunan F2 yang memiliki fenotipe batang panjang biji bulat adalah 25%.

Contoh 5.4

AaBB(ungu)

aaBB(putih)aB aaBb

(putih)AaBb

(ungu)

AB Ab aB ab

c. PolimeriSalah satu tujuan dari persilangan adalah menghasilkan varietas yang

diinginkan atau hadirnya varietas baru. Dari persilangan yang dilakukanoleh Nelson Ehle pada gandum dengan warna biji merah dengan putih, iamenemukan variasi warna merah yang dihasilkan pada keturunannya.

Peristiwa ini mirip dengan persilangan dihibrid tidak dominan sempurnayang menghasilkan warna peralihan seperti merah muda. Hanya saja, warnayang dihasilkan ini tidak hanya dikontrol oleh satu pasang gen saja, melainkanoleh dua gen yang berbeda lokus, namun masih memengaruhi terhadapsifat yang sama. Peristiwa ini dinamakan dengan polimeri.

Pada contoh kasus persilangan antara biji gandum berwarna merah denganbiji gandum berwarna putih dapat Anda perhatikan pada bagan berikut.

P fenotipe : merah × putihgenotipe : M1M1M2M2 m1m1m2m2gamet : M1M2 m1m2

F1 fenotipe : M1m1M2m2genotipe : merah

F1 × F1 genotipe : M1m1M2m2 × M1m1M2m2gamet : M1M2, M1m2, m1M2, m1m2

F2 :

Diagram Persilangan Gandum Warna Merah dan Warna Putih

• Polimeri

Kata Kunci

M1M

2 M1m2 m1M2 m1m2

M1M1 M2M2

(merah)M1M1 M2m2

(merah)M1m1 M2M2

(merah)M1m1 M2m2

(merah)

M1m1 M2M2

(merah)M1m1 M1m2

(merah)m1m1 M2M2

(merah)m1m1 M2m2

(merah)

M1M2

M1m2

m1M2

m1m2

M1m1 M2m2

(merah)M1m1 m2m2

(merah)m1m1 M2m2

(merah)m1m1 m2m2

(putih)

M1M1 M2m2

(merah)M1M1 m2m2

(merah)M1m1 M2m2

(merah)M1m1 m2m2

(merah)


Jumlah GenDominan

Genotipe Perbandingan

4 M1M1M2M2 Merah tua 1/16

3 M1M1M2m2, Merah agak tua 4/16M1m1M2M2,M1M1M2m2,M1m1M2M2

2 M1m1M2m2 Merah muda 6/16M1M1m2m2M1m1M2m2M1m1M2m2m1m1M2M2M1m1M2m2

1 M1m1m2m2 Merah pudar 4/16m1m1M2m2M1m1m2m2m1m1M2m2

0 m1m1m2m2 Putih 1/16

Fenotipe

Hasil persilangan di atas menghasilkan perbandingan fenotipe 15 kulitbiji berwarna merah dan hanya satu kulit biji berwarna putih. Warna merahdihasilkan oleh gen dominan yang terkandung di dalam gandum tersebut,baik M1 maupun M2.

Pada kenyataannya, warna merah yang dihasilkan sangat bervariasi,mulai dari warna merah tua, merah sedang, merah muda, hingga merahpudar mendekati putih. Semakin banyak gen dominan yang menyusunnya,semakin merah juga warna kulit gandum tersebut.

Peristiwa polimeri ini melibatkan beberapa gen yang berada di dalamlokus berbeda namun memengaruhi satu sifat yang sama. Pada kasus warnakulit biji gandum ini, efek dari hadirnya gen dominan bersifat akumulatifterhadap penampakan warna merah. Jadi, semakin banyak gen dominanpada organisme, akan semakin merah juga dihasilkan warna kulit bijigandumnya.

d. Epistasis dan HipostasisDalam interaksi beberapa gen ini, kadang salah satu gen bersifat

menutupi baik terhadap alelnya dan alel lainnya. Sifat ini dikenal dengannama epistasis dan hipostatis. Epistasis adalah sifat yang menutupi,sedangkan hipostasis adalah sifat yang ditutupi.

Pasangan gen yang menutup sifat lain tersebut dapat berupa gen resesif ataugen dominan. Apabila pasangan gen dominan yang menyebabkan epistasis,prosesnya dinamakan dengan epistasis dominan, sedangkan jika penyebabnyaadalah pasangan gen resesif, prosesnya dinamakan dengan epistasis resesif.Peristiwa epistasis ini dapat ditemukan pada pembentukan warna biji tanamansejenis gandum dan pembentukan warna kulit labu (Cucurbita pepo).

Pada pembentukan warna kulit biji gandum, Nelson Ehle menyilangkandua varietas gandum warna kulit biji hitam dengan warna kulit biji kuning.Nelson Ehle adalah seorang peneliti yang pertama kali mengamati pengaruhepistasis dan hipostatis pada pembentukan warna kulit biji gandum. Hasilpengamatannya menunjukkan bahwa 100% warna kulit biji yang dihasilkanadalah hitam.

• Epistasis dominan• Epistasis resesif• Hipostasis

Kata Kunci


Pada persilangan sesama F2, dihasilkan gandum dengan kulit bijiberwarna hitam, kuning, dan putih. Perbandingan fenotipenya dapatdiperhatikan pada diagram persilangan berikut ini.

P fenotipe : hitam × kuninggenotipe : HHkk hhKKgamet : Hk hK

F1 fenotipe : HhKkgenotipe : hitam

F1 × F1 genotipe : HhKk × HhKkgamet : Hk, hK, Hk, hk Hk, hK, Hk, hk

F2 :

Diagram Persilangan Gandum Warna Hitam dan Warna Kuning

HK Hk hK hk

HHKK(hitam)HHKk(hitam)HhKK(hitam)HhKk

(hitam)

HhKK(hitam)HhKk

(hitam)hhKK

(kuning)hhKk

(kuning)

HK

Hk

hK

hk

HhKk(hitam)Hhkk

(hitam)hhKk

(kuning)hhkk

(putih)

HHKk(hitam)HHkk(hitam)HhKk

(hitam)Hhkk

(hitam)

Dari diagram tersebut dapat kita peroleh perbandingan fenotipenya,yaitu 12 hitam : 3 kuning : 1 putih.

Dapat dilihat pada persilangan ini, setiap kemunculan gen H dominanmaka fenotipe yang dihasilkannya adalah langsung warna biji hitam. Warnabiji kuning hanya akan hadir apabila gen dominan K bertemu dengan genresesif h, sedangkan warna putih disebabkan oleh interaksi sesama genresesif. Dengan demikian, gen dominan H bersifat epistasis terhadap gen Ksehingga peristiwa ini dinamakan dengan epistasis dominan.

Peristiwa epistasis lainnya dapat ditemukan pada pembentukan warnarambut tikus. Warna hitam pada rambut tikus disebabkan oleh adanya genR dan C bersama, sedangkan warna krem disebabkan oleh rr dan C. Apabilaterdapat gen cc, akan dihasilkan warna albino. Perhatikan diagram berikut.

P fenotipe : hitam × albinogenotipe : RRCC rrccgamet : RC rc

F1 fenotipe : RrCcgenotipe : hitam

F1 × F1 genotipe : RrCc × RrCcgamet : RC, Rc, rC, rc RC, Rc, rC, rc

F2 :

Diagram Persilangan Tikus Hitam dan Tikus Albino

RC Rc rC rc

RRCC(hitam)RRCc

(hitam)

RrCC(hitam)

RrCc(hitam)

RC

Rc

RrCc(hitam)

Rrcc(albino)

RRCc(hitam)RRcc

(albino)


rC

rc

RrCC(hitam)

RrCc(hitam)

RrCc(hitam)

Rrcc(albino)

rrCC(krem)rrCc

(krem )

rrCC(krem)

rrcc(albino)

Persilangan antartikus berwarna hitam homozigot dengan tikus berwarnaalbino menghasilkan generasi pertama F1 tikus berwarna hitam semua.Berdasarkan hasil persilangan kedua, ternyata dihasilkan rasio fenotipe 9hitam : 3 krem : 4 albino

Kita dapat melihat, adanya gen resesif cc menyebabkan semua warnarambut tikus albino. Adapun kombinansi gen dominan menyebabkan warnahitam. Hadirnya gen dominan C menyebabkan warna rambut tikus krem.

e. KomplementerSalah satu tipe interaksi gen-gen pada organisme adalah saling men-

dukung munculnya suatu fenotipe atau sifat. W. Bateson dan R.C. Punnetyang bekerja pada bunga Lathyrus adoratus menemukan kenyataan ini. Merekamelakukan persilangan sesama bunga putih dan menghasilkan keturunan F2bunga berwana ungu seluruhnya. Pada persilangan bunga-bunga berwarnaungu F2, ternyata dihasilkan bunga dengan warna putih dalam jumlah yangbanyak dan berbeda dengan perkiraan sebelumnya, baik hukum Mendelatau sifat kriptomeri.

Penelitian lebih lanjut yang dilakukan oleh keduanya mengungkapkanada dua gen yang berinteraksi memengaruhi warna bunga, yakni gen yangmengontrol munculnya bahan pigmen (C) dan gen yang mengaktifkan bahantersebut (P). Jika keduanya tidak hadir bersamaan, tentu tidak saling meleng-kapi antara sifat satu dengan yang lainnya dan menghasilkan bunga denganwarna putih (tidak berpigmen). Apabila tidak ada bahan pigmen, tentu tidakakan muncul warna, meskipun ada bahan pengaktif pigmennya. Begitupunsebaliknya, apabila tidak ada pengaktif pigmen maka pigmen yang telahada tidak akan dimunculkan dan tetap menghasilkan bunga tanpa pigmen(berwarna putih). Persilangan yang dilakukan oleh Bateson dan Punnet dapatdiamati pada diagram berikut ini.

P fenotipe : putih × putihgenotipe : ccPP CCppgamet : cP Cp

F1 fenotipe : CcPpgenotipe : ungu

F1 × F1 genotipe : CcPp × CcPpgamet : CP, Cp, cP, cp CP, Cp, cP, cp

F2 :

Diagram Persilangan Lathyrus adoratus

CP Cp cP cp

CCPP(ungu)CCPp(ungu)CcPP

(ungu)CcPp

(ungu)

CcPP(ungu)CcPp

(ungu)ccPP

(krem)ccPp

(krem)

CP

Cp

cP

cp

CcPp(ungu)Ccpp

(albino)ccPp

(krem)ccpp

(albino)

CCPp(ungu)CCpp(ungu)CcPp

(ungu)Ccpp

(putih)

• Komplementer

Kata Kunci


Sifat yang dihasilkan oleh interaksi gen yang saling melengkapi danbekerja sama ini dinamakan dengan komplementer. Ketidakhadiran sifatdominan pada suatu pasangan gen tidak akan memunculkan sifat fenotipedan hanya akan muncul apabila hadir bersama-sama dalam pasangan gendominannya.

3. Pautan dan Pindah SilangGen berpautan merupakan gen-gen yang terletak pada kromosom yang

sama. Adapun pindah silang merupakan proses pertukaran segmen darikromatid-kromatid dari sepasang kromosom homolog. Hal ini terjadi dalamproses pembelahan meiosis. Pada fase meiosis apakah hal ini terjadi?

a. PautanPeristiwa ini pertama kali ditemukan oleh seorang ahli Genetika dan

Embriologi dari Amerika, yakni Thomas Hunt Morgan pada tahun 1910.Morgan menemukan keanehan pada penelitian mengenai pewarisan sifatyang diturunkan pada lalat buah (Drosophila melanogaster) (Gambar 5.7).Perbandingan fenotipe dan genotipe yang ditemukannya ternyata berbedadengan apa yang dikemukakan oleh Mendel maupun perbandingan sepertipenyimpangan-penyimpangan hukum Mendel lainnya.

Morgan berulang kali melakukan percobaan terhadap beberapa variasisifat yang dimiliki oleh lalat buah ini. Objek penelitian lalat buah dipiliholeh Morgan dengan beberapa alasan sebagai berikut.1) Siklus hidupnya pendek (sekitar 10 hari untuk setiap generasi).2) Sepasang parental dapat menghasilkan beberapa ratus keturunan (seekor

betina bertelur 50–70 butir perhari dengan kemampuan bertelurmaksimum 10 hari).

3) Mudah dipelihara dalam medium yang sederhana.Selain itu, lalat buah memiliki pasangan gen yang tidak banyak, hanya 4

pasang. Keuntungan ini membuat penelitian Morgan dapat berjalan denganbaik dan menemukan permasalahan yang dihadapinya.

Seperti kita ketahui, gen yang dapat menurunkan sifat pada organismeterbungkus dalam suatu paket kromosom. Kromosom ini dapat terlihatdengan baik pada saat pembelahan. Karena setiap kromosom akan diwaris-kan pada generasi selanjutnya melalui proses meiosis maka sifat-sifat yangterkandung di dalamnya pun akan diwariskan juga pada organismeselanjutnya. Gen yang membawa suatu sifat ini ternyata dapat berada padakromosom yang berbeda atau kromosom yang sama. Pewarisan sifat-sifatpada kromosom yang berbeda dapat dijelaskan dengan baik melalui hukumMendel yang telah kita pelajari.

Masalah yang ditemukan Morgan pada lalat buah (Drosophila melanogaster)adalah pewarisan sifat yang berada pada satu kromosom. Oleh karena itu,pada saat meiosis, sifat yang berada dalam gen satu kromosom ini tidakakan diturunkan secara bebas, melainkan bersama-sama. Proses inilah yangkita namakan dengan pautan. Jadi, pautan adalah peristiwa gen-gen yangterletak pada kromosom yang sama tidak dapat memisahkan diri secarabebas ketika pembelahan meiosis.

Atas penemuannya, pada tahun 1933 Morgan menerima hadiah Nobeldalam bidang Biologi dan Kedokteran. Pada percobaan tersebut, Morganmengawinkan Drosophila betina dengan warna tubuh kelabu (B), sayappanjang (V) dengan jantan warna tubuh hitam (b), sayap pendek (v). Darihasil persilangan tersebut, diperoleh semua F1 Drosophila memiliki warnatubuh kelabu dengan sayap panjang (BbVv). Lalu, Morgan melakukan testcross dengan mengawinkan sesama keturunan F1, yaitu BbVv x BbVv.


Drosophila melanogastermerupakan objek penelitian yangdilakukan T.H. Morgan.

Mengapa digunakan lalat buah?

Gambar 5.7

• Pautan• Kromosom homolog

Kata Kunci


Hasil pada F2 menunjukkan hanya ada dua macam fenotipe yangditemukan, yaitu1) Drosophila tubuh kelabu, sayap panjang;2) Drosophila tubuh hitam, sayap pendek.Morgan menemukan permasalahan, mengapa fenotipe F2-nya hanya ada 2macam. Adapun jika mengikuti hukum Mendel harusnya ditemukan 4 macamfenotipe dengan kombinasi, yaitu1) Drosophila tubuh kelabu, sayap panjang;2) Drosophila tubuh kelabu, sayap pendek;3) Drosophila tubuh hitam, sayap panjang;4) Drosophila tubuh hitam, sayap pendek.Pertanyaan ini baru bisa dijawab setelah dilakukan percobaan yang samaberulang-ulang. Berdasarkan percobaan ini, kemudian diajukan suatu teorimengenai pautan.

Gen B untuk tubuh kelabu dan gen V untuk sayap panjang, diketahuiterdapat pada kromosom yang sama. Tentu saja gen b dan v sebagai alelnyajuga terletak pada kromosom homolognya.

P1 :

Genotipe :

Gamet :

BBVV × bbvv

b

v

b

vB

V

B

V

B

V

b

v

F1 : BbVv

Gamet : BV, bv × BV, bv

BV bv

BV BBVV BbVcbv BbVv bbvv

Bagan tersebut menunjukkan bahwa hanya ada 2 macam gamet yangterbentuk, yakni BV dan bv. Hasil test cross akan menghasilkan fenotipe F2sebagai berikut.

Perbandingan fenotipe yang ditemukan adalah 3 warna hitam sayappanjang : 1 warna abu sayap pendek. Jadi, pada proses pautan tidak terjadisegregasi bebas seperti yang ditemukan oleh Mendel dalam percobaannya.Kebetulan saja Mendel menemukan contoh pewarisan sifat yang berada padakromosom yang berbeda sehingga ditemukan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1.Apabila Mendel menemukan sifat yang diwariskan tersebut berada padakromosom yang sama, tentu ia akan menghasilkan penemuan yang berbeda.

b. Pindah SilangSelain gen dalam kromosom dapat terpaut, kromosom juga dapat saling

berpindah tempat pada saat kromosom-kromosom berdekatan di bidangpembelahan pada waktu melakukan meiosis. Proses demikian dinamakandengan pindah silang (crossing over). Jadi, pindah silang adalah peristiwabertukarnya bagian kromosom satu dengan kromosom lainnya yangsehomolog ataupun dengan bagian kromosom yang berbeda (bukan

• Pindah silang

Kata Kunci


homolognya). Peristiwa ini kerap terjadi pada gen-gen yang terpaut, tetapimemiliki jarak lokus yang berjauhan dan terjadi pada waktu meiosis. Kromatidyang terbentuk pada saat melakukan meiosis akan bersinapsis dan padatahap ini seringkali ditemukan pindah silang (Gambar 5.8).

B

A A

b

a a

bB B

A A

b

a a

bB

• Kombinasi parental• Rekombinan

Kata Kunci


Mekanisme pindah silangApa pengaruh mekanisme inipada pewarisan sifat?

Peristiwa pindah silang selain ditemukan oleh Morgan, juga dilaporkanoleh G. N. Collins dan J. H. Kemton pada tahun 1911. Peristiwa pindahsilang ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

Misalnya, gen-gen A dan B terpaut pada kromosom yang sama, alelnyaadalah gen a dan b. Jadi, genotipenya dapat ditulis AaBb. Dengan adanyapindah silang maka dapat terbentuk kombinasi baru yang merupakan variasidari peristiwa pautan. Pada organisme yang bergenotipe AaBb, memilikimacam gamet AB dan ab karena gen A dan B terletak dalam satu kromosomsehingga keduanya saling berpautan dan begitu pula dengan alelnya.Perbandingan antara gamet AB dan ab yang dihasilkan adalah 50% : 50%atau 1 : 1. Kombinasi tersebut dinamakan dengan kombinasi parental (KP).

Jika terjadi pindah silang, satu kromosom dengan kromosom homolognyasaling menyilang dan terjadi pertukaran, berarti akan terjadi juga pertukarangen. Maka, untuk genotipe AaBb (AB terpaut) akan terbentuk 4 macam gametbaru sebagai hasil kombinasi. Gamet tersebut adalah AB, Ab, aB, dan ab. Namun,hasil frekuensi dari rekombinan baru ini ditentukan oleh frekuensi sel yangmengalami pindah silang.

Misalkan, dari seluruh populasi sel ada 20% sel yang mengalami pindahsilang dan 80% lainnya tidak mengalami pindah silang, maka kombinasiparental yang diperoleh adalah:AB = 50% × 0,8 = 40%ab = 50% × 0,8 = 40%Sementara rekombinan yang mungkin dihasilkan adalah:AB = 25% × 0,2 = 5%Ab = 25% × 0,2 = 5%aB = 25% × 0,2 = 5%ab = 25% × 0,2 = 5%

Pada sel tersebut, frekuensi kombinasi parentalnya, yaitu AB dan abmasing-masing 45% (40% + 5 %) menjadi keseluruhan 90%. Sementara itu,frekuensi rekombinan yang terbentuk adalah 10%.

Peristiwa pindah silang dari gen yang berpaut akan menghasilkankombinasi parental lebih dari 50%. Adapun rekombinannya dapat dipastikandi bawah 50%.

Gambar 5.8


Perhitungan sederhana di atas, dapat dikatakan sebagai cara mudahuntuk menentukan jarak antargen. Perlu diketahui, bahwa kekuatan tautangen dapat bergantung pada jarak antargen yang terpaut tersebut. Semakindekat maka kekuatannya akan semakin besar (frekuensinya akan tinggi).Telah diketahui bahwa gen-gen terletak di dalam satu kromosom terdapatberatus-ratus, bahkan beribu-ribu gen. Gen-gen ini terletak pada lokus-lokusyang berderet memanjang sesuai dengan panjang kromosom. Dari lokussatu dengan lokus lainnya memiliki jarak yang berbeda.

Ukuran yang dipakai untuk menentukan jarak antara lokus tersebutpada kromosom disebut dengan unit. Ukuran yang sangat halus ini tidakdapat dilihat karena jarak antara batas lokus dengan lokus lain belum pasti(skala yang mencukupi). Jadi, ukuran unit itu adalah ukuran khayal untukmemudahkan perhitungan genetik saja.

Sentromer umumnya dianggap sebagai titik pangkal dan diberi angka 0maka jarak gen (lokus) pada kromosom tersebut dihitung dari angka 0.Misalnya, gen A adalah 10,5 unit berarti gen A ini berjarak 10,5 unit darititik 0. Kemudian, gen B yang terpaut dengan A adalah 11,5 maka berartigen B berjarak 11,5 unit dari titik 0. Berapakah jarak A–B? Jarak A–B adalah11,5 - 10,5 = 1 unit. Kemudian, 1 unit disebut 1 mM (mili Morgan).

Pada persilangan AaBb dengan aabb di atas (test cross), persentase masing-masing keturunannya akan dapat dihitung, yaitu sebagai berikut.

Jarak A–B sudah diketahui = 1 mM, berarti kombinasi baru(rekombinasi/RK) = 1%.

Jadi, kombinasi asli (kombinasi parental/KP) = 100% - 1% = 99% sehinggamasing-masing keturunan memiliki persentase sebagai berikut.1) AaBb = 49,5%..................................................... kombinasi parental (KP)2) Aabb = 0,5%....................................................... rekombinasi (RK)3) aaBb = 0,5%....................................................... rekombinasi (RK)4) aabb = 49,5%..................................................... kombinasi parental (KP)

Oleh karena itu, dapat disimpulkan bahwa pada peristiwa pautan:1) kombinasi parental yang dihasilkan akan lebih besar dari 50%, sedangkan

rekombinan lebih kecil dari 50%;2) makin kecil persentase rekombinan (RK), berarti makin dekat jarak

antarlokusnya.

4. Determinasi SeksSetiap organisme dilahirkan dengan penentuan jenis kelamin

(determinasi sex), baik yang dapat dilihat secara fisik dengan ciri se-kundernya maupun secara fungsional yang dapat dilihat dengan ciri primer.Penentuan jenis kelamin ini diwariskan secara bebas oleh gamet parentalkepada keturunannya dalam perstiwa meiosis.

Studi mengenai penentuan jenis kelamin organisme ini pertama kalidilakukan oleh Henking (1891) dan Mc. Clung (1902). Penelitian ini, selainuntuk mengetahui segregasi dalam determinasi seks, juga melakukanpengamatan kromosom seks (gonosom). Henking menemukan bentukkromosom pada susunan perangkat kromosom yang berbentuk X padabelalang. Pada sperma jantan hanya ditemukan kromosom berbentuk X,sedangkan pada sel telur betina ditemukan sepasang bentuk X. Mc. Clungberkesimpulan bahwa kromosom ini akan menentukan jenis kelamin yangmembedakan jantan dan betina. Setelah penelitian-penelitian itu, kita dapatmengetahui bentuk-bentuk gonosom yang kita kenal dengan sistem XY, XO,dan ZW.

• Determinasi seks• Test cross

Kata Kunci


a. Sistem XX-XYSistem ini umum kita temukan pada tumbuhan, hewan, dan manusia.

Penamaannya berdasarkan bentuk gonosom yang ditemukan. Gonosom Xberukuran lebih besar dari gonosom Y. Sistem ini diberi tanda XX untukbetina dan jantan diberi tanda XY (Gambar 5.9). Oleh karenanya, betinadisebut juga homogamet dan jantan heterogamet. Pada manusia terdapat 46kromosom, kromosom tubuh (autosom) 44 buah (22 pasang), sedangkankromosom kelaminnya ada 2 buah (sepasang). Sel telur pada manusia 22 + Xdan sperma 22 + Y atau 22 + X (Gambar 5.9). Lalat buah (Drosophila melanogaster)memiliki delapan buah kromosom yang terdiri atas tiga pasang autosomdan satu pasang gonosom. Penulisan kromosom untuk lalat buah jantanadalah 6A + XY dan lalat buah betina ditulis dengan 6A + XX.

b. Sistem XOPada beberapa serangga, ditemukan bentuk berbeda dengan penemuan

sebelumnya. Jantan tidak memiliki bentuk Y, tetapi hanya satu gonosom X.Adapun betina memiliki sepasang gonosom X. Oleh karena itu, penulisanuntuk perangkat gonosom betina adalah XX dan jantan XO.Jenis-jenis yang memiliki sistem seperti ini adalah beberapajenis serangga, seperti belalang dan anggota Orthoptera(Gambar 5.10).

c. Sistem ZWSistem ZW banyak ditemukan pada jenis-jenis unggas, ikan,

dan kupu-kupu. Pemberian nama dengan sistem ini didasarkan padapengamatan yang menunjukkan sistem penentuan jenis kelamin untuk betinadan jantan terbalik dengan penemuan sebelumnya. Pada manusia, yaitu betinamemiliki pasangan gonosom XY dan jantan XX. Oleh karena itu, untukmenghindari kekeliruan dalam penulisan, maka dibuat penamaan dengansistem ZW. Betina diberi lambang ZW dan jantan diberi lambang ZZ.

d. Sistem ZOSistem ZO ini dapat ditemukan pada beberapa jenis

unggas. Pada sistem ini susunan kromosom, kelamin ZOdimiliki oleh hewan betinanya, sedangkan jantan memilikisusunan kromosom kelamin ZZ. Oleh karena itu, kromosomkelamin betina hanya ada satu yaitu Z, sedangkan jantanmemiliki sepasang kromosom kelamin yang sama bentuknya yaitu ZZ.

e. Sistem Haploid-DiploidPada sistem ini, penentuan jenis kelamin tidak ditentukan oleh

kromosom seks, melainkan oleh jumlah kromosom tubuh (Gambar 5.12).Pada lebah dan semut umumnya tidak memiliki kromosom seks. Betinaberkembang dari sel telur yang dibuahi sehingga diploid. Adapun jantanberkembang dari sel telur yang tidak dibuahi sehingga merekahaploid. Hal ini dikenal dengan partenogenesis.

5. Gen LetalGen kematian (gen letal) adalah gen yang dapat

menyebabkan kematian suatu individu yang memilikinya. Gen-gen ini dapat menunjukkan pengaruhnya pada awal pertumbuhan sehinggadapat mengakibatkan kematian sebelum lahir (pada masa embrio).

Dalam konsep gen letal, dikenal istilah individu carrier, yakni individuyang berpotensi untuk menurunkan sifat gen letal tersebut atau berpotensiuntuk membawa gen yang mengakibatkan kelainan.

44A +XY

44A +XX

22 A +X

22 A +Y

22 A +X

44 A +XX

44 A +XY

Penentuan jenis kelamin padamanusia.

romosom manakah yangmenentukan jenis kelamin?

2 2 + X X 22+X


Jenis kelamin XX dan X padabelalang.

76+ZW 7 6 + Z Z

Penentuan jenis kelamin jantandan betina pada ayam.


Gambar 5.11

3 2 1 6


Sistem haploid-diploid padalebah.

Gambar 5.12

Gambar 5.9


a. Gen Letal DominanGen letal dominan merupakan suatu keadaan apabila suatu individu

memiliki gen homozigot dominan, individu tersebut akan mati. Contohnya,pada tikus gen Ay mengekspresikan rambut warna kuning yang dominanterhadap gen a yang mengekspresikan warna rambut hitam. Gen Ay ini dalamkeadaan homozigot mengakibatkan kematian pada tikus. Jika tikus jantankuning heterozigot dikawinkan dengan tikus betina yang juga kuningheterozigot maka keturunannya (F1) adalah sebagai berikut.

P fenotipe : kuning × kuninggenotipe : Aya Ayagamet : Ay, a Ay, a

F1 :

F1 : 1 AyAy : tikus letal (25%)2 Aya : tikus carrier (50%)1 aa : tikus normal (25%)

Diagram Persilangan Tikus Berbulu Kuning

AyAy

Aya

Ay

a

Aya

aa

Ay a

Contoh kelainan akibat gen letal dominan, yaitu:1) Ayam redep (kaki dan sayap pendek)2) Thalasemia pada manusia3) Ayam tidak berjambul

b. Gen Letal ResesifPada gen letal resesif, individu akan mati jika memiliki gen homozigot

resesif. Salah satu contoh efek dari gen letal resesif yang menyebabkankematian adalah pada tanaman jagung. Hadirnya klorofil diatur oleh suatugen dalam keadaan dominan dan jika gen tersebut berada dalam keadaanresesif maka klorofil tidak dapat diekspresikan dan menyebabkan kematian.

Gen yang menyebabkan hadirnya klorofil kita anggap sebagai A danresesifnya adalah a. Gen heterozigot menyebabkan warna daun menjadihijau muda. Pada persilangan antarjagung dengan daun hijau mudasesamanya akan menghasilkan sebagai berikut.

P fenotipe : hijau muda × hijau mudagenotipe : Aa Aagamet : A, a A, a

F1 :

F1 : 1 AA: jagung hijau tua (25%)2 Aa: jagung hijau muda (50%)1 aa: jagung albino atau letal (25%)

Diagram Persilangan Tanaman Jagung

AA

Aa

A

a

Aa

aa

A a

• Gen letal dominan• Gen letal resetif

Kata Kunci


Contoh kelainan akibat gen letal resesif, yaitu:1) Sickle-Cell Anemia (sel bulan sabit) pada manusia;2) Kelinci pelger (gangguan pada pembentukan leukosit);3) Sapi bulldog (persilangan antarsapi ras dexter).

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Bilamanakah pindah silang dapat terjadi?2. Apakah yang dimaksud dengan monohibrid dan

dihibrid?3. Sebutkan beberapa contoh penyimpangan semu

dari hukum Mendel.

4. Mengapa atavisme, kritomeri, polimeri, komplementer,hipostasis, dan epistasis disebut penyimpangan semuhukum Mendel?


C Hereditas dan Penyakit TurunanSetelah para ilmuwan mengetahui proses terjadinya pewarisan sifat pada

makhluk hidup, misteri kelahiran seorang bayi yang memiliki cacat fisikataupun mental dapat dimengerti dan menjadi suatu kajian ilmiah.

Penyakit atau cacat turunan ini memiliki sifat-sifat yang khas, yaitu:1. bukan merupakan penyakit yang dapat ditularkan;2. bersifat permanen dan tidak dapat disembuhkan;3. dikendalikan oleh faktor genetis.

Adanya faktor genetis merupakan penyebab utama adanya suatu cacatatau penyakit menurun ini. Seorang ahli genetika dapat menjelaskanbagaimana agar penyakit tersebut tidak hadir di generasi selanjutnya.Umumnya, sifat penyakit menurun merupakan alel-alel gen resesif sehinggaakan hadir dalam homozigot resesif.

Beberapa penyakit menurun yang umumnya hadir ini dapat dibedakanberdasarkan jenis kromosom pembawanya, yaitu dapat bersifat autosomatau gonosom.

1. Cacat Bawaan Bersifat AutosomBeberapa penyakit bersifat autosom yang berhasil diidentifikasi antara lain

adalah albino, brakidaktili, gangguan mental, polidaktili, dan diabetes mellitus.

a. AlbinoAlbino merupakan kelainan yang disebabkan oleh tidak terbentuknya

pigmentasi tubuh. Perhatikanlah Gambar 5.13. Kelainan ini merupakankelainan bawaan yang terkait dengan kromosom tubuh. Selain lahir tanpapigmentasi, orang yang memiliki kelainan ini sangat peka dengan cahayaberintensitas tinggi.

• Albino• Brakidaktili• Diabetes mellitus• Gangguan mental• Polidaktili

Kata Kunci

a b

(a) Albino langka pada ular derik(b) Albino pada manusia

Apakah perbedaan individunormal dan albino?Sumber: Biology: The nity and Diversity of Life, 1995

Gambar 5.13


Kelainan albino pada seorang anak dapat diturunkan dari orangtua yangkeduanya albino, salah satu albino dan yang lainnya carrier atau kedua orang-tuanya bersifat carrier (heterozigot).

Seorang laki-laki normal heterozigot menikah dengan seorang wanita normalheterozigot pula. Adakah keturunannya yang menderita albino?JawabP : normal heterozigot × normal heterozigot

Aa × Aa

F1 : 1AA : normal (25%)2Aa : normal heterozigot (50%)1aa : albino (25%)

Jadi, keturunannya ada yang menderita albino sebanyak 25%.

Contoh 5.5

AA

Aa

A

a

Aa

aa

AB Ab

b. BrakidaktiliPenyakit ini dapat diamati dari bentuk jari-jari tangan yang pendek.

Gen yang menyebabkan penyakit ini adalah gen dominan (B) yang bersifatletal. Oleh karena itu, individu yang memiliki genotipe homozigot dominan(BB) akan mengalami kematian. Adapun penyakit brakidaktili disebabkanoleh genotipe heterozigot (Bb). Keadaan genotipe homozigot resesif (bb)merupakan individu normal.

P fenotipe : brakidaktili × brakidaktiligenotipe : Bb Bbgamet : B, b B, b

F1 : 1 BB : meninggal (25%)2 Bb : brakidaktili (50%)1 aa : normal (25%)

Diagram Persilangan Brakidaktili

BB

Bb

B

b

Bb

bb

B b

c. Gangguan MentalGangguan mental atau cacat mental merupakan kelainan yang diwariskan

dari kedua orangtuanya. Beberapa gangguan mental yang diketahui adalahimbisil, debil, dan idiot. Ciri-ciri dari penderita gangguan mental, antaralain warna rambut dan kulit kekurangan pigmen, bereaksi lamban, tidakberumur panjang, dan biasanya IQ rendah.

Salah satu penyebab gangguan mental adalah rusaknya sistem sarafakibat kadar asam fenilpiruvat yang tinggi dalam tubuh, atau biasanya

Tidak sedikit persoalan rumahtangga muncul akibat masalahkesehatan pasangan. Karena itu,uji kesehatan sebelum menikah(premarital check up) semakindipandang perlu. Uji kesehatanpranikah berguna untukmengetahui riwayat pasanganakan adanya penyakit menularseks dan penyakit turunan.Dokter hanya akan memberikangambaran tentang resiko yangakan dihadapi pasangan danturunan jika mengetahui adanyapenyakit. Akan tetapi,kesepakatan untuk menikahtetap menjadi hak mutlak calonpasangan. Di Indonesiakesadaran untuk periksakesehatan pranikah masihsangat rendah, meski banyaksekali manfaatnya. Terlepas darinilai agama bahwa apa punkondisi pasangan dan keturunanmarupakan karunia Tuhan yangharus disyukuri, tidak adasalahnya kita berusahamengusahakan secara optimal.

Sumber: www.kompas.com, 12 April2002

WawasanBiologi


disebut fenilketonuria (FKU). FKU disebabkan oleh ketidakmampuan tubuhuntuk mensintesis enzim yang dapat mengubah fenilalanin menjadi asamamino tiroksin. Produksi enzim tersebut dikendalikan oleh gen dominan.Oleh karena itu, seorang anak yang memiliki gen homozigot resesif tidakbisa memproduksi enzim tersebut.

P fenotipe : normal heterozigot × normal heterozigotgenotipe : Aa Aagamet : A, a A, a

F1 :

F1 : 1 AA : normal (25%)2 Aa : normal heterozigot atau carrier FKU (50%)1 aa : gangguan mental FKU (25%)

Diagram Persilangan pada Gangguan Mental Akibat FKU

AAAa

A

a

Aaaa

A a

d. PolidaktiliPenderita polidaktili memiliki jumlah jari tangan dan kaki lebih dari

normal (Gambar 5.14). Polidaktili adalah suatu kelainan yang diwariskanoleh gen autosom dominan P, sedangkan gen p untuk normal. Hal ini terjadikarena kelainan ditentukan oleh autosom, ekspresi gen yang terjadi berbedasehingga lokasi tambahan jari berbeda (Gambar 5.14).

Sumber: www.eatonhand.com

Penderita polidaktili memilikijumlah jari lebih dari normal.

Seorang laki-laki penderita polidaktili menikah dengan seorang wanita polidaktiliheterozigot pula. Berapa persenkah keturunan yang normal?JawabP : polidaktili heterozigot × polidaktili heterozigot

Pp PpGamet : P, p P, p

F1 : 1PP : polidaktili homozigot (25%)2Pp : polidaktili heterozigot (50%)1pp : normal (25%)

Jadi, keturunannya yang normal sebanyak 25%.

Contoh 5.6

PpPp

P

pPppp

P p

e. Diabetes MellitusDiabetes mellitus adalah terbuangnya glukosa bersama urine karena terjadi

gangguan fungsi insulin yang dihasilkan oleh pulau Langerhans pada pankreas.Seperempat dari penderita diabetes mellitus ternyata diakibatkan faktor genetisdan tiga perempat yang lainnya karena faktor makanan. Penyakit inidikendalikan oleh gen resesif homozigot (dd).

Gambar 5.14


2. Cacat Bawaan yang Bersifat GonosomCacat bawaan dapat pula bersifat gonosom, yakni terpaut pada kromosom

seks. Beberapa cacat atau kelainan bersifat gonosom, antara lain buta warnadan hemofilia.

a. Buta WarnaKita mengenal penyakit buta warna sebagai cacat bawaan yang dibawa

mulai lahir. Tidak ada orang yang mengalami kelainan buta warna setelahdewasa. Ada beberapa golongan penyakit buta warna pada manusia.1) Buta warna total, orang ini benar-benar hanya dapat membedakan warna

hitam dan putih saja dan tidak dapat melihat warna lainnya.2) Buta warna parsial, orang yang menderita kelainan buta warna parsial

ini tidak mampu untuk membedakan beberapa warna tertentu, sepertiwarna hijau, biru, atau merah.Kelainan buta warna disebabkan oleh gen yang terpaut pada gonosom

X dan bersifat resesif. Kehadiran gen Xcb ini pada kondisi heterozigot padawanita hanya akan menyebabkan ia sebagai carrier dan jika pada priakehadiran gen Xcb akan menyebabkan buta warna. Mengapa tidak ada carrierbuta warna pada pria?

Perkawinan wanita carrier dengan lelaki normal dapat menyebabkanlahirnya seorang anak yang buta warna. Anak manakah itu? Perhatikanlahdiagram persilangan berikut.

Seorang laki-laki normal homozigot menikah dengan wanita penderita diabetesmellitus. Bagaimanakah keadaan keturunannya?JawabP fenotipe : normal homozigot × diabetes mellitus

DD dd

F1 genotipe : DdJadi, keturunannya adalah normal heterozigot sebanyak 100%.

Contoh 5.7

P fenotipe : wanita carrier × pria normalgenotipe : XcbX XYgamet : Xcb, X X, Y

F1 :

F1 : XcbX : wanita carrier (25%)XcbY : pria buta warna (25%)XX : wanita normal (25%)XY : pria normal (25%)

Diagram Persilangan pada Buta Warna

XcbXXX

Xcb

XXcbY

XY

X Y

b. HemofiliaHemofilia merupakan suatu kelainan yang menyebabkan terhambatnya

proses pembekuan darah. Oleh karena itu, apabila seseorang yang memilikikelainan ini terluka, akan mengakibatkan kehabisan darah yang lebih cepat

• Buta warna• Hemofilia

Kata Kunci


sehingga dapat menyebabkan kematian. Hemofilia menyebabkan tidakterbentuknya faktor antihemofilia yang diperlukan untuk pemecahantrombosit menjadi trombokinase pada proses pembekuan darah. Genpenyebab hemofilia ini terkait dengan gonosom X dan bersifat resesif.

Peristiwa hemofilia pertama kali diamati pada keluarga kerajaan di Eropa.Sumber utama penyakit ini adalah Ratu Victoria (Gambar 5.15). Perkawinanyadengan raja Albert melahirkan keturunan-keturunan yang menderita hemofiliadan sebagian di antaranya mengalami kematian.

?

? ? ? ? ? ? ? ?

AlbertRatuVictoria

Victoria Frederick III(Jerman)

Alice LouisIV

(Hesse)

Princessof Waldeck

Leopold BeatricePrince ofBattenberg

Henry Irene Frederick(meninggal

usia 3tahun)

Alexandra Nicholas II(Rusia)

Alice Earl ofAtlone

VictoriaAlfonsoXIII

(Spanyol)

Leopold(meninggalusia 33tahun)

Maurice(meninggal

usia 23tahun)

Waldemar(meninggal usia

56 tahun)

Henry(meninggal usia

4 tahun)

Alexis(dibunuh)

Rupert(meninggal usia

21 tahun)

Alfonso(meninggal usia

31 tahun)

Fonzalo(meninggal

usia 20 tahun)

Pria normal

Wanita normalPriahemofilia

Wanita carrier ?

?

Tidak teridentifikasi

Tidak teridentifikasi


Ratu Victoria memiliki genotipecarrier hemofilia.

Bagaimana pengaruh genhemofilia pada keturunannya?

Pada kondisi homozigot resesif, hemofilia bersifat letal bagi wanitasehingga hampir tidak ada wanita yang mengalami penyakit hemofilia. Contohkasus hemofilia dapat kita lihat pada perkawinan antara seorang ibu normalheterozigot dan suami normal berikut ini.

P fenotipe : normal heterozigot × normalgenotipe : XhY XYgamet : Xh, Y X, Y

F1 :

F1 : XhX : wanita carrier (25%)XhY : laki-laki hemofilia (25%)XX : wanita normal (25%)XY : laki-laki normal (25%)

Diagram Persilangan pada Hemofilia

XhX

XX

Xh

X

XhY

XY

X Y

Gambar 5.15


3. Golongan DarahGolongan darah pada manusia diatur secara genetik dan merupakan

alel ganda. Saat ini, ditemukan tiga sistem golongan darah. Dalam pem-bahasan berikut akan dibahas macam golongan darah ABO dan rhesus.

a. Golongan Darah ABOSeperti telah diketahui bahwa darah terdiri atas butir darah (eritrosit,

leukosit), keping darah (trombosit), dan plasma darah. Pada eritrosit terdapatsejenis protein yang dinamakan antigen atau aglutinogen. Antigenmerupakan protein yang mampu merangsang pembentukan antibodi(aglutinin). Plasma darah mengandung protein yaitu fibrinogen danprotrombrin. Jika terjadi perangsangan oleh antigen, protrombin mampumembentuk antibodi.

Berdasarkan jenis antigen atau ada tidaknya antigen yang dikandung oleheritrosit, Karl Landsteiner (1868-1943) pada tahun 1901 membagi golongandarah menjadi golongan A, golongan B, golongan AB, dan golongan O.1) Golongan darah A (genotipe IAIA atau IAIO)

Golongan darah yang dalam eritrositnya mengandung antigen A(aglutinogen A) dan dalam plasma darahnya mampu membentukantibodi atau aglutinin .

2) Golongan darah B (genotipe IBIB atau IBIO)Golongan darah yang dalam eritrositnya mengandung antigen B(aglutinogen B) dan dalam plasma darahnya mampu membentukantibodi (aglutinin ).

3) Golongan darah AB (genotipe IAIB)Golongan darah yang dalam eritrositnya mengandung antigen A danantigen B. Pada plasma darah golongan AB tidak mampu membentukantibodi (aglutinin), baik maupun .

4) Golongan darah O (genotipe I°I°)Golongan darah yang dalam eritrositnya tidak mengandung antigen Adan antigen B, tetapi plasma darahnya memiliki antibodi dan .

b. Golongan Darah Sistem RhesusDi India, terdapat jenis kera bernama Macaca rhesus. Berdasarkan hasil

penelitian Karl Landsteiner dan Wiener pada tahun 1940, ditemukan bahwadalam eritrositnya mengandung jenis antigen yang dinamakan antigen rhesus.Antigen rhesus dimiliki juga oleh manusia. Orang yang memiliki antigenrhesus dinamakan rhesus positif. Genotipe RR atau Rr dan yang tidakmemiliki antigen dinamakan rhesus negatif rr. Plasma darah baik pada rhesuspositif (Rh+) maupun pada rhesus negatif (Rh–) membentuk antibodi rhesus.Sistem rhesus ini dikendalikan oleh gen Rh dengan alel. Alel Rh bersifatdominan terhadap alel rh.

Tentukan salah satu kelainan genetik yang terjadi pada manusia, kemudianuraikan dalam bentuk karya tulis. Terangkanlah berbagai hal yang menyangkutkelainan tersebut, misalnya apakah termasuk penyakit turunan, faktor-faktorpenyebabnya, dan bagaimana pengaruhnya. Bacalah berbagai referensi untukmenghasilkan karya terbaik Anda. Berdiskusilah dengan guru Anda apabilamenemui kesulitan.

Tugas Ilmiah 5.2

TokohBiologi

Sumber: Concise EncyclopediaNature, 1994

Karl Landsteiner(1868–1943)

Pada 1900, Karl Landsteinerdari Austria memperhatikanbahwa plasma darahseseorang dapat menye-babkan sel darah orang lainmenggumpal. Ia menemukanbahwa darah manusia terbagidalam empat kelompok, yangsekarang dikenal sebagai O,A, B, dan AB. Ia menemukanyang mana dari kelompok inicocok satu dengan yang lainselama transfusi.


Fenotipe

1. Rhesus positif2. Rhesus negatif

Tabel 5.1 Fenotipe, Genotipe, dan Gamet pada Sistem Rhesus

Macam GametGenotipe

IRhIRh; IRhIrh

IrhIrhIRH dan Irh

Irh

Seorang pria golongan darah A homozigot Rh+ homozigot menikah dengan wanitabergolongan darah O Rh+ homozigot. Bagaimanakah golongan darah keturunannya?JawabP : A homozigot Rh+ homozigot >< O Rh+ homozigot

IAIAIRhIRh IOIOIRhIRh

Gamet : IAIRh IOIRh

F1 : IAIOIRhIRh = 100% golongan darah A, Rh+

Contoh 5.7

Perkawinan pasangan suami istri yang berbeda faktor rhesusnya dapatmengakibatkan ketidakcocokan pada darah ibu dengan bayi yangdikandungnya. Misalnya, perkawinan pria yang bergolongan darah rhesuspositif homozigot dengan wanita yang bergolongan darah rhesus negatifhomozigot dapat melahirkan bayi yang bergolongan darah rhesus positif.Perhatikanlah Gambar 5.16a.

Pada kelahiran pertama, bayi akan lahir dengan selamat, sedangkanpada kelahiran selanjutnya akan terjadi kelainan. Hal ini disebabkan dalamplasenta ibu sudah terbentuk banyak zat antirhesus positif yang dapat meng-gumpalkan antigen rhesus dari janin kedua yang dikandungnya (Gambar5.16b). Penggumpalan ini disebabkan, karena antibodi pada darah ibumemiliki jumlah yang banyak. Akibatnya sebagian antibodi dapat masuk ketubuh fetus atau janin melalui plasenta. Darah janin akan mengalamikerusakan yang disebut eritroblastosis fetalis.

Gejala-gejala bayi yang menderita eritroblastosis fetalis, yakni tubuhsangat pucat dan kuning serta hati dan limfa membengkak. Penyakit inidapat menyebabkan kematian pada bayi.

(a) Bayi pada kehamilanpertama memiliki golongandarah Rh+. (b) Pada kehamilankedua dan selanjutnya, bayi akanmenderita eritroblastosisfetalis jika bayi memilikigolongan darah Rh+ .

Gambar 5.16

Sel darahmerah di

fetusmembuat

Rh+

Fetus

Kehamilan pertama

Anti-Rh+

molekulantibodi

SubsekuenRh+ fetus

a

Kehamilan kedua

b

Sumber: Biology: The nity and Diversity of Life, 1995

Rh–Rh+


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan beberapa penyakit turunan yang terpaut

oleh kromosom seks.2. Sebutkan jenis penyakit buta warna.

3. Jika ayah bergolongan darah A dan ibu bergolongandarah B, dapatkah keturunannya bergolongan darahO? Jelaskan.


Perwarisan Sifat

Penyimpangan SemuHukum Mendel

Komplementer

Atavisme

Kriptomeri

Polimeri

Epistasis danHipostatis

Hukum Mendel

Monobibrid Dihibrid Autosom Gonosom

Albino,brakidaktili, cacat

mental

Buta warna,hemofilia

Penyakit Turunan

membahas

antara lain terdapat di

contohnyacontohnya

terdiri atas

1. Pewarisan sifat organisme dari induk kepadaketurunannya mengikuti pola tertentu. Padapewarisan sifat pertama kali diamati oleh Mendelsehingga dikenal persilangan monohibrid dandihibrid. Penelitian Mendel dikenal dengan HukumI Mendel dan Hukum II Mendel.

2. Setelah banyak ilmuwan meneliti pewarisan sifat,mereka banyak menemukan penyimpangan darihukum Mendel di antaranya atavisme, kriptomeri,polimeri, epistasis, hipotasis, dan komplementer.Penyimpangan tersebut dikenal dengan penyim-pangan semu hukum Mendel.

Rangkuman3. Selain itu, para ilmuwan juga banyak menemukan

pola lain yang tidak sesuai hukum Mendel. Polatersebut, antara lain pautan, pindah silang, deter-minasi seks, dan gen letal.

4. Dalam suatu pewarisan sifat, suatu penyakit dapatditurunkan kepada turunannya jika penyakitnyatersebut membawa gen penyebab penyakit dariorangtuanya. Penyakitnya tersebut dapat mengenaisel tubuh (autosom) dan sel kelamin (gonosom).

5. Contoh penyakit turunan yang berhubungan denganautosom adalah albino, brakidaktili, dan cacatmental.

Kaji DiriSetelah mempelajari materi dan peta konsep Bab Pola

Pewarisan Sifat Organisme, Anda diharapkan dapat mendes-kripsikan prinsip-prinsip hereditas, sekaligus kaitannya denganmekanisme pewarisan sifat. Secara umum, Anda telah menge-

tahui mengapa sifat yang dimiliki dapat diturunkan padaketurunannya dan memunculkan suatu kombinasi. Rumuskanlahmateri yang belum Anda pahami. Kemudian, diskusikan denganteman-teman atau guru Anda.

P e t aKonsep



1. Suatu individu bergenotipe PPQqrr akan mem-bentuk macam sel gamet ....a. PQr dan Pqr d. PQq dan Pqrb. PPQ dan qrr e. PQr dan Qrrc. PQr dan PQq

2. Dari suatu individu tanaman dengan genotipeAaBbCc (semua gen bebas), akan dihasilkan macamgamet sebanyak ....a. 2 macam d. 16 macamb. 4 macam e. 32 macamc. 8 macam

3. Persilangan antara tanaman tomat berbuah banyak(B) rasa asam (m) dan tanaman tomat berbuahsedikit (b) rasa manis (M) menghasilkan tanamantomat berbuah banyak rasa manis pada F1. Apabilaketurunan pertama (F1) disilangkan sesamanya,maka genotipe yang paling baik dari keturunannya(galur murni) adalah ....a. bb mm d. BB Mmb. Bb Mm e. BB MMc. Bb MM

4. Jika seorang pria mengandung gen terpaut seksdalam kromosom X-nya, maka sifat itu akandiwariskan kepada ....a. 25% anak priab. 50% anak priac. 50% anak wanitad. 100% anak wanitae. 100% anak pria

5. Warna bulu hitam pada kucing dikendalikan olehgen H yang dominan terhadap gen bulu putih (h).Perkawinan 2 ekor kucing menghasilkan keturunandengan rasio hitam : putih = 1 : 1.Berdasarkan data tersebut genotipe kedua indukkucing adalah ....a. HH dan HH d. Hh dan hhb. HH dan hh e. hh dan hhc. Hh dan Hh

6. Apabila rambut lurus adalah sifat yang resesif makadari perkawinan dua orangtua yang keduanyaberambut keriting heterozigot kemungkinan anak-anaknya adalah ....a. semua berambut keritingb. 50% berambut keriting dan 50% berambut

lurusc. 25% berambut keriting, 75% berambut lurusd. 75% berambut keriting, 25% berambut luruse. semua berambut lurus

7. Pada pembastaran dua tanaman (jenis K dan L)yang masing-masing berbunga merah muda,didapatkan 985 tanaman berbunga putih dan 3128berbunga merah muda. Hasil ini menunjukkanbahwa ....

a. merah muda resesif terhadap putihb. K dan L homozigot dominanc. K dan L heterozigotd. K homozigot dominan dan L heterozigote. K homozigot resesif dan L homozigot dominan

8. Diketahui bahwa gen tinggi pada tumbuhan polongdominan terhadap gen pendek. Pada penyilanganmonohibrida keturunan pertama (F1) didapatkantinggi keturunan kedua (F2) dengan perbandinganantara tinggi dan pendek 3 : 1. Hasil persilangantersebut mendukung kebenaran adanya ....a. gen dalam kromosomb. peristiwa hipostasisc. hukum rekombinasi gend. hukum kebebasane. hukum segregasi

9 . Peristiwa polimeri untuk pertama kali diselidiki oleh ....a. Watson d. Morganb. August Weisman e. Francis Crickc. Nelson Ehle

10. Pada penyilangan tanaman kapri, kedua induknyaberbiji bulat dan berwarna kuning. Dari hasilpenyilangan didapatkan 193 biji dan ternyatabervariasi: 110 bulat, kuning; 35 bulat, hijau; 37 kisutkuning; 11 kisut, hijau. Dari hasil ini dapat didugabahwa ....a. kedua induk kapri adalah heterozigotikb. kedua induk kapri adalah homozigotikc. induk yang satu homozigot, yang lain heterozigotd. pada waktu pembentukan gamet terjadi mutasie. terjadi penyimpangan dari hukum Mendel

11. Warna biji gandum merah ditentukan oleh M1 danM2, warna putih ditentukan oleh gen m1 dan m2.Dari persilangan gandum merah sesamanyadidapat hasil perkawinan dengan rasio 13 gandumbiji merah dan 1 gandum putih. Genotipe parental-nya adalah ....a. M1m1 M2m2 × M1m1 M2m2b. M1M1 M2m2 × m1m1 m2m2c. M1m1 M2M2 × m1m1 M2m2d. M1M1 m2m2 × M1m1 m2m2e. M1m1 M2m2 × M1M1 m2m2

12. Pada perkawinan ayam jantan warna bulu merahdengan ayam betina bulu cokelat, ternyata semuaanaknya berbulu merah. Pada F2 didapatkanketurunan 12 warna bulu merah, 3 warna cokelat,dan 1 warna putih. Hal ini dapat diterangkankarena ....a. gen merah hipostasisb. gen merah epistasisc. gen coklat epistasisd. gen putih hipostasise. gen putih kriptomeri (tersembunyi)



13. Pada peristiwa epistasis dan hipostasis terjadisuatu faktor dominan tertutup atau menutupi, halini disebabkan oleh ....a. adanya faktor dominan yang bereaksib. adanya faktor dominan yang memengaruhi

faktor dominan yang lainc. faktor protoplasma di dalam sel yang meme-

ngaruhi faktor dominan benda-benda di dalamsel

d. adanya faktor dominan yang lebih dominasiterhadap faktor dominan

e. adanya faktor intermediet14. Sejenis serangga memiliki sayap panjang dengan

faktor P yang dominan terhadap faktor p untuksayap pendek dan warna tubuh hitam denganfaktor H yang dominan terhadap faktor h untukwarna tubuh abu-abu. Persilangan antara seranggaberfenotipe PpHh menghasilkan keturunan bersayap

panjang dan berwarna tubuh hitam dengan 45jantan, 46 betina dan keturunan bersayap pendekberwarna tubuh abu-abu 14 jantan, 15 betina. Darifenotipe keturunannya dapat diketahui bahwapada persilangan tersebut telah terjadi peristiwa ....a. pindah silang d. pautan seksb. alel bebas e. alel berpautanc. gagal berpisah

15. Tuan dan Nyonya Hartoyo memiliki dua oranganak laki-laki. Sekarang Nyonya Hartoyo hamil tua.Kemungkinan nyonya tersebut akan melahirkananak wanita adalah ....

a. 12 d. 2

3

b. 13 e. 2

4

c. 14


1. Mengapa Mendel memiliki tanaman ercis sebagaiobjek penelitiannya?

2. Hasil uji silang Drosophila melanogaster dihasilkanturunan dengan perbandingan fenotipe:• 401 hitam panjang• 23 hitam pendek• 22 kelabu panjang• 388 kelabu pendekPertanyaan:a. Berapa nilai pindah silangnya?b. Berapa jarak antargen yang berpautan?

3. Seorang wanita normal yang ayahnya buta warna,menikah dengan laki-laki normal, berapa persen:a. turunan yang buta warnab. anak laki-lakinya yang buta warnac. anak wanitanya yang buta warna

4. Suatu persilangan tumbuhan dihasilkan turunandengan perbandingan fenotipe adalah sebagaiberikut.• 301 biji bulat panjang• 98 biji bulat pendek• 299 biji keriput panjang• 102 biji keriput pendekCarilah genotipe parentalnya.

5. Sebutkan tiga contoh penyakit cacat bawaan bersifatautosom.

Soal Tantangan

1. Di Indonesia, kasus penculikan dan penjualan bayikerap terjadi. Penculikan biasanya dilakukan saatorang tua bayi lengah dan kebanyakan bayi yangdiculik baru dilahirkan. Hal ini membuat orangtuakorban sulit mengidentifikasi dan ragu bayitersebut anaknya meski bayi tersebut telahditemukan. Kini, setelah ilmu pengetahuanberkembang, terdapat beberapa cara untuk

membuktikan hubungan kekerabatan. Apa sajakahcara-caranya? Apakah cara-cara tersebut dapatdipercaya sepenuhnya? Jelaskan.

2. Perkawinan sedarah (dengan kerabat dekat) selaindilarang oleh agama, juga sangat tidak dianjurkansecara medis. Apa yang melandasi hal tersebut jikadilihat dari sisi genetika?

109

Seekor lalat buah (Drosophila melanogaster) yang diberi penyinaran sinarultraviolet selama beberapa waktu telah mengakibatkan kacaunya sistemgenetik dalam menerjemahkan kode protein yang dimaksud. Hal tersebutmenyebabkan kecacatan, yakni tumbuhnya kaki pada antena seperti padagambar. Kaki tumbuh pada antena karena protein antennapedia yangmenekan pertumbuhan kaki di kepala pada saat perkembangan tidakberfungsi dengan baik. Hal ini disebabkan karena ada struktur yang diubahakibat pemberian sinar ultraviolet.

Peristiwa di atas merupakan peristiwa mutasi. Beberapa kejadian mutasimemang menghasilkan mutan atau organisme yang bermutasi tidak sesuaidengan harapan atau organisme yang ganjil. Selain ada yang merugikan,mutasi juga ada yang menguntungkan. Misalnya saja tanaman poliploidi yangmerupakan hasil mutasi dapat menghasilkan buah tanpa biji serta dapatdipanen dalam waktu singkat.

Apakah yang dimaksud dengan mutasi? Apakah yang menyebabkanterjadinya mutasi pada makhluk hidup? Apa pula dampak mutasi bagimanusia?

Mutasi

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami penerapan konsep dasar dan prinsip-prinsip hereditas serta penerapannya dalam kehidupan. Setelah itu, Anda akan mampumenjelaskan peristiwa mutasi dan implikasinya dalam kehidupan.

6B a b 6

A. Macam-MacamMutasi

B. Penyebab MutasiC. Dampak Mutasi



DNA merupakan salah satu unsur terpenting dalam proses pewarisansifat. Adanya perubahan-perubahan pada tatanan pasangan basa DNA dapatmenyebabkan adanya perubahan fenotipe pada organisme. Apabilaperubahan ini tidak menjadi perubahan yang tampak pada individu tersebut,perubahan tatanan potensi untuk terekspresikan pada generasi selanjutnya.Hal ini akan menjadi salah satu sumber variasi gen yang mendorong lahirnyakeanekaragaman hayati.

Mutasi merupakan perubahan jumlah materi genetik sebuah sel. Mutasiberhubungan dengan perubahan perangkat atau susunan hereditas padamakhluk hidup. Kamu telah mengetahui bahwa perangkat hereditas dimulaidari pasangan nukleotida pembentuk gen hingga DNA yang terkondensasi(kromosom).

Peristiwa terjadinya mutasi disebut mutagenesis. Organisme yangmengalami mutasi sehingga menghasilkan fenotipe baru disebut mutan.Adapun faktor yang menyebabkan mutasi disebut dengan mutagen.

Berdasarkan faktor keturunan (gen) dan kromosom, mutasi dibedakanmenjadi dua macam. Jika mutasi terjadi pada susunan basa nitrogen makamutasi yang terjadi disebut dengan mutasi gen atau mutasi titik. Adapunmutasi yang terjadi pada susunan atau bentuk kromosom dinamakan denganmutasi kromosom atau aberasi kromosom.

1. Mutasi GenMutasi gen disebut juga mutasi titik. Mutasi ini terjadi karena perubahan

urutan basa pada DNA atau dapat dikatakan sebagai perubahan nukleotidapada DNA. Sebuah protein yang disintesis tubuh berasal dari pembacaantiga pasangan basa (triplet). Masing-masing triplet merupakan kodon yangdibawa dari bagian sense rantai DNA. Triplet merupakan suatu bacaan yangdimengerti oleh tubuh sehingga dihasilkan asam amino. Mutasi gen dapatdibedakan menjadi dua, yaitu penggantian pasangan basa, insersi, dandelesi pasangan basa (Campbell, 1998: 318).

a. Penggantian Pasangan BasaPenggantian pasangan basa merupakan penggantian satu nukleotida

dengan nukleotida yang lainnya. Penggantian basa ini dapat memunculkanorganisme mutan. Pada umumnya, mutasi membahayakan organisme yangmengalaminya.

A Macam-Macam Mutasi

Pada Gambar 6.1, satu basa A (basa purin) menggantikan basa G (basapurin) pada kodon keempat dari mRNA. Penggantian basa ini dapatmemberikan pengaruh kepada organisme ataupun tidak sama sekali. Halini, bergantung bagaimana penggantian basa tersebut ditranslasikan. Sebagaicontoh, jika mutasi menyebabkan kodon pada mRNA berubah dari urutan

• Mutagen• Mutagenesis• Mutan• Mutasi

Kata Kunci

1. Apakah yang dimaksuddengan mutasi?

2. Sebutkan beberapa jeniskelainan pada manusiaakibat mutasi.

PramateriSoal

(a) Urutan asam amino normalmengalami perubahan setelah

terjadi (b) penggantianpasangan basa G oleh basa A.

Apa yang terjadi pada asamamino yang terbentuk?

A U

a b

G A A G U U U G G S G S A

Met Lys Phe Gly Ala

A U G A A G U U U A G S G S A

Met Lys Phe Ser Ala


Gambar 6.1

Mutasi 111

basa GAA menjadi GAG. Penggantian urutan basa tersebut, tidak menimbul-kan perubahan pada protein karena urutan basa GAA dan GAG merupakankode yang sama bagi asam amino glutamat.

Pada contoh lainnya, penggantian pasangan basa dapat menimbulkanperubahan pada protein sehingga protein tersebut tidak berfungsi. Hal initerlihat pada Gambar 6.2. Penggantian basa A oleh basa U, dapat menye-babkan kode triplet untuk basa amino baru, yaitu valin. Contoh tersebutmerupakan penyebab dari penyakit sickle-cell anemia.

T

DNA hemoglobin normal

mRNA mRNA

Normal hemoglobin Sickle-cell hemoglobin

S

U

ValGlu

DNA hemoglobin yang mengalami mutasi

AS TT



2. Mutasi KromosomMutasi gen dapat memicu lahirnya mutasi kromosom. Setiap organisme

memiliki set kromosom yang khas dan menentukan identitas spesies. Mutasikromosom dapat terjadi secara fisik pada bentuk kromosom atau terjadiperubahan pada set kromosomnya. Perubahan set kromosom umumnya akanberpengaruh pada fenotipe individu.

Mutasi pergeseran kerangkamenyebabkan pemunculan kodeprotein yang baru.

Penggantian basa A oleh basa Umenyebabkan protein tidakberfungsi.

• Delesi• Insersi

Kata Kunci

b. Insersi dan Delesi Pasangan BasaInsersi dan delesi merupakan penambahan (insersi) atau pengurangan

(delesi) satu atau lebih pasangan basa pada gen. Pada umumnya, mutasidapat menyebabkan efek yang merugikan pada organisme. Insersi ataudelesi pasangan basa dapat menyebabkan pembacaan kode triplet menjadiberbeda pada proses translasi mRNA. Mutasi ini disebut pula mutasipergeseran kerangka (frameshift mutation). Pada Gambar 6.3, delesi basa Upada urutan basa UUU menyebabkan pergeseran basa-basa yang lainnyasehingga kode untuk protein yang baru akan muncul (UUG). Adapun jikaproses insersi atau delesi berlangsung dekat pada ujung gen, akan meng-hasilkan protein yang tidak berfungsi atau rusak.

A U A A G G G

U

C U A

AlaLeuLys

G U U A

Met

T

Gambar 6.2

Gambar 6.3


a b c d e

c

d

a b e

Kerusakan

Segmen yangmengalami delesi

Kromosom baruhasil delesi

Sumber: Biologi: E ploring Life, 1994

Delesi dapat terbagi menjadi dua, yaitu delesi terminal dan delesiinterkalar. Delesi terminal merupakan delesi atau patahnya kromosom disatu tempat dekat ujung kromosom. Adapun delesi interkalar terjadi jikakromosom patah di dua tempat.

2) Duplikasi KromosomDuplikasi terjadi ketika terdapat bagian kromosom yang diulangi dan

identik pada bagian lain segmen tersebut (Gambar 6.5). Duplikasi dapat terjadiakibat pindah silang. Suatu segmen kromosom berpindah ke bagian lainkromosom komolognya. Pada kejadian ini terjadi delesi pada kromosom yangkehilangan segmennya. Contohnya adalah duplikasi pada kromosom Drosophilamelanogaster yang menyebabkan mutasi mata berbentuk batang (bar).

Anda dapat menganalogikanurutan setiap gen sebagaisebuah pesan kalimat yangditulis satu kata tiga huruf.Misalnya, “Ani dan Ina mau kue.”

Jika terjadi perubahan hurufpada kata tersebut, pesan yangdisampaikan tidak dapatdimengerti. Contohnya jikaterjadi delesi huruf a pada kataIna maka hasilnya, “Ani dan Inmauk ue.”

WawasanBiologi

a. Perubahan Struktur FisikPerubahan struktur fisik kromosom dapat terjadi pada lokasi atau jumlah

gen dalam kromosom. Perubahan yang terjadi pada jumlah gen dalamkromosom dikelompokkan menjadi delesi dan duplikasi, sedangkanperubahan lokasi gen pada kromosom dapat terjadi melalui translokasi daninversi (Brum, et al, 1994: 257).

1) Delesi KromosomDelesi merupakan peristiwa hilangnya satu segmen kromosom karena

patah. Mutasi yang terjadi menyebabkan sebagian segmen dari kromosomhilang pada saat pembelahan sel. Dengan demikian, kromosom akankehilangan beberapa gen yang mungkin akan tampak atau tidak, bergantungpada kepentingan gen dalam sel.

Contoh delesi pada manusia adalah sindrom cri-du-chat. Sindrom ini terjadikarena pada kromosom nomor 5 terjadi delesi. Penderita sindrom ini meninggalpada waktu lahir atau pada masa kanak-kanak. Untuk lebih memahami prosesdelesi, perhatikan Gambar 6.4 berikut.

a b c d

a b c d

a d ab

c

b

c

d

Terpecah

Delesi Hasil duplikasi

1

2


Proses delesi terjadi padasegmen c-d menyebabkan

susunan berubah dari a-b-c-d-emenjadi a-b-e.

Gambar 6.4

Duplikasi terjadi pada duakromosom.

Gambar 6.5

Mutasi 113

3) Translokasi KromosomTranslokasi merupakan mutasi yang disebabkan oleh pemindahan

fragmen kromosom dari satu kromosom ke kromosom yang lainnya.Keseimbangan gen masih tetap terjaga dalam arti tidak akan ada gen yanghilang atau bertambah. Namun, perubahan fenotipe dapat terjadi sesuai dengankondisi lingkungan yang menyebabkan gen itu terekspresi (Gambar 6.6).


4) Inversi KromosomInversi merupakan perubahan arah dari segmen kromosom. Hal ini dapat

terjadi apabila sebuah kromosom yang telah mengalami kerusakan, kemudianbergabung kembali ke tempat asalnya hanya dalam arah yang berlawanan.Hal ini dapat terjadi pada kromosom homolog.

Inversi terbagi menjadi dua, yakni inversi parasentris dan inversiperisentris. Inversi parasentris terjadi apabila sentromer terletak di sebelah luarlengan kromosom yang mengalami inversi. Adapun inversi perisentrismerupakan inversi yang terjadi pada dua lengan kromosom yang berbeda(Gambar 6.7).

C D E F G H A D C B E F G HBA

A B C D E F G H HBCDEFGA

Inversi

Parasentris

Inversi

Perisentris

a

b

5) Katenasi KromosomKatenasi kromosom merupakan mutasi kromosom yang terjadi apabila

suatu kromosom homolog yang ujung-ujungnya saling berdekatan sehinggamembentuk lingkaran (Gambar 6.8).

ABC

ABC

XYZ

XYZ

AB

X

ABC

CY

Z

XYZ

Posisi normal Translokasi antara C dan X

AB

X

CY

Z

ABC

XYZ

Proses inversi dibedakanmenjadi (a) parasentris dan(b) perisentris.


Proses katenasi padakromosom.

• Inversi• Katenasi• Translokasi

Kata Kunci

Gambar 6.7

Gambar 6.8

Kromosom yang mengalamitranslokasi mengalamiperpindahan fragmen.

Gambar 6.6


b. Perubahan Set KromosomPerubahan set kromosom dapat terjadi pada jumlah set keseluruhan

gen (genom) yang disebut euploidi. Perubahan set kromosom juga dapatterjadi pada jumlah kromosom dalam satu perangkat yang disebutaneuploidi.

1) EuploidiEuploidi merupakan perubahan yang meliputi genom (seluruh set

kromosom). Menurut jumlah perangkat kromosomnya, euploidi dibedakanmenjadi monoploid (n), diploid (2n), triploid (3n), dan seterusnya. Individuyang memiliki set kromosomnya lebih dari 2n disebut individu poliploidi.

Menurut prosesnya, poliploidi ada yang terjadi secara autopoliploididan allopoliploidi. Autopoliploidi terjadi karena perubahan set kromosomyang terjadi oleh gangguan pada saat meiosis. Adapun allopoliploidiperubahan set kromosom yang terjadi karena persilangan antarspesies yangberbeda set kromosomnya.

2) AneuploidiPerubahan pada jumlah kromosom di dalam satu set kromosom atau

satu genom kromosom disebut aneusomi atau aneuploidi. Aneuploidi dapatterjadi karena beberapa hal, di antaranya gagal berpisah (nondisjunction)dan anafase lag. Nondisjunction merupakan peristiwa gagal berpisah pada saatgametogenesis. Adapun anafase lag merupakan peristiwa tidak melekatnyasalah satu kromatid pada benang gelendong pada tahap anafase.

Untuk lebih jelas mengenai macam individu aneuploidi, perhatikanTabel 6.1 dan Gambar 6.9 berikut.

Tipe Aneuploidi

Disomi/diploid (normal)MonosomiTrisomiTetrasomiPentasomi dan seterusnya

Tabel 6.1 Macam Individu Aneuploidi

Formula KromosomPenulisan Genotipe

Didasarkan Atas SetKromosom Haploid ABC

2n2n – 12n + 12n + 22n + 3

AABBCCABBCC

AAABBCCAAAABBCC

AAAAABBCC

Gagal berpisah(nondisjunction)pada meiosis I

Normalmeiosis II

Gamet

n + 1 n - 1

Jumlah kromosom yang dihasilkan

Sel telurn+1

(tidak normal)

Sel Sperman (normal)

Zigot2n+1

n + 1 n - 1

a b


• Aneuploidi• Euploidi

Kata Kunci

Fertilisasi antara spermanormal dan sel telur yang (a)

mengalami gagal berpisah, akandihasilkan (b) zigot yang

trisomi.

Gambar 6.9

Mutasi 115

Jumlah kromosom normal pada manusia adalah 2n = 46. Terdiri atas 22pasang sel tubuh/autosom (22AA atau 44A) dan 2 kromosom seks/gonosom(XX atau XY) (Gambar 6.10). Jika terjadi gagal berpisah saat gametogenesis(pembentukan gamet) akan menyebabkan beberapa kelainan. Pada manusiajika terjadi aneuploidi dapat mengakibatkan beberap kelainan.

a

b

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X X

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 X Y

Sumber: Biology: Discovering Life 1991 Biology: The nity and Diversity of Life 1995

Ada enam jenis kelainan akibat aneuploidi yang terjadi pada manusia.Berikut ini adalah uraian lengkapnya.

a) Sindrom Klinefelter (47 XXY atau 44A + XXY)Sindrom ini terjadi karena jumlah kromosom kelaminnya bertambah

menjadi 47 yang terdiri atas 44 autosom dan 3 gonosom (XXY). Sindrom iniditemukan oleh H.F. Klinefelter pada tahun 1942. Sindrom klinefelterdisebabkan nondisjunction (ND) selama pembentukan gamet. Sindrom inimemiliki ciri, yaitu testis tidak berkembang bahkan mengecil, mandul (steril),pinggul melebar, dan payudara membesar (Gambar 6.11).

46XY

46XX

46XY

46XX

23X

23Y

24XX

22 23X

23X

24XY

22

47XXY

47XXY

P

ND ND

Spermatozoa Ovum Spermatozoa Ovum

Sindrom Klinefelter

F1 F1

Sindrom Klinefelter

b) Sindrom Turner (45 XO atau 44A + X)Penderita Sindrom ini memiliki jumlah kromosom 45 yang terdiri atas

44 autosom dan 1 kromosom X sehingga kariotipenya menjadi 45 XO atau44A+X. Sindrom ini ditemukan oleh H.H. Turner pada tahun 1938. Penderita

Diagram perkawinan yangmenunjukkan terjadinya sindromKlinefelter.

Apa perbedaannya dengan orangnormal?

• Sindrom Klinefelter• Sindrom Turner

Kata Kunci

Gambar 6.11

Struktur dan jumlah kromosomnormal pada wanita (22AA + XX)dan (b) pria (22AA + XY).

Apa perbedaan kromosom priadan wanita?

Gambar 6.10


sindrom ini berkelamin wanita, tetapi tidak memiliki ovarium, alat kelaminbagian dalamnya tidak berkembang dan steril, serta mengalami keter-belakangan mental (Gambar 6.12).

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 1211

13 14 15 16 17 18

19 20 21 22 X X

ND

46XYP ×

46XX

Normal Normal

23X

23Y

23XX

22

Spermatozoa Ovum

F145X


c) Sindrom Down (45A+XY atau 45A+XX)Sindrom Down merupakan kelainan yang terjadi karena autosomnya

kelebihan satu kromosom, tepatnya pada kromosom nomor 21. Jika terjadipada laki-laki, akan mempunyai susunan kromosomnya 45A+XY, sedangkanpada wanita memiliki susunan kromosomnya 45A+XX. Sindrom ini ditemukanoleh J. Langdon Down pada tahun 1866. Penderita sindrom Down mem-punyai ciri mulut sering terbuka, wajah lebar bulat, IQ rendah (±80), badanpendek, gerak lamban, dan rata-rata berumur pendek (Gambar 6.13).

d) Sindrom EdwardsSindrom Edwards merupakan kelainan yang terjadi karena nondisjunction

pada autosom nomor 18. Sindrom ini ditemukan pada tahun 1960 oleh I.H.Edwards. Penderita sindrom ini memiliki ciri tengkorak lebih lonjong,memiliki mulut yang kecil, serta telinga dan rahang bawahnya lebih rendah(Gambar 6.14).

Sindrom Turner terjadi karenakekurangan kromosom X.

(a) Diagram perkawinan yangmenghasilkan sindrom Tuner dan

(b) kariotipe wanita sindromTuner.

• Sindrom Down• Sindrom Edwards

Kata Kunci

Gambar 6.12

1 2 3 4 5

6 7 8 9 10 11 12

13 14 15 16 17 18

19 20 21 22 23

a b

Sumber: Biology, 1999; Biology Concepts & Connections, 2006

Sindrom Down merupakankelainan yang terjadi pada

kromosom nomor 21. (a) Padakromosom nomor 21 terjadi

kelebihan satu kromosom.(b) Penampakan fisik seorang

penderita sindrom Down dapatterlihat jelas dari raut

wajahnya.

Gambar 6.13

Mutasi 117

6 7 8

13 14 15

19 20

2 3 4 5

9 10 1211

16 17 18

21 22X Y

Sumber: www.medgen.genetics.com

e) Sindrom PatauSindrom ini terjadi akibat trisomi pada autosom (Gambar 6.15). Trisomi

terjadi pada kromosom nomor 13. Sindrom ini ditemukan oleh K. Pataupada tahun 1960. Penderita sindrom ini memiliki ciri kepala kecil, mata kecil,tuli, polidaktili, dan pertumbuhan mentalnya terbelakang.

6 7 8

13 14 15

19 20

1 2 3 4 5

9 10 1211

16 17 18

21 22X Y

Sumber: www.softireland.com

f) Sindrom Jacobs (47, XYY atau 44A+XYY)Penderita sindrom ini mempunyai 44 autosom dan 3 kromosom kelamin

XYY. Sindrom ini ditemukan oleh P.A. Jacobs pada tahun 1965. Sindrom inididerita oleh laki-laki bertubuh normal, bersifat antisosial, agresif, dan kasar,serta berwatak kriminal.

Kariotipe pada penderitasindrom Edwards.

Kariotipe dari penderitasindrom Patau.

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan macam-macam mutasi yang terjadi pada

manusia.2. Pada mutasi kromosom, terjadi perubahan struktur

fisiknya. Sebutkan jenis-jenis dari perubahanstruktur fisiknya tersebut.


• Sindrom Jacobs• Sindrom Patau

Kata Kunci

Gambar 6.14

Gambar 6.15


B Penyebab MutasiMutasi dapat terjadi karena beberapa hal. Zat atau bahan yang dapat

mengakibatkan terjadinya mutasi disebut mutagen. Mutagen dibedakanmenjadi dua macam, yakni mutagen alami dan mutagen buatan.

1. Mutasi AlamiMutasi dapat terjadi secara alami sebagai hasil dari kesalahan yang jarang

terjadi pada replikasi DNA saat pembelahan sel. Replikasi tidak selalu 100%akurat dalam mengopi jutaan unit basa dalam satu molekul DNA.

Mutasi alami sangat jarang terjadi. Mutasi alami dapat disebabkan olehbeberapa hal di antaranya sinar radioaktif, sinar kosmis, sinar ultraviolet,dan kesalahan ketika replikasi DNA.

Sinar radioaktif misalnya yang dipancarkan oleh uranium yang masukke tubuh, dapat menyebabkan gen rusak sehingga mengakibatkan mutasi.Sinar kosmis merupakan sinar yang memiliki daya tembus tinggi untukmenembus sel. Oleh karena daya tembusnya ini, sinar kosmis mampumengakibatkan mutasi secara genetis. Sinar ultraviolet mampu mengakibat-kan mutasi karena memiliki energi cukup besar untuk memengaruhikomposisi gen. Adapun kesalahan ketika replikasi DNA dapat meng-akibatkan mutasi, seperti pada jagung yang diteliti oleh Barbara McClintock.Jagung yang diteliti, warna bijinya berubah sehingga dalam satu bonggoljagung terdapat warna biji yang berbeda (Gambar 6.16).

Sumber: Biology: Discovering Life 1991; Essentials of Biology, 1990

2. Mutasi BuatanMutagen buatan merupakan penyebab terjadinya mutasi buatan.

Mutagen buatan terdiri atas mutagen kimia dan mutagen fisika.

a. Mutagen KimiaMutagen kimia terdiri atas bahan-bahan kimia. Bahan kimia tersebut

contohnya DDT, pestisida, dan fumigant. Bahan-bahan tersebut seringdigunakan dalam bidang pertanian. Contoh bahan kimia lainnya yangmenjadi bahan mutagen buatan adalah formaldehida dan gliserol. Bahantersebut merupakan mutagen bagi jamur, bakteri, dan serangga.

Mutasi buatan dari mutagen kimia yang dilakukan pada tumbuhan dapatmenghasilkan keturunan poliploid. Misalnya, didapatkan buah yang tidakberbiji dan besar, seperti semangka tanpa biji, jambu tanpa biji, dan lainsebagainya. Hal ini dapat terjadi karena adanya mutagen kimia kolkisin(Gambar 6.17).

b. Mutagen FisikaMutasi buatan secara fisika dapat terjadi oleh beberapa macam mutagen,

yakni sinar X, sinar , sinar , sinar . Keempat jenis sinar tersebut mampumengakibatkan mutasi. Kebanyakan mutagen fisika digunakan untukkeuntungan manusia dalam berbagai bidang.

Sumber: lionseeds.com

Semangka tanpa biji dapatdiperoleh melalui pemberian

kolkisin yang dapat menyebabkankromosom gagal berpisah.

• Mutasi alami• Mutasi buatan

Kata Kunci

a b

Gambar 6.17

(a) Barbara McClintockmerupakan seorang ilmuwanyang meneliti (b) berubahnya

warna biji pada jagung.

Gambar 6.16

Mutasi 119

Contohnya dalam bidang kesehatan, penggunaan sinar X atau rontgendigunakan untuk menghambat pembelahan sel-sel tumor. Selain itu sinar Xjuga mampu menimbulkan ionisasi atom-atom yang terkandung dalam DNAsehingga mampu mengakibatkan mutasi gen dan mutasi kromosom.

Berdasarkan manfaatnya baik bagi individu atau populasi, mutasi adayang merugikan dan ada pula yang menguntungkan. Penjelasan berikutnyadapat Anda simak pada subbab berikutnya.

C Dampak Mutasi

1. Mutasi yang MenguntungkanMutasi memberikan dampak yang menguntungkan, artinya hasil dari

mutasi mampu menghasilkan keturunan yang khas dan semakin adaptif padasuatu individu atau populasi. Mutasi dapat menghasilkan organisme unggul,contohnya tanaman poliploidi yang dapat menghasilkan buah besar tanpabiji, masa panen yang relatif singkat, serta produktivitasnya tinggi. Contohlain dari mutasi yang menguntungkan adalah pemanfaatan sinar X yangmampu menghambat perkembangan sel-sel kanker.

2. Mutasi yang MerugikanSelain memberikan dampak yang menguntungkan, mutasi juga dapat

memberikan dampak yang merugikan. Mutasi yang merugikan merupakanmutasi yang mengakibatkan suatu individu atau populasi tidak adaptifbahkan letal. Mutasi yang merugikan umumnya terjadi akibat mutasi alamatau mutasi spontan. Pada manusia, mutasi yang merugikan ini ada yangditeruskan kepada keturunannya (diwariskan) dan tidak diteruskan kepadaketurunannya (tidak diwariskan).

Mutasi yang diwariskan terjadi karena pada sel-sel kelamin (gonosom)mengalami mutasi. Contohnya adalah orang yang mengalami sindrom Turnerdan sindrom Klinefelter. Mutasi yang tidak diwariskan dapat terjadi karenapada sel-sel tubuh (autosom) mengalami mutasi. Contoh dari mutasi yangtidak diwariskan adalah sindrom Down, sindrom Edwards, sindrom Patau,dan kanker.

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan macam-macam penyebab mutasi.


2. Sebutkan tiga contoh mutagen kimia.

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan dampak dari terjadinya mutasi.


2. Jelaskan manfaat pengetahuan mutasi bagi manusia.

Seperti telah diketahui bahwa penyebab mutasi cukup beragam. Walaupunjarang terjadi, mutasi alami dapat ditemukan dalam beberapa organisme. Buatlahkarya tulis dengan tema mutasi alami pada salah satu jenis organisme yang Andatelah tentukan. Untuk menunjang tugas Anda tersebut, carilah berbagai informasidari berbagai buku ataupun artikel dari majalah, koran, serta internet.Presentasikan karya tulis Anda di depan kelas. Karya tulis terbaik akanditampilkan di majalah dinding sekolah.

Tugas Ilmiah 6.1

Badan Tenaga Nuklir Nasionalmelepas varietas unggul padiMIRA I yang merupakan varietaske-14 yang dihasilkan PuslitbangTeknologi Isotop dan Radiasi –BATAN. Asal usul galur mutantersebut adalah hasil seleksidan iradiasi benih varietasCisantana dengan sinar gamma60Co dengan dosis 0,20 KGy.Galur mutan tersebut telahdilepas oleh Menteri Pertaniandengan varietas MIRA-1 padatanggal 6 Maret 2006 denganSK No. 134/kpts/SR.120/3/2006. MIRA-1 mempunyai sifatproduksi tinggi, tahan biotipe 3serta tahan terhadap penyakithama daun strain III dan agaktahan strain IV, berumur genjahdengan tekstur nasi pulen sertamutu dan kualitas beras bagus.

Sumber: www .batan.go.id

WawasanBiologi


Kaji Diri

Mutasi

Macam-macam mutasi

Mutasi kromosom

Perubahanstruktur fisik

• Delesi• Translokasi• Duplikasi• Inversi• Katenasi

• Penggeseranbasa nitrogen

• Insersi• Delesi Perubahan set

kromosom

• Euploidi• Aneuploidi

Penyebab mutasi

Mutasi alami

• Sinar ultraviolet• Sinar kosmis

Mutasi buatan

Mutagen kimia

• DDT• Pestisida

• Sinar X• Sinar , ,

dibedakan menjadi

disebabkan oleh

terdiri atas

disebabkan oleh

melalui proses contoh

contoh

terdiri atas

terdiri atas

contoh

1. Mutasi merupakan peristiwa perubahan jumlahmateri genetik sebuah sel. Mutasi terdiri atas mutasigen dan mutasi kromosom. Kedua jenis mutasitersebut disebabkan oleh faktor yang berbeda.

2. Mutasi gen dapat terjadi melalui penggantianpasangan basa, insersi, dan delesi pasangan basa.

3. Mutasi kromosom dapat terjadi akibat perubahanstruktur fisik kromosom dan perubahan setkromosom. Perubahan struktur fisik kromosomdapat terjadi dengan cara delesi kromosom, inversikromosom, katenasi kromosom, duplikasi kromosom,dan translokasi kromosom. Adapun perubahan setkromosom dapat terjadi dengan cara euploidi dananeuploidi.

4. Euploidi mengakibatkan perubahan seluruh setkromosom sehingga individu dapat memiliki satuset kromosom (monoploid = n), dua set kromosom(diploid = 2n), tiga set kromosom (triploid = 3n) danseterusnya hingga banyak set (poliploid).

Rangkuman5. Aneuploidi berupa perubahan jumlah kromosom

dalam satu set kromosom. Dapat berupa pengu-rangan dan penambahan jumlah kromosom. Padamanusia, aneuploidi mengakibatkan kelainan yangdikenal dengan sindrom Klinefelter (44A + XXY),sindrom Turner (44A + X), sindrom Down (45A +XY atau 45A + XX), sindrom Edwards, sindromPatau, dan sindrom Jacobs (44A + XYY).

6. Penyebab mutasi ada yang disengaja atau buatan,dan ada pula yang alami. Mutasi alami tidak dipe-ngaruhi oleh campur tangan manusia, tetapi lebihdisebabkan oleh faktor luar, seperti sinar ultravioletdan sinar kosmis.

7. Peristiwa mutasi buatan penyebabnya terdiri ataskimia dan fisika. dari hal tersebut, penyebabnyadisebut juga mutagen kimia dan mutagen fisika.

Setelah mempelajari materi dan peta konsep BabMutasi, Anda diharapkan dapat menjelaskan bagaimana suatumutasi dapat terjadi, jenis-jenis mutasi, serta dampak danmanfaat mutasi bagi kehidupan. Sebagai pendukung evaluasi

belajar Anda, rumuskan materi yang belum Anda pahami.Kemudian, diskusikan dengan teman-teman atau guru Anda.Apakah manfaat mempelajari mutasi bagi Anda?

Mutagen kimia

contoh

P e t aKonsep

Mutasi 121

1. Mutagenesis adalah ….a. mutasi yang terjadi pada bentuk kromosomb. peristiwa terjadinya mutasic. perubahan pada basa nitrogend. faktor yang menyebabkan mutasie. mutasi yang terjadi pada fenotipe

2. Salah satu keuntungan mutasi yang dilakukanpada tumbuhan adalah dihasilkannya semangkatanpa biji. Jika dilihat dari kelestarian tumbuhantersebut dapat merugikan, karena ….a. tidak dapat melakukan pembelahan selb. tidak ada kromosom yang terbentukc. gagalnya proses nondisjunctiond. tidak dapat meneruskan keturunannya sebab

tidak ada sel-sel generatife. tidak adanya sel-sel vegetatif

3. Berikut yang bukan merupakan faktor-faktorpenyebab terjadinya mutasi kromosom adalah …a. depurinasi d. translokasib. delesi e. inversic. duplikasi

4. Semangka tanpa biji merupakan hasil mutasi. Hasilmutasi ini menghasilkan keturunan ….a. tetrapoliploidi d. triploidib. autopoliploidi e. poliploidic. diploidi


Gambar tersebut menunjukkan ....a. inversi d. transformasib. translokasi e. delesic. duplikasi

6. Mutasi gen dapat disebabkan oleh beberapa halberikut, yaitu ....a. depurinasi, translokasi, inversib. dimer timin, depurinasi, inversic. deaminasi, depurinasi, inversid. translokasi, delesi, duplikasie. depurinasi, deaminasi, dimer timin

7. Seseorang yang berkariotipe 47 XXY atau 44A+XXYmengalami ....a. sindrom Jacobsb. sindrom Patauc. sindrom Turnerd. sindrom Klinefeltere. sindrom Edwards

8. Berikut merupakan mutagen fisika, yaitu ....a. DDT, sinar , sinarb. fumigant, DDT, gliserolc. gliserol, formaldehida, pestisidad. fumigant, formaldehida, sinare. sinar , sinar, sinar

9. Sindrom Down terjadi karena kelebihan satukromosom, tepatnya pada kromosom nomor ....a. 13 d. 21b. 14 e. 22c. 15

10. Mutasi yang diturunkan disebabkan oleh ....a. mutasi yang mengenai sel-sel kelamin

(gonosom)b. mutasi yang hanya mengenai sel-sel tubuh

(autosom)c. kesalahan pada saat meiosisd. kesalahan replikasi DNAe. mutagen alami

11. Seseorang yang jumlah kromosomnya dirumuskan2n–1, mengalami mutasi ....a. disomi d. monosomib. trisomi e. tetrasomic. pentasomi

12. Sinar rontgen atau sinar X pada sel dapat menim-bulkan ....a. ionisasi pada RNAb. ionisasi pada genc. ionisasi pada DNAd. ionisasi pada badan sele. ionisasi pada kromosom

13. Orang yang memiliki ciri diderita oleh wanita, alatkelamin bagian dalam tidak berkembang, steril, danketerbelakangan mental adalah ciri penderitasindrom ....a. sindrom Turnerb. sindrom Jacobsc. sindrom Downd. sindrom Klinefeltere. sindrom Patau

14. Sindrom cri-du-chat adalah contoh mutasi kromosompada peristiwa ....a. duplikasi d. translokasib. euploidi e. delesic. inversi

15. Berikut ini yang bukan merupakan dampak darimutasi yang merugikan adalah ....a. dihasilkan keturunan yang sterilb. hasil mutasi akan diturunkan kepada keturunan-

nyac. dihasilkan keturunan yang cacatd. menghasilkan organisme unggule. dihasilkan organisme yang tidak memiliki alat

generatifnya.



Sumber: Biologi E ploring Life, 1994


16. Kromosom dapat mengalami kerusakan sepertiberikut, kecuali ....a. inversi d. translokasib. delesi e. suksesic. inversi


Susunan kromosom penderita pada gambar tersebutadalah ....a. 45A + XY atau 45A + XXb. 44A + X atau 44A + Y

c. 44A + XYY atau 44A + XXYd. 44A + XXYe. 43A + XXY atau 42A + XYY

18. Berikut merupakan salah satu mutagen buatanadalah ....a. mutagen biologi d. mutagen inversib. mutagen toksik e. mutagen fisikac. mutagen variasi

19. Perubahan yang terjadi pada jumlah set keseluruhangen atau genom disebut ....a. translokasi d. katenasib. aneuploidi e. delesic. euploidi

20. J. Langdon Down adalah orang yang menemukansindrom ....a. sindrom Turnerb. sindrom Klinefelterc. sindrom Pataud. sindrom Edwardse. sindrom Down


1. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan muta-genesis, mutan, dan mutagen.

2. Apakah yang dimaksud dengan euploidi dananeuploidi?

3. Jelaskan perbedaan antara mutasi gen dan mutasikromosom.

4. Sebutkan dampak dari mutasi baik yang meng-untungkan maupun yang merugikan.

5. Sebutkan contoh mutagen kimia dan mutagenfisika.


Soal Tantangan

1. Mutasi dapat terjadi pada setiap jenis sel. Akantetapi, hanya mutasi pada sel reproduksilah yangakan diturunkan kepada generasi selanjutnya.Andaikan pada perkembangan embrio kuda,terjadi mutasi pada sel di lapisan ektoderm yangmengakibatkan warna kuda tersebut berbeda.Normalkah genotipe kulit kuda tersebut? Apakahsifat tersebut dapat diturunkan? Jelaskan.

2. Beberapa waktu lalu, di Indonesia gencarditayangkan film-film fiksi ilmiah mengenaimakhluk-makhluk luar biasa dan super yangdiakibatkan oleh mutasi, seperti Hulk, X-Men, danSpiderman. Apakah hal tersebut mungkin terjadi?Jelaskan pendapat Anda.

123


Evaluasi Materi Semester 1

1. Faktor internal yang memengaruhi pertumbuhandan perkembangan pada tumbuhan adalah ....a. suhu d. makananb. cahaya e. pHc. hormon

2. Hormon yang termasuk ke dalam jenis hormonpenghambat pertumbuhan adalah ....a. auksin d. giberelinb. sitokinin e. tiroksinc. etilen

3. Hasil proses dekarboksilasi satu molekul asampiruvat pada proses respirasi aerob adalah ....a. asetil-KoA, ATP, dan CO2b. asetil-KoA, NADH, dan CO2c. asetil-KoA NADPH2, dan CO2d. asetil-KoA, ATP, dan NADHe. asetil-KoA, ATP, dan NADPH2

4. Proses dalam repirasi aerob yang menghasilkanH2O adalah ....a. glikolisisb. dekarboksilasi oksidatifc. siklus Krebsd. siklus asam sitrate. transfer elektron

5. Kerja enzim dipengaruhi oleh faktor-faktor berikut,kecuali ....a. karbohidrat d. pHb. suhu e. kofaktorc. inhibitor

6. Cara penghambatan enzim dengan membentukpenghambat yang mirip bentuk substrat merupa-kan tipe penghambatan ....a. alosterik d. nonkompetitifb. umpan balik e. induced fitc. kompetitif

7. Pada fermentasi oleh ragi dihasilkan zat-zat dibawah ini, kecuali ....a. air d. energib. karbondioksida e. panasc. etanol

8. Dalam tahapan respirasi aerob, tahapan terbanyakyang menghasilkan ATP adalah ....a. glikolisisb. dekarboksilasi oksidatifc. siklus Krebsd. transpor elektrone. siklus asam karboksilat

9. Reaksi terang fotosintesis terjadi di ....a. membran tilakoidb. sitoplasmac. stroma

d. ribosome. ruang antarmembran

10. Cahaya yang efektif untuk berlangsungnya prosesfotofosforilasi adalah ....a. merah dan hijau d. merah dan nilab. hijau dan biru e. nila dan kuningc. hitam dan merah

11. Berikut ini yang bukan ciri reaksi terang fotosintesisadalah ....a. penerimaan energi cahaya oleh klorofilb. cahaya efektif merah dan hijauc. fotolisis aird. pembentukan ATP dan NADPHe. terjadi perpindahan elektron

12. Pengikatan karbon dioksida dalam proses pem-bentukan karbohidrat pada tumbuhan dilakukanoleh senyawa ....a. RDP d. APGb. PGA e. DPGAc. PGAL

13. Berikut ini yang bukan merupakan ciri anabolismedalam tubuh adalah ....a. menghasilkan panasb. memerlukan energic. terbentuk senyawa kompleksd. terjadi di dalam sele. kebalikan dari katabolisme

14. Berikut ini yang merupakan sifat gen adalah ....a. menempati sentromer dari kromosomb. berduplikasi pada tahap profasec. mempunyai berat molekul kecild. berperanan dalam proses translasi sintesis

proteine. membawa informasi genetik

15. Gula pentosa DNA berbeda dengan RNA, karenagula DNA ....a. deoksiribosa d. purinb. ribosa e. pirimidinc. glukosa

16. Pada rantai DNA membuka pilinannya danmasing-masing membentuk komplementernyamerupakan teori replikasi DNA secara ....a. konservatif d. bireksionalb. semikonservatif e. dua arahc. dispersif

17. Replikasi DNA berlangsung dalam organel ....a. ribosom d. REb. badan golgi e. vakuolac. nukleus


18. Peristiwa transkripsi yang dilakukan oleh DNAsense memerlukan enzim ....a. DNA restriksi d. RNA polimeraseb. RNA restriksi e. DNA ligasec. DNA polimerase

19. Organisme yang mengalami mutasi sehinggamenghasilkan fenotipe baru disebut ....a. mutan d. aberasib. alel e. mutagenesisc. mutagen

20. Pada mutasi gen disebabkan oleh salah satunyadimer timin. Dimer timin adalah ....a. hidrolisis spontan pada gugus adeninb. delesi pada gugus adeninc. ikatan kovalen yang terjadi di antara dua timind. replikasi pada sitosine. perubahan susunan salinan DNA asal

21. Pada mutasi kromosom dapat terjadi perubahan arahdari segmen kromosom, peristiwa ini disebut ….a. translokasi d. duplikasib. delesi e. inversic. transisi

22. Anafase lag adalah ....a. peristiwa bertambahnya kromosomb. peristiwa bertambahnya perangkat kromosomc. peristiwa tidak melekatnya salah satu kromatid

pada benang gelendong di tahap anafased. peristiwa gagal berpisahe. perubahan set kromosom pada tahap anafase

23. Jumlah kromosom normal manusia pada wanitaadalah ….a. 22AA + X d. 22A + XYb. 21AA + XY e. 22AA + XXc. 22A + XX

24. Kelainan yang terjadi akibat autosomnya berlebihsatu pada kromosom nomor 21 adalah ….a. sindrom Down d. sindrom Pataub. sindrom Jacobs e. sindrom Turnerc. sindrom Klinefelter

25. Berikut ini yang bukan merupakan mutagen kimiaadalah ….a. DDT d. pestisidab. fumigant e . sinar Xc. gliserol

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar pada buku latihan Anda.1. Jelaskan hormon yang memengaruhi pertumbuhan

dan perkembangan tumbuhan.2. Jelaskan perbedaan antara respirasi aerob dan

anaerob.3. Peristiwa apa sajakah yang berlangsung dalam

reaksi terang fotosintesis?4. Apakah peranan pembelahan mitosis bagi makhluk

hidup?5. Apakah yang dimaksud dengan transkripsi dan

translasi?

6. Sebutkan tahap-tahap pada meiosis. 7. Apakah yang dimaksud dengan sitokinesis?

8. Jelaskan apakah yang dimaksud dengan muta-genesis, mutan, dan mutagen.

9. Jelaskan perbedaan antara mitosis dan meiosis.10. Apakah yang dimaksud dengan translokasi

kromosom dan inversi kromosom?

125

Berdasarkan hasil penghitungan menggunakan karbon aktif, seranggapada gambar di atas telah berusia kurang lebih 35 juta tahun. Ia mati terjebakdi dalam getah yang dikeluarkan oleh tumbuhan pinus. Berkat lapisan resinyang menutupinya, serangga ini masih tetap berada dalam keadaan yangutuh sehingga membantu peneliti untuk mempelajari banyak hal di masatersebut. Tidak hanya serangga ini yang telah mendiami bumi selama jutaantahun, ada juga makhluk hidup lain yang telah berkembang dari bentuksederhana sehingga akhirnya menjadi bentuk yang kompleks dan unik.Sungguh kekuasaan Maha Pencipta yang tiada bandingannya.

Satu hal yang perlu Anda ingat, perubahan ini berlangsung dalam waktuyang lama, jutaan tahun. Selama perjalanan waktu tersebut, banyak hal yangterjadi dalam rangkaian kejadian evolusi. Evolusi merupakan suatu teoriilmu sains, sama seperti teori relativitas. Anda akan mempelajari tentangteori evolusi, mekanisme dari evolusi, serta bukti-bukti evolusi.

Evolusi

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami teori evolusi serta implikasinya padakehidupan dengan cara menjelaskan teori, prinsip, dan mekanisme evolusi biologi. Selian itu,Anda akan mampu mengomunikasikan hasil studi evolusi biologi serta mendeskripsikankecenderungan baru tentang teori evolusi.

7B a b 7

A. Teori EvolusiB. Mekanisme

EvolusiC. Asal-Usul

Kehidupan



A Teori EvolusiTeori evolusi, sejak kemunculannya merupakan suatu hal yang meng-

gemparkan. Hingga kini, bukti-bukti mengenai evolusi terus dicari. CharlesDarwin sebagai salah seorang tokoh teori evolusi dianggap sebagai bapakevolusi. Apa yang dimaksud dengan evolusi? Apa yang mendasari teori ter-sebut? Adakah bukti-bukti bahwa evolusi terjadi? Pelajarilah uraian berikut ini.

1. Sejarah Teori EvolusiGagasan mengenai teori evolusi, dimulai oleh seorang naturalis ber-

kebangsaan Inggris bernama Charles Darwin. Pemikirannya mulai munculsetelah ia menerima tawaran dari Angkatan Laut Inggris untuk berkelanamengelilingi dunia menggunakan kapal layar HMS Beagle selama 5 tahuntanpa bayaran (Gambar 7.1).

Suatu saat di akhir tahun 1835, rombongan kapal ini mendarat di se-buah pulau di Amerika Selatan yang dikenal dengan nama Pulau Galapagos.Selama tiga minggu di pulau ini, Darwin telah banyak mengambil sampeltumbuhan, reptil, dan hewan-hewan lainnya. Hal yang paling mengesankanbagi Darwin adalah adanya burung-burung dari famili Fringilidae yangmemiliki paruh dengan bentuk yang beraneka ragam. Variasi yang dimilikiburung tersebut ternyata tidak hanya terlihat pada bentuk paruhnya saja,tetapi juga dari jenis makanannya. Setiap jenis makanan ternyata telah menjadimakanan utama bagi salah satu jenis burung famili Fringilidae ini. Darwinjuga menemukan bahwa hanya sedikit burung jenis lain selain familiFringilidae yang terdapat di pulau tersebut.

1. Apakah yang dimaksuddengan evolusi?

2. Menurut pendapat Anda,apa sajakah yang dapatdijadikan sebagai buktievolusi?

3. Apakah perbedaan antarateori abiogenesis danbiogenesis?

PramateriSoal

Sumber: Biology: The nity and Diversity of Life, 1995

a b

c

(a) Replika kapal layar HMSBeagle yang ditumpangi olehDarwin. (b) Alur perjalanan

Darwin.(c) Kepulauan Galapagos.

Pinta

Marchena Genovesa

Santiago

Fernandina

Isabela

Santa Cruz

San Cristobal

EspanolaFloreana

Garis khatulistiwa

Gambar 7.1

Evolusi 127

Setelah pulang kembali ke Inggris, Darwin menemukan permasalahandalam menjelaskan mengapa setiap daerah yang dia kunjungi memilikikeanekaragaman yang berbeda. Hal yang selalu paling membuatnya ter-tarik adalah kenyataan mengenai bentuk-bentuk paruh dari burung finchyang dia temukan di Pulau Galapagos (Gambar 7.2).


Koloni asli

Ciridopsana Himationesanguinea

Psittirostrapsittacea

Psittirostrakona

Psittirostraballieui

Psittirostra palmeri

PseudonestorxanthrophrysDrepanis funerea

Loxopssagittirostris

Loxopsvirens

Loxipscoccinea

Hernignathuslucidus

Hernignathus wilsonl

Hernignathusobscurus Keanekaragaman dari bentuk

paruh burung finch yangterdapat di pulau Galapagos.Apakah perbedaan utamaburung burung ini?

Gagasan tentang asal-usul organisme ini ternyata tidak dikemukakanoleh Darwin seorang. Seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris lainnya, yakniAlfred Russel Wallace (Gambar 7.3a) juga menyatakan hal yang samamengenai konsep asal-usul organisme.

Wallace berlayar ke Malaysia untuk mengamati keanekaragaman diwilayah tersebut. Kemudian, Wallace melanjutkan penelitannya di Kalimantan.Untuk penelitiannya lebih lanjut, Wallace pun kemudian pergi ke Sulawesidan Maluku. Di sana Wallace melihat banyaknya perbedaan jenis flora danfauna yang ada di Indonesia bagian barat dan Indonesia bagian timur.

Di Kepulaan Aru, Wallace menderita malaria. Pada saat itu, belumditemukan obat untuk menyembuhkan penyakit tersebut. Ketika pada suatuhari Wallace tiba-tiba sembuh, timbullah pemikiran mengenai kesembuhan-nya tersebut. Dari kejadian itu, timbullah ide mengenai hukum alam siapayang kuat, dialah yang menang (survival of the fittest). Pemikirannya ini,ternyata serupa dengan pemikiran Darwin (Iskandar, 2001: 18-19).

Darwin kemudian bersama-sama dengan Wallace memublikasikan hasilpengamatannya di suatu pertemuan Linnean Society di London pada tahun1859. Darwin menuliskan sebuah buku yang berjudul The Origin of Spesies byMeans of Natural Selection.

Sebelum Darwin mengemukakan teori evolusinya, banyak ilmuwan yangsudah mengemukakan teori evolusi (Gambar 7.3). Berikut adalah beberapateori evolusi yang telah dicetuskan berbagai ilmuwan.


TokohBiologi

b

Sumber: www.biografiasyvidas.com

a c

Charles Darwin(1809–1882)

Charles Darwin bekerja keraslebih kurang selama 20 tahununtuk mengumpulkan bukti-bukti pemikirannya tentangevolusi dan seleksi alam. Padatahun 1859, Darwin akhirnyamenerbitkan bukunya yangterkenal dengan judul “Therigin of pecies by Means of

Natural election”.

Gambar 7.2

Tokoh-tokoh yangmengemukakan teori evolusi,yakni (a) Alfred RusselWallace, (b) George Cuvier,dan (c) Jean Baptiste deLamarck.

Gambar 7.3


• Teori Cuvier• Teori Darwin• Teori Lamarck

Kata Kunci

a. Teori CuvierTeori ini dikemukakan oleh George Cuvier (Gambar 7.3b). George

Cuvier (1769–1832) menyatakan bahwa setiap spesies tercipta secara terpisah.Ia menjelaskan bahwa anak seorang atlet tidak serta merta memiliki ototyang kuat begitu dilahirkan tanpa adanya latihan dan olahraga. Namun,Cuvier tidak membantah mengenai adanya faktor yang diturunkan darigenerasi ke generasi dan ia tidak mengetahui faktor penyebabnya.

b. Teori LamarckTeori ini dikemukakan oleh Jean Baptiste de Lamarck (Gambar 7.3c).

Lamarck merupakan ahli dalam hal studi perbandingan dan evolusi. Lamarckmengemukakan teori bahwa perkembangan struktur suatu organismeberhubungan dengan perubahan lingkungannya. Teori Lamarck kemudiandikenal dengan teori use dan disuse. Dalam pandangan Lamarck, evolusiterjadi karena adanya organ yang dipakai dan tidak dipakai. Secara seder-hana, Lamarck mencontohkan bahwa evolusi leher zarafah yang panjangdisebabkan tingginya pohon yang menjadi sumber makanan zarafah. Zarafahharus terus-menerus menjulurkan lehernya untuk menggapai makanan. Olehkarena itu, zarafah memiliki leher yang panjang. Kemudian, struktur leherpanjang ini diturunkan pada generasi selanjutnya hingga kini.

c. Teori DarwinDalam bukunya yang berjudul ''The Orgin of Species by Means of Natural

Selection,'' Charles Darwin mengungkapkan teorinya mengenai evolusi. Pokokutama dari teori Darwin tersebut adalah sebagai berikut.1) Perubahan-perubahan yang terjadi pada suatu organisme disebabkan

oleh seleksi alami (natural selection).2) ''Survival of the fittest'', artinya siapa yang paling kuat dia akan bertahan.

Darwin mengemukakan bahwa individu yang kuat akan bertahan danakan mewariskan sifat ke generasi berikutnya.

3) ''Struggle for existance'', artinya berjuang keras untuk bertahan hidup.Individu yang tidak dapat bertahan akan mati dan terjadi kepunahan,sedangkan yang bertahan akan melanjutkan hidupnya dan bereproduksi.

d. Teori WeismannOrang yang mengemukakan teori ini adalah August Weismann (1834–

1914). Weismann adalah seorang ahli biologi berkebangsaan Jerman. Dalamteorinya dinyatakan bahwa evolusi terjadi karena adanya seleksi alamterhadap faktor genetis.

Pada gambar di samping, terlihat pem-basmian hama menggunakan pestisida.Pestisida tersebut disemprotkan mengguna-kan pesawat. Beberapa hama mati, tetapi adasatu yang bertahan.

Hama tersebut melangsungkan per-kawinan dengan hama lainnya. Dari ketu-runan yang ada, ternyata menghasilkanhama-hama yang resisten terhadap pestisida.Menurut Anda, apakah keturunan hamatersebut telah berevolusi sehingga menjadiresisten terhadap pestisida? Jelaskan. Dis-kusikanlah dengan kelompok Anda.

mati

resisten

keturunan yang resisten

Tugas Ilmiah 7.1

Evolusi 129

2. Perdebatan Ilmuwan Tentang EvolusiBanyaknya ahli yang mengajukan teori-teori evolusinya, menimbulkan

pertentangan pendapat di antara ilmuwan-ilmuwan tersebut. Hasilpengamatan setiap ilmuwan berbeda. Hal tersebut dapat dipahami karenateori evolusi yang dikemukakan hanya didasarkan atas pengamatan bukti-bukti evolusi, bukan berdasarkan eksperimen di laboratorium sehinggahasilnya belum pasti.

a. Teori Lamarck dan Teori DarwinLamarck mengemukakan bahwa zarafah berleher panjang karena

kebiasaan menjulurkan lehernya terus-menerus untuk mencari makanan dipohon yang tinggi. Darwin membantahnya dengan mengemukakan bahwazarafah yang berleher panjang dan zarafah yang berleher pendek sudahada sebelumnya. Seleksi alam menyebabkan zarafah berleher pendek punahdan menyisakan zarafah yang berleher panjang. Pendapat manakah yangsesuai dengan pendapatmu? Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah Gambar 7.4.

Teori Lamarck

Zarafah awalnya berleher pendekdan tidak bisa menjangkau

makanannya.

Akhirnya, terbentuk zarafahyang berleher panjang.

Setelah kawin, zarafah menghasilkanketurunan yang berleher panjang.

a

Teori Darwin

Seleksi alam menyebabkan zarafahberleher pendek mati karena tidak bisa

menjangkau makanannya.

Akhirnya, hanya zarafah yangberleher panjang saja yang dapat

bertahan dari persaingan.

Zarafah pada awalnya ada yangberleher pendek dan berleher

panjang bersaing untukmendapatkan makanan.

b


Perbedaan teori mengenai leherzarafah yang dikemukakan oleh(a) Lamarck dan (b) Darwin

Apa perbedaannya?

b. Teori Lamarck dan Teori WeismannTeori yang dikemukakan oleh Lamarck juga dibantah oleh Weismann.

Weismann menyanggah teori Lamarck ini dengan melakukan percobaanpemotongan ekor tikus dan mengawinkan sesamanya selama 22 generasi.Ternyata setiap generasi tidak pernah menghasilkan tikus yang berekorpendek. Generasi tikus yang ke-23 tetap berekor panjang. Dengan berbekalinformasi ini, Weismann menggugurkan teori yang diajukan oleh Lamarck.

Gambar 7.4


Weismann mengungkapkan bahwa pengaruh genetis merupakan faktor lainyang menyebabkan adanya variasi. Hal ini ia temukan pada saat mengamatiproses pembelahan sel. Faktor genetis inilah yang kemudian diwariskankepada keturunannya.

c. Teori Darwin dan Teori WeismannSebenarnya, teori yang dikemukakan oleh kedua tokoh ini tidak

bertentangan. Teori Weismann bahkan lebih menjelaskan teori seleksi alamyang dikemukakan oleh Charles Darwin. Weismann berpendapat bahwaperubahan sel tubuh akibat pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan.Proses evolusi akan terjadi jika ada perubahan pada sel kelamin. Per-bedaannya dengan Darwin adalah Darwin berpendapat bahwa evolusi terjadimelalui seleksi alam. Adapun Weismann, mengatakan bahwa evolusimerupakan gejala seleksi alam terhadap faktor genetis.

3. Definisi Teori EvolusiPada materi sebelumnya, Anda telah mengenal istilah evolusi. Apakah

itu evolusi? Sebagai suatu ilmu, teori evolusi berkembang sesuai denganperkembangan ilmu yang menyertainya.

Evolusi adalah ilmu tentang perubahan-perubahan organisme yangberangsur-angsur menuju kepada kesesuaian dengan waktu dan tempat.Dari definisi tersebut, evolusi tidak akan pernah membuktikan bagaimanakera berubah menjadi manusia. Evolusi bukan proses perubahan dari suatuorganisme (spesies) ke organisme (spesies) yang lain.

Evolusi merupakan perubahan frekuensi alel suatu populasi per satuanwaktu. Menurut teori evolusi, kera mempunyai hubungan kekerabatan yangdekat dengan manusia. Teori evolusi tidak menerangkan bahwa kera adalahnenek moyang langsung dari manusia. Pada dasarnya, teori evolusi men-jelaskan bahwa perubahan frekuensi alel dari suatu populasi merupakanproses evolusi. Dengan demikian, semua organisme berevolusi dari waktuke waktu (Iskandar, 2001: 85). Untuk lebih jelas tentang frekunsi alel, dapatAnda pelajari pada subbab selanjutnya.

Pada zaman Aristoteles hingga zaman Linnaeus, suatu spesies dianggaptetap, tidak mengalami perubahan dari waktu ke waktu. Akan tetapi, setelahteori evolusi muncul, pendapat itu berubah. Suatu populasi organismeberubah dari waktu ke waktu sesuai dengan kondisi lingkungannya (seleksialami). Oleh karena itu, organisme akan tetap berada dalam kondisi yangcocok dengan lingkungannya. Apakah manusia mengalami perubahan?

4. Perkembangan Teori EvolusiTeori evolusi, seperti ilmu lainnya, juga berkembang sesuai dengan

perkembangan ilmu yang terkait dengannya. Lamarck, sesuai denganperkembangan ilmu saat itu, menyimpulkan bahwa evolusi dipengaruhi olehadaptasi makhluk hidup tersebut terhadap lingkungannya. Contoh, zarafahyang tadinya berleher pendek akan berkembang menjadi zarafah yangberleher panjang. Mengapa hal ini menurut Lamarck dapat terjadi? MenurutLamarck, hal yang diperoleh dari latihan dapat diturunkan kepada anaknya.

Setelah sekitar lima puluh tahun Lamarck mengemukakan teorinya,Darwin mengemukakan teori evolusi menurut hasil penelitiannya. Teorievolusi Darwin ini dimuat dalam bukunya yang berjudul On The Origin ofSpecies by Means of Natural Selection. Dalam bukunya ini, Darwin mengemuka-kan dua pokok teori evolusinya, yakni sebagai berikut.a. Spesies yang hidup sekarang berasal dari spesies yang sebelumnya.b. Evolusi terjadi melalui seleksi alami.

Tim peneliti dari Australia danIndonesia telah menemukankerangka manusia di Liang Bua,Flores pada tahun 2003. Timgabungan yang terdiri dari ahlipaleontologi dan arkeologitersebut menemukan kerangkaenam orang berukuran kecil,serta peralatan batu dari waktuantara 94.000 hingga 13.000tahun lalu.

Tim peneliti Australia yangdipimpin Mike Morwood dariUniversitas New England,Australia menamai temuankerangka tersebut dengan namaHomo loresiensis (ManusiaFlores) dan menganggapnyasebagai spesies baru. Pendapatini ditentang oleh kelompokpeneliti terutama oleh pihakTeuku Jacob dari UGM.Berdasarkan temuan beliau,fosil dari Liang Bua ini berasaldari orang katai Flores –sampaisekarang masih bisa diamatipada beberapa populasi disekitar lokasi penemuan– yangmenderita penyakit mikrosefali.Hal ini dikuatkan oleh artikelyang dimuat dalam jurnalProcedings of the NationalAcademy of cience edisi 21Agustus 2006.

Sumber: www.wikipedia.org;www.kompas.com, 28 Agustus 2006

WawasanBiologi

Evolusi 131

Pendapat yang hampir sama dengan Darwin dikemukakan oleh Wallace.Teori evolusi pun semakin berkembang seiring dengan berkembangnya ilmugenetika. Hukum pewarisan sifat yang dikenal dengan Hukum Mendel telahmenerangkan banyak hal yang tidak dapat diterangkan oleh teori evolusipada waktu itu. Faktor genetis pun memberi pengaruh besar dalam teorievolusi. Apakah teori evolusi akan berkembang lagi?

Saat ini, setelah struktur DNA ditemukan dan majunya perkembangankomputer, teori evolusi pun berkembang dengan pesat. Kajian evolusi tidakhanya dilihat dari bentuk fisik (morfologi), tetapi sudah dilihat dari tingkatDNAnya. Ilmu-ilmu lainnya pun ikut terlibat dalam teori evolusi, sepertiKimia dan Matematika.

Dengan melihat kajian evolusi dari tingkat molekuler (DNA), makakekerabatan dan asal-usul makhluk hidup tampak lebih jelas dan pasti. Halini memberi pengaruh besar juga terhadap Biologi, misalnya dalam penentuanklasifikasi makhluk hidup.

5. Bukti-Bukti Terjadinya EvolusiEvolusi sulit dibuktikan. Namun, banyak hal yang dapat dijadikan

petunjuk adanya evolusi. Untuk meyakinkan adanya suatu proses perubahandari bentuk yang sederhana menjadi bentuk yang lebih kompleks tersebut,kita memerlukan suatu bukti atau petunjuk yang dapat mendukung ataumembantah fakta dari suatu teori.

Uraian berikut ini akan menjelaskan beberapa petunjuk bahwa evolusimemang terjadi, di antaranya adalah variasi dalam satu spesies, adanya fosil,kesamaan kimia, perbandingan anatomi (homologi dan analogi).

a. Variasi dalam Satu SpesiesApakah Anda dapat membedakan teman-teman Anda? Tidak ada yang

sama persis, bukan? Tentu, karena mereka memiliki karakter wajah ataupostur yang berbeda satu sama lain.

Perbedaan di antara teman-temanmu tersebut dapat dikatakan sebagaivariasi. Variasi individu dalam satu spesies terjadi karena pengaruh beberapafaktor, yakni genetis dan lingkungan (perhatikan Gambar 7.5).

b. FosilSisa-sisa hewan dan tumbuhan yang ditemukan pada batuan sedimen

memberikan informasi mengenai peristiwa yang terjadi di masa lalu(Gambar 7.6). Bukti-bukti ini menunjukkan fakta bahwa telah ada variasimakhluk hidup. Beberapa spesies yang telah punah memiliki karaktertransisional antarkelompok utama organisme yang masih ada. Hal inimenunjukkan bahwa jumlah spesies tidak tetap, tetapi bisa berubah berkurangatau bertambah dalam jangka waktu yang panjang.

Sumber: Biology: DiscoveringLife, 1991

Gambar 7.5Beberapa contoh variasi yangterdapat pada satu spesieskumbang.

a b


Fosil merupakan salah satubukti evolusi. Contohnya(a) fosil daun dan (b) fosilArchaeoptery yang memilikimorfologi seperti reptil danburung.

Gambar 7.6



Bagaimanakah perubahan populasi kedua jenis kupu-kupu tersebut dapatterjadi?

• Fosil• Radioisotop

Kata Kunci

Bukti-bukti yang ada juga menunjukkan bahwa terdapat celah padacatatan fosil disebabkan tidak lengkapnya data. Semakin banyak kita mem-pelajari evolusi dari spesies yang spesifik, celah tersebut atau "rantai yanghilang" dapat terisi dengan spesimen fosil transisional. Salah satu masalahyang sering diperdebatkan sehubungan dengan penelitian mengenai fosiladalah seberapa akurat pengukuran umur fosil.

Berdasarkan umur geologi, pengukuran pada fosil dapat bersifat relatifatau pasti. Relatif ini dilakukan berdasarkan fosil mana yang dianggap lebihtua dari yang lain. Sementara itu, pengukuran umur fosil secara lebih pastidilakukan dengan bantuan pelapukan radioaktif.

Pengukuran secara radioaktif ini telah dilakukan mulai tahun 1920-an.Semenjak pengukuran pertama pada batuan bumi, telah dikembangkan lebihdari 10.000 jenis radioisotop yang dapat berfungsi mengukur umur daribatuan atau fosil. Dengan begitu, pengukuran terhadap fosil tidak hanyadilakukan dengan satu jenis isotop saja, tetapi juga diuji kembali denganmenggunakan jenis isotop yang lain untuk mendapatkan kepastian mengenaiumur suatu fosil. Dengan cara ini, para ilmuwan yang terlibat dalampengerjaan fosil dapat memublikasikan revisi umur skala geologi setiapbeberapa tahun sekali. Dari setiap revisi ini, diketahui bahwa pergeseranumur-umur batuan (masa geologi) hanya terjadi untuk beberapa ratus tahun,sedangkan pembagian umur pada batuan muda relatif stabil.

Gambar berikut adalah kupu-kupu Biston betularia. Terdapat jenis yangberwarna hitam dan yang berwarna putih. Sebelum revolusi industri, jumlah kupu-kupu yang berwarna putih lebih banyak dibandingkan dengan jumlah yangberwarna hitam. Akan tetapi, setelah revolusi industri terjadi, populasi kupu-kupu berwarna hitam lebih banyak dibandingkan yang berwarna putih.

Tugas Ilmiah 7.2

c. Kemiripan Susunan BiokimiaPada dasarnya, makhluk hidup di bumi serupa apabila dilihat struktur

anatomi dasar dan komposisi kimianya. Baik itu sel sederhana seperti protozoamaupun organisme dengan jutaan sel? Semua makhluk hidup bermula darisel tunggal yang bereproduksi sendiri dengan proses pembelahan yang serupa.Dalam waktu hidup yang terbatas, mereka juga tumbuh menua dan mati.

Pada prinsipnya, beberapa jeniselemen bumi tertentu bersifatradioaktif. Elemen-elemen iniakan lapuk dan luruh pada waktuyang dapat diprediksi. Ahlikimialah yang akan mengukurwaktu paruh dari setiap elementersebut. Waktu paruh adalahwaktu yang diperlukan olehsebuah radioaktif untuk meluruhmenjadi setengahnya mem-bentuk formasi baru yang lebihstabil. Dengan membandingkanbagian radioaktif yang meluruhpada sampel batuan, waktuparuh dan umur batuan tersebutdapat diperkirakan.


WawasanBiologi

Evolusi 133


Manusia Anjing Lumba-lumba Kelelawar

Sumber: CD mage tockbyte

a b c

Semua hewan dan tumbuhan menerima karakter spesifik dari induknyadengan cara mendapatkan kombinasi gen tertentu. Ahli biologi molekularmenemukan bahwa gen merupakan segmen molekul DNA dalam sel-sel.Segmen-segmen DNA ini mengandung kode-kode kimia untuk membentukprotein dengan berikatan bersama asam amino tertentu dengan urutan yangspesifik.

Semua jenis protein pada makhluk hidup hanya disusun oleh 20 jenisasam amino. Kode DNA memiliki bahasa sederhana yang sama untuk semuamakhluk hidup. Ini merupakan bukti yang menjadi dasar kesatuan kehidupanmolekular.

Sebagai tambahan, kebanyakan makhluk hidup mendapatkan energiyang diperlukan untuk berbagai kegiatan secara langsung atau tidak langsungdari matahari. Ada yang melalui proses fotosintesis atau memperoleh denganmengonsumsi tumbuhan hijau dan organisme lainnya yang memakantumbuhan.

d. Perbandingan Anatomi (Homologi dan Analogi)Jika Anda perhatikan dengan saksama organ-organ tubuh hewan

Vertebrata, organ-organ tersebut memiliki struktur dasar yang sama, tetapimemiliki fungsi yang berbeda. Perbedaan fungsi ini terjadi karena adaptasiterhadap lingkungan yang berbeda. Contohnya, tangan manusia dan sayapburung. Tangan manusia lebih cocok untuk memegang, sedangkan sayapburung lebih cocok untuk terbang.

Ahli evolusi berpendapat bahwa kedua organ tersebut awalnya memilikistruktur yang sama. Organ yang memiliki bentuk asal yang sama, namunmemiliki fungsi yang berbeda disebut homologi (Gambar 7.7).

Adaptasi juga menyebabkan adanya organ yang memiliki fungsi sama,tetapi memiliki struktur dasar berbeda. Hal demikian disebut analogi(Gambar 7.8).

Anggota tubuh yang homologimemiliki bentuk asal yang sama,namun memiliki fungsi yangbeda.

Dari struktur apakah organorgan tersebut?

Gambar 7.7

Analogi yang terdapat pada (a)burung, (b) kelelawar, dan (c)kupu-kupu menunjukkankesamaan fungsi, yakni untukterbang, tetapi berasal daristruktur dasar yang berbeda.

Gambar 7.8

• Analogi• Homologi

Kata Kunci


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Sebutkan tokoh-tokoh yang mengemukakan teori-

teori mengenai evolusi.2. Jelaskan perdebatan-perdebatan yang terjadi antara

tokoh evolusi sehubungan dengan teori-teorinya.

3. Bukti-bukti apa saja yang dapat digunakan sebagaibukti evolusi?


Bagaimanakah evolusi terjadi? Adanya seleksi alami dan variasi genetismerupakan hal utama yang menyebabkan terjadinya evolusi. Perlu dingatkembali bahwa evolusi terjadi dalam populasi, bukan individu.

1. Seleksi AlamiPernahkah Anda memerhatikan katak atau penyu yang bertelur?

Biasanya katak dan penyu bertelur dalam jumlah yang banyak. Akan tetapi,dari jumlah yang banyak itu tidak semuanya akan tumbuh dan berkembangmenjadi individu dewasa. Mengapa hal tersebut dapat terjadi? Apa yangterjadi jika semua telur katak atau penyu dapat tumbuh dewasa?

Evolusi melalui seleksi alami terjadi pada populasi suatu spesies yangberubah dari waktu ke waktu. Seleksi alami dapat memengaruhi populasimelalui tiga macam seleksi alam, yakni seleki alami mengarah, seleksi alamistabilisasi, dan seleksi alami disruptif (Starr and Taggart, 1995: 278-281;Iskandar, 2201; 179–180).

B Mekanisme Evolusi


e. Perbandingan EmbrioBukti evolusi dapat juga dilihat dari perkembangan dan pertumbuhan

organisme. Zigot yang merupakan hasil peleburan antara gamet jantan dangamet betina akan berkembang menjadi embrio. Pada hewan vertebrata,ternyata perkembangan dan pertumbuhan embrio tersebut memperlihatkanbentuk yang mirip satu sama lain. Pada perkembangan lebih lanjut, barulahembrio-embrio tersebut menunjukkan adanya perbedaan. Perhatikan Gambar7.9 berikut.

Berdasarkan gambar tersebut, awal perkembangan embrio ikan hiu,ayam, dan simpanse cukup mirip, meskipun hasil akhirnya berbeda. Padaorganisme dengan kekerabatan yang dekat, umumnya memiliki polapertumbuhan dan perkembangan embrio yang mirip.

Di bab sebelumnya Anda telah mempelajari tentang materi mutasi. Dalammateri mutasi tersebut dipelajari tentang penyebab dan macam-macammutasi. Apakah ada kaitannya antara mutasi dan evolusi?

Misalkan, seekor lalat berukuran2 mm sanggup bertelur sekitar500 butir, dan semua telurberhasil menjadi dewasa dalamsepuluh hari. Menurutperhitungan, dalam satu tahunjumlah lalat akan menutupipermukaan bumi setebal satusentimeter.

Sumber: Catatan uliah Evolusi, 2001

WawasanBiologi

a

b

cPerkembangan embrio (a) ikan

hiu, (b) ayam, dan (c) simpanse

Pada tahap manakah perbedaanmulai terjadi?

Gambar 7.9

Evolusi 135

a. Seleksi MengarahPada seleksi alami ini terjadi seleksi terhadap suatu variasi sifat pada

populasi yang menyebabkan perubahan frekuensi sifat menuju sifat tertentu.Seleksi mengarah mengakibatkan frekuensi alel akan mengarah pada salahsatu ciri. Perubahan ini merupakan respons terhadap keadaan lingkungan.Akibat dari seleksi tersebut, terjadi perubahan frekuensi alel ke salah satukeadaan homozigot.

Contohnya, pada populasi ular bandotan. Ular ini terdiri atas duafenotipe. Satu fenotipe bergaris, sedangkan fenotipe yang satunya lagiberbercak-bercak. Oleh karena hidup di daerah yang beralang-alang makaular bandotan yang berfenotipe bergaris memiliki kemampuan yang baikuntuk menghindar dari predatornya. Bandingkan dengan ular yangbandotan yang berbercak-bercak. Akibatnya, untuk beberapa waktu, di daerahtersebut hanya dapat ditemukan ular bandotan yang bergaris.

Kondisi sebaliknya ditemukan di daerah yang tidak beralang-alang, tetapiberbatu kerikil. Pada daerah berbatu kerikil ini, ular bandotan berbercak-bercak lebih mendominasi. Mengapa demikian?

b. Seleksi StabilisasiPada seleksi stabilisasi, sifat yang paling umum merupakan sifat yang

lebih mampu bertahan hidup. Sifat yang tidak umum (ekstrim) akan selaluterkena seleksi. Misalnya, ada fenotipe siput kuning (alel homozigot) dansiput cokelat tua (alel homozigot). Siput heterozigot memiliki warna cokelatseperti tanah. Oleh karena warna kuning dan cokelat tua terlihat mencolokmaka predator (burung) akan lebih banyak memangsa siput warna kuningdan cokelat tua. Bagaimana dengan siput yang berwarna cokelat sepertitanah (heterozigot)?

Oleh karena siput yang berwarna cokelat seperti tanah adalah heterozigotmaka pada generasi berikutnya akan dihasilkan kembali siput berwarnakuning dan cokelat tua. Dengan demikian frekuensi alelnya akan selalu tetapmendekati 25% kuning, 50% cokelat tanah, dan 25% cokelat tua.

Seleksi Mengarah Seleksi Stabilisasi Seleksi Disruptif

a. Rentang Populasi waktu ke-1

b. Rentang Populasi waktu ke-2

c. Rentang Populasi waktu ke-3

Jum

lah

indi

vidu

a b c

Sumber: Biology: The nity & Diversity of Life, 1995




Jum

lah

indi

vidu




Jum

lah

indi

vidu

Macam-macam seleksi alampada populasi kupu-kupumeliputi (a) seleksi mengarah,(b) seleksi stabilisasi, dan(c) seleksi disruptif.

eleksi manakah yang dapatmenghasilkan spesies baru?

Gambar 7.10


Variasi timbul akibat mutasi, baik mutasi gen maupun mutasi kromosom.Terjadinya mutasi gen menyebabkan terbentuknya alel baru. Alel baru inimerupakan sumber terbentuknya variasi. Variasi dalam suatu populasimerupakan bahan mentah (raw materials) terjadinya evolusi.

Berdasarkan pengetahuan terbaru terdapat dua penyebab terjadinyavariasi genetis, yakni mutasi gen dan rekombinasi gen dalam keturunan.Hal ini sesuai dengan yang dikatakan Hugo De Vries (Gambar 7.12) bahwavariasi genetis merupakan akibat dari mutasi gen dan rekombinasi gen-genpada keturunan baru.

a. Mutasi GenMutasi gen dapat diartikan sebagai suatu perubahan struktur kimia DNA

yang menyebabkan perubahan sifat pada suatu organisme dan bersifatmenurun. Mutasi gen yang tidak dipengaruhi oleh faktor luar tersebut sangatjarang dan umumnya tidak menguntungkan.

Mengapa mutasi gen merupakan salah satu mekanisme evolusi? Untukmenjawabnya Anda perlu memahami terlebih dahulu pengertian angka lajumutasi. Angka laju mutasi adalah angka yang menunjukkan jumlah genyang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh satu individu darisuatu spesies.


a b c d

c. Seleksi DisruptifSeleksi disruptif terjadi pada individu heterozigot. Seleksi ini akan

memecah populasi menjadi dua kelompok yang berbeda, tetapi miliki alelhomozigot. Contohnya, pada suatu populasi kepik terdapat kepik warnakuning (homozigot), hijau (homozigot), dan merah (heterozigot). Olehkarena kepik warna merah sangat mencolok keberaadaannya di antaradedaunan, maka burung pemakan kepik akan mudah untuk menemukandan kemudian memangsanya. Akibatnya, untuk jangka waktu tertentu,keberadaan kepik warna merah sukar untuk ditemukan. Bagaimana kalaukondisi ini berlanjut terus?

Untuk lebih jelas memamahami seleki alam mengarah, seleksi alamstabilisasi, dan seleksi alam disruptif, Anda dapat mempelajari Gambar 7.10.Pada ilustrasi tersebuit, contoh populasinya adalah kupu-kupu.

2. Variasi GenetisDi dalam suatu populasi, terdapat variasi di antara individu-individunya.

Hal tersebut menunjukkan adanya perubahan genetis. Mutasi dapat mening-katkan frekuensi alel pada individu di dalam populasi. Dengan demikian,setiap populasi dapat mengembangkan variasi-variasi yang ada di dalampopulasinya.

Contoh variasi ini terlihat pada ayam yang memiliki jengger berbeda-beda (Gambar 7.11). Lantas apakah hubungan atau kaitan antara variasi,evolusi, dan mutasi?

Variasi yang terdapat padabentuk jengger ayam, meliputibentuk (a) single, (b) walnut,

(c) pea, dan (d) ros.

Gambar 7.11

Evolusi 137

Pada umumnya, angka laju mutasi suatu populasi spesies sangat rendah,yaitu secara rata-rata 1 : 100.000. Artinya, dalam setiap 100.000 gamet terdapatsatu gen yang bermutasi. Meskipun sangat kecil, mutasi merupakan salahsatu mekanisme evolusi yang sangat penting karena:1) setiap gamet mengandung beribu-ribu gen;2) setiap individu mampu menghasilkan ribuan bahkan jutaan gamet;3) banyaknya generasi yang dihasilkan satu spesies selama spesies itu belum

punah.Secara umum mutasi itu merugikan. Peluang mutasi yang menguntung-

kan hanya 1/1.000 dari kemungkinan yang bermutasi. Walaupun peluangini kecil, tetapi karena jumlah spesies dan generasinya sangat besar makapeluang mutasi yang menguntungkan juga menjadi besar.

b. Rekombinasi GenRekombinasi gen merupakan mekanisme yang sangat penting dalam

proses evolusi. Proses rekombinasi gen terjadi melalui reproduksi seksual.Apakah yang dimaksud dengan rekombinasi gen?

Anda dapat membuka kembali materi tentang Genetika. Di sanadijelaskan tentang huku pewarisan sifat, yaitu Hukum I Mendel dan HukumII Mendel. Jika individu dihibrid dikawinkan antarsesamanya, berapakahperbandingan genotipe F1-nya? Berapakah perbandingan genotipe F2-nya?

Ternyata dapat disimpulkan bahwa jika individu-individu dari suatupopulasi melakukan perkawinan secara acak dan setiap genotipe memilikipeluang yang sama maka perbandingan genotipe-genotipenya dari generasi-generasi akan tetap sama. Hal ini sejalan dengan Hukum Hardy-Weinbergyang akan dipelajari berikutnya.

3. SpesiasiDalam evolusi, proses spesiasi merupakan proses yang cukup penting

setelah keanekaragaman. Hal ini dikarenakan salah satu hasil akhir darisemua proses evolusi adalah suatu spesies yang sesuai dengan keadaan alamyang ditinggalinya. Apakah itu spesiasi?

Suatu spesies terbentuk melalui mekanisme tertentu. Prosespembentukan spesies disebut spesiasi. Para ilmuwan membedakan spesiesberdasarkan kemampuan organisme untuk dapat melakukan perkawinandan menghasilkan keturunan yang fertil (subur) atau memiliki kemampuanuntuk melakukan hal tersebut. Memiliki kemampuan berarti kedua organismetersebut dapat melakukan perkawinan dan menghasilkan keturunan fertil,meskipun hal tersebut tidak terjadi di alam.

a. Isolasi ReproduktifBerdasarkan hal tersebut, kata kunci dari definisi spesies adalah adanya

isolasi repoduktif. Adanya isolasi reproduktif menyebabkan perkawinanantarspesies tidak dapat terjadi. Suatu kelompok dalam satu spesies dapatkehilangan kemampuan untuk melakukan perkawinan dengan kelompoklain. Jika hal ini terjadi maka spesies baru sedang terbentuk.

Terdapat beberapa mekanisme isolasi reproduktif, yakni isolasiprazigotik dan isolasi postzigotik. Mekanisme isolasi prazigotik mencegahpembentukan zigot. Karena suatu hal, gamet jantan tidak pernah dapatmelakukan fertilisasi atau gagal melakukan fertilisasi dengan gamet betina.

Adapun mekanisme isolasi postzigotik memengaruhi zigot yang telahterbentuk. Zigot tersebut dapat berkembang menjadi embrio, tetapi tidakdapat bertahan hidup atau dilahirkan menjadi individu steril. Berikut initabel mekanisme isolasi reproduktif yang dapat terjadi.

Sumber: Pustaka Alam Evolusi, 1979

Hugo De Vries, seorang ahlibotani Belanda, mengatakanbahwa variasi genetismerupakan akibat dari mutasigen dan rekombinasi gen-genpada keturunan baru.

Gambar 7.12


Mekanisme isolasi prazigotik mencegah terjadinya reproduksi dapatterjadi secara ekologi dan melibatkan penghalang lingkungan sehingga tidaktejadi perkawinan. Isolasi dapat juga terjadi karena perilaku (Gambar 7.13)dan melibatkan aktivitas yang memengaruhi waktu dan kesiapan fisiologiorgan reproduksi. Isolasi perilaku menyebabkan dua spesies yang hiduppada dua habitat yang berbeda tidak dapat melakukan perkawinan walaupuntidak terpisah secara geografi (Starr and Taggart, 1995: 290).

Isolasi perilaku merupakan penghalang reproduksi penting. Contohnya,ketika burung jantan dan betina akan kawin, mereka sebelumnya melakukanritual perkawinan yang hanya dapat dimengerti oleh pasangan satu spesies.Ritual tersebut dapat berupa tingkah laku, suara, atau ekskresi zat kimia.

Isolasi mekanis menghalangi perkawinan akibat ketidakcocokan strukturreproduksi. Misalnya pada dua spesies bunga sage, penyerbukan keduabunga sangat bergantung pada serangga, seperti lebah. Akan tetapi, keduaspesies memiliki perbedaan bentuk dan ukuran petal yang hanya dapatdihinggapi polinator tertentu. Satu spesies polinator cenderung hanyamembantu penyerbukan tumbuhan yang masih satu spesies (Gambar 7.14).

Contoh isolasi mekanis(a) Bunga sage kecil hanya

dapat dihinggapi polinator kecil,sedangkan (b) bunga sage besar

memiliki struktur yang kuatuntuk dihinggapi polinator besar.

Sumber: Biology:The nity & Diversity of Life, 1995

Sumber: Biology: The nity &Diversity of Life, 1995

Isolasi Prazigotik

Isolasi ekologi

Isolasi perilaku

Isolasi mekanisme

Isolasi temporal

Tabel 7.1 Mekanisme Isolasi Reproduksi

Cara hidup dan habitat berbeda menghalangireproduksi.Perbedaan perilaku kawin (mating) menghasilkansulit terjadinya perkawinan yang sukses.Penghalang struktural atau molekulermenghalangi pembentukan zigot.Kematangan reproduksi yang berbeda waktunya.

Isolasi Postzigotik

Inviabilitas Hibrid

Sterilitas Hibrid

Penurunan KualitasHibrid

Kematian hibrid sebelum memperoleh kemampuanreproduksi.Hibrid tidak mampu menghasilkan keturunanmeskipun hibrid sehat.Penurunan viabilitas (kemampuan hidup) atauinfertilitas pada generasi kedua atau generasi yangakan datang.

Gambar 7.13Contoh perilaku sebelum kawin

burung albatros ini termasukisolasi perilaku.

a b

Sumber: Biology: The nity & Diversity of Life, 1995

Gambar 7.14

Evolusi 139

Isolasi temporal terjadi karena perbedaan waktu reproduksi. Hewandan tumbuhan umumnya memiliki musim kawin yang singkat, bahkan adayang kurang dari satu hari. Contohnya pada tonggeret (Cicada). Satu spesiestonggeret menjadi dewasa, melakukan reproduksi, dan menghasilkan gametsetiap 13 tahun. Spesies lain setiap 17 tahun. Hanya satu kali dalam 221tahun kedua spesies ini menghasilkan gamet bersamaan. Oleh karena itu,pertemuan gamet antarspesies ini sulit terjadi.

Mekanisme isolasi postzigotik mencegah pertukaran gen antarspesies.Meskipun dua spesies dapat melakukan perkawinan dan keturunan hasilpersilangan (hibrid) dapat hidup, hibrid biasanya mati sebelum mampubereproduksi (inviabilitas hibrid) atau steril (sterilitas hibrid).

Kuda dan keledai dapat melakukan perkawinan, namun hibrid yangdihasilkan steril. Hibrid ini disebut dengan mule (Gambar 7.15).

Ketika ahli genetis mengawinkan dua spesies lalat buah (Drosophilapseudoobscura dan D. persimilis), generasi pertama sehat dan menghasilkan banyaktelur fertil. Akan tetapi, pada generasi kedua menghasilkan keturunan yanglemah dan cenderung steril. Hal ini disebut dengan penurunan kualitas hibrid.

b. Model SpesiasiPopulasi suatu spesies dapat terpisahkan misalnya menjadi dua kelompok

oleh penghalang (barier) fisik maupun geografis. Setiap kelompok akanterisolasi dan memiliki jalur evolusi yang berbeda sebagai akibat perubahanfrekuensi alel oleh seleksi alami dan mutasi pada masing-masing kelompok.Pemisahan ini dapat menghasilkan dua spesies yang berbeda. Model spesiasiini disebut dengan spesiasi allopatrik. Hal ini terjadi pada tupai Scuriurusalberti dan Scuriurus kaibabensis di Grand Canyon yang dibatasi oleh sungaiColorado. Perhatikan Gambar 7.16.

2. Penghalang geografismemisahkan menjadidua populasi

3. Dua populasimenjadi berbedasecara geografis

1. Populasi spesiesutuh

4. Isolasi reproduksiterus terjadimeskipun ketikapenghalanggeografis lengyap

Sumber: Essential of Biology, 1990

Sumber: Essential of Biology, 1990

Seekor mule hasil perkawinankuda dan keledai

Apakah mule dapat menghasilkanketurunan?

Gambar 7.15

Mekanisme spesiasi alopatrikpada tupai albert. curiurusalberti (kiri gambar) dancuriurus kaibabensi (kanan

gambar) terpisah oleh sungaiColorado.

Dapatkah Anda menjelaskanmodel spesiasi yang terjadi?

Gambar 7.16

• Spesiasi allopatik

Kata Kunci


Pada model spesiasi kedua, pembelahan spesies tidak terjadi karenaadanya penghalang fisik maupun geografis. Model spesiasi ini disebutspesiasi simpatrik. Pada spesiasi simpatik, spesies baru terbentuk meskipunberada dalam populasi spesies induk. Isolasi reproduksi terjadi tanpa isolasigeografis. Hal ini dapat terjadi jika berlangsung mutasi pada suatu generasiyang menghasilkan penghalang reproduktif antarmutan dan populasi induk.

Pada spesiasi simpatrik, terjadi penggandaan jumlah kromosom dalamsuatu spesies. Umumnya, spesiasi ini terjadi pada tumbuhan melalui peristiwapoliploidi. Tumbuhan yang poliploid ini hanya dapat dikawinkan denganpoliploid lagi. Jika tumbuhan poliploid ini dikawinkan dengan tumbuhanyang diploid, keturunannya akan steril (mandul). Hal tersebut menunjuk-kan, bahwa poliploid merupakan salah satu cara spesiasi simpatrik.

4. Hukum Hardy-WeinbergDefinisi evolusi dipelajari secara terpisah pada saat bersamaan yaitu

pada awal abad 20 oleh Godfrey Hardy, seorang ahli matematika Inggris,dan Wilhelm Weinberg, seorang ahli fisika Jerman. Melalui permodelanmatematika yang berdasarkan pada probabilitas, mereka menyimpulkanbahwa frekuensi kolam gen (gene pool) bisa stabil, tetapi evolusi dapat sajamuncul pada semua populasi kapan saja.

Ahli-ahli genetika lain yang mengikuti mereka mendapatkan penger-tian bahwa evolusi tidak akan terjadi dalam populasi yang memiliki syarat-syarat sebagai berikut.a. Tidak ada mutasi.b. Tidak ada seleksi alam.c. Ukuran populasi sangat besar.d. Semua anggota populasi dapat berkembang biak.e. Semua anggota populasi dapat kawin secara acak.f. Semua anggota populasi menghasilkan keturunan dalam jumlah yang sama.g. Tidak ada migrasi keluar atau masuk dari dan ke populasi.

Dengan kata lain, jika tidak ada mekanisme ini pada populasi, evolusitidak akan terjadi dan frekuensi kolam gen akan tetap. Bagaimanapun,ketujuh syarat-syarat tersebut sangat sulit untuk dipenuhi sehingga dalamdunia nyata evolusi tetap terjadi.

Hardy dan Weinberg menemukan suatu rumus sederhana yang dapatdigunakan untuk menemukan probabilitas frekuensi genotipe pada suatupopulasi dan untuk mengetahui perubahan yang terjadi dari satu generasike generasi lainnya. Rumus tersebut dikenal sebagai persamaan kesetim-bangan Hardy-Weinberg. Persamaan ini adalah p² + 2pq + q² = 1, p adalahfrekuensi alel dominan dan q adalah frekuensi alel resesif untuk suatu sifatyang diatur oleh sepasang alel misalkan A dan a.

Dengan kata lain, p adalah semua alel dalam individu-individu yangdominan homozigot (AA) dan setengahnya adalah individu-individu yangheterozigot (Aa) dalam populasi. Persamaan untuk p adalah:

p = AA + ½Aa

q merupakan semua alel dalam individu-individu yang resesif homozigot(aa) dan setengahnya adalah alel dalam individu-individu heterozigot (Aa).

q = aa + ½Aa

Karena hanya ada dua alel dalam kasus ini, frekuensi keseluruhan harusberjumlah 100%, maka:

p + q = 1

• Spesiasi simpatrik

Kata Kunci

Evolusi 141

dan secara logikap = 1 – qq = 1 – p

Dari persamaan yang didapatkan, dapat diketahui bahwa semuakemungkinan kombinasi alel yang muncul secara acak adalah

(p + q)² = 1

atau secara lebih sederhana

p² + 2pq + q² = 1

Pada persamaan tersebut, p2 adalah prediksi frekuensi gen homozigotdominan (AA) pada populasi, 2pq adalah prediksi frekuensi gen heterozigot(Aa), dan q2 adalah prediksi frekuensi gen homozigot resesif (aa). Dariobservasi fenotipenya, biasanya dapat diketahui frekuensi gen homozigotresesif dalam persamaan dilambangkan dengan q2 karena mereka tidakmemiliki sifat yang dominan. Huruf yang mengekspresikan sifat padafenotipenya adalah yang homozigot dominan (p2) atau heterozigot (2pq).Hukum Hardy-Weinberg memungkinkan kita untuk memprediksinya.Karena p = 1 – q dan q diketahui maka akan mudah didapatkan nilai p.Dengan mengetahui p dan q, maka dapat dengan mudah dimasukkan kedalam persamaan (p² + 2pq + q² = 1). Kemudian, frekuensi ketiga genotipedapat diketahui.

Dengan membandingkan antara frekuensi genotipe dari generasi berikut-nya dan generasi yang sudah ada dalam suatu populasi, seseorang akan dapatmempelajari arah dan tingkatan sifatnya serta apakah evolusi terjadi atautidak dalam populasi tersebut. Namun, persamaan Hardy-Weinberg tidakdapat menentukan semua kemungkinan yang menunjukkan evolusi sebagaifaktor yang bertanggung jawab dalam perubahan frekuensi kolam gen.

Sangat penting untuk mengingat fakta bahwa frekuensi kolam gen stabilsecara alami. Mereka tidak mengubah dirinya sendiri. Dengan menyamping-kan fakta bahwa evolusi merupakan hal yang umum terjadi dalam populasialami, frekuensi alel akan tetap kecuali ada mekanisme evolusi seperti mutasi,seleksi alami, dan kawin tidak secara acak.

Sebelum Hardy-Weinberg, dipercaya bahwa alel dominan menghapus-kan alel resesif. Teori yang salah ini dikenal sebagai "genophagy" (artinyapemakan gen). Berdasarkan teori ini, frekuensi alel dominan selalu ber-tambah dari waktu ke waktu. Hardy dan Weinberg berhasil membuktikanbahwa dengan persamaan mereka, alel dominan bisa saja berkurangfrekuensinya dengan mudah. Perhatikan contoh perhitungan berikut ini yangmenerapkan hukum Hardy-Weinberg.

Penerapan Hukum Hardy-Weinberg tentang Buta Warna.Suatu populasi terdiri atas laki-laki buta warna atau color blind (cb) sebanyak30%. Berapakah persentase wanita carrier dan wanita buta warna?Jawab:Jumlah orang normal dan buta warna = 100%Frekuensi orang nomal adalah 100 – 30% = 70%Laki-laki buta warna XcbY = 30% = 0,30Anggap gen normal = X = p dan gen buta warna Xcb = qKarena p + q = 1maka p = 1 – q

p = 1 – 0,30 = 0,70

• Hukum Hardy-Weinberg• Kolam gen

Kata Kunci


Bagaimanakah kehidupan dapat terjadi? Apakah terjadi secara tiba-tibaatau ada penyebabnya? Para ilmuwan sejak dulu sudah menyelidiki masalahtersebut. Untuk mengetahui asal-usul kehidupan, para ilmuwan menyelidikidan melakukan eksperimen. Selain penelitian, teori-teori dikemukakan olehbeberapa ilmuwan berdasarkan bukti-bukti yang ada (Gambar 7.17).

Persentase wanita carrier XcbX atau 2 pq = 2(0,70 × 0,30)= 2(0,21) = 0,42= 42%

Persentase wanita buta warna atau XcbXcb = q2

= (0,30)2 = 0,09= 9%

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Jelaskan kaitan antara evolusi dan mutasi.2. Jelaskan oleh spesiasi pada suatu organisme.

3. Syarat apakah yang diperlukan agar tidak terjadievolusi?


C Asal-Usul Kehidupan


1. Teori AbiogenesisTeori abiogenesis disebut juga teori generatio spontanea. Pokok dari teori

ini menyatakan bahwa kehidupan berasal dari benda atau materi tidak hidupdan kehidupan terjadi secara spontan (generatio spontanea).

Ilmuwan yang mengemukakan teori ini adalah seorang filsafat Yunanikuno, yakni Aristoteles (384–322 SM). Dengan melihat organisme di sekeliling-nya, Aristoteles berkesimpulan bahwa makhluk hidup muncul secara tiba-tiba. Contohnya, seekor cacing yang keluar dari dalam tanah, maka cacingtersebut berasal dari tanah. Contoh lainnya, katak yang keluar dari lumpur,maka katak tersebut berasal dari lumpur.

Ilmuwan lain yang mendukung teori ini adalah John Needham (1700).Ilmuwan dari Inggris ini melakukan percobaan dengan merebus sebentarair kaldu yang berasal dari sepotong daging. Air kaldu tersebut menjadikeruh karena adanya mikroorganisme. Ilmuwan tersebut kemudian ber-kesimpulan bahwa mikroorganisme berasal dari air kaldu.

2. Teori BiogenesisTeori biogenesis menyatakan bahwa makhluk hidup berasal dari

makhluk hidup lagi. Teori biogenesis merupakan lawan dari teori abiogenesis.

• Teori abiogenesis• Teori biogenesis

Kata Kunci

Gambaran seniman terhadappembentukan bumi dan keadaan

bumi ketika bakteri prokariotberkembang.

Gambar 7.17

Evolusi 143

Para ilmuwan yang mendukung teori biogenesis adalah Francesco Redi(1626–1697), Abbe Lazzaro Spallanzani (1729–1799), dan Louis Pasteur(1822–1895). Ketiga ilmuwan ini melakukan percobaan dan membuktikanteori biogenesis.

a. Percobaan Francesco RediFrancesco Redi adalah orang pertama yang melakukan percobaan untuk

menentang teori abiogenesis. Redi melakukan percobaan dengan meng-gunakan daging segar dan dua stoples (Gambar 7.18). Stoples pertama diisidengan daging dan dibiarkan terbuka (tidak ditutup), sedangkan stopleskedua diisi daging dan ditutup rapat.

Setelah beberapa hari, di dalam stoples yang terbuka terdapat larva.Redi berkesimpulan bahwa larva tersebut berasal dari lalat yang masuk kedalam stoples kemudian bertelur. Untuk meyakinkan kesimpulannyatersebut, Redi melakukan percobaan yang kedua. Kali ini stoples ditutupidengan kain kasa sehingga masih terjadi hubungan dengan udara, tetapilalat tetap tidak dapat masuk. Setelah beberapa hari, didapatkan daging dalamstoples tersebut membusuk, tetapi dalam daging tersebut tidak terdapatlarva. Redi mengemukakan tidak adanya larva ini karena lalat tidak bisamenyimpan telurnya dalam daging. Oleh karena itu, Redi berkesimpulanbahwa larva lalat bukan berasal dari daging yang membusuk.

Kain kasa

Stoples yang terbuka, dagingdipenuhi oleh larva.


Stoples yang tertutup kain kasa,daging tidak terdapat larva.

Untuk membuktikan teoribiogenesis, Redi melakukan duapercobaan, yakni membiarkansatu stoples terbuka dan lainnyatertutup.Apa yang terjadi pada keduadaging pada stoples stoplestersebut?

Menumbangkan Teori AbiogenesisTujuanMembuktikan teori biogenesis dengan melakukan percobaanAlat dan Bahan

Blender, 3 botol selai kosong, tape singkong, dan pisang. Kain kasa dan plastikbening serta karet gelang.Langkah Kerja1. Bersama kelompok Anda, campurkan tape singkong dan pisang dengan

perbandingan 1:3 menggunakan blender.2. Masukkan campuran dalam tiga botol selai. Tutup botol pertama dengan

plastik bening, botol kedua dengan kain kasa, dan botol ketiga tanpa penutup.3. Simpan ketiga botol tersebut di luar ruangan. Biarkan dan amati hingga lima

hari. Diskusikan hasilnya dengan kelompok Anda dan buatlah kesim-pulannya. Presentasikan hasilnya di depan kelas.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Apa yang terjadi pada ketiga botol yang diisi campuran setelah lima hari?2. Apa yang dapat Anda simpulkan dari kegiatan ini?

Kegiatan 7.1

b. Percobaan Lazzaro SpallanzaniPada percobaan Spallanzani, digunakan air rebusan dari daging atau

(air kaldu). Air kaldu tersebut dimasukkan ke dalam dua labu, kemudiandipanaskan. Setelah dipanaskan, labu I dibiarkan terbuka. Sementara itu,setelah air kaldu dalam labu II dipanaskan, labu kemudian ditutup rapatmenggunakan gabus.

Setelah beberapa hari, air kaldu dalam labu I menjadi keruh dan berbaubusuk yang disebabkan oleh aktivitas mikroorganisme. Mikroorganismetersebut berasal dari udara bebas yang masuk ke labu I karena tidak ditutup.Pada labu II, ternyata tidak ada perbedaan dari sebelumnya. Air kaldu tetapjernih. Jernihnya air kaldu ini disebabkan tidak adanya udara yang masukke dalam labu.

Gambar 7.18


Air kaldu telah steril SterilAir kaldu dipanaskan

Air kaldu telah sterilTerinfeksi oleh

mikroorganismeAir kaldu dipanaskan

Debu masuk kedalam labu

Debu dan partikeldari udara tertahandi leher labu angsa


TokohBiologi

Percobaan Spallanzani menunjukkan bahwa pada labu terbuka terdapatkehidupan yang berasal dari mikroorganisme yang ada di udara. Pada labuyang ditutup tidak terdapat kehidupan. Berdasarkan hal tersebut, Spallanzaniberkesimpulan bahwa kehidupan bukan berasal dari air kaldu, tetapi berasaldari makhluk hidup lainnya. Akan tetapi, para penganut abiogenesismenyanggah penelitian ini dan mengatakan bahwa mikroorganisme tidaktumbuh karena tidak terdapat udara. Udara dibutuhkan untuk menyokongkehidupan.

c. Percobaan Louis PasteurLouis Pasteur adalah seorang ahli biokimia dari Perancis yang berhasil

menumbangkan teori abiogenesis. Hasil percobaannya tidak dapat disang-gah lagi oleh pendukung teori abiogenesis. Percobaan yang dilakukan LouisPasteur ini sebenarnya penyempurnaan dari percobaan yang dilakukan olehSpallanzani.

Pasteur menggunakan labu berleher seperti angsa dalam percobaannya(Gambar 7.19). Labu berleher seperti angsa ini diisi dengan air kaldu. Fungsidari labu leher angsa ini adalah agar hubungan antara labu dan udara luarmasih ada, artinya masih terdapat oksigen. Labu ini dipanaskan untuk men-sterilkan air kaldu dari mikroorganisme. Setelah dipanaskan, labu kemudiandidinginkan dan disimpan.

Setelah beberapa hari, ternyata air kaldu dalam labu leher angsa tetapjernih, namun di bagian lehernya banyak terdapat debu dan partikel-partikel,sedangkan di labu lainnya yang tidak berleher angsa, air kaldunya mengan-dung mikroorganisme. Berdasarkan hasil percobaannya, Louis Pasteurmenyimpulkan bahwa mikroorganisme yang ada dalam air kaldu bukanberasal dari air kaldu itu sendiri, melainkan dari mikroorganisme yang adadi udara.


Lazzaro Spallanzani(1729–1799)

Spallanzani berhasil mem-buktikan bahwa kehidupanberasal dari makhluk hidupyang lainnya. Ia membuktikandengan melakukan percobaanlabu yang diisi air kaldu.Hasil percobaannya tersebutmenumbangkan teoriabiogenesis.

Hasil percobaan Louis Pasteur berhasil menumbangkan teori abiogenesis.Dari hasil percobaannya, Pasteur mengajukan teori baru tentang asal-usulkehidupan. Isi teori disebut menyatakan beberapa hal, di antaranya omne

Percobaan Louis Pasteur.Hasilnya, (a) air kaldu yang

terdapat di dalam labu yangtidak berbentuk leher angsa,

mengandung mikroorganisme.(b) Adapun labu yang berbentuk

leher angsa dan berhubungandengan udara luar, tidak

terdapat mikroorganisme.

Mengapa air kaldu pada labuleher angsa tidak terkontaminasi

mikroorganisme?

Gambar 7.19

Evolusi 145

vivum ex ovo, yakni setiap makhluk hidup berasal dari telur, omne ovum exvivo, yakni setiap telur berasal dari makhluk hidup, dan omne vivum exvivo, yakni setiap makhluk hidup berasal dari makhluk hidup sebelumnya.

3. Teori Evolusi KimiaTernyata gugurnya teori abiogenesis oleh teori biogenesis tidak membuat

ilmuwan berhenti menyelidiki tentang asal-usul kehidupan. Sekarang, timbulpertanyaan, jika makhluk hidup berasal dari makhluk hidup, dari manakahasal mula makhluk hidup yang pertama? Untuk menjawab itu, muncullah teorievolusi kimia. Ilmuwan yang menyatakan teori tersebut adalah Harold Urey.

Urey menyatakan bahwa pada periode tertentu, atmosfer bumi mengan-dung molekul metana (CH4), amonia (NH4), air (H2O), dan karbon dioksida(CO2). Karena pengaruh dari energi petir dan sinar kosmis, zat-zat tadibereaksi. Hasil reaksi tersebut menghasilkan suatu zat hidup yang didugavirus. Zat hidup tersebut berkembang selama jutaan tahun membentukmakhluk hidup. Teori yang dikemukakannya tersebut, kemudian dikenaldengan teori Urey.

Untuk membuktikan teori ini, Stanley Miller melakukan sebuahpercobaan (Gambar 7.20). Peralatan yang dirancang Miller, yakni ruangbunga api diisi dengan campuran gas meniru atmosfer purba, sementarabotol kaca kecil diisi dengan air murni seperti sup purba. Miller membuatkilat buatan dengan bunga api listrik di antara dua elektroda dalam atmosferbuatan tersebut. Ia juga memanaskan air laut tiruannya. Percobaan iniberlangsung selama seminggu dan dapat menghasilkan beragam senyawaorganik.

Di alam nyata, reaksi kimia ini akan berjalan selama jutaan tahunsehingga dapat membentuk hasil yang lebih kompleks. Pada titik tertentudari proses yang panjang ini, senyawa kimia dapat terbentuk dengansendirinya. Jika pada proses membentuk diri ini terkadang terdapatkesalahan, senyawa kimia ini dapat menyesuaikan diri dan berevolusimelalui proses seleksi kimiawi. Jadi, kehidupan tidak terbentuk secara tiba-tiba melainkan timbul secara bertahap dari senyawa tidak hidup.

Uap airCH4

Sampel untuk analisis kimia

Elektroda

NH3

''Atmosfer''

H2O ''laut''

Air dingin yangmengandung molekulorganik

Air arah masuk

Kondensor

H 2

Air arah keluar


a

Cerita-cerita tentangpenciptaan benda-benda padasetiap daerah berbeda-beda.Kisah penciptaan Jepangmenceritakan bahwa padamulanya terdapat delapan dewa.Ketika dua dari dewa-dewa yangpaling muda, Izanagi danIzanami mengaduk-aduk lautandengan sebuah tongkat yangterdapat permata di ujungnya,tetesan-tetesan air yang jatuhmembentuk sebuah pulau.Mereka kemudian tinggal dipulau itu dan Izanamimelahirkan semua pulau diJepang.

Sumber: endela ptek: Evolusi, 1997

WawasanBiologi

• Teori Urey

Kata Kunci

b

(a) Peralatan yang digunakanStanley Miller untukmembuktikan teori Urey.(b) Miller bekerja keras dilaboratoriumnya untukmembuktikan teori Urey.

Apa fungsi bunga api listrik padapercobaan ini?

Gambar 7.20


4. Teori Evolusi BiologiAlexander Ivanovich Oparin (Gambar 7.21) mengemukakan bahwa

evolusi zat-zat kimia terjadi sebelum di bumi terdapat kehidupan. Sepertisebelumnya, zat anorganik berupa air, metana, karbon dioksida, dan amoniaterkandung dalam atmosfer bumi. Zat anorganik tersebut membentuk zat-zat organik akibat adanya radiasi dari energi listrik yang berasal dari petir.

Suhu di bumi terus menurun. Ketika sampai pada titik kondensasi, terjadihujan yang mengikis batuan di bumi yang banyak mengandung zat-zatanorganik. Zat-zat anorganik tersebut terbawa ke lautan yang panas. Dilautan ini terbentuk sup purba atau sup primordial. Sup purba terusberkembang selama berjuta-juta tahun. Di dalam sup purba, terkandung zatanorganik, RNA, dan DNA. RNA yang dibutuhkan dalam proses sintesisprotein dapat terbentuk dari DNA. Akibatnya, terbentuklah sel pertama.Sel pertama tersebut mampu membelah diri sehingga jumlahnya semakinbanyak. Sejak saat itulah evolusi biologi berlangsung.

a. Terbentuknya Makhluk Hidup ProkariotikSejarah kesuksesan makhluk hidup prokariotik dimulai sedikitnya pada

3,5 miliar tahun yang lalu. Prokariotik merupakan bentuk kehidupan pertamadan paling sederhana. Mereka hidup dan berevolusi di bumi selama 2 miliartahun. Prokariotik dianggap paling primitif, karena selnya hanya memilikimembran sel. DNA, RNA hasil transkripsi, dan molekul-molekul organikberada dalam sitoplasma tanpa dibatasi membran.

Prokariotik pertama kemungkinan merupakan kemoautrotof yangmenyerap molekul organik bebas dan ATP di sup purba melalui sintesisabiotik. Seleksi alam menyebabkan prokariotik yang dapat mengubah ADPmenjadi ATP melalui glikolisis bertambah. Akhirnya, prokariotik yang dapatmelakukan fermentasi berkembang dan hal tersebut menjadi cara hiduporganisme di bumi karena belum tersedianya O2. Beberapa Archaebacteriadan beberapa bakteri obligat anerob yang sekarang hidup melalui fermentasi,mirip dengan prokariotik terdahulu.

b. Terbentuknya Organisme FotoautotrofKetika kecepatan konsumsi bahan organik oleh fermentasi prokariotik

melebihi kecepatan sintesis untuk menggantikan molekul organik,berkembanglah prokariotik yang dapat membuat molekul organiknyasendiri. Pada prokariotik awal, pigmen yang dapat menyerap cahayadigunakan untuk menyerap kelebihan energi cahaya (terutama dari sinarultraviolet) yang membahayakan bagi sel yang hidup di permukaan.Selanjutnya, pigmen ini mampu melakukan transfer elektron untuk sintesisATP. Prokariotik ini mirip dengan Archaebacteria yang disebut bakterihalofik. Pigmen yang menangkap cahaya dikenal dengan bakteriorhodopsinyang dibuat pada membran plasma.

Prokariotik lain memiliki pigmen yang dapat menggunakan cahaya untuktransfer elektron dari hidrogen sulfida (H2S) menjadi NADP+ dan dapatmemfiksasi CO2. Akhirnya, Eubacteria memiliki cara untuk menggunakanH2O sebagai sumber elekton dan hidrogen. Bakteri ini adalah Cyanobacteriapertama yang mampu membuat molekul organik dari air dan CO2.Cyanobacteria berkembang dan mengubah bumi dengan melepaskan O2sebagai efek fotosintesis.

Cyanobacteria berkembang antara 2,5 miliar hingga 3,4 miliar tahunyang lalu. Mereka hidup bersama prokariotik lain membuat koloni. Fosilkoloni ini disebut stromatolit yang banyak ditemukan di perairan air tawardan air laut (Gambar 7.22).

• Fotoautotrof• Prokariotik• Sup purba

Kata Kunci

Alexander Ivanovich Oparinmerupakan ilmuwan yang

mengemukakan bahwa awalkehidupan berasal dari sup

primordial.

Sumber: endela ptek: ehidupan, 1997

Gambar 7.21

Evolusi 147

Sumber: Essential of Biology, 1990Fosil stromatolit berusia 2,7miliar tahun.

c. Bangkitnya Organisme EukariotikEukariotik berkembang sekitar 1,2 miliar tahun yang lalu. Hal yang

sangat membedakan eukariotik dengan prokariotik adalah adanya organel-organel yang memiliki membran. Bagaimana sel eukariotik yang kompleksdapat terbentuk dari prokariotik yang sederhana?

Sistem membran organel-organel pada eukariotik dapat terbentuk dariinvaginasi yang terspesialisasi. Pada eukariotik terdahulu, invaginasi(pelekukan ke dalam) dapat terjadi sehingga membentuk membran inti danretikulum endoplasma (Gambar 7.23).

Invaginasi

Sumber: Biology: The nity & Diversity, 1995

Kemungkinan pembentukanmembran inti dan retikulumendoplasma.

Proses lain yang disebut endosimbiosis menjelaskan pembentukanmitokondria, kloroplas, dan beberapa organel eukariotik lain. Teori ini di-kemukakan oleh Lynn Margulis. Endo berarti di dalam dan simbiosis berartihidup bersama. Endosimbiosis terjadi ketika sel simbion hidup secarapermanen di dalam sel lain (sel inang) dan interaksi ini menguntungkankeduanya (Gambar 7.24). Berdasarkan teori ini, eukariotik berkembangsetelah sel fotosintesis muncul dan oksigen melimpah di atmosfer.

Kloroplas dan mitokondria tampaknya merupakan evolusi sel prokariotikyang melakukan endosimbiosis dengan sel prokariotik besar. Nenek moyangmitokondria kemungkinan besar adalah sel prokariotik heterotrof yangmampu menggunakan oksigen dan menghasilkan energi. Adapun nenekmoyang kloroplas kemungkinan adalah Cyanobacteria.

Calon mitokondria,prokariotik heterotrof

Calon kloroplas,Cyanobacteria


Endosimbiosis

Proses endosimbiosis

Apakah yang terjadi pada prosesini?

Gambar 7.22

Gambar 7.23

Gambar 7.24


Sel eukariotik hasil endosimbiosis ini sekarang kita kenal dengan namaProtista. Makhluk hidup eukariotik satu sel ini sangat beranekaragam.Beberapa Protista dapat berfotosintesis, sebagian lagi bersifat heterotrofdan dapat aktif bergerak. Sebagian mirip jamur dan mendapatkan makanandengan menyerap secara absorpsi.

Makhluk hidup eukariotik banyak sel, seperti rumput laut, tumbuhandan hewan kemungkinan berasal dari Protista yang berkoloni. Koloni Protistatersebut mengalami spesialisasi dan saling bergantung satu sama lain, namunsemakin efisien dalam melakukan aktivitasnya. Hal ini terus terjadi hinggakehidupan memasuki daratan dan muncullah makhluk hidup banyak sel yanglebih kompleks.

Bukti-bukti evolusi ini semakin diperkuat oleh sistematika molekulerberdasarkan perbandingan DNA organisme (Gambar 7.25). Perbandingangen RNA mengidentifikasikan bahwa alpha proteobacteria adalah kerabatdekat mitokondria dan Cyanobacteria adalah kerabat dekat kloroplas.Sistematika molekuler memberikan cara baru mengungkap evolusi dankekerabatan makhluk hidup.

5. Waktu GeologisBerdasarkan catatan geologis, bumi ini telah ada kurang lebih 4,5 miliar

tahun yang lalu sebagai hasil dari sebuah ledakan mahadahsyat di angkasa.Kehidupan diperkirakan mulai hadir 1 miliar tahun dan oleh para ahli percayabahwa lautan merupakan tempat awal mula hadirnya kehidupan. Keberadaanorganisme multiseluler dimulai kira-kira 600 juta tahun yang lalu pada awalmasa Paleozoic.

Ada empat masa yang dikenal berdasarkan kehadiran makhluk hidup.Masa tersebut adalah proterozoik, paleozoik, mesozoik, dan senozoik(Gambar 7.26).

a. ProterozoikAwal mula hadirnya kehidupan, masa ini ada sekitar 3,5 miliar tahun

yang lalu. Sebuah fosil batuan pada masa ini, ditemukan mengandung fosilmikroorganisme primitif yang dikenal dengan bakteri (prokariotik). Organismeeukariotik kemudian muncul sekitar 1,5 miliar tahun yang lalu.

b. Paleozoik (Kehidupan Kuno)Pada masa ini, diperkirakan mulai munculnya tumbuhan, invertebrata,

dan hewan vertebrata pertama, masa ini terjadi sekitar 230 juta sampai dengan600 juta tahun yang lalu. Perkembangan masa ini dimulai dengan semakinbanyaknya kehadiran organisme invertebrata di lautan. Beberapa jenis diantaranya masih tersisa hingga kini, di antaranya adalah kelompokEchinodermata, Arthropoda, dan Mollusca. Pada masa ini juga mulai hadirnyazaman karbon sehingga diduga mulai terjadi invasi tumbuhan di daratan.

Selama zaman karbon ini, cuacanya sangat panas dan lembap. Di daratanbanyak terdapat tumbuhan dan konifer. Jenis tumbuhan dan hewan padamasa inilah yang memberikan kita ketersediaan bahan bakar fosil pada masasekarang. Serangga juga diduga mulai mengisi daratan. Ukuran seranggayang hidup pada masa itu lebih besar dari serangga yang umum kita lihatsaat ini. Selain itu, ikan pertama pun mulai muncul di laut.

Sumber: endela PTEk, 1997

Perbandingan DNA memberikancara baru untuk mengetahui

kekerabatan antarmakhluk hidup.

Perkiraan usia bumi telahmelalui perdebatan panjang.Pada masa kini, perhitunganusia dilakukan secararadiometris. Usia bumidiperkirakan menggunakan usiadari batu-batuan tertua di Bumi(3,9 miliar tahun). Elemen-elemen radioaktif di dalam batu-batuan tersebut diukur usianyasecara tepat.

Sumber: endela ptek evolusi, 1997

WawasanBiologi

Gambar 7.25

Evolusi 149

Era Biosfer Evolusi kehidupanMiliaran tahunyang lalu

Senozoik

Mesozoik

Paleozoik

Proterozoik Proterozoik

Oksigen terakumulasi diatmosfer

Atmosfer primitifterbentuk

Pembentukan bumi

Prokariotikmelepaskan O2

Fosil tertua

Sel awal

Evolusi kimia

Sel eukariotikpertama

Paleozoik

MesozoikCenozoik Zaman es

Pembentukan gunung

Zaman mamalia dan AnthophytaZaman reptil dan konifera

Evolusi tumbuhan danhewan yang cepat

Organisme multiseluler

Pergeserandaratan


c. Mesozoik (Zaman Reptilia)Zaman ini merupakan awal mula hadirnya tumbuhan berbunga,

dinosaurus, burung, dan mamalia. Masa ini terjadi antara 250 sampai dengan60 juta tahun yang lalu. Pada masa ini, banyak spesies reptil dari masa zamankarbon mengalami kepunahan tanpa sebab yang pasti dan digantikan denganjenis dinosaurus. Masa ini dipenuhi dengan jenis-jenis dinosaurus herbivoradan karnivora. Pada zaman jurasik dan cretaceous, jenis reptil yang hidupberukuran sangat besar. Beberapa jenis Sauropods, seperti Brontosaurusdan Brachiosaurus merupakan organisme terbesar yang pernah hidup didaratan bumi kita.

d. Senozoik (Zaman Mammalia)Pada masa ini mulai terjadi penyebaran makhluk hidup sehingga terjadi

diversifikasi tumbuhan berbunga, serangga, burung dan mamalia. Selainitu, masa ini juga merupakan awal mula hadirnya manusia (sekitar 3 jutatahun yang lalu).

Empat masa kehadiran makhlukhidup.

Gambar 7.26


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah perbedaan teori abiogenesis dengan teori

biogenesis?2. Jelaskan tentang percobaan yang dilakukan Louis

Pasteur, serta apakah kesimpulan yang dihasilkanpercobaan tersebut.

3. Jelaskan terjadinya evolusi Biologi.


1. Perkembangan teori evolusi dimulai setelah Darwinmengemukakan bahwa teori evolusi bersamaandengan Wallace. Darwin mengemukakan bahwaevolusi terjadi karena seleksi alami. Ia menyatakanbahwa individu yang kuat akan bertahan danmewariskan sifat kepada keturunannya. Individuyang tidak dapat bertahan akan musnah, sedangkanyang bertahan akan lestari.

2. Lamarck mengemukakan teori evolusi yang dikenaldengan teori use and disuse. Ia mencontohkan leherzarafah yang terus dipakai dan memanjang akanditurunkan kepada generasi berikutnya.

3. Terdapat beberapa bukti terjadinya evolusi, antaralain variasi dalam spesies fosil, kemiripan susunanbiokimia antarspesies, perbandingan anatomi, danperbandingan embrio.

4. Evolusi dapat terjadi melalui seleksi alami, meka-nisme mutasi, dan spesiasi. Berdasarkan hukumHardy-Weinberg, evolusi tidak akan terjadi jika:a. tidak ada mutasi;b. tidak ada seleksi alam;c. ukuran populasi sangat besar;d. jumlah anggota populasi sangat besare. semua anggota populasi dapat berkembang biak;

f. semua anggota populasi dapat kawin secaraacak;

g. tidak ada migrasi keluar atau masuk dari danke populasi.

5. Teori mengenal asal-usual kehidupan dikemukananoleh beberapa ilmuwan. Teori Abiogenesis dikemu-kakan oleh Aristoteles dan didukung oleh JohnNeedham. Teori ini menyatakan bahwa makhlukhidup berasal dari makhluk tak hidup (generatiospontanea).

6. Teori Biogenesis muncul untuk menumbangkan teoriabiogenesis. Teori biogenesis menyatakan bahwasemua makhluk hidup berasal dari telur (omne vivumex ovo), setiap telur berasal dari makhluk hidup(omne ex vivo), dan setiap makhluk hidup berasal darimakhluk hidup sebelumnya (omne vivum ex vivo).

7. Teori evolusi kimia menyatakan bahwa adanyapengaruh energi petir dan sinar kosmis menyebab-kan reaksi molekul anorganik menjadi senyawaorganik.

8. Teori evolusi biologi menyatakan bahwa zat organikterbentuk dan memicu terbentuknya makhluk hidupsederhana. Kemudian, berkembang menjadi makhlukhidup yang lebih kompleks.

Rangkuman

Setelah mempelajari Bab Evolusi, Anda telah mengetahui bahwa evolusi padamakhluk hidup berlangsung sangat lama, hal ini menyebabkan evolusi sulitdibuktikan. Namun, sejak teori evolusi dikemukakan Darwin, para ilmuwan mulaisadar akan adanya seleksi alam dan mencatat kejadian-kejadian yang terkait.Meski perubahan yang terjadi akibat seleksi alam yang tercatat tergolong kecil,namun hal tersebut dapat menjadi bukti dan indikasi evolusi yang mengakibatkanperubahan besar. Sekarang, tugas Anda adalah mencari bukti teori evolusi, sepertiperubahan-perubahan evolusi pada virus, resistensi hama, dan kasus seleksi alamlain yang tercatat. Carilah referensi dari buku, majalah, koran, dan internet. Buatlahdalam sebuah karya tulis. Kumpulkan tugas ini kepada guru Anda untukselanjutnya diadakan diskusi kelas membahas tugas ini.

Tugas Ilmiah 7.2

Evolusi 151

Evolusi

Bukti EvolusiTeori Evolusi

Teori Cuvier

Setiap spesiestercipta secara

terpisah

Tentang teori usedan disuse

Teori Darwin

Seleksi alam

Teori Weismann

Seleksi alam

Fosil Kemiripansusunan Biokimia

Homologi dananalogi

Variasi

mencakup

terdiri atas

Teori Lamarck

di antaranya

Kaji DiriSetelah mempelajari materi dan peta konsep Bab Evolusi,

Anda diharapkan dapat menjelaskan teori-teori evolusi sertaperdebatan-perdebatan teori tersebut. HIngga kini, penelitian-penelitian tentang bukti evolusi sedang dilakukan. Salah satupenelitian tentang kekerabatan dilakukan melalui perbandingan

molekuler yang menjanjikan pengungkapan evolusi agar lebihdapat diterima.

Rumuskanlah materi yang belum Anda pahami. Kemudian,diskusikan dengan teman-teman atau guru Anda.

intinya intinya intinya intinya

Evolusi Kimia

dilanjutkan

Evolusi Biologi

tahapan

P e t aKonsep

2. Konsep evolusi kimia yang dikemukakan olehHarold Urey adalah bahwa kehidupan berasaldari ....a. zat organik yang terurai menjadi zat-zat

anorganikb. zat anorganik yang mengalami perubahan

menjadi makromolekul organikc. asam amino menjadi protein sebagai bahan

dasar kehidupand. gas-gas yang terdapat di dalam atmosfer purbae. benda mati yang mengalami serangkaian

proses menjadi benda hidup



1. Generatio spontanea merupakan salah satu teori yangmenyatakan bahwa ....a. kehidupan berasal dari benda mati dan terjadi

secara spontanb. kehidupan diciptakan oleh zat supranatural

pada saat istimewac. kehidupan tidak berasal-usuld. kehidupan muncul berdasarkan hukum fisiko-

kimiae. kehidupan datang dari mana saja


1.

2.

3.

4.

5.

No

Ikan

Manusia

Kelelawar

Burung

Kucing

Sirip ekor

Tangan

Sayap

Sayap

Kakibelakang

Organisme Fungsi organOrgan

Kemudi waktu berenang

Memegang

Terbang

Terbang

Berjalan

3. Ilmuwan yang menduga bahwa lautan menjaditimbunan molekul-molekul organik yang merupa-kan sop purba tempat kehidupan dapat munculadalah ....a. Harold Ureyb. Stanley Millerc. Alexander Oparind. Aristotelese. Anthony Van Leeuwenhoek

4. Ilmuwan yang berhasil membuktikan teori HaroldUrey dan Oparin, dengan membuat alat yang dapatmembentuk campuran gas CH4, NH3, H2, dan H2O,lalu dialiri arus listrik yang bertegangan tinggisehingga terbentuk endapan asam amino adalah ....a. Aristotelesb. Francesco Redic. Anthony Van Leeuwenhoekd. John Baptiste Lamarcke. Stanley Miller

5. Perhatikan data berikut.

Dari data tersebut yang merupakan organ homologadalah ....a. 1, 2, dan 3 d. 2, 3, dan 5b. 1, 3, dan 4 e. 3, 4, dan 5c. 2, 3, dan 4

6. Atmosfer bumi mula-mula memiliki air, metana,dan amonia. Zat-zat tersebut mengalami serangkaianperubahan menjadi suatu koloid yang disebut ....a. koaservat d. kristaloidb. laut purba e. zwitter ionc. sup primordial

7. Menurut teori evolusi yang dikemukakan olehDarwin, zarafah yang sekarang berleher panjangkemungkinan disebabkan ....a. mutasi d. seleksi alamib. makanan e. lingkunganc. adaptasi

8. Menurut Lamarck, faktor yang berpengaruh padaevolusi organ adalah ....a. seleksi alamb. perubahan genc. lingkungand. perubahan kromosome. bastar

9. Organ-organ tubuh berikut memiliki fungsi sertabentuk asal tertentu.

1. Tangan manusia 4. Kaki depan pesut2. Sayap burung 5. Sirip dada ikan3. Sayap seranggaDi antaranya ada homolog dan ada yang analog,pernyataan yang benar adalah ....a. 1 dan 3 homolog; 4 dan 5 analogb. 1 dan 4 homolog; 3 dan 5 analogc. 1 dan 2 homolog; 4 dan 5 analogd. 2 dan 5 homolog; 1 dan 4 analoge. 3 dan 5 homolog; 2 dan 4 analog

10. Teori evolusi mengemukakan bahwa sayap burungmempunyai asal yang sama dengan ....a. kaki depan kudab. sirip belakang ikanc. sayap belalangd. sayap kupu-kupue. lengan manusia

11. Berikut ini yang bukan merupakan inti dari teoriyang dikemukakan Darwin adalah ….a. perubahan pada suatu organisme terjadi karena

seleksi alamib. organisme yang kuat akan bertahanc. adanya organ yang digunakan dan tidak

digunakan (use dan disuse)d. organisme yang berjuang keras akan bertahan

hidupe. organisme yang terseleksi oleh alam akan punah

12. Menurut Hardy-Weinberg evolusi akan terjadijika ....a. tidak terjadi mutasib. tidak ada seleksi alamc. ukuran populasi sangat besard. adanya seleksi alame. semua anggota populasi dapat berkembang biak

13. Aristoteles dan John Needham merupakan ilmuwanyang mengemukakan tentang ….a. bahwa organisme berasal dari organisme lain-

nyab. teori abiogenesisc. teori biogenesisd. omni vivum ex vovoe. omne vivum ex vivo

14. Pada percobaan Louis Pasteur, labu berbentuk leherangsa bertujuan ….a. agar air kaldu tidak terdapat larvab. agar lalat tidak masukc. agar udara dapat masukd. agar debu dan partikel tertahan di leher tersebute. agar cepat terinfeksi larva

15. Berikut bukan yang termasuk zat anorganik pem-bentuk asal-usul kehidupan menurut teori Ureyadalah ….a. metana d. karbon dioksidab. amonia e. karbon monoksidac. air

16. Berikut adalah beberapa hal yang merupakan isiteori Louis Pasteur, kecuali ....

Evolusi 153

A

B C

D

Spesies IIIGHutan

lebatTempatterbuka

Spesies II F

Spesies I

a. omne vivum ex vivob. omne vivum ex ovumc. omne vivum ex ovod. omne vivum ex vivoe. omne vivum ex ivo

17. Suatu populasi terdiri atas wanita buta warna (cb)sebanyak 25%. Persentase wanita normal danwanita carrier adalah ....a. 25% dan 50% d. 50% dan 50%b. 25% dan 25% e. 20% dan 75%c. 50% dan 25%

18. Lazzaro Spallanzani merupakan ilmuwan yangmeruntuhkan teori abiogenesis melalui ....a. percobaan menggunakan labu berleher seperti

angsa berisi air kaldub. percobaan menggunakan labu yang berisi air

kaldu, ada yang ditutup dan ada yang tidakc. percobaan menggunakan sepotong daging di

stoples

d. percobaan menggunakan perangkat antaralain terdapat ruang bunga api

e. percobaan dengan merebus air kaldu darisepotong daging lalu dibiarkan

19. Spesiasi dapat terjadi dikarenakan hal-hal berikutini, kecuali ....a. ada penghalang geografisb. adaptasi di lingkungan berbedac. tidak dihasilkan keturunan dalam suatu

populasid. peristiwa poliploide. populasi yang sangat besar terpisah-pisah

20. Beberapa bukti evolusi adalah sebagai berikut,kecuali ....a. fosilb. susunan biokimia yang berbedac. perbandingan anatomid. spesiasie. variasi

B. Jawablah pertanyaan berikut dengan benar.

1. Apakah perbedaan antara teori Lamarck dan teoriDarwin? Jelaskan.

2. Berikan masing-masing contoh yang merupakanorgan homolog dan analog.

3. Jelaskan mengenai bukti-bukti terjadinya evolusi.

4. Apakah perbedaan spesiasi allopatrik dan spesiasisimpatrik? Jelaskan.

5. Jelaskan percobaan yang dilakukan oleh LouisPasteur. Kesimpulan apakah yang didapat?

Soal Tantangan

1. Gambar berikut memperlihatkan beberapa tahapevolusi yang mungkin terjadi jika dua spesies yangberbeda berasal dari satu nenek moyang yangsama melalui evolusi ribuan tahun.

E

Dengan memerhatikan huruf-huruf pada tahapantersebut, jelaskan proses evolusi yang terjadi padagambar tersebut.

2. Sejak dahulu kala, nenek moyang kita mengembang-kan tanaman padi-padian untuk dikonsumsi.mereka memilih dan menyilangkan tanaman padiyang Anda kenal sekarang dari sejenis tanamanrumput. Setelah beberapa ratus tahun, tanaman padisekarang sangat jauh berbeda dengan nenekmoyangnya. Kini para ilmuwan mencari nenekmoyang tanaman padi hingga ke desa-desa danpedalaman hutan. Menurut Anda, apakah hal yangdilakukan ilmuwan tersebut penting? Jelaskan.


Penyebab dan Akibat dari Evolusi HIVHIV adalah virus penyebab AIDS, penyakit menular yang paling

mematikan bagi kehidupan manusia. Pada 2004, jumlah penderita AIDS didunia diperkirakan berjumlah 42 juta orang. Dapat dikatakan bahwa tingkatkematian pada penderita AIDS mencapai 100%. Menanggapi kenyataantersebut, negara-negara industri maju telah berhasil menciptakan agenantivirus HIV/AIDS sehingga penyebaran virus ini dapat lebih dikendalikan.Akan tetapi, tidak dapat dipungkiri bahwa penyakit ini masih tetapberbahaya, bahkan percobaan klinis masih tetap harus dilakukan.

Penyembuhan AIDS secara total sulit dicapai karena evolusi HIVberlangsung sangat cepat. Oleh karena itu, pembuatan vaksin atau agenantivirus harus dikembangkan secara berkala. Dengan adanya evolusi HIVtersebut, mengapa vaksin harus dibuat secara berkala? Bagaimanakahhubungannya dengan sistem kekebalan tubuh manusia? Apakah yng Andaketahui mengenai perubahan yang terjadi pada HIV? Mengapa evolusi terjadipada HIV? Faktor-faktor apakah yang berpengaruh terhadap perubahantersebut? Bagaimana dengan flu burung?

Berdasarkan uraian tersebut, buatlah karya tulis ilmiah mengenaipenyebab dan akibat dari evolusi bibit penyakit (seperti virus dan bakteri).Gunakanlah berbagai referensi berupa buku ataupun artikel ilmiah yangdapat diperoleh dari koran, majalah, ataupun internet. Lakukanlah pencarianreferensi secermat mungkin agar permasalahan mengenai tema KegiatanSemester 2 ini dapat terjawab. Buatlah karya tulis ilmiah Anda sebaikmungkin, mengikuti kaidah-kaidah penulisan karya tulis yang benar.Presentasikanlah hasil kerja Anda tersebut di depan kelas, kemudianlakukanlah diskusi bersama teman-teman dengan dibantu arahan danbimbingan dari guru Anda.

Kegiatan Semester 2

155

Anda tentu pernah memakan tempe, roti, atau keju, bukan? Bagaimanadengan yoghurt, apakah Anda mengenalnya? Jika jawaban Anda adalah''ya'', berarti Anda telah menggunakan beberapa produk hasil bioteknologi.Bioteknologi menggunakan makhluk hidup, pada umumnya berupamikroorganisme (bakteri dan jamur), untuk menghasilkan produk yangbermanfaat bagi manusia. Walaupun terdengar sebagai sesuatu yang sangatbaru, bioteknologi sebenarnya sudah digunakan dalam berbagai proses padazaman dahulu. Misalnya, penggunaan ragi untuk mengembangkan danmembuat adonan roti serta pembuatan keju dan minuman beralkohol.Sungguh luas ilmu yang Yang Maha Menguasai.

Bagaimanakah prinsip dasar bioteknologi tersebut? Mikroorganisme apasajakah yang dapat digunakan dalam proses bioteknologi? Apakah manfaatbioteknologi bagi kehidupan manusia?

Melalui diskusi dan kegiatan, Anda diharapkan dapat lebih memahamimateri tentang bioteknologi. Selamat belajar.

Bioteknologi

Pada bab ini, Anda akan diajak untuk dapat memahami prinsip-prinsip dasar bioteknologiserta penerapannya dalam kehidupan. Untuk itu, Anda harus memahami arti, prinsip dasar,dan jenis-jenis bioteknologi serta menjelaskan dan menganalisis peran bioteknologi sertaimplikasi hasil-hasil bioteknologi dalam kehidupan.

8B a b 8

A. Prinsip DasarBioteknologi

B. Jenis-JenisBioteknologi

C. Sifat DasarMikroorganisme

D. Produk dan JasaE. Implikasi

Bioteknologi



A Prinsip Dasar BioteknologiDi antara kita mungkin sudah sering mendengar kata bioteknologi. Akan

tetapi, Apakah bioteknologi itu? Menurut Yuwono (2006: 1), bioteknologimemiliki pengertian penerapan prinsip-prinsip biologi, biokimia, danrekayasa dalam pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidupdan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa.

Dengan melihat pengertian tersebut, semua produk atau jasa yang berasaldari jasad hidup atau komponennya dan yang dihasilkan dari penerapanteknik biologi, biokimia, dan rekayasa adalah produk atau jasa bioteknologi.Apakah tempe dan tape termasuk produk bioteknologi? Jika Anda kembalimelihat pengertian bioteknologi, beberapa produk jasad hidup yang telahdikembangkan ratusan tahun yang lalu, seperti yogurt, kefir, dan tempe,merupakan produk bioteknologi.

Anda mungkin telah menjadi salah satu konsumen makanan produkbioteknologi yang dibuat sederhana (Gambar 8.1). Beberapa jenis minumantradisional, seperti tuak dan arak, juga dibuat dibuat dengan menggunakanbioteknologi sederhana. Nenek moyang kita menemukan teknologi ini secaratidak sengaja. Kemudian, teknik ini diturunkan dari generasi ke generasi.

Dalam batasan pengertian bioteknologi, ada beberapa ciri dari suatuproses bioteknologi. Ciri-ciri tersebut sebagai berikut.1. Adanya agen biologi yang dipergunakan. Agen biologi yang diperguna-

kan ini tidak hanya dalam bentuk fisik yang dipanen, namun juga termasukdi dalamnya adalah hasil metabolit sekunder atau enzim yang dihasilkan.

2. Penggunaan agen biologi dilakukan dengan suatu cara atau metodetertentu.

3. Adanya produk turunan atau jasa yang dipakai dari proses penggunaanagen biologi tersebut.Penerapan dari ciri-ciri bioteknologi tersebut adalah dalam proses pem-

buatan tape yang menggunakan ragi, atau pembuatan tempe dengan bantuanRhizopus sp. Proses ini dilakukan dengan tahapan tertentu dan memanfaatkanenzim yang dihasilkan oleh agen biologi. Dalam pembuatan tape, ragi(Saccharomyces cereviceae) mengeluarkan enzim yang dapat memecah karbo-hidrat pada beras ketan atau singkong menjadi gula yang lebih sederhana.Adapun pada pembuatan tempe, Rhizopus sp. mengeluarkan enzim proteinaseyang memecah protein kedelai menjadi protein yang lebih sederhana.

Berbagai kemajuan yang dicapai di bidang ilmu biologi dan ilmurekayasa lainnya turut mendorong kemajuan pemanfaatan agen biologi secaralebih maju lagi. Selain itu, kondisi kehidupan saat ini juga menuntut adanya

a b

Sumber: www.thaifood.com www.users.chariot.net.com

1. Menurut pendapat Anda,apakah yang dimaksuddengan bioteknologi?

2. Mengapa mikroorganismedigunakan dalambioteknologi?

3. Sebutkan beberapa produkbioteknologi yang Andaketahui.

PramateriSoal

Produk bioteknologi.(a) Kecap (b) tape ketan hitam

dan tape merupakan produkhasil bioteknologi sederhana.

Dapatkah Anda menyebutkanproduk bioteknologi sederhana

lainnya?

Gambar 8.1

Bioteknologi 157

perbaikan terhadap kualitas kehidupan dan kualitas lingkungan sebagaipendukung (perhatikanlah Gambar 8.2). Oleh karenanya, diperlukan teknologialternatif yang terus dikembangkan.

Beberapa faktor yang menyebabkan teknologi alternatif perlu terusdikembangkan adalah:1. kelaparan yang terjadi akibat tidak seimbangnya populasi manusia

dengan tumbuhan pangan yang diproduksi;2. semakin tereksplorasi kehidupan di dalam laut yang menciptakan

banyak sekali potensi untuk dikembangkan dalam berbagai bidangseperti pangan, kesehatan, dan pengembangan di bidang lainnya;

3. semakin berkurangnya sumber daya bahan bakar fosil dan meningkat-nya polusi akibat dari penggunaan bahan bakar fosil ini;

4. peningkatan pencemaran lingkungan yang memerlukan penanggulangandengan cara yang lebih alami;

5. penemuan prinsip-prinsip rekayasa genetika dalam penciptaan varietasspesies baru dan terapi penyakit;

6. penemuan di bidang kesehatan mulai dari pembentukan antibodi, terapikanker atau tumor, produksi hormon, identifikasi tumbuhan obat yangbermanfaat, serta penemuan lain di bidang farmasi.Berdasarkan beberapa faktor penyebab di atas maka ada beberapa hal

yang menjadi prioritas utama pengembangan bioteknologi, yakni di bidangpangan, lingkungan, kesehatan, dan sumber energi.

Bioteknologi selalu berkaitan dengan reaksi-reaksi biologis yangdilakukan oleh jasad hidup. Jasad hidup yang sering dimanfaatkan dalambiteknologi adalah mikroorganisme. Mengapa? Jasad hidup yang dimanfaat-kan bisa dalam bentuk individu atau komponen-komponen tubuhnya, sepertiorganel, sel, jaringan, bahkan bisa dalam bentuk molekul-molekul tertentu(misalnya, protein, enzim, DNA, atau RNA).

Teknologi kultur jaringan saat inibanyak dipergunakan dalambidang pertanian.

Sumber: Biology or You, 2002

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah yang dimaksud dengan bioteknologi?2. Sebutkan ciri-ciri dari suatu proses bioteknologi

secara umum.

3. Apa syarat suatu produk dikatakan sebagai hasilbioteknologi? Sebutkan contohnya.

B Jenis-Jenis BioteknologiSecara umum, bioteknologi dikelompokkan menjadi dua jenis, yakni

bioteknologi konvensional (sederhana) dan bioteknologi modern. Bio-teknologi konvensional menggunakan penerapan-penerapan biologi,biokimia, atau rekayasa masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologijenis ini belum menggunakan teknik rekayasa molekuler dengan tingkatanyang rumit dan terarah. Kalaupun menggunakan rekayasa molekuler,rekayasa tersebut belum sepenuhnya dapat dikendalikan. Bioteknologikonvensional menggunakan jasad hidup sebagaimana ''apa adanya''. Apakahcontoh produk bioteknologi konvensional?

Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggidan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yangsering digunakan saat ini adalah dengan melakukan manipulasi genetik padasuatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai denganyang diinginkan. Perkembangan bioteknologi modern tidak terlepas dariterkuaknya misteri struktur DNA.


Gambar 8.2


Teknik manipulasi yang sering digunakan dalam bioteknologi modernadalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro. In vitro, adalahproses biologi yang berlangsung dalam kondisi percobaan di luar sel atauorganisme, misalnya dalam tabung percobaan (Gambar 8.3). Dengan teknikyang dikenal dengan DNA rekombinan atau rekayasa genetika, para ilmuwandapat menyambung molekul-molekul DNA dari jasad hidup yang berbedamenjadi suatu molekul DNA rekombinan. Rekayasa genetika telah menjaditulang punggung dari bioteknolgi modern saat ini (Yuwono, 2006: 2).

Tabel berikut menunjukkan contoh bioteknologi konvensional danbioteknologi modern.

Teknik Konvensional

Contoh

Budidaya tanaman

Pengendalian hamadan penyakit

Tabel 8.1 Contoh Penggunaan Teknik Konvensional dan Bioteknologi Modern dalam Praktik Pertanian

Penggunaan galur tanaman alami yangbelum mengalami modifikasi genetik

Penggunaan bakteri Bacillus thuringiensisalami untuk pengendalian hama

Budidaya tanaman transgenik yangmembawa gen ketahanan terhadapherbisida

Penggunaan galur tanaman transgenikyang membawa gen cry dari Bacillusthuringiensis

Bioteknologi Modern

Contoh

Sumber: Bioteknologi Pertanian, 2006


Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah perbedaan bioteknologi konvensional dan

bioteknologi modern? Jelaskan.2. Sebutkan masing-masing lima contoh produk

bioteknologi konvensional dan modern.


C Sifat Dasar MikroorganismeSumber agen biologi yang diperlukan dalam proses bioteknologi, dapat

diperoleh dengan cara mengembangbiakan atau menumbuhkan organismetertentu. Sebagian besar organisme yang digunakan dalam mikroorganisme.Oleh karena itu, pengetahuan dan kemampuan menumbuhkan mikro-organisme menjadi hal yang penting dalam bioteknologi.

Kegiatan

a b

Produksi buah-buahanberkualitas, seperti (a) apel

dapat dihasilkan melalui(b) kultur in vitro.

Gambar 8.3

Bioteknologi 159

Sebelum ilmuwan dapat menggunakan mikroorganisme untuk keperluanfermentasi atau proses bioteknologi lainnya, mereka harus dapat menumbuh-kan kultur murni yang tidak terkontaminasi oleh mikroorganisme jenis lain.Kultur tersebut hanya mengandung mikroorganisme yang diperlukan.

Mikroorganisme merupakan agen yang digunakan secara luas dalamproses bioteknologi. Pada dasarnya, mikroorganisme tidak menyediakansuatu produk untuk kita, tetapi mikroorganisme melakukan proses-prosesdasar metabolisme untuk dirinya sendiri dalam berkembang biak. Padaproses pembuatan yoghurt, susu merupakan media yang kaya akan proteindan sangat digemari oleh bakteri ataupun jamur. Bakteri Lactobacillusbulgaricus yang ditambahkan ke dalam susu akan memfermentasi susutersebut dan menghasilkan produk olahan yang kita sebut dengan yoghurt.Protein dalam susu seperti kasein diubah menjadi asam laktat oleh bakterisehingga rasa yoghurt menjadi asam. Semakin banyak asam laktat yangdiproduksi, semakin banyak juga jumlah bakteri Lactobacillus bulgaricusyang ada (Gambar 8.4).

Selain produksi enzim, yang merupakan dasar dari pembuatan produkberbasiskan bioteknologi konvensional, mikroorganisme juga dimanfaatkankarena pertumbuhannya yang sangat cepat. Pembelahan sel mikroorganismeterjadi dalam waktu singkat dan cepat sehingga dalam waktu 24 jam dapatdiperoleh keturunan berjumlah banyak. Dalam waktu singkat dengan jumlahyang banyak, maka efisiensi penggunaan waktu oleh mikroorganismemenjadi sangat tinggi. Pengetahuan dasar mengenai mikroorganisme(dibahas dalam cabang ilmu biologi, yakni mikrobiologi) mutlak diperlukandalam proses pengembangan bioteknologi selanjutnya.

Beberapa alasan yang menyebabkan mikroorganisme tersebut digunakandalam bioteknologi adalah karena mikroorganisme memiliki sifat-sifat dasarseperti sebagai berikut.1. Perkembangbiakkan mikroorganisme relatif sangat cepat.2. Sifat dasar dari mikroorganisme relatif mudah dimodifikasi, misalnya

dengan teknik rekayasa genetik.3. Mikroorganisme mampu memproses bahan baku lebih cepat dibanding-

kan yang dilakukan hewan maupun tumbuhan sehingga mampu mem-percepat kecepatan produksi.Diketahuinya sifat dasar dari mikroorganisme, seperti pengetahuan

mengenai adanya plasmid, menggugah penelitan yang lebih jauh lagimengenai potensi transgenik (pemindahan gen). Dalam dunia kesehatan,bakteri ini digunakan dalam memproduksi enzim atau hormon yang bergunadalam pengobatan pasien seperti penggunaan bakteri dalam produksihormon insulin.

Contoh metabolisme mikroorganisme yang dimanfaatkan di dalamdunia kesehatan adalah penemuan zat antibiotik dari jamur Penicillium sp.yang ditemukan oleh Alexander Flemming pada 1928. Dalam perkembanganselanjutnya, ide mengenai kemampuan metabolisme mikroorganisme,plasmid, dan kemampuan reproduksi menjadi fokus utama dalam penelitianbioteknologi. Selain itu, dikembangkan juga bioteknologi berbasis hewandan manusia dalam teknologi kloning.

Sumber: www.arches.uga.com

Bakteri Lactobacillus bulgaricus.Bakteri ini merupakan agenbiologi yang membantu dalampembuatan beberapa produkhasil bioteknologi.


Alexander Flemming(1881–1955)

Alexander Flemming adalahseorang ahli mikrobiologi dariInggris yang menemukanantibiotik pertama.

TokohBiologi

Selain bermanfaat untuk tujuanbaik, bakteri, jamur, dan virusdapat digunakan sebagai senjatabiologis. Bakteri Bacillusanthracis, Yersina pestis,Clostridium botulinum, dan virusvariola merupakan senjatabiologis yang umum digunakanserta memiliki daya bunuh yangbesar.

Sumber: Biology: Concepts andConnections, 2006

WawasanBiologi

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Mengapa mikroorganisme sering digunakan dalam

bioteknologi?2. Sebutkan empat contoh mikroorganisme yang telah

dimanfaatkan dalam bioteknologi.


Gambar 8.4


Produk dan jasa bioteknologi mampu memberikan manfaat bagi makhlukhidup, khususnya manusia. Contohnya, dahulu untuk memperoleh 1 cchormon insulin bagi penderita diabetes, diperlukan perasan sekitar sembilanlambung babi. Akan tetapi, dengan adanya teknologi transfer DNA, fragmenDNA penghasil hormon insulin ini dapat dicangkokan pada plasmid sehinggaakan ikut dalam metabolisme sel bakteri dan diperoleh hormon insulin kotor.Melalui teknik pemurnian, maka hormon insulin dapat diberikan padapenderita. Selain produk yang sangat menolong ini, ada banyak jenis produkdan jasa bioteknologi dalam kehidupan. Perhatikan penjelasan berikut.

1. Bioteknologi dalam Bidang Pengolahan PanganDalam kehidupan sehari-hari, sebenarnya kita berkaitan erat dengan

bioteknologi. Beberapa jenis makanan dan minuman yang kita konsumsisebenarnya merupakan produk dari bioteknologi. Tape, roti, keju, atauyoghurt adalah beberapa produk bioteknologi yang biasa dikonsumsi. Prosesuntuk mengolah beberapa jenis makanan tersebut biasa disebut bioteknologisederhana. Apakah Anda tahu mikroorganisme yang berperan dalam pem-buatannya? Berikut contoh makanan dan minuman hasil dari bioteknologi.

a. YoghurtYoghurt merupakan minuman hasil fermentasi susu menggunakan

bakteri Lactobacillus substilis atau Lactobacillus bulgaricus (Gambar 8.5). Bakteriyang di manfaatkan mampu mendegradasi protein dalam susu menjadi asamlaktat. Proses degradasi ini disebut fermentasi asam laktat dan hasil akhirnyadinamakan yoghurt.

b. KejuKeju merupakan contoh produk bioteknologi yang cukup terkenal

(Gambar 8.6). Keju dibuat dengan bantuan bakteri pada susu. Bakteritersebut dikenal sebagai bakteri asam laktat atau Lactobacillus. BakteriLactobacillus mengubah laktosa menjadi asam laktat dan menyebabkan susumenggumpal.

Pada pembuatan keju, kondisi pH harus rendah. Kondisi pH yang rendahmembuat susu mengental. Akibatnya protein pada susu berubah menjadisemi solid yang disebut curd. Proses ini dibantu dengan menambahkan enzimrenin. Enzim renin dapat diekstrak dari perut anak sapi. Namun, saat inienzim renin dapat diproduksi dalam skala besar dengan menggunakan teknikrekayasa genetika.

D Produk dan Jasa

Sumber: www.genietenvanvers.nl

Yoghurt merupakan minumanhasil fermentasi susu oleh

bakteri Lactobacillus bulgaricus.


Gambar 8.5

• Lactobacillus subtilis• Lactobacillus bulgaricus• Transfer DNA• Yoghurt• Keju• Curd

Kata Kunci

Setelah susu berubah menjadi curd, garam ditambahkan. Garam ini selainuntuk menambahkan rasa, berfungsi juga sebagai bahan pengawet. Bakterikemudian ditambahkan sesuai dengan tipe keju yang akan dibuat. Bakteri

Keju merupakan produkbioteknologi yang dalam

pembuatannya, melibatkanmikroorganisme berupa bakteri

Lactobacillus bulgaricus.

Gambar 8.6

Bioteknologi 161

yang ditambahkan ini disebut bakteri pematang. Bakteri pematang bergunamemecah protein dan lemak yang terdapat dalam keju.

Beberapa jenis keju mempunyai karakteristik tertentu dengan ditambah-kan mikroba lain, seperti jamur. Contohnya terdapat pada keju biru, yangmempunyai karakteristik berwarna biru karena ditambahkan jamur padacurd kejunya. Untuk mempercepat produksi keju, dapat ditambahkan enzimbakteri selain bakteri pematang itu sendiri.

c. TempeTempe adalah makanan khas Indonesia. Tempe merupakan makanan

yang terkenal di Asia Tenggara dan juga merupakan salah satu contoh produkhasil bioteknologi. Tempe terbuat dari kacang kedelai. Karena terbuat darikacang kedelai yang merupakan sumber protein tinggi, tempe juga merupa-kan makanan yang mempunyai nilai gizi tinggi.

Tempe dibuat dari kacang kedelai dengan dibantu oleh aktivitas jamurRhizopus oryzae (Gambar 8.7). Proses pembuatan tempe cukup sederhana danmudah dilakukan. Kacang kedelai dicuci bersih, lalu direbus hingga setengahmatang. Kemudian, kacang kedelai setengah matang direndam dalam airselama kurang lebih 12 jam (semalaman).

Dengan direndamnya kacang kedelai, dapat menciptakan kondisi asamsehingga mikroba yang biasanya membusukkan makanan dapat dicegah.Setelah direndam, kacang kedelai kembali dicuci bersih dan direbus kembalihingga matang.

• hi opus ory ae• Tempe

Kata Kunci

Sumber: www.pfdb.com www.genomenewsnetwork.com Dokumentasi Penerbit

ba

Kacang kedelai yang telah matang tersebut lalu didinginkan dan setelahdingin ditambahkan ragi tempe. Ragi tempe adalah jamur Rhizopus oryzae.Kacang kedelai yang telah dicampur dengan ragi tempe, lalu dibungkusoleh daun pisang atau plastik yang dilubangi. Setelah dibungkus, lalu diperam(difermentasi) selama satu malam. Akhirnya diperoleh tempe sebagai produkbioteknologi. Untuk menambah wawasan bioteknologi Anda, lakukanlahkegiatan berikut ini.

Pembuatan TempeTujuanMempraktikkan cara pembuatan tempeAlat dan BahanDaun pisang, baskom, alat memasak, kacang kedelai, dan ragi tempeLangkah Kerja

1. Lakukan kegiatan ini bersama kelompok Anda dengan bimbingan guru.Persiapkan alat dan bahan yang diperlukan.

2. Biji kedelai yang telah dipilih atau dibersihkan dari kotoran, dicuci denganair yang bersih.

Kegiatan 8.1

(a) Jamur hi opus ory aemerupakan mikroorganismeyang membantu dalampembuatan tempe. (b) Jamur inidigunakan dalam bentuk ragitempe.

Gambar 8.7


3. Setelah bersih, kedelai direbus dalam air selama 2 jam.4. Kedelai kemudian direndam 12 jam dalam air panas/hangat bekas air

perebusan tadi agar kedelai mengembang.5. Berikutnya, kedelai direndam dalam air dingin selama 12 jam.6. Setelah 24 jam direndam seperti pada nomor 3 dan nomor 4, kedelai dicuci

dan dikuliti (dikupas).7. Setelah dikupas, kedelai direbus untuk membunuh bakteri yang kemungkinan

tumbuh selama perendaman.8. Kedelai diambil dari dandang, diletakkan di atas tampah dan diratakan tipis-

tipis. Selanjutnya, kedelai dibiarkan dingin sampai permukaan keping kedelaikering dan airnya habis menetes.

9. Sesudah itu, kedelai dicampur dengan ragi guna mempercepat/merangsangpertumbuhan jamur. Proses mencampur kedelai dengan ragi memakan waktusekitar 20 menit. Tahap peragian (fermentasi) adalah tahap penentukeberhasilan dalam membuat tempe kedelai.

10. Jika campuran bahan fermentasi kedelai sudah rata, campuran tersebut dicetakpada loyang atau cetakan kayu dengan lapisan plastik atau daun yangakhirnya dipakai sebagai pembungkus. Sebelumnya, plastik dilobangi/ditusuk-tusuk. Maksudnya ialah untuk memberi udara supaya jamur yangtumbuh berwarna putih.

11. Campuran kedelai yang telah dicetak dan diratakan permukaannyadihamparkan di atas rak, dan kemudian ditutup selama 24 jam.

12. Setelah 24 jam, tutup dibuka dan campuran kedelai didinginkan atau diangin-anginkan selama 24 jam lagi. Setelah itu, campuran kedelai telah menjadi tempe.

13. Gorenglah tempe tersebut dan cicipi. Bandingkan rasanya dengan biji kedelaisebelum di proses menjadi tempe. Diskusikan hasilnya dan presentasikan dikelas bersama kelompok Anda.

Jawablah pertanyaan berikut untuk menyimpulkan fakta.1. Apakah kegiatan Anda dengan kelompok Anda berhasil? Jika tidak, mengapa?2. Menurut Anda faktor apakah yang menentukan kegiatan tersebut berhasil

atau gagal?3. Kegiatan ini merupakan salah satu produk bioteknologi konvensional.

Mengapa? Jelaskan alasan Anda.4. Kesimpulan apakah yang dapat Anda ambil dari kegiatan ini?

d. TahuTahu juga merupakan salah satu contoh produk bioteknologi. Sebagai orang

Indonesia, Anda pasti telah mengenal makanan yang bernama tahu, bukan?Tahu, seperti juga tempe, terbuat dari kacang kedelai. Tahu dibuat dengan

cara mencuci kacang kedelai hingga bersih dan merendamnya selama satumalam. Setelah lunak, kacang kedelai digiling menjadi seperti bubur, laludididihkan. Setelah dididihkan, bubur kedelai disaring dan ditambahkankultur bakteri yang dapat menciptakan kondisi asam. Beberapa jenis bakteriyang sering digunakan dalam pembuatan tahu ini adalah bakteri asam laktat.Bubur tahu yang telah ditambahkan bakteri asam laktat ini lalu dicetak,dibumbui, dan diberi garam agar tahan lama (Gambar 8.8).

ba

Sumber: www.pikiran rakyat.co.id Dokumentasi Penerbit

(a) Tahu merupakan makananhasil bioteknologi konvensional.

(b) Di pabrik tahu, segalapengerjaannya dikerjakan secarakonvensional atau menggunakan

tangan dan dibantu olehmikroorganisme.

Bagaimana rasa makanan ini?

Gambar 8.8

Bioteknologi 163

Ada banyak sekali peranan bioteknologi dalam bidang produksi makanan, selainpada produksi keju, yoghurt, tempe, tahu, dan kecap yang telah diuraikan. CobaAnda cari informasi lain tentang produk-produk makanan lain yang merupakancontoh hasil dari bioteknologi, seperti nata de coco, dan kimchi. Buatlah laporannyadan bagilah informasi tersebut dengan teman-teman Anda (Misalnya, denganmenampilkannya di majalah dinding sekolah).

Tugas Ilmiah 8.1

2. Bioteknologi dalam Bidang KesehatanDalam bidang kesehatan, bioteknologi sudah lama digunakan. Misalnya,

dalam pembuatan antibiotik yang dilakukan oleh Alexander Flemming padatahun 1928. Selain dalam pembuatan antibiotik, bioteknologi berperan dalambidang kesehatan lainnya, seperti pada pembuatan hormon dan bayi tabung.

a. AntibiotikAntibiotik merupakan senyawa yang dihasilkan oleh mikroorganisme

tertentu atau dibuat secara semisintetis. Antibiotik berguna menghambatatau membunuh pertumbuhan kuman penyebab penyakit.

Antibiotik pertama yang ditemukan adalah antibiotik yang dihasilkandari jamur Penicillium notatum (Gambar 8.9). Penisilin ini adalah antibiotikyang ampuh melawan infeksi yang disebabkan oleh bakteri Staphylococcus.

Antibiotik lainnya yang sekarang banyak dipakai adalah antibiotik yangberasal dari genus Streptomyces. Antibiotik yang termasuk kelompok iniadalah Streptomycin dan Tetracycline. Antibiotik tersebut sangat ampuhmelawan bakteri Tubercullosis.

b. HormonTerdapat penyakit-penyakit tertentu pada manusia yang disebabkan

oleh adanya masalah pada hormon. Misalnya, penyakit diabetes mellitus (DM)atau lebih dikenal sebagai penyakit kencing manis. Penderita penyakit inikekurangan hormon insulin sehingga kadar gula dalam darahnya sangattinggi. Dengan adanya bioteknologi, saat ini hormon insulin telah dapatdihasilkan secara buatan (transgenik) dengan bantuan bakteri Escherichiacoli (Gambar 8.10).


a

b

Hasil teknologi dalam antibiotik.(a) Penicillium merupakanpenghasil senyawa antibiotik.Antibiotik ini biasanya di kemasdalam bentuk (b) kapsul.ewaktu Anda sakit pernahkah

Anda mengonsumsinya?

• Antibiotik• Hormon

Kata Kunci

E. coli

Plasmid

Sel manusia

Gen insulin

PenyatuanDNA

Dimasukkan dalamplasmid bakteri

Kloning bakteri

a b

(a) Pembuatan insulin dilakukandengan menyisipkan gen insulinke dalam bakteri. (b) Kini,insulin mudah didapatkan olehpenderita diabetes mellitusdalam bentuk cair.Sumber: Biology: E ploring Life, 1994

Pada sel bakteri E. coli, dimasukkan DNA sel manusia yang mengandunggen insulin sehingga bakteri E. coli dapat menghasilkan insulin. Karenabakteri dapat berkembang biak dengan cepat maka hormon insulin pun dapatdihasilkan dalam jumlah yang banyak.

Gambar 8.9

Gambar 8.10


c. Bayi TabungUntuk dapat menghasilkan seorang bayi, harus terjadi pertemuan antara

sel telur ibu dan sel sperma ayah. Kadang kala proses pertemuan sel telurdan sel sperma (fertilisasi) tidak dapat terjadi secara baik. Hal tersebut dapatdisebabkan oleh adanya penghalang di saluran telur, atau karena kualitassperma yang kurang bagus sehingga tidak dapat mencapai sel telur.

Jika terjadi masalah tersebut, dapat diatasi dengan teknologi yangdisebut teknologi bayi tabung (Gambar 8.11). Teknik bayi tabung ini adalahteknik untuk mempertemukan sel sperma dan sel telur di luar tubuh sangibu (in vitro fertilization). Setelah terjadi pertemuan antara sel sperma dan seltelur ini terjadi, proses selanjutnya, embrio yang dihasilkan ditanamkankembali di rahim ibu hingga terbentuk bayi dan dilahirkan secara normal.

TokohBiologi


Rosalind Franklin(1920–1958)

Rosalind Franklin adalahilmuwan pertama yangmeneliti DNA. Ia mengguna-kan sinar-x untuk mengetahuibentuk molekul DNA. JamesWatson dan Francis Crickmenggunakan temuanRosalind Franklin. Padatahun 1953, merekamengungkapkan model DNAuntuk pertama kali. Temuan-nya ini merupakan salah satutemuan penting bagiperkembangan sains modern.

Dalam teknik pembuatan bayitabung, terjadi pertemuan sel

telur dengan sel sperma di luartubuh ibu. Sumber: Biology Concepts & Connections, 2006

3. Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan PerkebunanBioteknologi ikut berperan dalam memajukan bidang pertanian dan

perkebunan. Di bidang pertanian, bioteknologi telah mampu menciptakantumbuhan-tumbuhan yang memiliki sifat unggul, seperti tahan terhadaphama, produksi panen yang lebih banyak, dan waktu panen yang lebih singkat.

Tumbuhan yang memiliki sifat unggul tersebut dapat diperoleh melaluirekayasa genetika, yaitu dengan memasukkan gen-gen yang memiliki sifatyang dikehendaki pada tumbuhan tersebut. Tumbuhan seperti ini disebutsebagai tumbuhan transgenik.

Tumbuhan transgenik pada dasarnya diperoleh melalui teknik memindah-kan gen-gen tertentu yang dikehendaki dari organisme lain yang memiliki-nya. Misalnya, tumbuhan kentang hasil rekayasa genetika yang dilakukandi Cina. Tumbuhan kentang adalah tumbuhan yang tumbuh subur di daerahtropis dan tidak bisa tumbuh di tempat dingin. Oleh karena itu, pada musimdingin kentang tidak bisa tumbuh di Cina. Untuk mengatasi kendala tersebutmaka para ilmuwan Cina memasukkan gen tahan dingin dari ikan yang hidupdi tempat dingin ke dalam gen kentang sehingga diperoleh kentang yangtahan dingin dan dapat ditanam di daerah yang beriklim dingin.

Gambar 8.11

Bioteknologi 165

Sel wortel dikultur dalammedium bernutrisi

Pembelahan seldalam kultur

Plantlet Tumbuhan dewasaSel wortel Medium bernutrisi

Satu sel

Contoh tumbuhan-tumbuhan transgenik lainnya yang telah berhasildibuat adalah tumbuhan yang dapat melakukan pemupukan sendiri,tumbuhan yang tahan terhadap penyakit tertentu, dan tumbuhan yang dapatmenghasilkan pestisida sendiri.

Dalam hal pestisida atau pembasmian hama tumbuhan, bioteknologijuga telah berhasil mengembangkan pestisida alami dengan menggunakanmakhluk hidup yang berperan sebagi agen pengendali secara alami ataudisebut biological control agent. Misalnya, pada tumbuhan kubis yang seringdiserang oleh hama berupa larva ulat Lepidoptera.

Dengan bantuan bioteknologi, larva Lepidoptera tersebut dapat dibasmidengan menggunakan bakteri Bacillus thuringiensis (Bt) (Gambar 8.12). BakteriBt secara alami menghasilkan racun bagi larva Lepidoptera, namun tidakberbahaya bagi makhluk hidup lain selain larva tersebut. Kini, bakteri Bttelah diproduksi dalam skala industri dan telah dipasarkan sebagai pestisidaalami. Bahkan kini terdapat tumbuhan jagung yang telah disisipi gen bakteriBt sehingga mampu menghasilkan pestisida sendiri.

Peran bioteknologi lainnya dalam bidang pertanian dan perkebunanadalah dengan ditemukannya teknik kultur jaringan. Teknik kultur jaringanmerupakan suatu teknik memperbanyak tumbuhan dalam skala besar danwaktu yang singkat.

Teknik kultur jaringan dibuat dengan mengambil sel atau jaringan padatumbuhan, bisa melalui potongan kecil daun, akar, batang, atau bagiantumbuhan yang lainnya. Potongan tumbuhan tersebut lalu ditumbuhkan disuatu medium yang telah dipersiapkan dan mengandung semua zat yangdiperlukan untuk pertumbuhan tumbuhan. Dari potongan tumbuhantersebut, akan tumbuh menjadi individu baru yang utuh (lihat Gambar 8.13).Teknik kultur jaringan ini menggunakan sifat totipotensi sel. Sifat totipotensiadalah sifat sel yang mampu menjadi satu individu baru utuh.

Sumber: www.magma.com

• Bacillus thuringiensis• Kultur jaringan

Kata Kunci

Bakteri Bacillus thuringienismerupakan salah satu agenpengendali secara alami.Bakteri ini digunakan untukmembasmi larva Lepidoptera.

Sumber: www.arc.agris. a Biology Concepts & Connections, 2006

Keuntungan-keuntungan yang dapat diperoleh dari teknik kulturjaringan ini adalah:a. dapat dilakukan di lahan yang sempit, artinya tidak diperlukan lahan

yang luas untuk memproduksi bibit tumbuhan yang banyak;b. bibit tumbuhan dapat diperoleh dalam jumlah yang banyak dengan

waktu yang singkat;c. bibit tumbuhan yang didapat dari teknik kultur jaringan mempunyai

sifat yang seragam dan sama dengan induk tumbuhannya.

Gambar 8.12

Proses kultur jaringan padatumbuhan wortel.Medium apakah yang digunakandalam kultur jaringan?

Gambar 8.13


4. Bioteknologi dalam Bidang PeternakanSeperti yang telah dijelaskan sebelumnya, bioteknologi telah berhasil

menciptakan hormon yang diproduksi oleh mikroorganisme. Ternyata,produksi hormon tersebut diperlukan juga dalam bidang peternakan.

Saat ini, hewan-hewan ternak biasa diberi vaksin dan hormon per-tumbuhan sehingga hewan-hewan ternak tahan terhadap penyakit tertentudan produksinya meningkat.

Contohnya, beberapa sapi diberi hormon pertumbuhan sapi BovineGrowth Hormone (BGH) yang dibuat dari bakteri E. coli berguna untuk menaik-kan produksi susu. Dengan diberikannya BGH, produksi daging yangdihasilkan juga dapat meningkat.

Vaksin hasil bioteknologi juga telah banyak berperan dalam bidangpeternakan. Misalnya, vaksin yang diberikan kepada sapi untuk mencegahpenularan penyakit mulut dan kuku, juga vaksin yang diberikan kepadaternak unggas untuk mencegah penyakit tetelo atau new castle disease (NCD).

5. Bioteknologi dalam Bidang Pengelolaan LingkunganDalam bidang pengelolaan lingkungan hidup, bioteknologi juga

memegang peranan yang penting. Misalnya, penggunaan bakteri aktif diinstalansi-instalansi pengolahan air limbah. Untuk mengefisienkanpengolahan limbah, digunakan mikroorganisme yang dapat mengubahsampah organik menjadi substansi yang lebih sederhana.

Penggunaan mikroorganisme untuk pengelolaan lingkungan juga telahterbukti ketika terjadi kebocoran kapal tanker. Minyak mentah yangmencemari pantai dibersihkan menggunakan bakteri yang dapat menguraiminyak mentah tersebut (Gambar 8.14).


Bakteri yang sedangdisemprotkan untuk mengurai

tumpahan minyak di pantai.

Contoh lain penerapan bioteknologi dalam bidang pengelolaan lingkunganadalah pembuatan biogas dari limbah-limbah organik yang ada. Biogas inidapat dimanfaatkan sebagai sumber energi alternatif.

Gambar 8.14

Bioteknologi 167

E Implikasi Bioteknologi

Colin Pitchfonk adalah orangpertama yang didakwa bersalahatas pemerkosaan danpembunuhan yang diselesaikanmelalui sidik DNA. Kasuspembunuhan yang merenggutnyawa dua orang wanita mudapada tahun 1983 dan 1986 initerjadi di kota Narborough,Inggris. Hal ini dapat dilakukankarena urutan DNA setiap orangberbeda, kecuali untuk kembaridentik.


WawasanBiologi

• Bayi tabung• Kloning

Kata Kunci

Bioteknologi sangat jelas telah memegang peranan dalam berbagai aspekkehidupan manusia. Cari dan kumpulkanlah oleh Anda artikel-artikel yangberhubungan dengan peran bioteknologi dalam berbagai bidang kehidupan, selainyang telah dijelaskan pada subbab ini. Jika ada, carilah juga mengenai dampakpositif dan negatif penggunaan produk bioteknologi tersebut dalam masyarakat.Buatlah menjadi sebuah karya tulis dan presentasikan di hadapan teman-temankelas Anda.

Tugas Ilmiah 8.2

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Mengapa bioteknologi banyak digunakan dalam

berbagai bidang?2. Sebutkan contoh produk bioteknologi yang sering

Anda temukan dalam kehidupan sehari-hari.

3. Jelaskan peranan bioteknologi dalam kesehatan.


Teknologi yang diciptakan oleh manusia tentu mempunyai implikasiterhadap kehidupan manusia itu sendiri. Begitu pula dengan ditemukan dandigunakannya bioteknologi dalam kehidupan sehari-hari.

1. Implikasi dalam KehidupanAdanya perkembangan dalam bioteknologi telah menimbulkan harapan

baru bagi kesembuhan penderita kelainan-kelainan genetis. Penyediaan obat-obatan dapat dilakukan secara massal dengan harga yang lebih murah.Perkembangan bibit unggul dan reproduksi tumbuhan secara cepat denganhasil yang maksimal juga menjadi keuntungan yang dapat dirasakan olehmasyarakat luas.

Namun dibalik semua harapan itu, terdapat pengaruh lain yang harusdiwaspasai. Produk bioteknologi yang dipatenkan, umumnya berasal dariluar negeri, dapat membantu petani sekaligus menciptakan ketergantunganpenggunaan bibit. Pada umumnya, tumbuhan transgenik merupakantumbuhan steril dan tidak dapat diperbanyak secara konvensional. Hal inisangat merugikan petani karena untuk mendapatkannya mereka harus terusmembeli bibit dan tidak dapat melakukan pembibitan. Dengan begitu, makaakan terjadi kebergantungan dari negara penghasil pangan ke negarapenghasil bibit.

Teknologi bayi tabung dan teknologi kloning merupakan salah satucontoh teknologi yang masih diperdebatkan hingga kini. Mungkin untukteknologi bayi tabung yang menggunakan sel sperma dan sel telur daripasangan suami istri, tidak banyak dipertentangkan dan merupakan jalankeluar bagi pasangan yang sulit memiliki keturunan. Bagaimana jika sel telurditanam pada wanita lain? Apa pendapat Anda jika sel sperma didapat bukandari pasangan suami istri?

Begitu juga dengan teknologi kloning. Meskipun teknologi ini membawaharapan bagi penderita kelainan genetis, namun kloning pada manusiaditentang banyak kalangan karena dianggap bertentangan dengan moral,agama, dan etika. Teknologi kloning yang pernah dilakukan adalah padadomba Dolly. Perhatikan Gambar 8.15.


• Bioteknologi• GMO

Kata Kunci

Dampak yang mungkin kurang diperhatikan adalah dampak yang timbulpada kehidupan liar. Penggunaan tumbuhan transgenik yang tahan terhadaphama pengganggu, ternyata mengakibatkan masalah terhadap organismenon target. Beberapa jenis burung yang secara alami memakan hamapengganggu dan kupu-kupu penghisap nektar bunga tumbuhan transgenikdapat terkena imbasnya juga. Pengamatan di lokasi percobaan tumbuhankapas transgenik yang disisipi gen bersifat insektisida dan herbisida,ditemukan kematian lebah dalam jumlah yang cukup tinggi.

Jika hal ini sudah terjadi dan terlanjur dibiarkan maka Indonesia sebagainegara dengan tingkat keanekaragaman hayati yang tinggi dan penghasil panganakan sangat dirugikan. Keanekaragaman hayati kita adalah sumber dari ilmupengetahuan yang seharusnya digunakan untuk kesejahteraan bangsanya.

Jadi, dari uraian di atas dapat disimpulkan bahwa pada dasarnyaperkembangan dalam bioteknologi memiliki dampak yang positif maupunyang negatif. Oleh karena itu, dalam menggunakan bioteknologi, manusiadituntut untuk berperilaku bijak, tidak berlebihan, dan memerhatikandampaknya di masa yang akan datang.

2. Polemik dalam Pengembangan TeknologiTeknologi yang diciptakan pada awalnya betujuan untuk membantu.

Namun, karena keterbatasan manusia dalam memprediksi mengakibatkankurang cermatnya penanggulangan dampak akibat teknologi yangdikembangkan itu. Dalam memprediksi hal tersebut, maka banyak sekaliperdebatan mengenai dampak yang akan diterima dikemudian hari.Organisasi LSM (Lembaga Swadaya Masyarakat) internasional banyak yangmengkhawatirkan dampak lanjutan akibat mengonsumsi organisme yang

Sel donor

Mengambilnukleus dari

sel telur

Menambahkannukleus sel

somatik daridonor

Penumbuhan dalamkultur untuk

memproduksi embrio

Menyimpan embriodalam ibu angkat

Klon donor lahir(reproduksi)

Mengambil sel dariembrio dan

menumbuhkandalam kultur

Menginduksi selmenjadi jaringanyang diinginkan(kloning terapi)

Nukleus dari seldonor

a

b

Sumber: Biology Concepts & Connections, 2006 www.inet.com

(a)Teknik kloning yang dilakukanpada sel hewan telah

menghasilkan klon domba yangdiberi nama (b) domba Dolly.

Apa pendapat Anda jika kloningdilakukan terhadap manusia?

Gambar 8.15

Bioteknologi 169

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.1. Apakah produk bioteknologi memiliki dampak

tertentu? Jika ada, sebutkan contohnya.2. Perdebatan seperti apakah yang terjadi pada

pengembangan GMO?


1. Prinsip dasar dari bioteknologi adalah adanyapenggunaan agen biologi, menggunakan metodetertentu, dihasilkannya suatu produk turunan, danmelibatkan banyak disiplin ilmu.

2. Mikroorganisme banyak digunakan dalam prosesbioteknologi karena perkembangbiakannya yangrelatif cepat, mudah dimodifikasi, dan mampumemproses bahan baku lebih cepat.

3. Bioteknologi dapat diterapkan dalam berbagaibidang, misalnya bidang pengolahan makanan,bidang kesehatan, bidang pertaniaan dan per-kebunan, serta bidang lingkungan.

4. Bioteknologi memiliki pengaruh terhadap kehidupanmasyarakat. Bioteknologi memberikan harapan barubagi penyembuhan penyakit serta peningkatankualitas dan kuantitas produksi dalam bidanglainnya.

5. Produk bioteknologi dapat menyebabkan per-debatan di masyarakat. Berbagai produk bio-teknologi, seperti kloning menimbulkan perdebatanbesar terutama jika teknologi tersebut dilakukanpada manusia.

Rangkuman

telah mengalami modifikasi genetik (GMO = genetic modified organism). Bentukkehati-hatian terhadap peredaran benih transgenik mungkin dapat dilihatdari contoh kasus berikut.

Penggunaan GMO secara luas telah dilakukan di Amerika. Hampir 57persen dari kacang kedelai dan 30 persen dari tumbuhan jagung yangdibudidayakan di Amerika pada tahun 1999 adalah GMO yang resistenterhadap serangan hama dan gulma. Pada bulan Februari 1999, setidaknyaada 64 tumbuhan budidaya GMO yang telah disetujui oleh pemerintah AmerikaSerikat dan Kanada, 20 di Jepang, namun hanya ada delapan di Eropa.

Kehati-hatian terhadap GMO ditunjukkan oleh negara-negara Eropayang belum mendapat kepastian mengenai tingkat keamanan baik terhadapmanusia ataupun lingkungan secara keseluruhan. Lingkungan hidup di sekitarkita wajib dijaga, karena meskipun tidak dapat digunakan secara langsung,lingkungan hidup beserta kehidupan liar di dalamnya mempunyai manfaatyang besar bagi kehidupan seluruh makhluk hidup di dalamnya.

Perkembangan ilmu pengetahuan lebih jauh telah mampu membawailmuwan untuk bukan hanya memodifikasi, melainkan 'menciptakan' makhlukhidup. Hal ini dimungkinkan dengan semakin majunya teknologi kloningmakhluk hidup. Tanpa adanya fertilisasi antara dua gamet, sebuah individuorganisme dapat diciptakan. Perkembangan kloning ini telah menuju padapraktik kloning yang dilakukan pada manusia. Sejauh ini, belum ada satupunnegara di dunia yang melegalkan praktik kloning pada manusia dalam suatuundang-undang atau konstitusi. Perkembangan kloning pada manusia initelah menimbulkan suatu polemik etika perikemanusiaan.

Meskipun pada dasarnya kloning berupaya untuk membantu pasanganmandul yang ingin memperoleh keturunan atau membantu seseorang yangtidak ingin memiliki pasangan untuk memeroleh keturunan. Namun, paraahli memerhatikan efek psikologis yang terjadi apabila anak yang dilahirkantersebut memiliki sifat yang identik seperti orangtua biologis mereka, sebagaikonsekuensi hasil kloning. Efek psikologis yang mungkin ditimbulkan antaralain adalah perasaan terkucil karena tidak ada kejelasan akan identitas merekahingga dapat mengakibatkan kerawanan sosial. Apa pendapat Anda?


Bioteknologi

Prinsip Dasar

PertanianKesehatanMakanan

• Penggunaanagen Biologi

• Penggunaanmetode tertentu

• Dihasilkanproduk tertentu

• Dilibatkanbanyak disiplinilmu

LingkunganPerkebunan&

Peternakan

Peranan

NegatifPositif

memiliki

antara laindalam bidang

memiliki dampak

Kaji DiriSetelah mempelajari materi dan peta konsep Bab Bio-

teknologi, Anda diharapkan telah memahami bioteknologi sertaproduk-produknya. Ternyata produk bioteknlogi telah lama Andagunakan juga, bukan! Mulai dari produk makanan hingga kainyang Anda kenakan sebagai pakaian, dapat berasal dari prosesbioteknologi. Masih banyak produk bioteknologi lainnya dan

Anda mungkin tidak menyadarinya. Produk bioteknologi telahmenjadi bagian kehidupan manusia.

Di akhir pembelajaran, rumuskanlah materi yang belumAnda pahami. Kemudian, diskusikan dengan teman-teman atauguru Anda.

P e t aKonsep

Bioteknologi 171



1. Berikut adalah beberapa ciri dari suatu prosesbioteknologi, kecuali ....a. menggunakan mikroorganisme sebagai agen

biologib. penggunaan agen biologi dilakukan dengan

suatu cara atau metode tertentuc. proses yang ada pada bioteknologi bertahap,

rumit, dan kompleksd. dihasilkannya produk yang termodifikasie. hanya melibatkan satu disiplin ilmu

2. Berikut adalah contoh hasil bioteknologi, yaitu ....a. pembuatan agar-agarb. pembuatan minuman buah-buahanc. pembuatan manisan buah-buahand. pembuatan tempee. pembuatan saus tomat

3. Alasan mikroorganisme banyak digunakan dalambioteknologi di antaranya adalah sebagai berikut,kecuali ....a. dapat bereproduksi sangat cepatb. dapat dengan mudah mengubah mikroorganis-

me sehingga dapat memodifikasi produkc. dapat dipindahkan dalam bentuk material

mentah/baku dari produk jadinya secara cepatd. mengggunakan mikroorganisme artinya mem-

produksi makanan dengan terbebas dari faktoriklim

e. mikroorganisme berukuran sangat kecil4. Berikut merupakan contoh peranan bioteknologi

dalam bidang makanan adalah ....a. pembuatan vaksinb. pembuatan hormonc. pembuatan antibiotikd. pembuatan yoghurte. bayi tabung

5. Salah satu keuntungan dari kultur jaringanadalah ....a. tidak diperlukan lahan yang luasb. memerlukan tumbuhan yang memiliki sifat

sangat unggulc. tumbuhan yang dihasilkan memiliki sifat yang

bervariasid. harus dilakukan pada kondisi yang sangat

sterile. dapat dilakukan di manapun

6. Yoghurt merupakan salah satu produk bio-teknologi. Bahan baku yoghurt adalah ….a. susu cair murni d. kejub. susu vanila e. susu stroberic. susu cokelat

7. Jamur yang digunakan pada pembuatan tempeadalah jamur ….

a. Aspergillus wenti d. Saccharomyces sp.b. Rhizopus oryzae e. Zygosaccharomycesc. Penicilium notatum

8. Apakah yang dimaksud dengan bayi tabung ....a. bayi dalam tabungb. bayi tanpa pembuahanc. bayi yang proses fertilisasinya di luar tubuh

ibunyad. bayi hasil rekayasa genetikae. bayi hasil kloning

9. Apakah yang dimaksud dengan tumbuhan trans-genik ....a. tumbuhan hasil rekayasa genetika yang

memiliki sifat unggulb. tumbuhan hasil rekayasa genetika yang

memiliki sifat berbedac. tumbuhan hasil rekayasa genetika yang

memiliki sifat bervariasid. tumbuhan hasil rekayasa genetika yang

memiliki sifat yang diinginkane. tumbuhan hasil rekayasa genetika yang

memiliki sifat buruk10. Pernyataan-pernyataan berikut ini adalah bahan

baku dan produksi dari hasil penggunaanbioteknologi tradisional.

Berikut yang menunjukkan pernyataan palingbenar adalah ….a. 1 dan 3 d. 2 dan 4b. 1 dan 4 e. 3 dan 5c. 2 dan 3

11. Makanan tradisional Indonesia yang diperoleh darihasil proses bioteknologi adalah ….a. keju d. tempeb. yogurt e. rotic. sake

12. Alexander Flemming adalah orang pertama yangmenemukan antibiotik. Antibiotik temuannyatersebut dihasilkan dari jamur ….a. Staphylococcusb. Penicillium notatumc. Tetracylined. Streptomycine. Rhizopus

1.2.3.4.5.

No

Ikan segar menghasilkan sosis keringSusu menghasilkan yogurtKacang kapri menghasilkan taucoSusu skim menghasilkan skim asamKetan hitam menghasilkan kecap

Organisme


13. Bayi tabung adalah salah satu hasil kemajuanbioteknologi dalam bidang ….a. mikrologi d. kesehatanb. embriologi e. pertanianc. fisiologi

14. Senyawa yang diproduksi oleh mikroorganismeyang berfungsi melawan infeksi yang disebabkanoleh bakteri Staphylococcus adalah ….a. insulin d. pektinaseb. interferon e. penisilinc. interleukin 2

15. Keistimewaan pembiakan vegetatif tumbuhandengan cara kultur jaringan adalah ….a. merupakan bibit unggul yang cepat berepro-

duksib. bibit yang seragam dalam jumlah yang besar

dan cepatc. tidak diperlukan perawatan yang khususd. bibit yang beragam dan tahan terhadap hamae. merupakan bibit yang memiliki sifat-sifat lebih

baik dari induknya16. Domba dolly adalah hewan hasil bioteknologi yang

menggunakan teknik ….a. rekayasa genetika d. kembar indentikb. kloning e. inseminasic. bayi tabung

17. Dalam bidang pertanian, bioteknologi dalamaplikasinya digunakan sebagai agen pengendalialami dalam membasmi hama, contohnya hamadari larva Lepidoptera. Berikut bakteri yang memilikikemampuan tersebut adalah ….

a. Penicillium notatumb. Lactobacillus bulgaricusc. Rhizopus oryzaed. Bacillus thuringiensise. Lactobacillus substilis

18. Berikut merupakan makanan dan minuman hasilbioteknologi konvensional, kecuali ….a. kecap d. yoghurtb. tahu e. antibiotikc. tempe

19. Berikut bukan faktor yang menyebabkan perlunyapengembangan teknologi alternatif adalah ….a. tereksplorasinya sumber daya alam di lautb. tingginya populasi manusiac. tingginya tingkat pencemarand. semakin berkurangnya sumber bahan bakar

fosile. telah tercapainya keseimbangan alam

20. Bagi masyarakat, bioteknologi harus memberikankonstribusi yang bermanfaat. Berikut manfaatbioteknologi bagi masyarakat dalam bidanglingkungan adalah ….a. menghasilkan bahan makananb. menghasilkan bahan minumanc. menghasilkan organisme yang mirip melalui

kloningd. menemukan cara dalam mengatasi sampah

menggunakan mikroorganismee. menghasilkan individu baru melalui bayi

tabung


1. Mengapa mikroorganisme sering digunakan dalamproses bioteknologi?

2. Apakah ciri-ciri proses yang melibatkan bio-teknologi.

3. Jelaskan keuntungan digunakannya teknik kulturjaringan dalam memperbanyak tumbuhan.

4. Jelaskan implikasi dari bioteknologi dalamkehidupan manusia.

5. Jelaskan peranan bioteknologi dalam bidangpengelolaan lingkungan.

Soal Tantangan

1. Kini, pembuatan tanaman dan hewan transgenikrelatif lebih mudah. Para ilmuwan telah banyakmelakukan penyisipan gen asing ke dalamtanaman atau hewan. Hasilnya, seperti tanamantahan hama dan tomat tahan lama. Namun,pengaruh organisme transgenik terhadaplingkungan belum banyak diketahui. Apa bahayamemasukkan organisme transgenik bagilingkungan? Apa keuntungan bagi perusahaandan pengusaha organisme transgenik? Apapengaruhnya bagi petani dan peternak? Apakeuntungan dan kerugiannya bagi masyarakat?Menurut Anda, keputusan regulasi seperti apayang harus diambil menanggapi masalahorganisme transgenik?

2. Pada 2003, di Amerika telah dilakukan kloningterhadap banteng jawa dari sel kulit yang telahdibekukan. Sel kulit tersebut berasal dari bantengyang mati pada 1980. Inti sel somatis bantengdimasukkan dalam sel telur sapi, kemudian sel telurditanam pada rahim sapi Angus. Hal inimembuktikan kemungkinan dilakukannya kloninghewan yang telah punah meskipun hewan betinaspesies tersebut tidak ada. Namun, kloningterhadap hewan yang telah punah dikhawatirkandapat mengubah keseimbangan ekosistem,mengapa? Jelaskan beserta contoh spesiesnya.

173


Evaluasi Materi Semester 2

1. Orang yang mengemukakan bahwa evolusi terjadikarena adanya seleksi alami terhadap faktor genetisadalah ....a. August Weismannb. Charles Darwinc. Jean Baptiste de Lamarckd. George Cuviere. Alfred Russel Wallace

2. Berikut bukan merupakan petunjuk terjadinya evo-lusi, yaitu ....a. terdapatnya variasi dalam satu spesiesb. ditemukannya fosilc. adanya kesamaan susunan biokimiad. adanya homologi pada organ tertentue. terjadinya mutasi

3. Organ yang memiliki bentuk asal sama, namunmemiliki fungsi yang berbeda disebut ....a. seleksi alam d. allopatrikb. homolog e. simpatrikc. analog

4. Isolasi geografi akibat adanya penghalang (barrier)dapat memengaruhi ....a. spesiasi suatu individub. penyebaran suatu individuc. spesiasi individu dalam suatu populasid. kegiatan reproduksie. punahnya suatu individu dalam populasi

tertentu5. Spesiasi yang terjadi tanpa adanya penghalang

(barrier) adalah ....a. spesiasi geografib. spesiasi allopatrikc. spesiasi reproduksid. spesiasi organe. spesiasi simpatrik

6. Menurut hukum Hardy-Weinberg evolusi akanterjadi dalam suatu populasi jika ....a. tidak ada mutasib. tidak ada seleksi alamc. ukuran populasi besard. terjadi seleksi alame. terjadi kawin acak

7. Berikut adalah tokoh yang mengemukakan tentanggeneratio spontanea adalah ....a. Louis Pasteur d. Stanley Millerb. Aristoteles e. Harold Ureyc. Francesco Redi

8. Orang yang membuktikan teori Urey adalah ....a. Alexander Ivanovich Oparinb. Louis Pasteurc. Francesco Redi

d. Alexander Flemminge. Stanley Miller

9. Fosil adalah ....a. sisa tumbuhan dan hewan pada masa yang

lalub. sisa bagian tubuh organisme yang ditemukan

di lapisan batuanc. organ tubuh tumbuhan dan hewan purbad. oganisme yang telah musnahe. sisa tubuh organisme yang telah membatu

10. Ilmuwan yang sependapat dengan Darwin padamasa itu mengenai evolusi adalah ....a. Goerge Cuvierb. Jean Baptiste de Lamarckc. Alfred Russel Wallaced. August Weismanne. Hugo De Vries

11. Hal yang tidak diungkapkan dalam pemikiranevolusi oleh Darwin adalah ....a. evolusi terjadi melalui seleksi alamib. gen berperan dalam evolusic. makhluk hidup mengalami evolusid. spesies yang hidup sekarang berasal dari

spesies yang sebelumnyae. makhluk hidup beradaptasi dengan ling-

kungannya12. Isolasi reproduksi yang terjadi karena perbedaan

masa kesuburan pada populasi tertentu disebut ....a. isolasi temporal d. sterilitas hibridb. isolasi perilaku e. inviabilitas hibridc. isolasi ekologi

13. Di suatu daerah, terdapat penderita albino 25 orang.Adapun jumlah seluruh penduduk daerah tersebutadalah 10.000 orang. Sifat albino dikendalikan olehgen homozigot resesif aa. Penduduk daerah tersebutyang membawa sifat albino heterozigot adalah ....a. 475 orang d. 4.750 orangb. 500 orang e. 9.500 orangc. 950 orang

14. Bioteknologi merupakan teknologi yang meng-gunakan mikroba atau makhluk hidup untukmenghasilkan produk baru yang unggul. Contohhasil dari bioteknologi konvensional adalah ....a. yoghurt d. antibiotikb. tempe e. hormonc. nata de coco

15. Contoh peran bioteknologi dalam bidang pertanianadalah ....a. penyemprotan pestisidab. pemberian pupukc. pemberian DDT



1. Sebutkan pokok utama dari teori evolusi CharlesDarwin.

2. Jelaskan perbedaan teori evolusi antara Lamarckdan Darwin.

3. Jelaskan percobaan yang dilakukan oleh FrancescoRedi.

4. Sebutkan pemanfaatan bioteknologi dalam bidangfarmasi.

d. pembasmian hama secara biologise. perkembangan tumbuhan tanpa diberi pupuk

16. Berikut bukan merupakan keuntungan dari teknikkultur jaringan pada tumbuhan adalah ....a. dapat dilakukan di lahan sempitb. bibit tumbuhan dapat diperoleh dalam jumlah

banyak dengan waktu singkatc. bibit memiliki sifat yang sama dengan induknyad. memiliki sifat unggule. mudah terserang hama penyakit

17. Keju dibuat dengan teknik bioteknologi denganbantuan bakteri ....a. Lactobacillus d. Staphylococcusb. Streptococcus e. Streptomycinc. Rhizopora

18. Dalam proses bayi tabung, embrio tumbuh di ....a. tabung reaksi d. tuba Fallopib. laboratorium e. ovariumc. uterus

19. Hal yang menjadi dasar dalam melakukan kulturjaringan pada tumbuhan adalah ....a. pembelahan meiosis pada sel kelaminb. sifat haploid pada sel gametc. pembelahan mitosis pada meristemd. sifat totipotensi sele. kemampuan sel tumbuhan berkembang biak

20. Pada proses kloning domba Dolly, nukleus sel telurdiganti dengan nukleus dari sel somatis. Hal inidilakukan karena ....a. sel telur usianya sudah tuab. sel telur bersifat diploidc. sel somatis memiliki jumlah kromosom 2nd. sel somatis memiliki ukuran besare. sel somatis penyusun tubuh terbanyak

5. Apakah yang dimaksud dengan bioteknologi?Bagaimanakah polemik yang terjadi pada pengem-bangan bioteknologi? Berikan contohnya.

6. Sebutkan dan jelaskan bukti-bukti terjadinya evolusi.7. Pada suatu populasi terdapat pria buta warna

sebanyak 36%. Berapakah persentase wanita butawarna pada populasi tersebut?

175


Evaluasi Materi Akhir Tahun

1. Pada proses perkecambahan pada biji tumbuhan,organ tanaman yang pertama kali muncul adalah ....a. akar d. bungab. batang e. akar dan daunc. daun

2. Berikut ini adalah faktor-faktor yang memengaruhipertumbuhan tumbuhan.1) cahaya 4) genetik2) hormon 5) suhu3) air 6) enzimFaktor-faktor internal yang memengaruhi per-tumbuhan tumbuhan adalah ....a. 1, 3 dan 6 d. 1, 2 dan 6b. 2, 4 dan 6 e. 2, 3 dan 6c. 5, 4 dan 6


a. enzim tidak tahan pada pH yang sangat rendahb. enzim tidak tahan pada pH yang sangat tinggic. enzim bekerja secara spesifikd. enzim hanya berperan pada proses katabolismee. di dalam enzim terdapat protein

6. Kadar pH sangat berpengaruh pada aktivitas enzim.Berikut ini, grafik yang menggambarkan hubunganantara pH dan aktivitas enzim adalah ....

a. d.

b. e.

c.

7. Dua zat penting yang digunakan dalam reaksipembentukan glukosa pada reaksi terang dan siklusCalvin yaitu ....a. NADPH dan fosfogliseraldehidab. ATP dan asam fosfogliseraldehidac. ATP dan NADPHd. NADPH dan asam fosfogliseraldehidae. ATP dan asam fosfogliserat

8. Reaksi pengkilatan CO2 pada fotosintesis ber-langsung di dalam ....a. sitoplasma d. amiloplasb. klorofil e. stomatac. kloroplas

9. Fungsi hormon asam absisat adalah ....a. menghambat pembelahan sel, menunda

perbungaan dan menyebabkan absisi ataupengguguran daun

b. membantu proses penuaan, dermansi pucuk,dan perbungaan

c. berperan dalam pembelahan sel, pemanjangansel, morfogenesis, dominansi apikal dandormansi

d. memengaruhi pembentukan pucuk atau tunasbaru dan jaringan yang luka

e. berperan dalam dominansi apikal, peman-jangan sel, perkembangan buah, perbungaan,dan mobilisasi cadangan makanan dari dalambiji

4 5

3 2

1

Inti kutub

Inti kutub

Integumen

Mikropil

Ovul

Megasaporosit(2n)

Sel telur Sinergid

Kantungembrio

Megaspora

DegenerasiMegaspora

Meiosis terjadi pada nomor ....a. 1 d. 4b. 2 e. 5c. 3

4. Bukan termasuk rangkaian respirasi sel adalah ....a. glikolisisb. siklus krebsc. siklus transfor elektrond. dekarboksilasi oksidatife. siklus Calvin-Benson

5. Berikut ini yang bukan termasuk sifat enzimadalah ....

Akt

ivit

as

pH

Akt

ivit

as

pH

Akt

ivit

as

pH

Akt

ivit

as

pH

Akt

ivit

as

pH


10. Berikut ini bukan merupakan makronutrien untuktumbuhan, adalah ....a. magnesium d. fosforb. besi e. kaliumc. sulfur

Untuk menjawab nomor 11 dan nomor 12, perhatikangambar berikut.

2

}

1

}

3

}4

5

11. Manakah yang dimaksud dengan nukleosom ....a. 1 d. 4b. 2 e. 5c. 3

12. Pernyataan yang tidak tepat mengenai gambartersebut adalah ....a. kromosom tersusun atas DNAb. DNA merupakan substansi pembawa nukleo-

somc. lengan kromosom (krematid) dibentuk ber-

dasarkan molekul DNAd. gen terdiri atas DNAe. kromosom tersusun atas nukleotida


a. ACG-TGC-GTC-GCC-CGG-CAGb. GCC-TGC-CGG-ACG-CAG-GTCc. CGG-TGC-ACG-TGC-CAG-GCCd. ACG-UGC-GUC-CGG-CGG-CAGe. UGC-ACG-CAG-CGG-GCC-GUC

15. Komponen yang tidak berperan langsung dalamproses translasi adalah ....a. DNA d. asam aminob. mRNA e. ribosomc. tRNA


Tipe kromosom tersebut adalah ....a. metasentrik d. telosentrikb. submetasentrik e. polisentrikc. akrosentrik

17. Berikut ini basa nitrogen yang terdapat di RNAadalah ....a. guanin, adenin, urasil, dan sitosinb. urasil, timin, sitosin, dan guaninc. adenin, guanin, timin, dan sitosind. sitosin, adenin, timin, dan urasile. urasil, timin, sitosin, dan guanin

18. Profase tidak ditandai dengan tahap ....a. memendek dan bertambah tebalnya kromosomb. nukleus mulai teruraic. kromosom membelah secara memanjang mem-

bentuk kromatidd. kromosom bergerak menuju kutub-kutub

pembelahane. sentriol mengalami duplikasi

19. Berikut merupakan tahap-tahap mitosis adalah ....a. profase – metafase – telafase – anafaseb. profase – telofase – metafase – anafasec. profase – metafase – anafase – telofased. profase – telofase – anafase – metafasee. profase – anafase – metafase – telofase

20. Gambar berikut menunjukkan suatu pembelahansel, yaitu pada fase ....

Kromosomanak

Makanan

Karbohidrat Lemak Protein

Gula Gliserol Asam aminoAsam lemak

1 2 3

5

4

Daurasamsitrat

Di manakah Asetil KoA terbentuk?a. 1 d. 4b. 2 e. 5c. 3

14. Suatu rantai sense DNA berupa TGC-ACG-CAG-CGG-GCC-GTC, maka antikodonnya ....

a. anafase d. interfaseb. metafase e. telofasec. profase

Evaluasi Materi Akhir Tahun 177

21. Berikut ini pernyataan yang benar tentang per-silangan monohibrid adalah ....a. persilangan antara sepasang alel yang terdapat

pada satu lokusb. persilangan dengan tiga sifat bedac. persilangan antara sepasang alel yang terdapat

pada dua lokusd. persilangan dengan alel yang berbeda pada

tiga lokus yang berbedae. persilangan dengan dua sifat beda

22. Jika individu CcDD dan CcDD (c dan d bersifatresesif) disilangkan, rasio fenotipe keturunannyaadalah ....a. 3 : 1 d. 9 : 3 : 4b. 12 : 3 : 1 e. 15 : 1c. 9 : 3 : 3 : 1

23. Jika orang bergolongan darah AB dan orang ber-golongan darah O dikawinkan, kemungkinan meng-hasilkan anak bergolongan darah ....a. A homozigot d. B heterozigotb. O e. B homozigotc. AB

24. Jika seorang wanita bergolongan darah A hetero-zigot dan carier hemofilia menikah dengan laki-laki bergolongan darah B heterozigot dan normal,kemungkinan menghasilkan anak laki-laki ber-golongan darah O dan hemofilia adalah ....a. 3,125 % d. 25 %b. 6,25 % e. 50 %c. 12,25 %

25. Faktor yang menentukan jenis kelamin pada anakadalah ....a. pola makan ibu saat mengandungb. kromosom pada spermac. lamanya hari antara ovulasi dan fertilisasid. kromosom pada ovume. posisi oviduk saat fertilisasi dilakukan

26. Berikut ini merupakan tahapan sintesis protein.1) mRNA keluar inti menuju ribosom di dalam

sitoplasma2) tRNA membawa asam-asam amino menuju

mRNA di ribosom3) mRNA dibentuk dalam inti sel oleh DNA4) mRNA bergabung dengan ribosom5) terbentuk rantai polipeptida yang dikehendakiUrutan sintesis protein yang benar adalah ....a. 3 – 1 – 4 – 2 – 5b. 3 – 1 – 2 – 4 – 5c. 3 – 1 – 5 – 2 – 4d. 3 – 1 – 4 – 5 – 2e. 3 – 1 – 5 – 4 – 2

27. Pembelahan sel diawali dengan ....a. kromosom menuju bidang ekuatorb. terbentuknya membran pemisahc. lenyapnya selaput intid. perubahan kromosom menjadi kromatide. kromosom menuju ke kutub sel

28. Pada proses delesi terjadi ....a. penambahan gen pada kromosom homolog

dari kromosom pasangannyab. kromosom bentuk homolog saling berdekatanc. pertukaran gen dari suatu kromosom lain yang

tidak homologd. hilangnya sebagian gen pada kromosome. perubahan urutan letak gen dalam suatu

kromosom29. Jika seseorang memiliki ciri wajah bulat, mulut

sering terbuka, dan IQ rendah, maka orang tersebutmengidap sindrom ....a. Down d. Klinefelterb. Turner e. Edwardsc. Patau

30. Sindrom Turner memiliki susunan kromosom ....a. 22AA + XXY d. 43A + XX/XYb. 22AA + XO e. 22AA + XXXc. 45A + XX/XY

31. Mutasi gen dapat berarti perubahan pada ....a. letak kromosom dalam inti selb. letak gen dalam kromosomc. jumlah gen dalam suatu kromosomd. letak nukleotida dalam gene. jumlah kromosom dalam inti sel

32.a b c d

a b c d

a d ab

c

b

c

d

Terpecah

Hasil

1

2

Gambar tersebut menunjukkan proses ....a. delesi kromosomb. duplikasi kromosomc. translokasi kromosomd. inversi kromosome. kotenasi kromosom

33. Fakta yang mendasari pernyataan Darwin tentangevolusi terjadi karena seleksi alami adalah ....a. kelangsungan hidup yang bervariasib. suatu populasi organisme yang stabil tidak

mengalami perubahanc. kekuatan-kekuatan lingkungan menyebabkan

perubahan struktur tubuh secara bertahapd. suatu populasi organisme dapat bertahan hidup

jika mampu beradaptasi dengan lingkungane. pewarisan sifat individu dipengaruhi oleh

faktor lingkungan



37. Antibodi monoklonal diproduksi menggunakan ....a. teknik hibridomab. teknologi enzimc. teknik DNA rekombinand. kloning terapie. kultur jaringan

38. Kemajuan bioteknologi didukung oleh beberapadisiplin ilmu, antara lain ....a. Fisika, Geografi, dan Biologib. Biokimia, Mikrobiologi, dan Genetikac. Kimia, Geologi, dan Matematikad. Geologi, Geofisika, dan Kimiae. Biologi, Biofisika, dan Kimia

39. Perbedaan antara bioteknologi modern dan bio-teknologi kovensional adalah ....a. kegunaannyab. jenis mikroorganismenyac. bahan dasarnyad. waktu yang diperlukannyae. perlakuan terhadap mikroorganismenya

40. Berikut adalah beberapa mikroorganisme yangberperan dalam bioteknologi bidang pengolahanpangan. Bakteri yang digunakan dalam prosesfermentasi susu dalam pembuatan yoghurt adalah ....a. Escherichia colib. Staphylococcusc. Acetobacter cillinumd. Penicillium notatume. Lactobacillus bulgaricus

Arah reaksi

Tanpa enzim

Dengan enzimEnergi

Reaktan

Energi bebas

Produk

4. Pada fermentasi alkohol, asam piruvat diubahmenjadi etanol atau etil alkohol melalui dua langkahreaksi. Jelaskan.

5. Sebutkan tipe-tipe kromosom dan jelaskan.6. Jelaskan perbedaan antara DNA dan RNA.7. Sebutkan tahapan mitosis dan jelaskan.8. Jika ayam yang membawa sifat jengger walnut

(RrPp) disilangkan dengan ayam berjengger pea(rrPP), berapakah perbandingan fenotipe dangenotipe dari hasil persilangan tersebut, dansebutkan fenotipenya.

9. Jelaskan dan sertai dengan gambar, perbedaandelesi, duplikasi, translokasi, dan inversi padakromosom.

10. Jelaskan tahap pembuatan hormon insulin secarasecara rekayasa genetika.

34. Pernyataan yang menyatakan hubungan antaraevolusi kimia dan asal-usul kehidupan di bumiadalah ....a. kerja sama antarmolekul organis dalam sup

purba amat mungkin menghasilkan tipe selprimitif

b. interaksi beberapa molekul dan bahan organiksecara acak dapat menjadi awal suatu organismeyang muncul

c. terbentuknya asam nukleat dan protein diatmosfer pada masa menjadi dasar terbentuk-nya makhluk hidup awal

d. sup purba yang kaya bahan-bahan organikmenghasilkan organisme heterofilik yangdapat mereplikasi diri

e. variasi komposisi sup primordial di berbagaiareal akan mengarah pada terbentuknyakoaservat sebagai bahan mentah prosesbiokimia

35. Manakah yang merupakan homolog ....a. sayap kelelawar dengan sayap kupu-kupub. sirip dada lumba-lumba dengan sayap seranggac. tangan manusia dengan sirip dada ikan pausd. sayap serangga dengan sayap burunge. antena pada kecoa dan kumis pada ikan lele

36. Dua hal utama yang menyebabkan evolusi terjadiadalah ....a. adaptasi dan filogenib. filogeni dan ontogenic. adaptasi dan ontogenid. seleksi alami dan variasi genetike. spesiasi dan variasi genetik

1. Apa yang dimaksud dengana. kotiledon d. koleoptilb. epikotil e. radikulac. hipokotil

2. Jelaskan, bagaimana lingkaran tahun padatumbuhan dikotil terbentuk.

3. Jelaskan pengaruh enzim terhadap energi aktivasipada grafik berikut.

179

Bab 1 Pertumbuhan dan PerkembanganSoal Penguasaan Materi 1.11. Pertumbuhan adalah perubahan kuantitatif dari ukuran sel,

organ, atau keseluruhan organisme.Perkembangan adalah perubahan kualitatif berupapendewasaan dan kematangan sel, serta diiringi olehspesialisasi fungsi sel.

3. Pertumbuhan sekeunder disebabkan oleh adanya aktivitaskambium dan kambium gabus (felogen). Hasilnya, batangtumbuhan dikotil akan semakin membesar karenapembentukan xilem sekunder dan floem sekunder. Hal inimenyebabkan kerusakan pada epidermis batang sehinggafelogen berperan penting sebagai pembentuk lapisan gabusyang menjadi pelindung batang dari perubahan cuaca.

Soal Penguasaan Materi 1.21. Faktor internal yang mempengaruhi pertumbuhan dan

perkembangan pada tumbuhan meliputi hormon dan enzimyang memicu serangkaian proses pada sel. Hormon yangterdapat pada tumbuhan meliputi auksin, giberelin, sitokinin,asam absisat, dan etilen.

Evaluasi Materi Bab 1A. Pilihan ganda1. a 11. b3. d 13. e5. b 15. c7. d 17. e9. e 19. aB. Esai1 • Faktor internal: hormon pertumbuhan (auksin, giberelin,

sitokinin, asam absisat, etilen)• Faktor eksternal: nutrisi, cahaya, temperatur, air, pH,

dan oksigen.3. Fungsi hormon giberelin: dominansi apikal, pemanjangan sel,

perkembangan buah dan perbungaan.5. Auksin memengaruhi arah pertumbuhan suatu tanaman.

Bab 2 MetabolismeSoal Penguasaan Materi 2.11. Kerja enzim dipengaruhi oleh beberapa faktor sebagai berikut.

a. Temperatur: semua enzim memiliki kondisi temperaturspesifik agar dapat bekerja secara optimal.

b. pH: enzim bekerja pada kondisi pH yang sangatspesifik sehingga enzim tidak akan merusak sel lainyang berada di sekitarnya.

c. Konsentrasi substrat dan kondisi enzim: reaksi akanoptimal apabila perbandingan konsentrasi substrat danenzim sesuai.

d. Kofaktor: membantu dalam penguatan ikatan antaraenzim dan substrat.

e. Inhibitor enzim: inhibitor akan bersaing dengansubstrat.

f. Kadar air: rendahnya kadar air dapat menyebabkanenzim tidak aktif.

3. ATP berfungsi sebagai sumber energi utama yang berasaldari aktivitas pelepasan satu gugus fosfat.

Soal Penguasaan Materi 2.21. Anabolisme adalah reaksi penyusunan zat dari senyawa

sederhana menjadi senyawa kompleks. Contohnya,fotosintesis dan kemosintesis.

3. Secara umum, fotosintesis dipengaruhi oleh dua faktor, yaknihereditas dan lingkungan. Contoh faktor hereditas adalahpotensi tumbuhan untuk membentuk kloroplas. Faktorlingkungan yang dimaksud meliputi temperatur, intensitascahaya, air, mineral, CO2, dan O2.

Soal Penguasaan Materi 2.31. Penguraian terhadap karbohidrat, lemak, dan protein untuk

menghasilkan ATP akan melalui proses glikolisis.Sebelumnya, lemak diuraikan terlebih dahulu menjadi gliseroldan asam lemak, protein menjadi asam amino. Karbohidratyang terlibat dalam glikolisis adalah disakarida danpolisakarida. Asam lemak biasanya akan langsung diubahmenjadi asetil-KoA. Asam amino akan menjadi asetil-KoAdan atau langsung masuk ke dalam daur asam sitrat. Seluruhhasil penguraian ketiga komponen makanan tersebut akanmasuk ke rantai transpor elektron.

Evaluasi Materi Bab 2A. Pilihan ganda1. c 11. b3. b 13. c5. c 15. d7. c 17. e9. b 19. eB. Esai1. Respirasi aerob membutuhkan oksigen, sedangkan respirasi

anaerob tidak membutuhkan oksigen. Energi yang dihasilkanpada respirasi aerob lebih tinggi dibandingkan pada respirasianaerob.

3. Proses yang terjadi pada reaksi terang yang berlangsung dimembran tilakoid:• penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil untuk

diubah menjadi energi kimia;• dihasilkan ATP dan NADPH2;• fotolisis air yang menghasilkan oksigen.

5. Orang yang berolahraga terus-menerus akan merasa lelahsebab sel dalam tubuhnya memerlukan oksigen yang banyakuntuk menghasilkan energi bagi tubuhnya.

Bab 3 Substansi GenetikSoal Penguasaan Materi 3.11. Tipe-tipe kromosom meliputi telosentrik, akrosentrik,

submetasentrik, dan metasentrik.3.

Kunci Jawaban

Apendiks 1

Pembeda

Fungsi

Susunankromosom padajantan dan betina

Autosom

Mengendalikan sifattubuh

Sama

Gonosom

Mengatur jeniskelamin

Berbeda (contoh:betina XX danjantan XY)


Soal Penguasaan Materi 3.21. Kromosom homolog adalah pasangan kromosom yang

memiliki kesamaan bentuk, ukuran, maupun jumlah jenisgen yang dikandungnya.

3. Homozigot dominan adalah genotipe yang memiliki jenisalel yang sama untuk mengendalikan satu sifat dominan.Homozigot resesif adalah genotipe yang memiliki jenis alelyang sama untuk mengendalikan satu sifat resesif.Heterozigot adalah genotipe yang memiliki jenis alel yangberbeda untuk mengendalikan satu sifat dominan.

Soal Penguasaan Materi 3.31. Alel adalah gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian

dari pasangan kromosom homolog, tetapi memiliki pengaruhdalam cara yang berbeda.

3. Suatu alel disebut alel tunggal jika suatu gen memiliki satu alelsaja, seperti gen T dengan alel t. Adapun alel ganda jika terdapatlebih dari satu alel, seperti gen IA dengan alel IB dan IO.

Soal Penguasaan Materi 3.41. DNA tersusun atas asam fosfat, gula pentosa, dan basa

nitrogen.3. Nukleosida adalah gabungan dari basa nitrogen dan gula

pentosa.Nukleotida adalah gabungan dari nukleosida dan gugusfosfat.

Soal Penguasaan Materi 3.51. RNA nongenetik dibedakan menjadi RNA duta, RNA

ribosom, dan RNA transfer.3. RNA berperan dalam sintesis protein (dinamakan RNA

nongenetik) dan sebagai pembawa materi genetik, sepertipada virus (dinamakan RNA genetik).

Soal Penguasaan Materi 3.61. mRNA berperan membawa kopi dari kode genetik yang

terdapat pada DNA.3.

Asam amino: glisin – lisin – sisteinSoal Penguasaan Materi 3.71. Sintesis protein meliputi tahap transkripsi dan transaksi.

Transkripsi merupakan tahap pembuatan kopi kode genetikdari DNA yang dibawa oleh mRNA. Hal ini berlangsungdalam inti sel. Selanjutnya, mRNA akan bergerak menujusitoplasma dan menempel pada ribosom untuk menjalanitranslasi, yakni penerjemahan kode genetik pada mRNAmenjadi asam amino. Asam amino tersebut merupakan hasilpenerjemahan pasangan basa pada mRNA yang dibawa olehtRNA.

3.

Asam amino: tirosin – fenil – lisin – prolin – arginin

Evaluasi Materi Bab 3A. Pilihan ganda1. a 11. b3. e 13. d5. e 15. a7. c 17. c9. e 19. cB. Esai1. Gen merupakan unit bahan genetis yang dimiliki oleh makhluk

hidup. Gen merupakan materi yang kompak dan tersusunatas satuan informasi genetik. Gen mengatur berbagai macamkarakter, baik karakter fisik maupun karakter psikis.

3.

5.

Jadi, urutan asam amino hasil sintesis protein adalah:lys – ser – ile – thr – gly – val – pro

Bab 4 Reproduksi SelSoal Penguasaan Materi 4.11. Profase: membran inti menghilang; metafase: kromatid di

bidang pembelahan; anafase: kromosom menuju kutubberlawanan; telofase: membran inti terbentuk kembali.

3. Sitokinesis pada sel hewan ditandai dengan pembentukanmid body yang mengandung mikrotubula, sedangkansitokinesis pada sel tumbuhan ditandai dengan pembentukanfragmoplas yang mengandung aparatus Golgi.

Soal Penguasaan Materi 4.21. Pada meiosis I, terjadi pembagian jumlah kromosom tetrad

pada satu sel diploid sehingga dihasilkan dua sel haploid.Sementara pada meiosis II, terjadi penarikan lengan kromsomtetrad pada dua sel haploid sehingga dihasilkan empat selhaploid.

3. Pada mitosis dihasilkan 2 sel anak dengan sifat yang sama.Pada meiosis dihasilkan 4 sel baru dengan sifat yang berbeda-beda.

Soal Penguasaan Materi 4.31. Meiosis.2. Sperma tumbuhan dihasilkan dari mikrosporosit (2n), setelah

mengalami meiosis dan dua kali mitosis. Sel telur tumbuhandihasilkan dari megasporasit (2n), setelah mengalami meio-sis, degenerasi, dan tiga kali mitosis.

A A GtRNA(antikodon)C G UU U AmRNA(kodon)U U CG C AA A U

DNA(antisense)T T CG C AA A T

DNA(sense)A A GC G TT T A

DNA(antisense)T T T T C A T A T T G G C C T C A T G G A

DNA(sense)A A A A G T A T A A C C G G A G T A C C T

mRNA(kodon)U U U U C A U A U U G G C C U C A U G G A

tRNA(antikodon)A A A A G U A U A A C C G G A G U A C C U

mRNAC C A U U U A C G

tRNAG G U A A A U G C

DNAT A C T T C A A A C C G C G T

mRNAA U G A A G U U U G G C G C A

tRNAU A C U U C A A A C C G C G U

Apendiks 1 181

Evaluasi Materi Bab 4A. Pilihan ganda1. d 11. a3. e 13. c5. e 15. b7. b 17. c9. d 19. dB. Esai1. Tujuan mitosis:

• Membantu sel memelihara ukurannya• Menjaga keseimbangan jumlah DNA dan RNA• Mengganti sel yang rusak• Pertumbuhan dan perkembangan

3. a. Spermatid adalah spermatosit yang sudah mengalamimeiosis

b. Badan polar adalah ootid yang berdegenerasi atau matic. Sitokinesis adalah pembelahan sitoplasma

5. Terjadi proses transkripsi RNA, tRNA, mRNA, dan sintesisberbagai jenis protein.

Bab 5 Pola Pewarisan Sifat OrganismeSoal Penguasaan Materi 5.11. Dengan adanya reproduksi sel yang akan menghasilkan

gamet, pewarisan sifat dapat terjadi.3. Kemungkinan ciri tubuh tinggi merupakan ciri resesif dan

kedua orangtua tersebut memiliki genotipe heterozigot. Olehsebab itu, mereka memiliki kemungkinan untuk memiliki anakbergenotipe homozigot resesif untuk ciri tinggi tubuh.

Soal Penguasaan Materi 5.21. Pindah silang terjadi ketika meiosis pada gen-gen yang

terpaut, tetapi mempunyai jarak lokus yang berjauhan.2. Contoh penyimpangan semu dari hukum Mendel adalah

interaksi gen (atavisme) pada jengger ayam, kriptomeri padawarna bunga, polimeri pada biji gandum, epistasis danhipostasis pada warna kulit labu, serta komplementer padawarna bunga Lathyrus adoratus.

Soal Penguasaan Materi 5.31. Penyakit keturunan yang terpaut kromosom seks antara lain

buta warna dan hemofilia.3. Seorang anak dapat bergolongan darah O dari hasil

perkawinan antara ayah yang bergolongan darah A heterozigotdan ibu yang bergolongan darah B heterozigot.

Evaluasi Materi Bab 5A. Pilihan ganda1. a 11. a3. e 13. d5. d 15. a7. c9. cB. Esai1. a. tumbuhan kacang ercis (Pisum sativum) memiliki variasi

yang cukup kontras.b. dapat melakukan penyerbukan sendiric. dapat menghasilkan keturunand. mudah dikawinsilangkan.

3. a. Turunan yang buta warna = 25%b. Anak laki buta warna = 50%c. Anak wanita buta warna = 0%

5. Albino, brakidaktili, gangguan mental, polidaktili, dandiabetes mellitus.

Bab 6 MutasiSoal Penguasaan Materi 6.11. Pada manusia, mutasi yang terjadi dapat dikelompokkan

menjadi mutasi gen dan mutasi kromosom.Soal Penguasaan Materi 6.21. Penyebab mutasi dapat dikelompokkan menjadi mutagen

alami dan mutagen buatan.Mutagen alami : sinar radioaktif, kosmis, ultravioletMutagen buatan : DDT, pestisida, fumigant, sinar X, sinar

α , sinar β

Soal Penguasaan Materi 6.31. Dampak mutasi antara lain:

a. menghasilkan tanaman poliploidib. kelainan pada tubuh akibat sindrom Down, sindrom

Edwards, sindrom Patauc. menimbulkan kanker

Evaluasi Materi Bab 6A. Pilihan ganda1. b 11. d3. a 13. a5. b 15. d7. d 17. a9. d 19. cB. Esai1. • Mutagenesis adalah peristiwa terjadinya mutasi.

• Mutasi adalah hasil mutasi.• Mutagen adalah penyebab.

3. Perbedaan antara mutasi gen dan mutasi kromosom adalahmutasi gen terjadi karena perubahan urutan basa pada DNAatau dapat dikatakan sebagai perubahan nukleotida padaDNA, sedangkan mutasi kromosom adalah perubahan yangterjadi pada bentuk atau set kromosomnya.

5. Contoh mutagen kimia adalah DDT, pestisida, dan fumigant.Contoh mutagen fisika adalah sinar , sinar , dan sinar .

Evaluasi Materi Semester 1A. Pilihan ganda1. c 15. a3. d 17. c5. a 19. a7. a 21. e9. a 23. e

11. b 25. e13. aB. Esai1. a. Auksin: hormon pemacu pertumbuhan pada ujung

batang dan akar tanaman.b. Rizokalin: hormon pemacu pertumbuhan akar.c. Antokalin: hormon pemacu pertumbuhan bunga.d. Giberelin: hormon pemacu perpanjangan batang suatu

tanaman.3. Peristiwa yang berlangsung pada reaksi terang fotosintesis,

di antaranya adalah penerimaan energi cahaya oleh klorofil,pembentukan ATP dan NADPH2, fotolisis air, sertadihasilkannya oksigen.

5. Transkripsi merupakan pembentukan mRNA dan translasimerupakan proses penerjemahan kodon pada RNA menjadiurutan asam amino oleh tRNA.

7. Sitokenesis merupakan proses pemisahan sitoplasma yangakan menghasilkan dua sel anak.


9. Pada mitosis, hanya terjadi pembelahan sel biasa, sedangkanpada meiosis terjadi pembelahan sel yang menghasilkan selanak dengan jumlah kromosom setengah dari induknya(reduksi).

Bab 7 EvolusiSoal Penguasaan Materi 7.11. Charles Darwin, Alfred Russel Wallace, George Cuvier, Jean

Baptiste de Lamarck, dan August Weismann.3. Variasi dalam satu spesies, fosil, kemiripan biokimia, serta

perbandingan anatomi dan embrio.

Soal Penguasaan Materi 7.21. Variasi dalam suatu populasi merupakan bahan mentah

terjadinya evolusi. Variasi timbul akibat mutasi, baik mutasigen maupun mutasi kromosom.

3. Evolusi tidak akan terjadi dalam populasi apabila:a. tidak ada mutasi;b. tidak ada seleksi alam;c. ukuran populasi sangat besar;d. semua anggota populasi dapat berkembang biak;e. semua anggota populasi dapat kawin secara acak;f. keturunan dihasilkan dalam jumlah yang sama;g. tidak ada migrasi.

Soal Penguasaan Materi 7.31. Teori abiogenesis menyatakan bahwa kehidupan berasal dari

benda atau materi tidak hidup dan kehidupan terjadi secaraspontan. Sementara itu, teori biogenesis menyatakan bahwamakhluk hidup berasal dari makhluk hidup lagi.

3. Zat-zat anorganik, seperti air, metana, karbon dioksida, danmetana membentuk zat organik akibat adanya radiasi darienergi listrik yang berasal dari petir. Hal ini berlangsung dalamsup purba selama jutaan tahun sehingga terbentuklah selpertama. Evolusi biologi berlangsung sejak sel pertamamampu memperbanyak diri melalui pembelahan sel.

Evaluasi Materi Bab 7A. Pilihan ganda1. a 11. c3. c 13. b5. c 15. e7. d 17. a9. c 19. cB. Esai1. Teori Lamarck

Terbentuknya populasi zarapah berleher panjang dikarenakanproses adaptasi.Teori DarwinSeleksi alami menyebabkan zarapah berleher pendek punahdan hanya zarapah yang berleher panjang yang tersisa.

3. Bukti-bukti terjadinya evolusi, antara lain:a. variasi dalam suatu spesies → dipengaruhi oleh faktor

genetis dan lingkungan.b. fosil → memberikan informasi mengenai peristiwa yang

terjadi di masa lalu.c. kemiripan susunan biokimia → setiap makhluk hidup

tersusun atas komponen kimia yang sama, namun dalamsusunan kode-kode genetik yang spesifik.

d. perbandingan anatomi → adaptasi menyebabkankesamaan bentuk asal yang sama dengan jenis makhlukhidup lainnya, tetapi fungsinya berbeda (homolog). Selainitu, ada pula organ yang memiliki fungsi yang sama, namunstruktur dasarnya berbeda (analog).

5. Louis Pasteur menggunakan labu berleher angsa dalampercobaannya. Kemudian, Louis membandingkan air kaldudalam labu tersebut dengan air kaldu yang terdapat dalamlabu lainnya (tidak berleher angsa) setelah dipanaskan dandidinginkan. Berdasarkan hal tersebut Louis membuktikanmikroorganisme bukan berasal dari air kaldu.

Bab 8 BioteknologiSoal Penguasaan Materi 8.11. Bioteknologi adalah penerapan prinsip-prinsip biologi,

biokimia, dan rekayasa dalam pengolahan bahan denganmemanfaatkan agensia jasad hidup dan komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa.

3. Suatu produk merupakan hasil bioteknologi jika terdapatagen biologi yang digunakan. Baik organisme utuh atauturunannya. Contohnya, tempe, roti, dan kecap.

Soal Penguasaan Materi 8.21. Bioteknologi konvensional menggunakan penerapan-

penerapan biologi, biokimia, dan rekayasa dalam tingkat yangterbatas. Sementara itu, bioteknologi modern telah meng-gunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehinggahasilnya dapat dikendalikan dengan baik.

Soal Penguasaan Materi 8.31. Karena mikroorganisme dapat melakukan proses-proses

dasar metabolisme untuk dirinya sendiri dalam berkembangbiak sehingga dapat menghasilkan suatu produk. Selain itu,perkembangbiakannya cepat, sifat dasarnya dapat dimodifi-kasi, dan dapat dipelihara dalam suatu kultur.

Soal Penguasaan Materi 8.41. Karena produk dan jasa bioteknologi mampu memberikan

manfaat bagi makhluk hidup, khususnya manusia.3. Dalam bidang kesehatan, bioteknologi berperan pada

pembuatan antibiotik, hormon, dan bayi tabung.Soal Penguasaan Materi 8.51. Bioteknologi memiliki beberapa dampak terhadap kehidupan.

Sebagai contoh, ketergantungan petani pada pembelian bibitunggul transgenik yang biasanya steril, kematian organismenontarget akibat memakan tanaman transgenik yang tahanhama, dan perdebatan yang terus berlanjut mengenai kloning.

Evaluasi Materi Bab 8A. Pilihan ganda1. e 11. d3. d 13. b5. a 15. b7. b 17. d9. a 19. eB. Esai1. Mikroorganisme sering digunakan dalam bioteknologi karena:

• perkembangbiakkan mikroorganisme relatif sangatcepat;

• sifat dasar dari mikroorganisme relatif mudah di-modifikasi, yakni dengan teknik rekayasa genetik;

• mikroorganisme dapat memproses bahan baku lebihcepat dibandingkan yang dilakukan hewan maupuntumbuhan sehingga mampu mempercepat prosesproduksi.

3. a. dapat dilakukan di lahan yang sempit, artinya tidakdiperlukan lahan yang luas untuk memproduksi bibittumbuhan yang banyak;

Apendiks 1 183

b. bibit tumbuhan dapat diperoleh dalam jumlah yangbanyak dengan waktu yang singkat;

c. bibit tumbuhan yang didapat dari teknik kulturjaringan mempunyai sifat yang seragam dan samadengan induk tumbuhannya.

5. Misalnya, dapat diaplikasikan dalam penanganan pencemaranlimbah minyak mentah.

Evaluasi Materi Semester 2A. Pilihan ganda1. a 11. b3. b 13. c5. e 15. e7. b 17. a9. e 19. d

B. Esai1. Pokok utama dari teori evolusi Darwin adalah:

• perubahan-perubahan pada suatu organisme terjadikarena seleksi alami;

• survival of the fittest (siapa yang paling kuat dia akanbertahan);

• struggle for existance (berjuang keras untuk bertahan).3. Redi melakukan percobaan dengan menggunakan daging

segar dan dua stoples. Stoples pertama diisi dengan dagingdan dibiarkan terbuka (tidak ditutup), sedangkan stopleskedua diisi daging dan ditutup rapat.

5. Bioteknologi adalah teknologi yang menggunakan makhlukhidup, pada umumnya berupa mikroorganisme. Bioteknologibertujuan menghasilkan produk yang unggul, bermanfaat,dan berharga bagi manusia.

7. 12,96%

Evaluasi Materi Akhir TahunA. Pilihan ganda1. a 21. c3. a 23. b5. d 25. b7. c 27. d9. b 29. a

11. c 31. d13. b 33. d15. a 35. c17. a 37. c19. c 39. eB. Esai1. a. Kotiledon: keping biji, bagian dari kecambah yang

berperan dalam penyediaan makanan bagi kecambahb. Epikotil: bakal batang yang berasal dari tunas embrionik.c. Hipokotil: bakal akar yang berasal dari tunas embrionik.d. Koleoptil pelindung epikotil pada tumbuhan monokotil.e. Radikula: bakal akar pada kecambah.

3. Keberadaan enzim akan mengurangi penggunaan energiaktivasi.

5. Telosentrik, akrosentrik, metasentrik, dan submetasentrik.7. Profase, metafase, anafase, dan telofase9. • Delesi: peristiwa hilangnya satu segmen kromosom

karena patah.• Duplikasi: terulangnya bagian kromosom yang identik

pada bagian segmen kromosom yang lain karena pindahsilang.

• Translokasi: pemindahan fragmen kromosom dari satukromosom ke kromosom yang lain.

• Inversi: perubahan arah dari segmen kromosom.


Sistem Metrik

Apendiks 2

Panjang

Lebar

Massa

Volume(padat)

Volume(cairdan gas)

Waktu

Suhu

1 kilometer (km)1 meter (m)

1 sentimeter (cm)

1 milimeter (mm)1 mikrometer ( μm)(dahulunya mikron, μ)1 nanometer (nm)(dahulunya milimikron, mμ )1 angstrom (Å)

1 hektar (ha)1 meter persegi (m2)

1 sentimeterpersegi (cm2)

1 ton (t)1 kilogram (kg)1 gram (g)1 miligram (mg)1 mikrogram ( μg)

1 meter kubik (m3)

1 sentimeter kubik(cm3 atau cc)1 milimeter kubik (mm3)

1 kiloliter (kl atau kL)1 liter (L)1 mililiter (mL)

1 mikroliter ( μl atau μL)

1 detik (s)1 milidetik (ms)

derajat celsius (°C)

Sumber: Chemistry: The Central cience, 2000

Ukuran Satuan dan Singkatan Persamaan Metrik

= 1.000 (103) meter= 100 (102) sentimeter= 1.000 milimeter

= 0,01 (10–2) meter

= 0,001 (10–3) meter= 10–6 meter, (10–3 mm)

= 10–9 meter (10–3 μm)

= 10–10 meter (10–4 μm)

= 10.000 meter persegi= 10.000 sentimeter persegi= 100 milimeter persegi

= 1.000 kilogram= 1.000 gram= 1.000 miligram= 10–3 gram= 10–6 gram

= 1.000.000 sentimeter kubik= 10–6 meter kubik

= 10–9 meter kubik (10–3 sentimeter kubik)

= 1.000 liter= 1.000 mililiter= 10–3 liter= 1 sentimeter kubik= 10–6 liter (10–3 mililiter)

= 1

60 menit

= 10–3 detik

Konversi dari Metrikke Satuan Inggris

1 km = 0,62 mile1 m = 1,09 yard1 m = 3,28 feet1 m = 39,37 inches1 cm = 0,394 inch

1 mm = 0,039 inch

1 ha = 2,47 acres1 m2 = 1,196 square yards1 m2 = 10,764 square foot1 cm2 = 0,155 square inch

1 kg = 2,205 pounds1 g = 0,0353 ounce

1 m3 = 1,308 cubic yards1m3 = 35,315 cubic feet1 cm3 = 0,061 cubic inch

1 kL = 264,17 gallons1 L = 0,264 gallons

o o9F = C + 325

Konversi dariInggris ke Satuan

Metrik

1 mile = 1,61 km1 yard = 0,914 m1 foot = 0,305 m

1 foot = 30,5 cm1 inch = 2,54 cm

1 acre = 0,0405 ha1 square yard = 0,8361 m2

1 square foot = 0,0929 m2

1 square inch = 6,4516 cm2

1 pound = 0,4536 kg1 ounce = 28,35 g

1 cubic yards = 0,7646 m3

1 cubic feet = 0,0283 m3

1 cubic inch = 16.387 cm3

1 gallon = 3,785 L

( )−o o5C = F 329

185

Kamus Biologi AAberasi kromosom: kelengkapan kromosom yang abnormal

sebagai akibat kehilangan duplikasi atau pengaturan kembalibahan genetika.

Abiogenesis: teori yang mengatakan bahwa makhluk hidup berasaldari benda, disebut juga teori generatio spontanea. Teori inidianut oleh Aristoteles. Menurut teori ini, dari lumpur dapatmuncul cacing dan dari kaldu busuk dapat muncul ulat danulat ini dapat menjelma menjadi lalat.

Adaptasi: (1) proses modifikasi yang dilewati makhluk sehinggaberfungsi lebih baik lagi pada suatu lingkungan; (2)perkembangan ciri makhluk dalam lingkungannya untukmeningkatkan peluang hidupnya dan dapat menghasilkanketurunan.

Adenin: basa nitrogen kelompok putihAkrosom: organel pada bagian ujung kepala sperma yang

dikeluarkan oleh badan Golgi untuk mencerna selaput telursehingga memungkinkan terjadinya fertilisasi.

Albino: kulit dan jaringan turunannya tidak berpigmen.Alel: satu di antara bentuk alternatif gen tertentu pada lokus

kromosom yang sama, berbeda urutan DNA-nya, tetapimemengaruhi fungsi yang sama.

Amitosis: proses pemisahan diri menjadi dua makronukleussebelum pembelahan atau pemisahan selnya.

Anafase: tahap mitosis dan meiosis yang terjadi setelah metafaseberupa proses pemisahan sebagian kromosom ataukromosom homolog yang bergerak ke arah kutub gelendong.

Analog: organ yang memiliki fungsi sama, tetapi struktur danasal-usulnya berbeda.

Aneuploidi: suatu keadaan jika jumlah kromosom suatu individutidak merupakan kelipatan tepat perangkat haploid jenisnya.

Antigen: mukopolisakarida yang menjadi landasan penentuanjenis golongan darah pada sistem ABO, terdapat padapermukaan erotrosit dan berbeda satu sama lain.

Asam amino: senyawa organik amfoterik dengan formula bangunumum yang terdapat bebas dalam organisme, danterpolimerisasi untuk membentuk dipeptida, oligopeptida,dan polipeptida

Apoenzim: komponen protein suatu holoenzim apabila kofaktordibuang.

Atavisme: pemunculan kembali suatu ciri setelah beberapagenerasi, biasanya disebabkan oleh gen resesif atau genkomplementer.

Autosom: kromosom kecuali kromosom seks, tidak berperanlangsung terhadap pertumbuhan gonad, seks, dan reproduksi.

BBasa nitrogen: pasangan basa nukleotida purin-pirimidin yang

diikat hidrogen pada rantai berlawanan molekul DNA berulirlengkap.

Bayi tabung: hasil pembuahan sel telur oleh sel sperma pada piringkaca di laboratorium. Setelah tumbuh menjadi beberapa sel,dimasukkan ke dalam rahim.

Benang spindel: disebut juga gelendong; kumpulan mikrotubulayang bertanggung jawab pada penarikan kromosom ekariotketika terjadi pembelahan inti.

Biogenesis: teori yang menyatakan bahwa semua organisme hidupbermula dari bentuk kehidupan yang ada sebelumnya.

Bioteknologi: teknologi yang menggunakan makhluk hidup, padaumumnya berupa mikroba (jamur, bakteri) untukmenghasilkan produk berharga bagi manusia.

Brakidaktili: berjari pendek; ada ruas jari yang bersatu sehinggapanjang jari keseluruhan menjadi pendek.

Buta warna: tidak bisamelihat salah satu warna (merah atau hijau).Akan tetapi, tidak dapat melihat semua warna.

DDaur asam sitrat: disebut juga daur Krebs; substrat untuk daur

ini adalah asetat yang terikat koenzim A sebagai asetil KoAyang dihasilkan oleh glikolisis.

Defisiensi: penyakit yang disebabkan tidak adanya beberapanutrient esensial, terutama vitamin dan asam amino esensial.

Denaturasi: perubahan yang terjadi pada molekul-molekul pro-tein berupa bola dan asam nukleat dalam larutan sebagaireaksi terhadap keadaan ekstrim dari suhu, pH, sertakehadiran urea, alkohol, atau detergen.

Determinasi seks: pengendalian keberadaan dan perbedaankelamin.

Diabetes mellitus: penyakit kencing manis, disebabkan pankreaskurang menyekresikan hormon insulin atau hormon tersebuttidak aktif mengubah gula yang berkadar tinggi dalam darahmenjadi glikogen di dalam hati dan otot

Diferensiasi: proses yang menjadikan sel atau klon sel menerimafungsi-fungsi biokimia dan morfologi khusus yangsebelumnya tidak ada. Sel-sel yang ditentukan seperti itubiasanya kehilangan kemampuan untuk membelah.

Dihibrid: menyilangkan dua individu (biasanya dalam satuspesies, tetapi dapat juga sekali waktu beda spesies) yangmemiliki karakter berbeda.

Diploid: (1) keadaan perangkat kromosom jika setiapkromosomnya (kecuali kromosom kelamin) diwakili dua kali(2n); (2) memiliki dua perangkat kromosom yang jumlahnyadua kali jumlah haploidnya.

DNA: deoxyribonucleic acid; asam nukleat pembentuk bahan-bahangenetis pada seluruh bagian sel, beberapa organel, dan banyakvirus; komponen utama dari kromosom dan plasmid, terdiriatas dua rantai.

Dominan: suatu sifat yang diekspresikan sama dalam kondisihomozigot dan kondisi heterozigot.

Double helix: rantai rangkap yang ditemukan pada DNA, padaujung rantai rangkap terdapat ujung 5' yang berpasangandengan rantai ujung 3'.

EEmbriologi: ilmu yang mempelajari tentang perkembangan embrio.Enzim nuklease: enzim yang memecahkan ikatan pada DNA.Enzim: katalis protein yang dihasilkan oleh sel dan bertanggung

jawab untuk laju dan kekhususan yang tinggi dari satu ataulebih reaksi biokimia intraseluler atau ekstraselular.

Epistasis: interaksi gen tidak beralel yang menyebabkan satu gendominan terhadap gen lainnya.


Eukariotik: kelompok makhluk hidup yang inti selnya (karion =inti) lengkap memiliki selaput (karioteka).

Euploidi: poliploidi yang jumlah kromosomnya merupakankelipatan tepat jumlah dasar jenis leluhur yang menghasilkan.

Evolusi: perubahan genetika tidak terbalikkan dalam garisketurunan yang menyebabkan kladogenesis atau pemecahansatu jenis menjadi beberapa jenis baru.

FFenotipe: sifat terlihat suatu organisme yang dihasilkan oleh

genotipe bersama-sama, berbeda urutan DNA-nya, tetapimemengaruhi fungsi yang sama.

Fermentasi: perubahan enzimatik dan anaerobik dari senyawaorganik (khususnya gula, lemak) oleh mikroorganisme untukmenghasilkan produk-produk yang lebih sederhana.

Fitokrom: pigmen protein tumbuhan yang terdapat dalam duabentuk berbeda, tetapi dapat saling memengaruhi. Prmengabsorsi sinar merah (660 nm) dan Pfr mengabsorsi sinarmerah-jauh (730 nm).

Floem: jaringan penyalur makanan utama.Fosil: sisa tubuh makhluk yang sudah musnah dan tertanam dalam

sedimen batuan bumi, ada yang berupa cetakan tubuh danberupa bagian tubuh yang membatu.

Fotoperiodisme: respon biologis terhadap perubahan dalam rasioterang dan gelap dalam daur 24 jam.

Fotosintesis: pembentukan molekul organik dari molekulanorganik yang bergantung pada cahaya, berlangsung dalamkloroplas dan sel alga hijau-biru dan beberapa bakteri.

Fotosistem: sistem pigmen yang terdapat pada organisme untukproses fotosintesis.

Fragmoplas: sistem mikrotubula berbentuk gelendong yangterbentuk di antara dua nukleus turunan sel tumbuhan yangdi dalamnya terbentuk lempeng sel.

GGen: unit materi genetik yang tersusun atas DNA.Gene pool: jumlah total seluruh gen dalam populasi pada suatu

waktu tertentu.Genotipe: konstitusi genetika suatu organisme untuk

membedakannya dari penampilan fisiknya (fenotipe).Glikolisis: degradasi anaerob terhadap glukosa dalam sitosol

untuk menghasilkan piruvat.Glukosa: gula heksosa, terdiri atas enam buah karbon; umumnya

terdapat pada tumbuhan dan hewan terutama dalam bentuksenyawa dimer disakarida.

GMO: genetic modified organism, organisme hasil rekayasa genetika.Guanin: basa nitrogen kelompok putihGolongan darah: tipe dalam sistem penggolongan darah manusia

yang didasarkan pada ada tidaknya aglutinasi sel darahmerah apabila darah dari golongan tidak serasi dicampur;dibedakan menjadi golongan darah A, B, AB, dan O sertabeberapa tipe lainnya.

Gonosom: kromosom kelamin; mengandung gen-gen yang berperandalam pertumbuhan gonad, seks, dan reproduksi.

HHaploid: memiliki jumlah kromosom yang khas untuk gamet suatu

organisme.Hemofilia: penyakit kegagalan pembekuan darah yang terpaut

seks pada manusia.

Heterotrof: menunjukkan organisme-organisme yang bergantungpada beberapa sumber senyawa organik eksternal sebagaicara untuk memperoleh energi dan atau material.

Heterozigot: individu diploid yang mewarisi alel berbeda padasatu atau beberapa lokus.

Hipostasis: penekanan ekspresi suatu gen oleh gen lain yang tidaksealel.

Holoenzim: kompleks enzim dan kofaktor.Homolog: organ yang memiliki bentuk dan struktur yang sama

karena berasal-usul sama atau memiliki bahan genetik sama.Homozigot: individu atau sel yang ditandai dengan homozigositas;

sifat memiliki alel serupa dalam lokus berkaitan padakromosom homolognya.

Hormon: zat yang disekresi secara langsung ke dalam darah olehkelenjar tanpa saluran dan dibawa ke sel atau organ sasaransehingga menimbulkan respon khusus dan respon adaptasifisiologis

Hukum I Mendel: hukum segregasi yang menyatakan bahwafaktor-faktor sepasang ciri selalu disegregasikan; pemisahankedua anggota setiap pasang alel yang dimiliki parental dip-loid ke dalam gamet sehingga dihasilkan turunan yangberbeda.

Hukum II Mendel: hukum pemisahan bebas yang menyatakanbahwa anggota-anggota pasangan faktor yang berbedaterpisah secara bebas; anggota pasangan berbeda alel terpisahsecara bebas ke dalam gamet selama proses gametogenesis.

IInhibitor: penghambat; dapat berupa gen yang menghambat

pekerjaan gen lain, dapat pula berupa produk suatu gen yangbertindak demikian dalam suatu proses metabolisme ataudaur sel.

Interfase: masa antara dua mitosis atau saat antara pembelahanmitosis pertama dan mitosis kedua.

Isolasi reproduksi: tidak adanya aktivitas perkawinan antarajenisberbeda.

KKambium: suatu meristem, merupakan lapisan sel-sel yang

membelah secara aktif dan terdapat di antara xilem danfloem.

Kemosintesis: aktivitas perolehan energi dari reaksi organiksederhana .

Kloning: pembentukan klon atau replika genetika yang persissama.

Kloroplas: butiran dalam sel tumbuhan hijau yang mengandungklorofil.

Kode genetik: asam amino yang menyebabkan setiap tripletdigabungkan ke dalam protein selama sintesis protein.

Kodon: satuan sandi RNA kurir (messenger RNA) yang terdiri atastriplet nukleotida yang basanya berpasangan dengan tripletyang sesuai (antikodon) dari suatu molekul RNA transfer(transfer RNA) yang sepadan.

Koenzim: molekul organik yang berfungsi sebagai kofaktor dalamreaksi enzim, tetapi koenzim hanya sementara mengikatkandiri pada molekul enzim.

Kofaktor: senyawa nonprotein esensial untuk satu atau beberapareaksi enzim yang berkaitan. Salah satu jenis kofaktor adalahkoenzim.

Kamus Biologi 187

Kombinasi parental: kromosom yang terbentuk dari kromatidyang tidak mengalami pindah silang.

Kriptomeri: suatu bentuk interaksi dua gen untuk mem bentuksatu karakter, yang pada suatu generasi karakter itu tidakmuncul (tersembunyi). Akan tetapi, pada generasi berikutnyamuncul kembali.

Kromatid: kedua lengan anak kromosom yang membelah danberlekatan pada sentromer, terlihat pada profase danmetafase. Setelah pembelahan sentromer, kromatid yangbersandar itu masing-masing akan menjadi kromosom.

Kromatin: kompleks asam amino (DNA dan RNA) dan proteinyang menyusun kromosom eukariot, sangat kuat meresapzat pewarna basa.

Kromosom homolog: kromosom yang berpasangan ketika meio-sis berlangsung.

Kromosom: (1) pada prokariot: molekul DNA melingkar yangmengandung keseluruhan perangkat instruksi genetika yangsangat diperlukan bagia kehidupan sel; (2) pada eukariot:satu di antara struktur membenang yang tersusun ataskromatin dan membawa informasi genetika yang tersusundalam urutan memanjang.

Kultur jaringan: teknik untuk memelihara fragmen jaringan hewanatau tumbuhan atau sel-sel yang terpisah setelah diambildari organisme.

LLetal: menyebabkan kematian di maja janin; subletal menyebabkan

kematian masa kanak-kanak.Lokus: posisi yang diduduki gen pada suatu kromosom.

MMegaspora: satu di antara empat sel haploid dibentuk melalui

meiosis yang akan membelah menghasilkan gametofit betinatumbuhan.

Meiosis: tipe pembelahan sel dan nukleus sehingga jumlahkromosom direduksi dari diploid menjadi haploid.

Meristem: bagian tanaman tempat terjadinya pembelahan mito-sis secara aktif yang merupakan asal dari jaringan permanen,terdapat pada ujung batang dan akar.

Mesofil: tempat terjadinya fotosintesis, terdiri atas dua lapisan:sel bentuk pagar atau palisade (atas) dan lapisan bungakarang atau spons (bawah).

Metafase: tahap mitosis dan meiosis yang ditandai dengankromosom mencapai kesetimbangan posisi pada bidangekuator.

Mikrospora: sel pertama generasi gametofit jantan tumbuhan yangkemudian berkembang menjadi serbuk sari.

Mikrotubula: salah satu filamen protein sitoskeleton yangditemukan pada hampir semua sel eukariota, silia, flagela,badan basal, sentriol, serta gelendong mitosis dan meiosisnya.

Mitosis: proses pembelahan inti dengan melibatkan formasigelendong dan kromosom, serta menghasilkan anak-anak selyang inti-intinya memiliki jumlah kromosom yang samadengan sel-sel induknya.

Mutagen: agen fisik atau kimia yang meningkatkan frekuensimutasi di atas laju mutasi spontan.

Mutan: organisme yang memiliki gen bermutasi yang terlihat padafenotipenya.

Mutasi: proses yang menyebabkan suatu gen mengalamiperubahan struktur.

NNukleosida: basa purina atau pirimidina yang melekat pada ribosa

atau deoksiribasa.Nukleotida: salah satu satuan monomer yang menyusun polimer

DNA atau RNA, terdiri atas basa purin atau pirimidin yangmelekat pada ribosa atau deoksiribasa.

OOogenesis: pembentukan telur yang berlangsung dalam ovarium,

mulai dari proliferasi, meiosis, hingga pematangan.

PPerkembangan: kejadian-kejadian kompleks yang menyebabkan

organisme multiselular mencapai bentuk dan ukurantertentu.

Pertumbuhan: pada tingkat individu, biasanya meliputipeningkatan masa kering suatu organisme (atau bagian darisatu organisme).

Pindah silang: pertukaran timbal balik antara bagian-bagiankromatid homolog pada profase meiosis pertama.

Polidaktili: jari lebih dari lima, biasanya enam.Polimeri: suatu karakter genetik yang diatur oleh banyak gen,

disebut juga karakter kuantitatif.Polipeptida: molekul yang terdiri atas satu rantai sejumlah asam

amino yang diikat dengan ikatan peptida.Profase: tahap pertama mitosis atau meiosis yang menunjukkan

kromosom mulai jelas terlihat.Prokariot: kelompok makhluk hidup yang inti selnya sederhana

karena tak berselaput.

RRadioisotop: isotop suatu unsur yang tidak stabil, yang terombak

secara spontan dan mengeluarkan pola radiasi yang khas.Rekombinan: individu atau sel baru yang muncul sebagai hasil

baru rekombinasi.Replikasi DNA: proses biologi yang di dalamnya DNA dupleks

direplikasi secara semikonservatif dan dikatalisis oleh DNApolimerase.

Resesif: suatu sifat yang diekspresikan dalam kondisi homozigot.Respirasi: pelepasan energi secara enzimatik dari senyawa organik

(terutama karbohidrat dan lemak) yang memerlukan oksigen(respirasi aerob) atau tidak (respirasi anaerob). Istilah respirasianaerob kadang-kadang digunakan sebagai sinonim fer-mentasi. Pada sel eukariota, hanya sel yang mempunyaimesosom yang dapat melangsungkan respirasi aerob.

Rhesus: faktor (antigen) Rh, berasal dari nama Latin sejenis keradi India, yang dulu banyak diekspor ke Eropa dan Amerikauntuk eksperimen serologi.

Ribosom: organel yang terlibat dalam sintesis protein.RNA: golongan asam nukleat; berbeda dengan DNA karena

memiliki rantai tunggal, mengandung ribosa, dan pada RNAurasil menggantikan timin.

SSentromer: bagian kromosom yang terletak pada titik ekuator

kumparan pada metafase, tempat melekat benang penarikgelendong.

Siklus Calvin: serangkaian reaksi fotosintesis berenzim yangmenyebabkan tereduksinya karbon dioksida menjadi 3-fosfogliseraldelhida, sedangkan akseptor karbon dioksida(ribulosa 1,5-bifosfat) dihidupkan kembali.


Sintesis protein: pembentukan protein oleh sel pada ribosom yangmenyangkut penyatuan molekul asam amino dalam urutanyang benar.

Sitokinesis: perubahan yang terjadi pada sitoplasma ketikapembelahan inti. Berakhir dengan pembagian sitoplasma selinduknya ke dalam sel-sel anaknya.

Sitosin: basa nitogrn kelompok pirimidinSpermatogenesis: pembentukan spermatozoa dari spermatogo-

nia, menempuh tiga tahap: 1) pembentukan spermatosit I,2) meiosis, 3) spermiogenesis.

Spermiogenesis: pendewasaan spermatid untuk menjadi sper-matozoa.

Spesiasi: pemecahan suatu jenis leluhur menjadi jenis-jenis baruyang muncul bersamaan pada suatu waktu.

Substrat: (1) bahan tempat melekat dan tempat hidup makhlukhidup; (2) bahan yang dikatalisis oleh enzim.

TTelofase: tahap akhir mitosis dan meiosis ketika nukleus akan

kembali ke interfase.Teori Cuvier: teori yang mengungkapkan bahwa setiap hewan

sedemikian rupa telah disesuaikan dengan lingkungannyasehingga ia dapat berfungsi sepenuhnya di lingkungantersebut.

Teori Darwin: teori yang menyatakan bahwa mekanisme evolusibiologi melibatkan seleksi alami variasi adaptif.

Teori Lamarck: teori yang menyatakan bahwa jenis dapat berubahmenjadi jenis lain secara bertahap dalam upayanyamemenuhi kebutuhan hidupnya, bersama-sama dengan efekkumulatif organ tubuh yang dipakai atau terbuang.

Teori Urey: teori yang merupakan hasil pencarian jawabanmengenai asal makhluk di bumi. Ia mengamati perilakuatmosfer bumi di masa purba, dan keadaan yang kira-kirasama yang mungkin terdapat kini di suatu planet lain dijagat raya.

Test cross: persilangan antara individu yang genotipenya tidakdiketahui dengan individu lain yang homozigot untuk ciriresesif pada lokus yang hendak diteliti.

Timin: basa nitrogen kelompok pirimidinTranskripsi: produksi molekul RNA di luar cetakan DNA oleh

RNA polimerase.Translasi: proses dihasilkannya polipeptida pada proses sintesis

protein.

UUrasil: basa nitrogen kelompok pirimidin pada RNA

VVariasi: penyimpangan penampilan individu dalam suatu

kelompok yang tidak disebabkan oleh perbedaan umur,kelamin, atau posisi dalam daur hidup.

XXilem: jaringan pembuluh, menyalurkan air dan garam mineral

yang diambil akar ke seluruh tumbuhan yang ditopangnyasecara mekanis.

189

Indeks ( ubj cts dan uthors) Ddaur asam sitrat 24, 25, 26, 27, 38, 39daur Krebs 24, 27, 39dekarboksilasi oksidatif 25, 26, 27, 39, 40delesi 110, 111, 112, 120

delesi interkalar 112delesi terminal 112

deoksiribonukleosida 51, 52, 53determinasi seks 81, 96diabetes mellitus 163DNA 157, 158, 160, 163, 164, 167dominan 47, 48, 49, 50, 80, 82, 83, 84, 87, 88, 89, 90, 91, 92,

93, 98, 100, 101, 104dominansi apikal 7, 8double helix 44, 52, 56, 59Drosophila melanogaster 93, 97, 109, 112

Eeksergonik 24, 25eksoenzim 20, 21elongasi 59, 60embriologi 93endergonik 24endoenzim 20, 21energi aktivasi 18, 19, 20, 25enzim 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 27, 28, 29, 32, 35,

36, 38, 40, 42, 53, 58, 59, 60, 63, 73, 80, 101, 123, 124nuklease 53

epistasis 79, 86, 90, 91, 106, 107, 108dominan 86, 90, 91resesif 90

etiolasi 10, 14

Ffeloderm 5felogen 4, 5feredoksin 9fermentasi 30, 31, 40, 146, 159, 160, 162

alkohol 30, 40asam laktat 30, 31, 40, 160

filial 82fitokrom 10, 11floem 4, 5

primer 5sekunder 5

fosforilasi 18, 35fosil 131, 132, 146, 147, 148, 149, 150, 151, 157fotoautotrof 146fotolisis 34, 42fotoperiodisme 10fotosintesis 3, 9, 10, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 39, 40,

133, 146, 147fotosistem 34, 35fototropisme 7

Aaberasi kromosom 110ABO 49, 50, 104adenin 51, 52, 54, 56, 62akrosentrik 45Akrosom 73albino 36, 50, 91, 92, 98, 99, 100, 106alel 43, 47, 48, 49, 50, 51, 61, 82, 84, 90, 99, 104, 130, 135,

136, 139, 140, 141ganda 48, 49, 50, 51, 63tunggal 48, 49, 50, 51

allopoliploidi 114anabolisme 17, 24, 31, 39, 40anafase 114analog 132, 133aneuploidi 114, 115aneusomi 114antibiotik 159, 162, 163Antigen 49antikodon 56, 60, 61, 64antisense 56, 57, 59, 64apoenzim 19asam absisat 8, 12asam amino 9, 38, 39, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 101, 110, 111,

133asam piruvat 25, 26, 27, 29, 30, 31, 38, 39asetil KoA 28, 29, 39atavisme 86, 87ATP 9, 18, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 34, 35, 36, 38, 39, 60,

146auksin 7, 9, 12autokatalitik 52, 53autopoliploidi 114autosom 44, 46, 63, 97, 99, 101, 106, 115, 116, 117, 119autotrof 24, 34

BBacillus anthracis 158

thuringiensis 158, 164, 165, 172bakal akar primer 3bayi tabung 163, 164, 167benang spindel 67, 68, 71, 72biological control agent 165bioteknologi 155, 156, 157, 158, 159, 160, 161, 162, 163,

164, 165, 166, 167, 168, 169Bovine Growth Hormone 166brakidaktili 98, 99, 100, 106buta warna 63, 102, 106, 141, 142

CCampbell 25, 39, 66, 71, 110cell plate 68Chrysanthenum indicum 11crossing over 71, 73, 94


fragmoplas 68frameshift mutation 111

Ggagal berpisah 114, 115, 118gametogenesis 65, 66, 72, 73, 74, 77, 114, 115gangguan mental 98, 99, 100, 101gen 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 58, 59, 60, 61, 62, 79, 80,

81, 82, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 89, 90, 91, 92, 93, 94, 95,96, 97, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 106, 110, 111,112, 113, 114, 118, 119, 121, 122, 123, 133, 136, 137,139, 140, 141, 148, 158, 159, 163, 164, 165, 168

gen letal 79, 81, 96, 97, 98, 99, 106letal dominan 98letal resesif 98, 99

generatio spontanea 142, 150genom 114genotipe 48, 49, 50, 58, 80, 83, 84, 85, 86, 87, 88, 90, 91, 92,

93, 94, 95, 98, 99, 100, 101, 102, 103, 104, 105, 114,137, 141

giberelin 7, 8, 12glikolisis 24, 25, 26, 29, 30, 31, 38, 39, 40, 146glukosa 18, 19, 21, 24, 25, 26, 30, 31, 35, 36, 38, 39, 40, 101GMO (Genetically modified organism) 168, 169golongan darah 49, 50, 104, 105gonosom 44, 46, 96, 97, 99, 102, 103, 106, 115, 119Gould 20, 23granum 32gugus prostetik 19

Hhemofilia 102, 103hereditas 43, 79, 80, 81, 98, 106heterogamet 97heterokatalis 52, 53heterokromosom 46heterozigot 80, 83, 84, 85, 87, 98, 100, 101, 102, 103hidroponik 10hipokotil 3, 4Hopson 71hormon 6, 7, 8, 13

Iin vitro 158, 164inhibitor 23, 40, 123

kompetitif 23nonkompetitif 23

inisiasi 59, 60insersi 110, 111, 120integumen 75, 76interfase 66, 70, 71, 77, 78inversi 112, 113, 120, 121, 122, 124

parasentris 113perisentris 113

Iskandar 127, 130, 134isolasi 137, 138, 139, 140

postzigotik 137, 139prazigotik 137, 138, 139

Kkambium 4, 5, 12, 13

gabus 4, 5intervaskular 4

karbohidrat 9katabolisme 17, 24, 31, 39, 40, 41, 42, 123katenasi 112, 113, 120, 121, 122keju 30, 155, 160, 161, 163, 171, 174kemosintesis 30, 31, 37, 41Keeton 20, 23kloning 159, 163, 167, 168, 169, 171, 172, 174klorofil 9, 10kloroplas 7, 10klorosis 9kode genetik 43, 55, 56, 57, 58, 59, 60kodon 56, 57, 58, 59, 60, 61, 110koenzim 9kofaktor 9kolam gen 140, 141koleoptil 2, 3, 4, 7kombinasi parental 95, 96komplementer 86, 92, 93kotiledon 2, 3, 4kriptomeri 86, 88, 92, 106kromatid 44, 66, 67, 68, 71, 72, 93, 95, 114kromatin 44, 66, 71kromosom 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 61, 63, 64, 66, 67, 68,

70, 71, 72, 73, 82, 84, 86, 93, 94, 95, 96, 97, 99, 102,106, 110, 111, 112, 113, 114, 115, 116, 117, 118, 119,120, 136, 140

kromosom homolog 70, 71, 93, 113kultur jaringan 157, 164, 165

LLactobacillus 159, 160, 161

bulgaricus 159, 160, 161, 172subtilis 160

Lathyrus adoratus 92lemak 160Linaria maroccana 88lingkaran tahun 4, 5lokus 89, 90, 95, 96

Mmegaspora 74, 75meiosis 45, 65, 66, 70, 71, 72, 73, 74, 75, 93, 94, 95, 96, 114meristem 2, 3, 4, 9

apikal 9primer 3sekunder 3

mesofil 32metabolisme 17, 18, 19, 24, 25, 37, 40, 159, 160metafase 44, 66, 67, 70, 71, 72metasentrik 45mid body 68mikrospora 74, 75mitokondria 24, 25, 28, 29, 40, 56, 147, 148mitosis 4, 65, 66, 68, 69, 70, 72, 73, 74, 75, 76

Indeks 191

monohibrid 79, 80, 82, 83, 99, 106monoploid 114morfogenesis 8mRNA 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 66, 78, 110, 111mutagen 110, 118, 119, 120

fisika 118kimia 118, 119, 120

mutasi 46, 109, 110, 111, 112, 113, 117, 118, 119, 120, 134,136, 137, 139, 140, 141, 143, 150alami 118, 119, 120buatan 118, 120gen 110, 111, 119, 136, 137kromosom 110, 111, 113, 117, 119, 120, 136titik 110

NNADH 18, 25, 26, 27, 28, 29, 30nekrosis 9neutral-day plant 11, 15new castle disease 166nondisjunction 114, 115, 116, 121nukleosida 9, 51, 52, 55, 110nukleus 44, 56, 59, 61, 63, 70, 72, 168nutrisi 6, 8, 10, 12, 13, 24

Ooksigen 8, 10, 12, 13, 14, 17, 24, 26, 28, 30, 31, 34, 40, 144,

147, 149oogenesis 72, 73, 74oogonium 73organel 24, 32, 34, 66, 68, 123, 147, 157ovul 74, 75, 76

Pparental 50, 81, 82, 84, 87, 93, 95, 96partenogenesis 46, 97Patau 116, 117, 119pati 9, 38pautan 81, 93, 94, 95, 96, 106pembelahan reduksi 70Penicillium notatum 159, 163perkecambahan 2, 3, 4, 11

epigeal 3, 4hipogeal 3, 4

perkembangan 1, 2, 3, 6, 7, 10, 12, 13, 14, 15, 46, 51, 65, 66,109, 119, 128, 130, 131, 134, 148, 150, 157, 159, 164,167, 168, 169

pertumbuhan 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 16, 37,65, 72, 77, 97, 109, 117, 123, 124, 134, 162, 163, 165,166primer 2, 3, 5, 12sekunder 3, 4, 5, 7, 12

pindah silang 71, 73, 79, 93, 94, 95, 112Pisum sativum 81, 82plastosianin 9, 34polidaktili 98, 99, 101, 117polimeri 86, 89, 90, 106polinukleotida 52, 53, 54, 57poliploid 46, 118, 140

populasi 12, 95, 119, 130, 132, 134, 135, 136, 137, 139,140, 141, 150, 157

primordium daun 4profase 66, 70, 71, 72, 73prokariot 66, 142, 148, 149promoter 58, 59protein 9, 11, 17, 19, 20, 21, 22, 28, 38, 39, 40, 43, 44, 47,

49, 55, 56, 58, 59, 60, 61, 66, 67, 78, 104, 109, 110, 111,133, 146, 156, 157, 159, 160, 161histon 44, 61

purin 51, 53, 55, 56, 110

Rradikula 3, 4radioisotop 132reaksi gelap 34, 35, 36reaksi terang 34, 35rekayasa genetika 157, 158, 159, 160, 164rekombinan 95, 96, 158rekombinasi gen 107, 136, 137replikasi 53, 55, 66, 118resesif 47, 48, 49, 50, 61, 80, 82, 83, 84, 87, 90, 91, 92, 98,

99, 100, 101, 102, 103, 140, 141respirasi 12, 24, 25, 29, 30, 32, 33, 37, 38, 39, 40

aerob 24, 30, 40anaerob 24, 30, 40

rhesus 104, 105Rhizopus oryzae 160, 161ribosom 9, 55, 56, 59, 60, 61RNA 43, 51, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 66, 79,

146, 148, 157genetik 55nongenetik 55

rRNA 55, 56, 62, 78RuBP 35, 36, 39

SScuriurus alberti 139Scuriurus kaibabensis 139sel kelamin 2, 3, 45, 46, 66, 70, 72, 73, 106, 119, 130sel somatik 72, 168seleksi 127, 128, 129, 130, 134, 135, 136, 139, 140, 141,

145, 146, 150, 151disruptif 135, 136stabilisasi 135

semikonservatif 53sense 56, 57, 59, 110sentromer 44, 45, 67, 71, 72, 96, 113short-day plant 11sinapsis 70, 71sindrom 112, 114, 115, 116, 117, 119

Down 116, 119Edwards 116, 117, 119Jacobs 116, 117Klinefelter 114, 115, 119Patau 116, 117, 119Turner 114, 115, 116, 119

sinergid 75, 76sintesis protein 9, 43, 44, 55, 56, 58, 60, 61, 146


sitokinesis 66, 68, 69, 71, 72, 74, 75, 76sitokinin 8, 12sitokrom 9, 28, 29, 34, 35spermatogenesis 72, 73, 74spermatosit 73, 74spermiogenesis 72, 73, 74spesiasi alopatrik 140spesiasi simpatrik 140, 153spesies 44, 70, 111, 127, 128, 130, 131, 132, 134, 137, 138,

139, 140, 149, 150, 151, 157sporangium 75Staphylococcus 163Starr 134stomata 9, 10, 32, 35stroma 32, 35, 123submetasentrik 45sup primordial 146, 152sup purba 145, 146

TTaggart 134tahu 160, 162, 163telofase 66, 68, 70, 71, 72, 73telosentrik 45tempe 155, 156, 160, 161, 162, 163temperatur 6, 8, 11, 12, 13, 21, 22, 36, 37, 40teori abiogenesis 126, 142, 143, 144, 145, 150, 151teori biogenesis 142, 143, 145, 150, 151teori evolusi 125, 126, 127, 129, 130, 131, 145, 146, 150,

151teori induced fit 20teori lock and key 20terminasi 59, 60terminator 59test cross 85, 88, 93, 94, 96tetrad 71tilakoid 32, 34

timidin 52, 54timin 51, 52, 56, 57, 61, 62transfer DNA 160transfer elektron 9, 23, 25, 28, 29, 30, 39, 40, 123, 146transisi 124transkripsi 57, 58, 59, 60, 61, 66, 78, 124, 146translasi 58, 59, 60, 61, 111, 123, 124translokasi 112, 113, 120triploid 46, 114tRNA 55, 56, 60, 61, 62, 66tropisme 7Tubercullosis 163tudung akar 4tunas embrionik 3

Uuji silang 108

Vvernalisasi 11

WW. Bateson 86, 92waktu geologis 148

Xxilem 4, 5

primer 5sekunder 5

Yyoghurt 30, 155, 159, 160, 163Yuwono 56

Zzat pengatur tumbuh 8

193

Aberchrombie, M., et al.1997. Kamus Lengkap Biologi. Penerjemah T. Siti Sutarmi dan Nawangsari Sugiri. Jakarta: Erlangga.

Anonim. 1995. The Plant World, The World Book Encyclopedia of Science. Chicago: World Book, Inc.

Audesirk, T. and Gerald Audesirk. 1999. Biology Life on Earth. 5th edition. New Jersey: Prentice Hall.

Brurn, G.D., Larry McKane, and Gerry Karp. 1994. Biology: Exploring Life. New York: John Wiley & Sons.

Burnei, David. 1994. Concise Encyclopedia Nature. London: Dorling Kindersler.

Campbell, N. A. 1998. Biology. California: The Benjamin/Cummings Publishing.

Campbell, N.A., et al. 2006. Biology Concepts & Connections. California: The Benjamin/Commings Publishing Company.

Enger, E.D. and Frederick C. Ross. 2000. Concepts in Biology 9th edition. Boston: McGraw-Hill.

Guttman, N.A. 1999. Biology. New York: Mc Graw Hill.

Hopson, Janet L. and Norman K. Wesselt. 1990. Essential of Biology. New York: Mc Graw-Hill.

Indonesian Heritage. 1996. Jakarta: Buku Antar Bangsa.

Iskandar, Djoko T. 2001. Catatan Kuliah Evolusi. Bandung: Penerbit ITB.

Jefferies, David. 1999. Cloning Frontiers of Genetics Engineering. Leicester: Silverdall.

Keeton, W. T. and J.L. Gould. 1986. Biological Science. Edisi Keempat. New York: W.W. Norton.

Kimball, J.W. 1983. Biology 5th edition. Reading, Massachusetts: Addison-Wesley Publishing Company.

Levine, J. S. and K. R. Miller. 1991. Biology: Discovering life. Massachusets: D.C Heath and Company.

Lehninger, Albert T., 1995. Dasar-Dasar Biokimia. Jakarta: Penerbit Erlangga.

Mader, S. S. 1995. Biologi: Evolusi, Kepelbagaian, dan Persekitaran. Penerjemah Rosiyah Abd. Latif, dkk. Kuala Lumpur: Dewan Bahasadan Pustaka Kementerian Pendidikan Malaysia.

Mader, S.S. 1998. Biology. International Edition. Boston: USA McGraw-Hill.

McKee, Trudy and J. R. McKee. 1996. Biochemistry. Wm. C. Brown Publisher.

Mclaren, J. E. and Lissa Rotundo. 1985. Heath Biology. Massachuset: D.C Heath and Company.

Milani, J.P. et al. 1992. Biological Science: An Ecological Approach. Green version 7th edition. Kendall/Hunt Publishing Co., Keper.

Moore, Randy, et al. 1995. Biology. Indiana polis: Brown Publisher.

Page, D. S. 1997. Prinsip-Prinsip Biokimia. Edisi Kedua. Penerjemah R. Soendoro. Jakarta: Erlangga.

Parker, Steve. 1997. Jendela IPTEK: Kehidupan. Jakarta: Balai Pustaka.

Parker, Steve. 1997. Jendela IPTEK: Evolusi. Jakarta: Balai Pustaka.

Salisbury, F.B and C.W. Ross.1995. Fisiologi Tumbuhan Jilid 3. Bandung: Penerbit ITB.

Solomon, et al. 1993. Biology 3rd edition. Saunders College Publishing, New York.

Starr, Cacie and Ralph Taggart. 1990. Biology: The Unity and Diversity of Life. Edisi Ketujuh. California: Wadswarth.

Wildan, Y. 1999. Kamus Biologi. Jakarta : Yayasan Obor Indonesia.

William, Garreth. 2002. Biology for You. Cheltenham: Nelson Thornes Ltd.

Yuwono, Tribowo. 2006. Bioteknologi Pertanian. Yogyakarta: Gadjah Mada University Press.

Daftar Pustaka


Sumber lain:

Koran Tempo, Januari 2006

osulibrary.oregonstate.edu, Maret 2006

www.arc.agris.za, Mei 2006

www.arches.uga.com, Juli 2006

www1.batan.go.id, September 2006

www.biografiasyvidas.com, Mei 2006

www.eatonhand.com, Maret 2006

www.genietenravers.nl, Juni 2006

www.genomenewsnetwork.com, Mei 2006

www.inet.com, Juni 2006

www.kompas.com, 12 April 2002; 21 April 2006; 28 Agustus2006

www.lionseeds.com, Juni 2006

www.magma.com, Juli 2006

www.medgen.genetics.com, Mei 2006

www.pfdb.com,

www.pikiran-rakyat.co.id, Juli 2006

www.softireland.com, Juni 2006

www.suarasurabaya.com, April 2006

www.thaifood.com, Maret 2006

www.users.chariot.net.com, Maret 2006

www.wikipedia.org, Maret–Agustus 2006

Documents

20090904221053 Kelas12 Praktek Biologi Fictor