Bse-kelas 12 Sma Biologi Rikky

PUSAT PERBUKUANPUSAT PERBUKUANDepartemen Pendidikan NasionalDepartemen Pendidikan Nasional

ii

Mudah dan Aktif Belajar Biologiuntuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas/Madrasah AliyahProgram Ilmu Pengetahuan Alam

Penulis : Rikky FirmansyahAgus Mawardi HendrawanM. Umar Riandi

Penyunting : Dadan NugrahaAndri Nurdiansyah

Pewajah Isi : Yoan YohannesPewajah Sampul : A. PurnamaPereka Ilustrasi : S. Riyadi

Hak Cipta Buku ini dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasionaldari Penerbit Setia Purna Inves, PT

Diterbitkan oleh Pusat PerbukuanDepartemen Pendidikan NasionalTahun 2009

Diperbanyak oleh ....

Hak Cipta Pada Departemen Pendidikan NasionalDilindungi Undang-undang

574.07RIK RIKKY Firmansyah

m Mudah dan Aktif Belajar Biologi 3 : untuk Kelas XII Sekolah Menengah Atas /Madrasah Aliyah Program Ilmu Pengetahuan Alam / penulis, Rikky Firmansyah,Agus Mawardi Hendrawan, M. Umar Riandi penyunting, Dadan Nugraha,Andri Nurdiansyah. Jakarta : Pusat Perbukuan,Departemen Pendidikan Nasional, 2009.

viii, 218 hlm, : ilus. ; 30 cm

Bibliografi : hlm. 217-218ISBN 978-979-068-827-8 (No. Jil Lengkap)ISBN 978-979-068-830-8

1. Biologi-Studi dan Pengajaran I. JudulII. Agus Mawardi Hendrawan III. M. Umar Riandi IV. Dadan NugrahaV. Andri Nurdiansyah

iii

Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmatdan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen PendidikanNasional, pada tahun 2009, telah membeli hak cipta buku teks pelajaranini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakatmelalui situs internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.

Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar NasionalPendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yangmemenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam prosespembelajaran melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor22 Tahun 2007 tanggal 25 Juni 2007.

Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepadapara penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak ciptakaryanya kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakansecara luas oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.

Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanyakepada Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (download), digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi olehmasyarakat. Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersialharga penjualannya harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan olehPemerintah. Diharapkan bahwa buku teks pelajaran ini akan lebihmudah diakses sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupunsekolah Indonesia yang berada di luar negeri dapat memanfaatkansumber belajar ini.

Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini.Kepada para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlahbuku ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perluditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kamiharapkan.

Jakarta, Juni 2009Kepala Pusat Perbukuan

Kata Sambutan

iv

Sampai saat ini, buku-buku Biologi untuk SMA/MA yang berkualitas dirasakanmasih kurang. Sementara itu, tuntutan terhadap pemahaman prinsip-prinsip ilmuBiologi sangat tinggi. Lebih-lebih perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologiyang didasari oleh ilmu Biologi semakin menantang dan sangat bervariasi dalamaplikasinya. Oleh sebab itu, kami berharap dengan terbitnya buku ini, belajar Biologiyang membutuhkan gabungan banyak konsep (baik konsep yang relevan denganketermasaan maupun konsep baru) dan pengembangan keterampilan analisis bagisiswa SMA/MA dapat terpenuhi.

Biologi adalah ilmu tentang kehidupan. Aspek-aspek kehidupan hewan,tumbuhan, manusia, mikroorganisme, dan hubungan antarmakhluk hidup dipelajaridalam Biologi. Biologi sebagai salah satu cabang IPA menyediakan berbagai pengalamanbelajar untuk memahami konsep dan proses sains. Selain bermanfaat dalam kehidupansehari-hari, Biologi dapat menjadi bekal untuk meraih cita-cita Anda di masa yangakan datang.

Mata pelajaran Biologi bertujuan untuk mengembangkan kemampuan berpikiranalitis dan kritis dalam menyelesaikan masalah yang berkaitan dengan peristiwaalam sekitar. Berbagai permasalahan dalam ilmu Biologi ini berkaitan erat dengancabang ilmu pengetahuan lainnya seperti Kimia, Fisika, dan Matematika.

Melihat pentingnya pelajaran Biologi di sekolah, penerbit mencoba menghadirkanbuku yang dapat menjadi media belajar yang baik bagi Anda. Sebuah buku yangakan memandu Anda untuk belajar Biologi dengan baik. Sebuah buku yang disusundan dikembangkan untuk memberikan dasar-dasar pengetahuan, keterampilan,keahlian, dan pengalaman belajar yang bermanfaat bagi masa depan Anda.

Demikianlah persembahan dari penerbit untuk dunia pendidikan. Semoga bukuini dapat bermanfaat.

Bandung, Mei 2007

Penerbit

Kata Pengantar

vCakupan materi pembelajaran pada buku ini disajikan secara sistematis, komunikatif, dan integratif. Di setiap awal bab dilengkapigambar pembuka pelajaran, bertujuan memberikan gambaran materi pembelajaran yang akan dibahas, dan mengajarkan Anda konsepberpikir kontekstual dan logis sekaligus merangsang cara berpikir lebih dalam. Selain itu, buku ini juga ditata dengan format yangmenarik dan didukung dengan foto dan ilustrasi yang representatif. Bahasa digunakan sesuai dengan tingkat kematangan emosionalAnda sehingga Anda lebih mudah memahami konsep materinya.

Buku Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk SMA Kelas XII ini terdiri atas tujuh bab, yaitu Pertumbuhan dan Perkembanganpada Tumbuhan; Metabolisme; Materi Genetik dan Sintesis Protein; Reproduksi Sel dan Pewarisan Sifat; Mutasi; Teori Asal-UsulKehidupan dan Evolusi; Bioteknologi. Untuk lebih jelasnya, perhatikan petunjuk untuk pembaca berikut.

Panduan untuk Pembaca

1415

13

11

12

6

7

8

12

35

4

20

19

18

16

17

21

22

9

10

(1) Judul Bab, disesuaikan dengan tema materi dalam bab.(2) Hasil yang harus Anda capai, tujuan umum yang harus Anda capai padabab yang Anda pelajari.(3) Setelah mempelajari bab ini, kamu harus mampu, kemampuan yangharus Anda kuasai setelah mempelajari bab.(4) Gambar Pembuka Bab, disajikan untuk memberi gambaran tentangmateri yang akan dipelajari.(5) Advanced Organizer, disajikan untuk menumbuhkan rasa ingin tahudari materi yang akan dipelajari dan mengarahkan Anda untuk lebih fokusterhadap isi bab.(6) Tes Kompetensi Awal, merupakan syarat yang harus Anda pahami sebelummemasuki materi pembelajaran.(7) Materi Pembelajaran, disajikan secara sistematis, komunikatif, integratif,dan sesuai dengan perkembangan ilmu dan teknologi sehingga Anda dapattertantang untuk belajar lebih jauh.(8) Gambar dan Ilustrasi, sesuai dengan materi dalam bab yang disajikansecara menarik dan mudah dipahami.(9) Aktivitas Biologi, tugas yang diberikan kepada Anda berupa analisismasalah atau kegiatan di laboratorium sehingga dapat menumbuhkan semangatinovasi, kreativitas, dan berpikir kritis.(10) Logika Biologi, melatih kemampuan dasar Anda, seperti berkomunikasi,interpretasi data, melakukan hipotesis, dan berpikir kritis.(11) Kata Kunci, panduan Anda dalam mempelajari konsep materi.(12) Sekilas Biologi, berisi tokoh biologi informasi menarik dan aplikatifberdasarkan materi bab yang dipelajari sehingga dapat menumbuhkan semangatbekerja keras dan belajar lebih jauh.(13) Fakta Biologi, berisi fakta-fakta yang menarik seputar materi yang dipelajari.(14) Tugas Anda, berisi kegiatan kelompok atau individu yang bertujuanagar Anda dapat lebih memahami materi yang dipelajari.(15) Tes Kompetensi Subbab, menguji pemahaman Anda terhadap materidalam setiap subbab.(16) Rangkuman, merupakan ringkasan materi pembelajaran bab.(17) Peta Konsep, menggambarkan hubungan antarkonsep sehinggamemudahkan Anda mempelajari materi dalam bab.(18) Refleksi, sebagai cermin diri bagi Anda setelah mempelajari materi diakhir pembelajaran setiap bab.(19) Evaluasi Kompetensi Bab, merupakan penekanan terhadap pemahamankonsep materi, berkaitan dengan materi dalam bab.(20) Proyek Semester, disajikan agar Anda dapat menggali dan memanfaatkaninformasi, menyelesaikan masalah, dan membuat keputusan dalam kerja ilmiah.(21) Evaluasi Kompetensi Biologi Semester, disajikan untuk evaluasi Andasetelah mempelajari semester yang bersangkutan.(22) Evaluasi Kompetensi Biologi Akhir Tahun, disajikan untuk evaluasiAnda setelah mempelajari seluruh bab.

vi

Bab 1Pertumbuhan danPerkembangan padaTumbuhan 1A. Petumbuhan dan Perkembangan 2B. Faktor-Faktor yang Memengaruhi

Pertumbuhan dan Perkembangan 8Rangkuman 18Peta Konsep 19Refleksi 19Evaluasi Kompetensi Bab 1 20

Bab 2Metabolisme 23A. Molekul yang Berperan dalam

Metabolisme 24B. Katabolisme Karbohidrat 30C. Anabolisme Karbohidrat 36D. Metabolisme Protein dan Lemak 45Rangkuman 48Peta Konsep 48Refleksi 49Evaluasi Kompetensi Bab 2 49

Bab 5Mutasi 119A. Macam-Macam Mutasi 120B. Penyebab Mutasi 129C. Dampak Mutasi 130Rangkuman 132Peta Konsep 132Refleksi 133Evaluasi Kompetensi Bab 5 133Proyek Semester 1 135Evaluasi Kompetensi BiologiSemester 1 136

Daftar IsiKata Sambutan iiiKata Pengantar ivPanduan Untuk Pembaca v

Bab 3Materi Genetikdan Sintesis Protein 51A. Materi Genetik 52B. Sintesis Protein 59Rangkuman 65Peta Konsep 65Refleksi 66Evaluasi Kompetensi Bab 3 66

Bab 4Reproduksi Seldan Pewarisan Sifat 69A. Reproduksi Sel 70B. Pembelahan Meiosis 75C. Gametogenesis 80D. Pola Pewarisan Sifat 85E. Pewarisan Sifat pada Manusia 105Rangkuman 114Peta Konsep 115Refleksi 115Evaluasi Kompetensi Bab 4 116

vii

Bab 6Teori Asal-Usul Kehidupandan Evolusi 139A. Teori Asal-Usul Kehidupan 140B. Teori Evolusi 147C. Bukti Evolusi 154D. Proses Evolusi 158E. Evolusi dan Klasifikasi 164Rangkuman 167Peta Konsep 168Refleksi 168Evaluasi Kompetensi Bab 6 169

Apendiks 1 201Apendiks 2 206Apendiks 3 207Apendiks 4 208Apendiks 5 209Senarai 210Indeks 213Daftar Pustaka 217

Bab 7Bioteknologi 171A. Perkembangan dan Prinsip Dasar

Bioteknologi 172B. Bioteknologi Konvensional

dan Modern 175Rangkuman 190Peta Konsep 190Refleksi 191Evaluasi Kompetensi Bab 7 191Proyek Semester 2 193Evaluasi Kompetensi BiologiSemester 2 194Evaluasi Kompetensi BiologiAkhir Tahun 196

1Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

Hasil yang harus Anda capai:

Pertumbuhan danPerkembangan padaTumbuhan

Pernahkah Anda berpikir bagaimana biji cabai merah dapat menjaditanaman yang rimbun dan banyak buahnya? Selain itu, bagaimana bijisemangka sekecil itu akhirnya dapat menghasilkan buah semangka sebesarkepala Anda?

Semua itu merupakan hasil dari pertumbuhan dan perkembanganyang terjadi pada tanaman tersebut. Tumbuh dan berkembang merupakansifat yang diberikan oleh Tuhan Yang Maha Esa kepada setiap makhlukhidup. Akan tetapi, apakah Anda menyadari arti pertumbuhan danperkembangan tersebut? Adakah perbedaannya? Pada bab pertama iniAnda akan mempelajari pertumbuhan dan perkembangan padapertumbuhan beserta faktor-faktor yang memengaruhinya. Setelahmempelajari bab ini Anda diharapkan dapat melakukan percobaanmengenai pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan tumbuhan.

A. Pertumbuhan danPerkembangan

B. Faktor-Faktor yangMemengaruhiPertumbuhan danPerkembangan

merencanakan percobaan pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan tumbuhan; melaksanakan percobaan pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan tumbuhan; mengomunikasikan hasil percobaan pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan

tumbuhan.

melakukan percobaan pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan.

Sumber: Biology for You, 2002

Kecambah akan tumbuh dan berkembang menjadiindividu baru yang memiliki organ lengkap.

Bab

1

Mudah dan Aktif Belajar Biologi untuk Kelas XII2

A. Pertumbuhan dan PerkembanganPada perbincangan sehari-hari, Anda tentunya sering mendengar kata

tumbuh dan juga berkembang. Tumbuh sering dikaitkan dengan tinggi,besar, dan panjang. Adapun berkembang sering dikaitkan denganperubahan bentuk. Jadi, apa perbedaan tumbuh dan berkembang?

Pertumbuhan dapat diartikan menjadi beberapa hal, sepertibertambahnya ukuran, volume, berat, atau jumlah sel. Contohnya, seoranganak yang menjadi tinggi. Oleh karena itu, pertumbuhan pada tumbuhandapat diartikan sebagai seluruh penambahan ukuran organisme ataubagiannya yang irreversible (tidak dapat terbalikkan). Pada tingkat sel,pertumbuhan terjadi karena pembelahan sel dan penambahan ukuran sel.

Perkembangan dapat diartikan sebagai perubahan kualitatif (bentukdan sifat) organisme atau bagiannya. Pada tumbuhan, perkembangan eratkaitannya dangan pembentukan organ-organ tumbuhan dan perubahanbentuk dari embrio atau biji hingga menjadi tumbuhan utuh.

Organ tumbuhan seperti akar, batang, dan daun, semuanya tersusunatas berbagai jaringan. Susunan jaringan ini, mirip pada berbagai kelompoktumbuhan. Perlu diketahui, bahwa semua jaringan pada tumbuhan berasaldari satu jaringan, yaitu jaringan meristem. Bagaimanakah sel jaringanmeristem berubah menjadi sel-sel jaringan lain?

Pada perkembangan tumbuhan, terdapat mekanisme yangmenyebabkan sel-sel muda berkembang menjadi bermacam-macam selatau jaringan dewasa, mekanisme ini disebut diferensiasi. Dengan katalain, diferensiasi adalah proses beratur yang menyebabkan sel denganstruktur dan fungsi sama, menjadi berbeda. Hal tersebut terjadi selamahidup tumbuhan dan selalu diikuti oleh perubahan fisiologis yang kompleks.Diferensiasi menghasilkan sel, jaringan, dan organ terspesialisasi untukfungsi yang berbeda.

Luka pada tumbuhan dapat merusak pola struktural tumbuhantersebut. Misalnya, karena tumbuhan dimakan oleh herbivora, jaringanpengangkut di batang atau daun rusak. Contoh lain, patahnya cabang-cabang tumbuhan oleh tiupan angin yang kuat.

Jika terjadi luka, sel-sel dekat daerah luka merespons terhadapkerusakan dengan melakukan dediferensiasi. Artinya, sel-sel tersebutkembali menjadi bersifat meristematik, memprogram ulang gen-gennyadan bersiap-siap untuk melakukan diferensiasi. Putusnya seludangpembuluh menginduksi pembelahan sel-sel parenkim di sekitar luka. Haltersebut membentuk lapisan yang menghubungkan ujung-ujung ikatanpembuluh. Lapisan jaringan parenkim ini kemudian berdediferensiasimenjadi jaringan pembuluh yang menghubungkan jaringan pembuluhdan menutup luka. Karena mekanisme dediferensiasi ini, perkembangandapat dikatakan bersifat reversibel (dapat terbalikkan).

1. Apakah tumbuhan di rumah Anda bertambah besar?2. Apakah semua tumbuhan berasal dari biji?3. Apakah tumbuhan mengalami pertumbuhan dan perkembangan?

Tes Kompetensi Awal

Ketika akan melakukanpengecambahan, biasanya bijidirendam dulu dalam air. Apakahmaksud dari perendaman tersebut?

Logika Biologi

Kata Kunci Berkembang Dediferensiasi Diferensiasi Irreversible Reversible Tumbuh

SekilasBiologi

Stephen Hales(1677-1761)

Stephen Hales adalah seorangahli fisiologi dan kurator dari Inggris.Ia banyak melakukan percobaantentang aliran air pada tumbuhan. Iaadalah orang pertama yangmenemukan bahwa tumbuhanmenyerap karbon dioksida dariudara. Dalam bukunya VegetableStaticks yang diterbitkan pada tahun1727, ia menjelaskan banyakpenelitian pada tumbuhan dantranspirasi tumbuhan.

Sumber: Jendela IPTEK: Kehidupan, 1997;Concise Encyclopedia Nature, 1994

Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan 3

Tumbuhan dan hewan tumbuh dengan cara yang berbeda. Pada hewan,perkembangan dan pertumbuhan seluruh bagian tubuh hingga sempurnaterjadi relatif lebih singkat. Pertumbuhan hewan umumnya terhenti setelahpertumbuhan organ-organnya sempurna. Hal ini berbeda denganpertumbuhan pada tumbuhan yang tidak pernah berhenti seumur hidupnya.

Tidak semua bagian tumbuhan tumbuh secara bersamaan.Pertumbuhan tumbuhan terjadi pada daerah-daerah tertentu yang disebutmeristem. Sel-sel pada daerah meristem selalu membelah dan belumberdiferensiasi menjadi sel-sel yang khusus. Oleh karena itu, sel-sel daerahmeristem cenderung mirip satu sama lain dan ukurannya lebih kecildibandingkan sel dewasa (telah terdiferensiasi). Sel meristem memilikidinding sel yang tipis akibat sering membelah diri.

Terdapat tiga tipe meristem pada tumbuhan, yaitu meristem apikal,meristem lateral, dan meristem interkalar.1. Meristem apikal terdapat di ujung akar dan ujung batang. Hasil

pembelahan meristem ini menghasilkan pemanjangan akar danbatang. Proses pemanjangan ini disebut juga dengan pertumbuhanprimer. Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut pada bahasan selanjutnya.

2. Meristem lateral merupakan meristem silindris yang terdapat padabatang dan akar tumbuhan dikotil. Aktivitas meristem inimenghasilkan pembesaran diameter batang dan akar. Proses inidikenal dengan pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan ini membuattumbuhan menjadi kokoh dan memungkinkan untuk bertambahtinggi mencari cahaya matahari.

3. Meristem interkalar terdapat di antara jaringan dewasa. Meristem iniumumnya terdapat pada tumbuhan rumput dan bambu. Meristem initerdapat pada dasar buku sehingga tumbuhan menjadi tinggi dan dapatmenumbuhkan kembali pucuk jika pucuk termakan hewan herbivor.Pertumbuhan dan perkembangan dimulai saat embrio atau biji. Biji

yang biasa Anda temukan umumnya berada dalam fase istirahat ataudorman. Pada fase ini biji dapat bertahan dalam kondisi lingkungan yangtidak menguntungkan, seperti musim dingin ataupun pada saatkekeringan. Penyerapan air dan suhu lingkungan yang menunjang dapatmemecah dormansi sehingga pertumbuhan dimulai. Proses penyerapanair pada biji ini disebut imbibisi. Adanya imbibisi mengaktifkan enzim-enzim untuk memulai perkecambahan.

Struktur pertama yang keluar dari biji adalah radikula, yang akanmembentuk akar primer. Radikula merupakan bagian dari hipokotil ataubagian bawah kotiledon. Setelah radikula tumbuh, kemudian munculepikotil atau bakal batang.

Terdapat perbedaan perkecambahan pada tumbuhan monokotil dandikotil. Tumbuhan monokotil memiliki koleoptil, yakni selubungpelindung daun yang berguna saat daun tumbuh ke atas. Setelah daunmuda mampu menangkap cahaya dan terus tumbuh ke atas, bagian laindari biji tetap berada di bawah tanah. Pola perkecambahan ini disebuthipogeal dan umumnya terjadi pada monokotil (Gambar 1.2a).

Tumbuhan dikotil tidak memiliki koleoptil. Pola perkecambahannyapun berbeda dengan monokotil. Kotiledon pada dikotil akan terangkatdari tanah ketika hipokotil memanjang. Pola ini disebut juga epigeal(Gambar 1.2b).

Studi tentang pertumbuhan danperkembangan jenis tanamanDioscorea yang dikoleksi di Kebun RayaPurwodadi telah dilakukan pada Junihingga Agustus 1997. Pengamatandilakukan pada setiap fasepertumbuhan dan perkembangantanaman yang meliputi fase dorminasiumbi, perkecambahan, pertunasan,pertumbuhan vegetatif, dan fasegeneratif.

Dari hasil pengamatan menun-jukkan bahwa tipe perkecambahan bijiDioscorea adalah hipogeal denganmasa dan presentase perkecambahanyang beragam. Masa dormansi umbiberkisar antara 23 bulan.

Sumber: www.lipi.go.id

Fakta Biologi

Sumber: Biology: Concepts andConnections, 2006

Gambar 1.1

Letak meristem dan pengaruhnyaterhadap pertumbuhan tumbuhan.

Meristem apikalpucuk

Meristem lateral

Meristem apikalakar

Keterangan: arah pemanjangan

Kata Kunci Akar primer Epigeal Epikotil Hipogeal Hipokotil Imbibisi Koleoptil Kotiledon Meristem Radikula


Hipokotil

Radikula

Kotiledon

Akarprimer

Kotiledon

Daunpertama

Hipokotil

Koleoptil

Hipokotil

Radikula

Daunpertama

Koleoptil

Akarprimer

(a) (b)

Sumber: Essentials of Biology, 1990

1. Pertumbuhan PrimerJika Anda mengecambahkan biji, misalnya biji kacang tanah. pertumbuhan

yang menyebabkan kecambah biji kacang merah dapat memanjang adalahpertumbuhan primer. Pertumbuhan primer memungkinkan akar menembustanah dan ujung batang mencapai cahaya matahari. Akhirnya, bakal akar danbakal batang tersebut akan membentuk sistem akar dan sistem tajuk.

Saat biji berkecambah, bakal akar yang terbentuk disebut radikula.Pada kebanyakan tumbuhan dikotil, akar primer yang terbentuk dariradikula akan berkembang membentuk akar tunggang (Gambar 1.3b).Selanjutnya, akar tunggang ini akan membentuk cabang-cabang akar.

Pada tumbuhan monokotil, seperti tumbuhan jagung, akar primerakan berkembang menjadi banyak akar dengan ukuran yang sama. Jenisakar ini disebut akar serabut (Gambar 1.3c).

Gambar 1.2

(a) Perkecambahan hipogeal dan(b) perkecambahan epigeal.

Sumber: Biology for You, 2002

Tandai 2 mmdarikotiledon

Kotiledon

Pertumbuhan Epikotil dan HipokotilTujuanMengamati pertumbuhan epikotil dan hipokotil

Alat dan Bahan1. Gelas plastik transparan (gelas bekas minuman mineral)2. 5 biji kacang merah3. Kapas atau tisu

Langkah Kerja1. Siapkan 5 biji kacang merah dan gelas plastik transparan.2. Masukkan kapas atau tisu hingga memenuhi setengah isi gelas. Sisipkan 5 biji

kacang merah di antara kapas dan dinding gelas.3. Basahi kapas dengan air secukupnya, jangan sampai airnya tergenang.4. Setelah dua hari biji dikecambahkan, tandai kecambah yang tumbuh di atas

dan di bawah kotiledon sepanjang 2 mm. Amatilah selama 2 hari.PertanyaanStruktur embrio manakah yang akan mengalami pemanjangan paling cepat?Simpulkan dari pengamatan lima biji kecambah tersebut.

Aktivitas Biologi 1.1


(a) (b) (c)

Radikula

Epikotil

Daerahpematangandandiferensiasi

Daerahpemanjangan

Daerahpembelahan

tudung akar

Pada ujung akar terdapat beberapa daerah pertumbuhan primer akar.Daerah tersebut, yaitu daerah pembelahan sel, daerah pemanjangan, dandaerah pematangan (Gambar 1.4).

Daerah pembelahan sel meliputi meristem apikal dan sel-sel yangterbentuk dari meristem apikal. Sel-sel akar baru terbentuk di daerahini, termasuk sel tudung akar. Sel Meristem pada daerah ini membelahdiri setiap 1236 jam. Pada beberapa tumbuhan, pembelahan meristemini menghasilkan hampir 20.000 sel baru setiap hari.

Pada daerah pemanjangan, sel-sel akar memanjang bahkan hinggasepuluh kali dari panjang awal sel. Pemanjangan sel inilah penyebabutama memanjangnya akar lebih jauh ke dalam tanah. Sel-sel inimemanjang dan tidak melebar ke segala arah dikarenakan adanya seratselulosa yang membungkus sel-sel tersebut pada dinding selnya.

Gambar 1.4

(a) Tiga daerah pertumbuhan primerpada akar. (b) Sayatan membujurujung akar.Sumber: Essentials of Biology, 1990

Sumber: Botany, 1995

Gambar 1.3

(a) Radikula pada kecambah, (b) akartunggang, dan (c) akar serabut.

Kata Kunci Akar serabut Akar tunggang Dikotil Monokotil Tudung akar

(a) (b)


Xilemprimer

Arah pert

umbuhan

Kambiumpembuluh

Floemprimer

Korteks

EpidermisXilemsekunder(kayu)

Kambiumgabus

Floemsekunder

Gabus

Xilem sekunder(pertumbuhanselama 2 tahun)

Arah pert

umbuhan

Arah pert

umbuhanSerpihan

epidermis

Kulitbatang

Sumber: Biology: Concepts and Connections, 2006

Gambar 1.5

(a) Potongan membujur apeks dan(b) permukaan apeks.

(a) (b)

Sel-sel pada daerah pemanjangan mendorong tudung akar danmeristem apikal sel menembus tanah. Daerah pemanjangan menghasilkanpemanjangan rata-rata akar hingga 4 cm per hari. Sel-sel di belakangdaerah pemanjangan tidak memanjang.

Sel-sel pada daerah pemanjangan mulai melakukan diferensiasi.Diferensiasi ini akan berakhir pada daerah pematangan. Daerahpematangan dapat mudah dibedakan dengan adanya rambut akar.

Pada batang, pertumbuhan primer terjadi di ujung pucuk. Meristemapikal pada pucuk ini terlihat sebagai kumpulan sel yang membelah danmembentuk kubah. Pemanjangan terjadi di bagian bawah meristem apikalpucuk. Hasil pemanjangan mendorong meristem apikal ke atas. Ketikameristem apikal terus mendorong ke atas, beberapa sel hasil pembelahantetap di bawah dan menjadi meristem tunas ketiak daun. PerhatikanGambar 1.5 berikut.

Gambar 1.6Pertumbuhan sekunder pada batang

tumbuhan dikotil berkayu.

Cikal bakaldaun

Meristemapikal

SekilasBiologi

Alkylbenzene Sulphonate (LAS),suatu bahan aktif deterjen sintetik,mempengaruhi perkecambahan danpertumbuhan tanaman kangkung,Ipomoea aquatica. Hasil penelitianmenunjukkan LAS tidak memengaruhiproses perkecambahan dan luas daunpertama dan kedua, tetapimenghambat pada panjang kecambah,tinggi tanaman dan panjanginternodus pertama dan kedua.

Selain itu, LAS juga merusaklapisan epidermis radikula kecambahkangkung dan menimbulkan kelainanstruktur tudung akar. Hal inimenyebabkan penghambatan padaproses perkecambahan danpertumbuhan kangkung, yang diberiperlakuan LAS mulai konsentrasi 50sampai 100 ppm.

Sumber: www.digilib.bi.itb.ac.id

2. Pertumbuhan SekunderPada tumbuhan berkayu atau tumbuhan dikotil, pertumbuhannya

tidak hanya memanjang, tetapi ukuran diameter akar dan batangnya jugaterus membesar. Membesarnya diameter batang dan akar ini disebutpertumbuhan sekunder.

Pertumbuhan sekunder disebabkan oleh aktivitas meristem lateral.Meristem lateral ini berupa kambium dan kambium gabus. PerhatikanGambar 1.6 berikut.

Sumber: Essentials of Biology, 1990


Proses pertumbuhan sekunder dimulai dari aktivitas kambiumpembuluh. Kambium ini membentuk pembuluh xilem primer ke arah dalamdan membentuk floem primer ke arah luar. Pada saat tersebut, pertumbuhanbatang tidak jauh berbeda dengan pertumbuhan batang pada pertumbuhanprimer. Selanjutnya, pertumbuhan sekunder menambah lapisan pembuluhxilem sekunder dan floem sekunder. Setiap tahun, kambium pembuluhmenambah lapisan xilem sekunder dan floem sekunder. Dengan demikian,kambium pembuluh menambah ukuran diameter akar dan batang.

Aktivitas kambium pembuluh yang memperbesar diameter batangtidak dapat diimbangi oleh aktivitas epidermis (kulit) dan korteks bagianluar. Akibatnya, dibentuk lapisan gabus yang menggantikan fungsiepidermis. Lapisan gabus dewasa merupakan sel mati dan memiliki dindingtebal yang berlilin. Lapisan ini melindungi jaringan batang di bawahnyadari penguapan, kerusakan fisik, dan patogen. Lapisan gabus diproduksioleh jaringan kambium gabus dari sel parenkim di korteks. Pada beberapapermukaan batang terdapat lentisel Karena lapisan gabus tidak me-mungkinkan terjadinya pertukaran gas. Perhatikan gambar berikut ini.

Pertumbuhan TanamanTujuanMengamati pertumbuhan tanaman

Alat dan Bahan1. Auksanometer2. Alat tulis3. Dua buah tanaman yang berbeda dalam pot(misalnya, jagung dan tomat)

Langkah Kerja1. Pasangkan auksanometer seperti terlihat pada gambar. Mintalah bantuan guru

Anda untuk memasangkan alat tersebut.2. Amatilah pertumbuhan tanaman selama satu minggu.3. Catat dan buatlah laporan hasil pengamatan tersebut.PertanyaanBagaimana hasil pengamatan Anda? Apakah di antara kedua tanaman tersebutterdapat perbedaan pertumbuhan? Apa kesimpulan Anda?

Aktivitas Biologi 1.2

Kata Kunci Floem Kambium Kambium gabus Meristem lateral Xilem

Kulit kayu

Kayu

Lingkarantahun

Jari-jariempulur

Floem sekunderKambium gabus

Lapisan gabus

Kulitkayu

Kambiumpembuluh

Gambar 1.7

Penampang melintang batangpohon.Sumber: Biology: Concepts and Connections, 2006


B. Faktor-Faktor yang MemengaruhiPertumbuhan dan PerkembanganPertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan yang Anda lihat,

merupakan hasil interaksi antara faktor dalam (internal) dan faktor luar(eksternal). Faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangantumbuhan yang berasal dari dalam tumbuhan disebut faktor internal.Adapun faktor eksternal merupakan faktor yang memengaruhipertumbuhan dan perkembangan yang berasal dari luar tumbuhan. Apasaja faktor-faktor tersebut?

1. Faktor InternalFaktor internal yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan

tumbuhan dapat dibedakan atas faktor intraseluler dan faktor interseluler.Faktor intraseluler adalah faktor dari dalam sel, berupa gen yangmemengaruhi sifat tumbuhan dan memberikan potensi bagi tumbuhanuntuk tumbuh dan berkembang. Adapun faktor interseluler adalah faktordari luar sel (tetapi masih dalam tumbuhan tersebut), berupa zat tumbuhatau disebut juga hormon. Kali ini akan dibahas lebih dalam mengenaifaktor interseluler yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan.Adapun faktor intraseluler tidak dibahas lebih dalam karena sudahtercakup dalam bahasan pola pewarisan sifat.

Para ahli botani telah lama mengetahui bahwa satu bagian tumbuhandapat memengaruhi bagian tumbuhan lain. Contohnya, menghilangkanujung pucuk umumnya merangsang pertumbuhan tunas ketiak daun; bijibiasanya berkecambah lebih cepat jika dipisahkan dari buahnya. Pengaruhini sering dikaitkan dengan hormon tumbuhan atau zat pengaturtumbuh, yaitu molekul organik yang dihasilkan oleh satu bagian tumbuhandan ditransportasikan ke bagian lain yang dipengaruhinya.

Terdapat lima kelompok hormon tumbuhan, yaitu auksin, giberelin,sitokinin, asam absisat, dan gas etilen. Kelima jenis hormon tersebutmemiliki kelebihan dan pengaruh yang berbeda-beda terhadap sel-selpada jaringan. Misalnya, auksin dapat merangsang pembesaran sel,sedangkan sitokinin dapat merangsang pembelahan sel.

Hormon tumbuhan tidak spesifik seperti hormon hewan. Bahkanmungkin tidak ada satu fase pertumbuhan tumbuhan yang hanyadipengaruhi oleh satu jenis hormon. Pengaruh hormon tumbuhan tidakspesifik dan dipengaruhi oleh hormon lain dan molekul lain. Berikut initabel fungsi utama beberapa hormon tumbuhan.

1. Apakah yang dimaksud dengan pertumbuhan primer? 2. Tuliskan daerah-daerah pada bagian ujung akar.

Kerjakanlah di dalam buku latihan.

Latihan Pemahaman Subbab A

Kata Kunci Asam absisat Auksin Gas etilen Giberelin Hormon Interseluler Intraseluler Sitokinin


Cahaya

Kontrol Pucukditutupitudung(tidaktembuscahaya)

Pucukdipotong

Pucuk ditutupitudungtransparan

Pangkalbatangditutupiselubungtidak tembuscahaya

Pucukdipisahkanmenggunakangelatin

BoysenJensen (1913)Darwin dan Darwin (1880)

Pucukdipisahkanmenggunakanmika


Gambar 1.8

Percobaan yang dilakukan olehDarwin dan BoysenJensen.

Beberapa tahun kemudian pada 1913, seorang ahli botani Denmark,Peter Boysen-Jensen, menguji penelitian Darwin. Penelitiannyamenegaskan bahwa fototropisme disebabkan oleh zat kimia yang dapatberpindah tempat.

a. AuksinSekitar tahun 1880, Charles Darwin dan putranya Francis Darwin,

melakukan penelitian awal tentang fototropisme. Fototropisme adalahpertumbuhan tumbuhan menuju sumber cahaya. Darwin mencobamengungkap pertanyaan, mengapa tumbuhan tumbuh menuju sumbercahaya. Mereka meneliti koleoptil rumput kenari (Phalaris canariensis)dan gandum (Avena sativa). Mereka menyimpulkan bahwa pertumbuhankoleoptil menuju cahaya dikendalikan oleh koleoptil.

KelompokHormon

Auksin(contohnya IAA)

Giberelin(contohnya GA1)

Sitokinin(contohnyakinetin)

Etilen

Asam Absisat

Fungsi Utama

Tabel. 1.1 Fungsi Hormon Tumbuhan

Tempat Dihasilkan atau Ditemukan padaTumbuhan

Merangsang pemanjangan batang, pertumbuhanakar, diferensiasi dan percabangan dominansiapikal, perkembangan buah; membantufototropisme dan geotropismeMerangsang perkecambahan biji dan tunas,pemanjangan batang, dan petumbuhan daun;merangsang perbungaan dan perkembanganbuah; memengaruhi pertumbuhan akar dandiferensiasiMemengaruhi pertumbuhan dan diferensiasiakar, merangsang pembelahan sel dan pertumbuhan,perkecambahan, dan perbungaan, menundapenuaan selMerangsang pematangan buah; berlawanan ataumengurangi efek auksin; merangsang ataumenghambat pertumbuhan dan perkembanganakar, daun, dan bunga, bergantung pada spesiesnyaMenghambat pertumbuhan; penutupaanstomata saat kekeringan; memelihara dormansi

Endosperm dan embrio pada biji, meristemapikal dan daun muda

Meristem apikal tunas, akar, dan daunmuda; embrio

Disintesis di akar dan ditransportasikan keorgan lain

Jaringan buah masak, nodus (buku) batang,dan daun tua

Daun, batang, dan buah hijau

Sumber: Botany, 1995


Akhirnya pada 1926, Frits Went, seorang peneliti dari Belandamemodifikasi penelitian Boysen-Jensen dan berhasil mengekstrak zatpengatur fototropisme pada tumbuhan rumput. Zat tumbuh atau hormonini diberi nama auksin. Secara kimiawi, auksin ini bernama indolaceticacid (IAA). Setelah banyak penelitian tentang hormon, diketahui bahwaIAA ditemukan pada banyak tumbuhan.

IAA merupakan salah satu senyawa auksin alami. Terdapat beberapaauksin alami lain yang ditemukan pada tumbuhan, yaitu 4-chloro-IAAdan phenylacetic acid, namun, mereka lebih tidak aktif dibandingkan IAA.Selain auksin alami, terdapat juga auksin sintetis, yakni 2,4 D (2,4-dichlorophenoxyacetic acid) dan NAA (naphthaleneacetic acid).

IAA bergerak melalui sel-sel parenkim di korteks dan jaringanpembuluh. Pada batang, IAA bergerak secara basipetal, artinya IAAbergerak menuju dasar, bahkan jika batang dibalikkan. Pada akar, IAAbergerak secara akropetal, artinya bergerak menuju pucuk. Pengaruhauksin terhadap pertumbuhan dan perkembahan adalah sebagai berikut.1) Merangsang pemanjangan sel pada kecambah rumput dan tumbuhan

herba. Penyebaran auksin pada batang tidak merata sehingga daerahdengan banyak auksin mengalami pemanjangan sel dan membuatbatang membengkok.

2) Merangsang pembentukan akar3) Merangsang pembentukan buah tanpa biji4) Merangsang diferensiasi jaringan pembuluh sehingga merangsang

pertumbuhan diameter batang5) Merangsang absisi (pengguguran daun)6) Berperan dalam dominansi apikal, yaitu keadaan pertumbuhan batang

terus ke atas dan tidak menghasilkan cabang. Jika ujung batangdipotong, dominansi apikal akan hilang dan tumbuhan menghasilkancabang dari tunas ketiak.Auksin merangsang pemanjangan sel pada konsentrasi tertentu.

Rentang konsentrasi ini berbeda pada akar dan batang. Jika konsentrasiauksin terlalu tinggi, pemanjangan akar dan batang akan terhambat.Karena hal itu, auksin konsentrasi tinggi dapat digunakan sebagaiherbisida.

Gambar 1.9

Pengaruh konsentrasi auksinterhadap pemanjangan sel


Akar

Batang

0,9 g L1

108 106 104 102 1 102

Men

gh

amb

atM

emic

u

Per

pan

jan

gan

Peningkatan konsentrasi auksin (gL1)

Gram

SekilasBiologi

Frits Went(1903-1990)

Frits Went adalah seorang ahlifisiologi tanaman. Dia lahir diUtrecht, Belanda pada tanggal 18Mei 1903 dan meninggal padatanggal 1 Mei 1990. Dia pernahmelakukan penelitian di Kebun RayaBogor pada tahun 19271933. Padatahun 1926, dia berhasilmenemukan hormon auksin.

Sumber: www.allbiograpies.com

Kata Kunci Akropetal Basipetal Cahaya Dominasi apikal Fototropisme Parenkim


b. GiberelinSetelah penelitian Frits Went dipublikasikan, para ahli botani Jepang

pada tahun 1926 mulai melakukan penelitian yang mengungkap adanyahormon tumbuhan baru, giberelin. Ewiti Kurosawa dan rekan-rekannyameneliti tanaman padi (Oryza sativa) yang terkena penyakit foolish seedling.Penyakit ini menyebabkan tanaman pucat dan luar biasa panjang. Didugadisebabkan infeksi jamur Gibberella fujikuroi.

Akhirnya E. Kurosawa berhasil mengisolasi zat yang dihasilkan jamurGibberella yang menyebabkan penyakit tersebut. Zat ini dinamakangiberelin. Lebih dari delapan jenis giberelin telah didapatkan dari berbagaijamur dan tumbuhan. Penamaan giberelin disingkat GA (gibberellic acid)dan diberi nomor. Contohnya, GA3 adalah giberelin yang didapat darijamur Gibberella fujikuroi dan paling banyak dipelajari.

Giberelin terdapat pada tumbuhan angiospermae, gymnospermae,lumut, tumbuhan paku, dan jamur. Dalam angiospermae, giberelinterdapat pada biji muda, pucuk batang, ujung akar, dan daun muda.Giberelin ditransportasikan ke seluruh bagian tumbuhan melalui xilemdan floem.

Terdapat beberapa pengaruh giberelin terhadap tumbuhan, yaitu:1) merangsang pemanjangan batang dan pembelahan sel;2) merangsang perkecambahan biji dan memecah dormansi biji;3) merangsang perbungaan dan pembentukan buah.

c. SitokininPada 1940, ahli botani Johannes van Overbeek melakukan penelitian

yang menyimpulkan bahwa embrio tanaman tumbuh lebih cepat jikaditambahkan air buah kelapa. Air buah kelapa tersebut merupakan cairanendospermae buah kelapa yang banyak mengandung asam nukleat.Kemudian pada 1950, Folke Skoog dan siswanya, Carlos Millermencampurkan DNA sperma ikan hering pada kultur jaringan tembakau.Sel-sel kultur jaringan tersebut mulai membelah diri.

Setelah sekian lama melakukan percobaan, Skoog dan Miller berhasilmengisolasi zat yang menyebabkan pembelahan sel. Zat ini dinamaikinetin. Adapun kelompok zat kinetin ini disebut sitokinin karena zattersebut merangsang pembelahan sel (sitokinesis).

Selain kinetin, ditemukan juga sitokinin lain, seperti zeatin (darijagung), zeatin ribosida, dan BAP (6-benzilaminopurin). Sitokinin diisolasidari tumbuhan angiospermae, gymnospermae, lumut, dan tumbuhan paku.Pada angiospermae, sitokinin banyak terdapat pada biji, buah, dan daunmuda. Sitokinin ditransportasikan melalui xilem, floem, dan sel parenkim.

Sitokinin memiliki pengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan,antara lain:1) bersama auksin mengatur pembelahan sel, pembentukan sistem tajuk

dan sistem akar;2) merangsang pembelahan sel dan pembesaran kotiledon;3) memengaruhi organogenesis (pembentukan organ);4) menghambat kerusakan klorofil pada daun gugur;5) merangsang pembentukan tunas batang.

Gambar 1.10

Pengaruh giberelin (kanan)terhadap tumbuhan


Gambar 1.11

Pengaruh sitokinin (kiri) terhadaptumbuhan


Kata Kunci Air buah kelapa Biji muda Daun muda Kinetin Organogenesis Pucuk batang Ujung akar


d. Gas EtilenEtilen merupakan hormon tumbuhan pertama dalam bentuk gas. Jika

buah jeruk yang sudah matang disatukan bersama buah pisang, buahpisang tersebut matang lebih cepat karena jeruk mengeluarkan gas etilen(Gambar 1.12). Penemuan hormon ini pada tumbuhan kali pertamadiungkapkan oleh R. Gane pada 1934.

Etilen dibuat tumbuhan dan menyebabkan pematangan yang lebihcepat pada banyak buah, termasuk pisang. Pembentukan gas etilenmemerlukan O2 dan dihambat oleh CO2.

Semua bagian tumbuhan angiospermae dapat menghasilkan gasetilen. Pembentukannya terutama terjadi di akar, meristem apikal pucuk,modus, bunga yang gugur, dan buah matang. Gas etilen memiliki pengaruhterhadap pertumbuhan dan perkembangan, di antaranya sebagai berikut.1) Pematangan buah. Para pedagang sering menyimpan buah dalam

wadah yang diberi gas CO2 pada saat pengiriman agar buah lebihlama matang dan matang setelah sampai tujuan. Terkadang pedagangmemeram buah matang dengan buah yang baru agar cepat matang.

2) Gas etilen menghambat perbungaan pada banyak tumbuhan. Akantetapi, pada beberapa jenis tumbuhan, gas etilen merangsangperbungaan. Contohnya pada pohon mangga dan nanas.

3) Merangsang absisi (pengguguran daun).4) Bersama giberelin menentukan ekspresi organ kelamin tumbuhan,

contohnya pada mentimun.

e. Asam AbsisatPenemuan berbagai hormon tumbuhan memberikan jalan baru untuk

menjelaskan pertumbuhan dan perkembangan. Para ilmuwan mendugabahwa ada zat atau hormon tumbuhan lain yang tidak hanya merangsang,tetapi menghambat pertumbuhan dan perkembangan. Pada sekitar 1940-an Torsten Hemberg dari Swedia melaporkan adanya zat inhibitor


Gambar 1.12

(a) Pisang saja, (b) pisang yang telahdisimpan bersama jeruk matang, dan

(c) pisang yang telah disimpanbersama etilen cair. Semakin tinggikadar etilen, semakin cepat pisang

matang.

Kata Kunci Absisi Dormansi tunas Gas Inhibitor Matang Meristem apikal

(a)

(b)

(c)


(penghambat) yang mencegah efek IAA terhadap dormansi tunas kentang.Hemberg memberi nama zat penghambat ini dormin, karena pengaruhnyaterhadap dormansi tunas.

Pada awal 1960, Philip Woreing meneliti temuan Hemberg. Iamelaporkan bahwa pemberian dormin dapat menginduksi dormansi. Padawaktu yang sama, F.T. Addicott menemukan zat yang merangsang absisibuah tanaman kapas. Ia memberi nama zat ini abscisin. Para ahli botaniterkejut mengetahui bahwa dormin dan abscisin adalah zat yang sama.Zat ini kemudian diberi nama asam absisat atau ABA.

Asam absisat terdapat pada angiospermae, gymnospermae, dan lumuttetapi tidak pada lumut hati. ABA bergerak ke seluruh bagian tumbuhanmelalui xilem, floem, dan parenkim. Tidak terdapat ABA sintetik. ABAmemiliki beberapa pengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan,di antaranya sebagai berikut.1) Mengatur dormansi tunas dan biji2) ABA memiliki pengaruh yang berlawanan dengan hormon tumbuhan

lain. Misalnya, ABA menghambat produksi amilase pada biji yangdiberi giberelin. ABA juga menghambat pemanjangan dan per-tumbuhan sel yang dirangsang oleh IAA.

3) Menyebabkan penutupan stomata4) Meskipun ABA menghambat pertumbuhan, tetapi tidak bersifat racun

terhadap tumbuhan.

2. Faktor EksternalPertumbuhan dan perkembangan tumbuhan sangat dipengaruhi oleh

lingkungan. Terdapat beberapa faktor lingkungan yang memengaruhipertumbuhan dan perkembangan, yaitu nutrisi, air, cahaya, suhu,kelembapan, dan gravitasi.

a. NutrisiTumbuhan memerlukan setidaknya enam belas elemen penting.

Karbon, hidrogen, oksigen, fosfor, potasium, nitrogen, sulfur, kalsium danmagnesium diperlukan dalam jumlah relatif banyak dan disebutmakronutrien. Zat besi, klor, tembaga, mangan, seng, boron, danmolybdenum diperlukan dalam jumlah sedikit dan disebut mikronutrien.

Elemen-elemen penting didapat dari lingkungan dengan jumlah danbentuk yang berbeda-beda. Setelah diserap, zat-zat tersebut dapat menjadibagian struktur tumbuhan dan berfungsi dalam metabolisme. Zat-zattersebut juga dapat menjadi zat pemacu dan penghambat enzim sertamemengaruhi tekanan osmosis sel.

Berikut disajikan tabel unsur makro dan mikro bagi tumbuhan dangejala kekurangan (defisiensi) unsur tersebut. Perhatikan Tabel 1.2.

Anda memiliki pohon pepaya dikebun belakang rumah. Jika pohonpepaya tersebut Anda siram setiaphari dengan air gula 10 %, apakahbuah pepaya tersebut pasti akanmanis? Mengapa?

Logika Biologi


Semua unsur yang diperlukan oleh tumbuhan terkecuali karbon,didapatkan melalui akar. Absorpsi ini dibantu oleh luas penampang akardan adanya ion-ion pada membran sel.

Dengan adanya pengetahuan tentang unsur-unsur yang diperlukantumbuhan, manusia mulai mengembangkan cara pemupukan, hidroponikdan kultur jaringan. Hidroponik adalah cara pembudidayaan tanamantanpa tanah. Sebagai penggantinya, tumbuhan ditanam pada air yangmengandung unsur-unsur yang diperlukannya. Selain air, penanamanhidroponik dapat juga dilakukan pada medium pasir dan kerikil.

Sumber: Biology, 1998

Tabel 1.2 Unsur-Unsur Penting bagi Tumbuhan

Molekul-molekul organik dalam seltumbuhanMolekul organik dan anorganik dalam sel

Pembentuk protein dan asam nukleat,hormon, koenzimKofaktor fungsional dalam sintesis protein,osmosis, keseimbangan ion dalam selSintesis dinding sel, kofaktor enzim,perbaikan struktur membranBagian dari molekul klorofil, berfungsipada sintesis protein, berlaku sebagaikofaktor enzim

Bagian dari asam nukleat dan fosfolipid,ATP, dan beberapa koenzim

Bagian dari jenis-jenis protein, koenzim

Keseimbangan tekanan osmotik sel,reaksi fotosintesisBagian dari enzim penting (sitokrom),sintesis klorofil

Berguna bagi transportasi karbohidratdan sintesis asam nukleat

Enzim dalam siklus Krebs, pembebasanoksigen pada fotosintesis

Aktif dalam pembentukan klorofil,mengaktifkan beberapa enzim

Kofaktor enzim, diperlukan dalamtranspor elektron fotosintesis

Fiksasi nitrogen

CO2

H2O, O2NO3

, NH4+

K+

Ca2+

Mg2+

H2PO4

HPO42

SO42

Cl

Fe3+, Fe2+

H3BO3

Mn2+

Zn2+

Cu+, Cu2+

MoO42

Daun pucat, klorosis yang berubah menjadimerah dan ungu, pertumbuhan terhentiKlorosis, pinggir daun cokelat, akar dan batangkerdil/lemahMenghambat pertumbuhan pada daerahmeristemKlorosis daun pada daun tua, terdapat bercakmerah atau ungu

Menghambat pertumbuhan, daun tua berwarnahijau tua

Klorosis, daun kuning

Tanaman layu, menghambat pertumbuhanakar, produksi buah kurang, klorosisDaun muda klorosis, batang pendek danramping

Meristem apikal batang dan akar mati, daunmenggulung

Klorosis

Ukuran daun mengecil, klorosis, pemen-dekan internodus

Daun hijau tua, ujungnya kering, menggulung

Klorosis, daun menggulung, daun muda mati

Unsur MakroKarbon

Oksigen

Nitrogen

Kalium

Kalsium

Magnesium

Fosfor

Sulfur(belerang)

Unsur Mikro

Klorin

Besi

Boron

Mangan

Seng

Tembaga

Molybdenum

Unsur BentukMolekul

Kepentingan bagi Tumbuhan Gejala Defisiensi

Sangat jarang mengalami desisiensi

Sangat jarang mengalami desisiensi


Kultur jaringan merupakan teknik pengembangbiakan tanamandalam medium bernutrisi dan dilakukan secara aseptik. Jaringan yangdigunakan bermacam-macam, bahkan sel pun dapat digunakan. Hasilkultur jaringan berupa tanaman baru yang sifatnya sama dengan induknyadalam jumlah yang banyak.

Tugas Anda 1.1

Bersama kelompok Anda, rencanakanlah sebuah percobaan mengenai pengaruhfaktor luar terhadap tumbuhan. Faktor luar dapat berupa pengaruh nutrisi, cahaya(misalnya, intensitas dan lama pencahayaan), dan suhu (misalnya, dosis dan jenispupuk). Buatlah rencana percobaan dalam bentuk proposal dan mencakup didalamnya judul percobaan, latar belakang percobaan, tinjauan pustaka, hipotesis,tujuan dan manfaat percobaan, metode percobaan, serta daftar pustaka. Serahkanproposal kepada guru Anda untuk disetujui dengan memperhitungkan lamapercobaan, bahan yang diperlukan, ketersediaan tempat, serta biaya.

Jika proposal kelompok Anda disetujui, lakukan percobaan tersebut sesuaimetode yang telah kelompok Anda buat. Setelah diperoleh hasil percobaan, buatlahkesimpulannya. Laporkan hasil percobaan dalam bentuk laporan tertulis danpresentasikan hasil percobaan pada hari yang ditentukan guru Anda. Tanyakanlahkepada guru Anda jika terdapat hal-hal yang tidak Anda pahami.

b. CahayaTumbuhan memerlukan cahaya sebagai syarat terjadinya fotosintesis.

Tanpa fotosintesis, tumbuhan tidak dapat menyintesis makanannya. Halini berakibat terganggunya pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.Bukti yang sangat jelas terlihat pada tumbuhan yang hidup di tempatgelap. Tumbuhan tersebut tumbuh cepat dengan batang yang lebihpanjang, ramping, dan rapuh serta daun yang tidak lebar dan pucat.Pertumbuhan tumbuhan di tempat gelap ini disebut etiolasi. Padatumbuhan yang tumbuh di tempat terang, tumbuh lebih pendek, batangkokoh, dan daun hijau, lebar, serta lebih tebal. Perhatikan Gambar 1.13.

(a) (b)Gambar 1.13

Pertumbuhan kecambah di(a) tempat gelap dan (b) di tempatterang.Sumber: Biology; The Unity and Diversity of Life, 1995

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan terutama perbungaanjuga dipengaruhi oleh lamanya pencahayaan. Pada daerah dengan empatmusim, lama siang hari dapat mencapai 1620 jam sehingga dikenal

Kata Kunci Cahaya Defisiensi Etiolasi Fotoperiodisme Hidroponik Kultur jaringan Makronutrien Mikronutrien


Gelap

Dibericahaya

Adacahaya

(a) (b)

Wak

tu (

jam

)

24

0

Berbunga?Tidak Ya Tidak Ya Tidak Ya

Jika Anda menanam suatu jenistumbuhan khas pegunungan dipantai, apakah tumbuhan tersebutakan tumbuh dengan baik?Mengapa hal tersebut dapatterjadi?

Logika Biologi

tiga macam tumbuhan, yaitu tumbuhan berhari pendek, tumbuhan berharipanjang, dan tumbuhan berhari netral. Respons tumbuhan terhadaplamanya pencahayaan ini disebut fotoperiodisme. Meskipun penelitianlebih lanjut menegaskan bahwa fotoperiodisme dipengaruhi lamanya gelapdan bukan lamanya penyinaran. Akan tetapi istilah tumbuhan berdasarkanlamanya penyinaran masih tetap digunakan. Oleh karena itu, tumbuhanberhari pendek sebenarnya adalah tumbuhan bermalam panjang dantumbuhan berhari panjang sebenarnya adalah tumbuhan bermalampendek. Gambar berikut memperlihatkan perbedaan pengaruh lamapencahayaan terhadap tumbuhan berhari pendek dan tumbuhan berharipanjang. Perhatikan Gambar 1.14 berikut ini.

Perbungaan pada tumbuhan ini bergantung pada periode kritis gelap.Pada gambar terlihat bahwa tumbuhan berhari pendek tidak akanberbunga jika periode gelapnya tidak melebihi 10 jam gelap. Apa yangterjadi jika periode gelapnya terganggu cahaya?

Pada tumbuhan berhari panjang, tumbuhan akan berbunga jika lamagelap lebih pendek daripada periode kritis gelap (kurang dari 10 jam).Periode kritis ini berbeda-beda pada setiap spesies. Para petani menggunakanpengetahuan ini untuk memanen bunga di luar musimnya. Tumbuhan berharipendek contohnya dahlia (Dahlia sp.), stroberi (Fragaria vesca), krisan(Chrisantemum sp.), dan aster (Aster novae-angliae). Adapun tumbuhanberhari panjang contohnya kentang (Solanum tuberosum) dan gandum(Avena sativa).

Sumber: Biology: Exploring Life, 1994Gambar 1.14

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

Tumbuhan berhari pendek Tumbuhan berhari panjang


Tumbuhan berhari netral masa perbungaannya tidak bergantunglamanya pemaparan cahaya. Contoh tumbuhan ini yaitu bunga matahari(Helianthus annus), dan mawar (Rosa hibrida).

Setelah penemuan fotoperiodisme pada tumbuhan, para ilmuwanberusaha menjawab pertanyaan baru bagaimana tumbuhan mengetahuifotoperiodisme. Pada tumbuhan terdapat pigmen yang dapat menangkapcahaya, yaitu fitokrom. Fitokrom ini akan berubah bentuk pada malamdan siang hari karena penyerapan cahaya spektrum merah dan infra merah.

Arah cahaya juga dapat memengaruhi pertumbuhan dan perkem-bangan tumbuhan. Hal ini berhubungan dengan hormon auksin dan telahAnda pelajari sebelumnya.

c. SuhuSuhu memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.

Karena suhu berpengaruh terhadap laju metabolisme, fotosintesis,respirasi, dan transpirasi tumbuhan.

Suhu tinggi merusakkan enzim sehingga metabolisme tidak berjalanbaik. Suhu rendah pun menyebabkan enzim tidak aktif dan metabolismeterhenti. Oleh karena itu, tumbuhan memiliki suhu optimum antara1038C. Adapun tumbuhan tidak akan bertahan pada suhu di bawah0C dan di atas 40C.

d. GravitasiAkar tumbuhan selalu tumbuh mengarah ke bawah. Peristiwa ini

disebut gravitropisme. Proses ini dipengaruhi oleh kalsium dan IAA.Hal ini menyebabkan batang tumbuh ke atas dan akar tumbuh ke bawah.IAA pada batang menyebabkan pemanjangan batang, sedangkan padaakar akan menghambat pertumbuhan akar. Gravitropisme penting bagitumbuhan karena:1) pertumbuhan akar ke bawah meningkatkan kemungkinan akar

mendapat air dan mineral;2) batang dan daun akan mendapatkan cahaya matahari untuk

fotosintesis.

Tugas Anda 1.2

Di Kelas VII, Anda telah mempelajari penyelidikan ilmiah dalam bidang Biologi.Salah satu tahap di dalamnya adalah mengomunikasikan hasil penelitian.

Tugas Anda sekarang adalah mengumpulkan hasil penelitian yang telahdipublikasikan mengenai penggunaan hormon tumbuhan dalam peningkatanproduksi pertanian. Hasil penelitian tersebut dapat berupa artikel, makalah sains,dan jurnal penelitian. Anda dapat mencari sumber melalui majalah sains, jurnalpenelitian, dan internet.

Tugas ini bertujuan memperluas wawasan Anda. Selain memperluas wawasanmateri mengenai pertumbuhan, dapat juga memperluas wawasan Anda mengenaicara mengomunikasikan hasil suatu penelitian.

Kata Kunci Akar Enzim Gravitasi Gravitropisme Metabolisme Suhu

Rata-rata suhu udara 2025oCsudah optimum untuk pertumbuhantanaman buncis. Buncis menjalarcenderung tumbuh lebih baik padasuhu agak lebih dingin, dan lebih pekaterhadap suhu tinggi pada saatpembungaan dibandingkan dengantipe semak. Cekaman panasberpengaruh buruk terhadappembentukan polong, dan beberapakultivar lebih toleran dibanding yanglain. Suhu tanah yang sesuai adalah1830oC. Buncis peka terhadapterhadap kekeringan dan genangan.

Sumber: www.iptek.net.id

Fakta Biologi


Rangkuman1. Pada tumbuhan maupun hewan terjadi proses

pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan padatumbuhan berupa pertumbuhan primer yang terjadiselama fase embrio sampai perkecambahan danpertumbuhan sekunder.

2. Tahap awal pertumbuhan pada tanaman monokotilberbeda dengan pada dikotil. Pada monokotil akantumbuh koleoptil sebagai pelindung ujung bakalbatang. Pada dikotil tidak muncul koleoptil. Akantetapi, dari dalam tanah kotiledonnya akan munculke atas permukaan tanah bersamaan dengan daunpertama.

3. Membesarnya batang tumbuhan dikotil merupakanproses pertumbuhan sekunder. Bagian yang palingberperan dalam pertumbuhan sekunder adalah

kambium dan kambium gabus (felogen). Ke arahdalam kambium akan membentuk pembuluh kayu(xilem), sedangkan ke arah luar akan membentukpembuluh tapis (floem).

4. Pertumbuhan dan perkembangan pada tanamandipengaruhi oleh dua faktor, yaitu faktor eksternal(luar) dan faktor internal (dalam). Faktor eksternal,misalnya nutrisi, cahaya, dan suhu. Adapun faktorinternal contohnya hormon.

5. Hormon pada tumbuhan berupa auksin untukmempercepat pertumbuhan pucuk, giberelin untukmengatur pemanjangan batang serta pertumbuhanpucuk dan buah, sitokinin untuk memperpanjang usiajaringan, asam absisat untuk menghambat pertum-buhan, dan gas etilen untuk pematangan buah.

1. Sebutkan beberapa unsur-unsur penting bagitumbuhan.

2. Apa yang dimaksud dengan fotoperiodisme?

3. Sebutkan hormon yang memengaruhi pertumbuhandan perkembangan tumbuhan.


Latihan Pemahaman Subbab B


Bagaimana pendapat Anda setelah mempelajarimateri Pertumbuhan dan Perkembangan padaTumbuhan ini? Cukup menarik, bukan? Setelahmempelajari bab ini, Anda telah mengetahui beberapafaktor internal dari faktor eksternal yang memengaruhipertumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Daripengetahuan ini, Anda tentunya tidak takut memeliharatanaman karena telah mengetahui faktor yangmepengaruhinya.

Tujuan Anda mempelajari bab ini adalah agar Andamampu merencanakan percobaan pengaruh faktor luarterhadap pertumbuhan tumbuhan; melaksanakanpercobaan pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan

Refleksi

tumbuhan; mengomunikasikan hasil percobaan pengaruhfaktor luar terhadap pertumbuhan tumbuhan. ApakahAnda dapat mencapai tujuan tersebut?

Apabila Anda mengalami kesulitan dalam mepelajarimateri tertentu pada bab ini, diskusikanlah bersama teman-teman Anda. Selanjutnya, bertanyalah kepada guru Andauntuk memecahkan permasalahan berkenaan denganmateri Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan.Agar Anda mampu memahami materi pada bab ini lebihbaik, pastikanlah Anda menguasai materi bab ini dengangiat belajar, mengerjakan tugas, dan aktivitas biologi, latihansubbab, serta mengerjakan evaluasi kompetensi pada babini.

Peta Konsep

Pertumbuhan dan Perkembangan

Macam-macampertumbuhan

Pertumbuhan primer Pertumbuhan sekunder

Faktor-faktor yangmemengaruhi

pertumbuhan danperkembangan

Faktor internal Faktor eksternal

Faktor intrasel Faktor intersel

terdiri atas

contohnya

Hormonauksin

Hormongiberelin

Hormonsitokinin

SuhuCahayaNutrisi

mencakup

yaitu

yaitu contohnya

berupa

Gen

Etilen Asamabsisat


Sumber: Heath Biology, 1985

Kerjakanlah di dalam buku latihan Anda.

A. Pilihan Ganda1. Faktor luar yang memengaruhi pertumbuhan adalah ....

a. gen, cahaya, dan airb. gen, cahaya, suhu, dan kelembapanc. air, cahaya, dan kelembapand. hormon, kelembapan, dan suhue. gen, hormon, dan nutrisi

2. Pertumbuhan suatu tumbuhan dapat dinyatakandengan hal berikut, kecuali ....a. bertambah banyaknya sel-selb. sel semakin membesarc. penambahan substansi seld. penambahan panjang sel-sel tubuhe. merupakan proses bersifat reversibel

3. Etiolasi merupakan pertumbuhan ....a. sangat lambat akibat pengaruh cahayab. sangat cepat karena cahaya mataharic. lambat dalam keadaan gelapd. cepat dalam keadaan gelape. lambat akibat kekurangan auksin

4. Jika biji tanaman yang sedang berkecambah dipindah-kan ke tempat gelap, pertumbuhan akan menjadi ....a. lambatb. terhenti sama sekalic. batang mengecil dan memanjangd. cepat pada batange. batang dan akar pendek

5. Faktor internal yang memengaruhi pertumbuhantumbuhan adalah ....a. hormonb. nutrisic. suhud. kecepatan angine. kondisi tanah

6. Perhatikan tabel pertumbuhan biji padi berikut ini.

Evaluasi Kompetensi Bab 1

246810

Umur (hari) Tinggi (cm)

13589

7. Pertumbuhan memanjang pada ujung-ujung tumbuhandisebut ....a. pertumbuhan primerb. pertumbuhan sekunderc. pertumbuhan tersierd. pertumbuhan tunggale. pertumbuhan teratur

8. Pertumbuhan pada tumbuhan disebabkan aktivitasjaringan ....a. parenkimb. kolenkimc. epidermisd. pembuluhe. meristem

9. Pertumbuhan sekunder pada tumbuhan dikotilmenyebabkan ....a. akar memanjangb. tumbuhan berbungac. daun menggulungd. batang melebare. pucuk memanjang

10. Perhatikan gambar berikut.

Data tersebut dapat dituangkan pada grafik dengancara ....a. umur diletakkan pada garis vertikalb. tinggi diletakkan pada garis horizontalc. tinggi diletakkan pada garis vertikald. rata-rata tinggi diletakkan pada garis horizontale. rata-rata umur diletakkan pada garis vertikal

Pertumbuhan tanaman tersebut dipengaruhi oleh ....a. cahaya mataharib. kelembapanc. nutrisid. suhue. air

11. Sebelum tumbuh tunas dan daun, sumber makananutama kecambah adalah ....


a. akarb. kotiledonc. batangd. embrioe. pupuk

12. Sitokinin adalah hormon tumbuhan yang ....a. berperan dalam pembelahan sel meristem akarb. volume air saat menyiramc. menghambat pertumbuhan batangd. bekerja antagonis dengan etilene. terdapat di seluruh bagian akar

13. Perhatikan hal-hal yang berhubungan dengantumbuhan berikut ini1) hormon, 4) pupuk, dan2) cahaya, 5) suhu.3) genetis,Faktor-faktor luar yang memengaruhi pertumbuhantumbuhan adalah ....a. 1, 2, dan 3b. 1, 4, dan 5c. 2, 3, dan 4d. 2, 4, dan 5e. 1, 3, dan 4

14. Berikut ini beberapa nutrisi penting bagi tumbuhan1) karbon 4) kalsium2) fosfor 5) besi3) boronUnsur-unsur yang diperlukan dalam jumlah relatifbanyak (makronutrien) adalah ....a. 1, 2, dan 3b. 2, 3, dan 4c. 1, 2, dan 4d. 2, 4, dan 5e. 3, 4, dan 5

15. Perhatikan gambar berikut.

(a) (b)

Sumber: Heath Biology, 1985

a. cahaya membantu fotosintesisb. cahaya matahari membantu pembentukan klorofilc. cahaya matahari menghambat hormon tanamand. suhu udara diperlukan untuk pertumbuhan

tanamane. suhu udara menghambat pertumbuhan tanaman

16. ''Semakin banyak pupuk NPK yang diberikan,semakin cepat pertumbuhan padi''. Dari pernyataantersebut yang bukan kemungkinan rancanganpercobaan penelitian tersebut adalah ....a. penggunaan pupuk kandangb. penggunaan pupuk NPKc. pemupukan 2, 4, dan 6 gram NPKd. digunakan medium tanahe. penggunaan benih tanaman padi

17. Faktor yang menghambat pertumbuhan antara laincahaya matahari karena di dalam tumbuhan cahayamemengaruhi aktivitas ....a. plastidab. klorofilc. glukosind. auksine. genetik

18. Jika tumbuhan berhari pendek setiap malam terkenacahaya beberapa saat, akan menyebabkan tumbuhantersebut ....a. matib. kekeringanc. tidak berbungad. terhenti pertumbuhannyae. berbunga

19. Berikut ini merupakan bagian akar yang memiliki sifatmeristematis, kecuali ....a. pucukb. kambiumc. felogend. ujung akare. perisikel

20. Berikut ini beberapa jaringan meristem yang ada ditumbuhan ....1) lateral2) interkalar3) intravasikuler4) apikalMeristem yang menyebabkan pemanjangan tanamanjagung (Zea mays) adalah ....a. 1 dan 2b. 1 dan 4c. 2 dan 3d. 2 dan 4e. 3 dan 4

Gambar tersebut merupakan perbandingan pertum-buhan tanaman yang disimpan (a) di tempat gelap dan(b) di tempat terang. Daun tanaman pot (a) berwarnakuning, sedangkan pot (b) berwarna hijau. Hal inimenunjukkan ....


(a)

(b)

(e)

(f)

(c)

(d)

(g)

(h)

Merangsang

Pemanjangan selPertumbuhan

tunas ketiak daun

Merangsang

Membantu

Menghambat

Berlawanan

Merangsang

Berlawanan

Merangsang

Merangsang

Menghambat

Berlawanan

Merangsang

Gugur daun

B. Soal Uraian1. Mengapa perkembangan bersifat reversible? Jelaskan.2. Tuliskan faktor-faktor yang memengaruhi pertum-

buhan tumbuhan dan beri contohnya.3. Jelaskan apa yang dimaksud pertumbuhan.4. Jelaskan hubungan antara cahaya dan auksin dalam

memengaruhi pertumbuhan.


5. Guru Anda memberi tugas untuk melakukanpercobaan biji kacang merah. Pot A diberi media hu-mus dan pot B diberi media tanah. Tentukanlahhipotesis dari langkah kerja percobaan tersebut.

C. Soal TantanganAnda telah mengetahui bahwa pertumbuhan danperkembangan pada tumbuhan dipengaruhi oleh hormon,yaitu auksin, sitokinin, giberelin, asam absisat, dan etilen.Ternyata, beberapa hormon tersebut pengaruhnya salingberkaitan. Lengkapilah diagram berikut dengan jenis-jenishormon yang sesuai.

23

Setelah mempelajari bab ini, Anda harus mampu:

Hasil yang harus Anda capai:

Metabolisme

A. Molekul yangBerperan dalamMetabolisme

B. KatabolismeKarbohidrat

C. AnabolismeKarbohidrat

D. MetabolismeProtein dan Lemak

mendeskripsikan fungsi enzim dalam proses metabolisme; mendeskripsikan proses katabolisme dan anabolisme karbohidrat; menjelaskan keterkaitan antara proses metabolisme karbohidrat dengan metabolisme

lemak dan protein.

memahami pentingnya proses metabolisme pada organisme.

Sumber: www.miguelpalma.cl.tripod.com

Mitokondria merupakan tempat terjadinya respirasi sel

Bab

2

Semua makhluk hidup menunjukkan aktivitas hidup, misalnyabernapas, bergerak, berkembang biak, tumbuh, dan berkembang. Untukmelakukan aktivitas tersebut makhluk hidup memerlukan energi. Setiapmakhluk hidup memperoleh energi dengan cara yang berbeda-beda.Misalnya, manusia dan hewan memperoleh energi dari makanan yangdimakannya. Bagaimanakah dengan tumbuhan? Dalam bentuk apakahenergi yang digunakan makhluk hidup?

Energi diperoleh makhluk hidup melalui proses metabolisme. Prosesini memerlukan bahan makanan dan oksigen serta menghasilkan bahansisa, seperti CO2 dan air. Selain pembentukan energi, metabolisme jugameliputi proses pembentukan molekul yang memerlukan energi.


A. Molekul yang Berperan dalam MetabolismeMetabolisme adalah semua proses kimiawi yang terjadi dalam tubuh

makhluk hidup. Metabolisme berasal dari bahasa Yunani, metabole yang artinyaberubah. Proses metabolisme ini melibatkan berbagai reaksi kimia. Reaksi-reaksi tersebut memerlukan energi. Dari manakah energi didapatkan?

Sumber energi utama bagi seluruh makhluk hidup yang ada di bumiberasal dari energi matahari. Energi matahari tersebut digunakan olehprodusen, seperti tumbuhan untuk melangsungkan fotosintesis. Melaluifotosintesis, energi diubah menjadi senyawa berenergi seperti ATP. ATPdigunakan langsung oleh tumbuhan atau disimpan dalam bentuk karbohidrat.Karbohidrat tersebut selanjutnya dapat diubah dan disimpan dalam bentuklemak, protein, dan senyawa organik lainnya.

Konsumen seperti hewan herbivor mendapatkan senyawa organiksetelah memakan produsen. Mereka mendapatkan energi melaluipemecahan molekul organik melalui proses respirasi sel. Energi yangdidapatkan ini digunakan dalam berbagai aktivitas hidup.

Dari uraian tersebut diketahui bahwa secara tidak langsung,konsumen memperoleh energi dari matahari. Selain itu, terjadipengubahan bentuk energi dari energi sinar matahari menjadi energikimia oleh tumbuhan. Proses ini disebut transformasi energi. Hal tersebutsesuai dengan Hukum Termodinamika Pertama, bahwa energi tidak dapatdiciptakan atau dilenyapkan, tetapi energi dapat diubah dan berpindah.

Dalam tubuh makhluk hidup, energi disimpan dalam bentuk ikatanfosfat berenergi tinggi. Energi tersebut digunakan untuk kontraksi otot,proses metabolisme, atau hilang dalam bentuk panas. Sebelum membahasmetabolisme lebih jauh, terlebih dahulu dibahas molekul atau zat yangberperan dalam metabolisme. Apa saja molekul tersebut?

1. Adenosin TrifosfatAdenosin trifosfat (ATP) adalah molekul berenergi tinggi yang

tersusun atas basa adenin, gugus gula ribosa, dan tiga gugus fosfat.

1. Apakah manfaat oksigen bagi tubuh Anda?2. Menurut pendapat Anda, dari manakah energi pada makhluk hidup diperoleh?3. Mengapa jika Anda belum makan, badan terasa lemas?

Tes Kompetensi Awal

Gambar 2.1

Rumus bangun ATP Sumber: Biology, 1996

NH2

NC

C

CCN

H

N

C

N

H

H

H H

O

OH OH

H

H2C O OP OP OP

OOO

O O O

SekilasBiologi

Edward Buchner(18601917)

Edward Buchner adalah seorangahli kimia asal Jerman. Ia lahir diMunich, anak seorang dokter.Buchner memperlihatkan bahwafermentasi dapat terjadi di luar selhidup. Hal ini merupakan awalpenemuan enzim.

Sumber: www.nndb.com

Metabolisme 25

Ikatan tiga fosfat pada ATP tidak stabil dan ikatannya dapat putusmelalui hidrolisis. Jika satu gugus fosfat terputus dari ikatan tersebut,ikatan ATP menjadi ikatan ADP (adenosin difosfat). Reaksi hidrolisisini merupakan reaksi yang melepaskan energi. Hidrolisis satu mol ATPmenghasilkan 7,3 kkal energi.

Makhluk hidup menggunakan ATP terus-menerus untuk aktivitashidupnya. ATP merupakan sumber energi yang dapat diperbarui denganmenambahkan gugus fosfat pada ADP. Respirasi sel pada hewanmenyediakan energi untuk proses ini. Pada tumbuhan, energi cahayadapat digunakan untuk membentuk ATP kembali.

2. EnzimEnzim adalah protein yang dapat mempercepat reaksi metabolisme.

Kerja enzim ini mirip dengan katalis, zat kimia yang mempercepat reaksiyang pada akhir reaksi akan diperoleh kembali dalam bentuk semula.Oleh karena itu, enzim disebut juga biokatalisator.

Enzim mempercepat reaksi dengan cara menurunkan energi (energiaktivasi) yang diperlukan untuk berlangsungnya reaksi tersebut. Tanpaadanya enzim, reaksi metabolisme yang terjadi dalam tubuh akanberlangsung sangat lama. Perhatikan gambar berikut.

Oleh karena enzim terbuat dari protein, setiap enzim memiliki bentuktiga dimensi yang unik. Zat yang akan dikatalis oleh enzim disebutsubstrat. Substrat akan berikatan dengan enzim pada daerah yang disebutsisi aktif. Zat baru yang terbentuk dari hasil katalisasi enzim disebutproduk. Sisi aktif pada enzim hanya dapat berikatan dengan substrattertentu. Oleh karena itu, enzim bekerja secara spesifik dan satu jenisenzim hanya akan terlibat dalam satu jenis reaksi saja. Berikut ini contohreaksi yang dibantu enzim. Manakah substrat, enzim, dan produk?

Gambar 2.2

(a) Analogi energi aktivasi danperan enzim terhadap energiaktivasi(b) Pengaruh enzim terhadapenergi aktivasi.

Sumber: Biology Concepts and Connections, 2006

Penamaan enzim pada umumnya sesuai dengan nama substratnyadan diberi akhiran ase. Contohnya, enzim sukrase yang mengubah sukrosamenjadi glukosa dan fruktosa seperti contoh di atas.

(a) (b)

Zat yangbereaksi

Produk

Energi aktivasi (Ea)penghalang

Enzi

m

Ener

gi Zat yang

bereaksi

Ea tanpaenzim

Ea denganenzim

Perubahanenergi

Produk

sukraseSukrosa glukosa + fruktosa

Kata Kunci ADP Aktivasi ATP Biolatalisator Enzim Energi Katalis Produk Protein Sisi aktif Substrat

Reaksi


a. Struktur EnzimEnzim utuh disebut juga holoenzim. Enzim tersusun atas dua bagian,

yaitu:1) Apoenzim merupakan bagian protein dari enzim dan bersifat tidak

tahan panas (termolabil).2) Gugus prostetik merupakan bagian nonprotein dari enzim dan bersifat

tahan panas. Jika gugus prostetik berupa molekul anorganik, sepertilogam seng dan besi, disebut kofaktor. Adapun jika berupa molekulorganik, seperti vitamin B1, B2, dan NAD

+ (ion Nicotinamide AdenineDinucleotide) disebut koenzim.

b. Sifat EnzimEnzim memiliki beberapa sifat khas, di antaranya selektif, spesifik,

efisien, sebagai biokatalisator, dan merupakan protein.

1) SelektifEnzim bersifat selektif karena hanya dapat bekerja pada substrat

tertentu. Namun, selain substratnya, enzim dapat juga berikatan denganzat penghambat (inhibitor). Hal ini akan dijelaskan lebih lanjut padapembahasan berikutnya.

2) SpesifikEnzim bersifat spesifik karena enzim hanya dapat mengkatalisis reaksi

tertentu. Satu jenis enzim hanya bekerja untuk satu jenis reaksi.

3) EfisienDengan adanya enzim yang bersifat sebagai katalis, energi aktivasi

suatu reaksi dapat diturunkan. Hal tersebut memudahkan reaksi danmenghemat energi yang dibutuhkan untuk memulai reaksi.

4) BiokatalisatorOleh karena enzim bersifat sebagai katalis, enzim tidak akan

mengalami perubahan bentuk. Oleh karena itu, enzim dapat digunakanberkali-kali tanpa mengalami kerusakan.

5) Seperti proteinOleh karena enzim terbuat dari protein, enzim dipengaruhi oleh hal-

hal yang berpengaruh terhadap protein. Enzim dapat dipengaruhi olehsuhu, pH, dan adanya logam berat, sehingga enzim dapat mengalamidenaturasi (perubahan bentuk, struktur, dan sifat).

c. Cara Kerja EnzimTerdapat dua teori yang menjelaskan cara kerja enzim. Teori lock

and key (kunci dan anak kunci) yang dikemukakan oleh Emil Fischer,serta Teori induced fit (induksi pas) yang dikemukakan oleh DanielKashland.

1) Teori Lock and KeyMenurut teori ini, cara kerja enzim mirip dengan mekanisme kunci

dan anak kunci. Enzim diibaratkan sebagai kunci gembok yang memilikisisi aktif. Substrat diibaratkan sebagai anak kuncinya.

Substrat memasuki sisi aktif enzim seperti anak kunci memasuki kuncigembok. Substrat tersebut, kemudian diubah menjadi produk. Produk inikemudian dilepaskan dari sisi aktif dan enzim siap menerima substrat baru(Gambar 2.3).

SekilasBiologi

Anselme Payen(17951871)

Anselme Payen adalah seorangahli kimia asal Perancis. AnselmePayen menemukan enzim pertama.Ia bekerja pada sebuah pabrik gula.Di sini ia semakin tertarik padareaksi kimia pada tumbuhan. Pada1833, Payen menemukan bahwakecambah menghasilkan zat yangdapat mengubah pati menjadi gula.Ia menyebut zat ini diastase. Zat inimasih dapat bekerja meskipun telahdikeluarkan dari tanaman yangmembuatnya.

Sumber: Concise EncyclopediaNature, 1994

Kata Kunci Apoenzim Denaturasi Efisien Gugus Prostetik Koenzim Selektif Spesifik

Metabolisme 27

2) Teori Induced FitBerdasarkan Teori Induced Fit, enzim melakukan penyesuaian bentuk

untuk berikatan dengan substrat. Hal ini bertujuan meningkatkankecocokan dengan substrat dan membuat ikatan enzim substrat lebih reaktif.

Molekul enzim memiliki sisi aktif tempat melekatnya substrat danterbentuklah molekul kompleks enzim-substrat. Pengikatan substratmenginduksi penyesuaian pada enzim yang meningkatkan kecocokan danmendorong molekul kompleks enzim-substrat berada dalam keadaan yanglebih reaktif. Molekul enzim kembali ke bentuk semula setelah produkdihasilkan (Gambar 2.4).

Gambar 2.3

Ilustrasi kerja enzim menurut teoriLock and Key

Gambar 2.4

Teori Induced fit menyatakan bahwasetiap substrat mempunyaipermukaan yang pas dengan sisiaktif enzim.

Enzim

Substrat

Enzim

Produk

Sumber: Biological Science , 1986

Kompleks enzimsubstrat

d. Faktor yang Memengaruhi Kerja EnzimTerdapat beberapa faktor yang memengaruhi kerja enzim. Faktor-

faktor tersebut erat kaitannya dengan sifat enzim sebagai protein. Faktor-faktor tersebut di antaranya suhu, derajat keasaman (pH), hasil akhirproduk, konsentrasi enzim dan substrat, serta zat penghambat.

1) SuhuEnzim terbuat dari protein sehingga enzim dipengaruhi oleh suhu.

Suhu memengaruhi gerak molekul. Pada suhu optimal, tumbukan antaraenzim dan substrat terjadi pada kecepatan yang paling tinggi. Pada suhujauh di atas suhu optimal menyebabkan enzim terdenaturasi, mengubahbentuk, struktur, dan fungsinya. Pada suhu jauh di bawah suhu optimal,misalnya pada 0C, enzim tidak aktif.

Enzim pada manusia bekerja optimal pada 3540C. Mendekati suhunormal tubuh. Adapun bakteri yang hidup di air panas memiliki enzimyang bekerja optimal pada 70C.

2) Derajat keasaman (pH)Seperti protein, enzim juga bekerja dipengaruhi oleh derajat keasaman

lingkungan. Derajat keasaman optimal bagi kerja enzim umumnyamendekati pH netral, sekitar 68. Di luar rentang tersebut, kerja enzimdapat terganggu bahkan dapat terdenaturasi.

Sumber: Biology, 1999

Enzim

Subtrat

Kompleks enzim substrat

Produk

Berbagai reaksi yang terjadi padaproses metabolisme melibatkanenzim. Apakah yang terjadi jikareaksi metabolisme sel tidakmelibatkan enzim?

Logika Biologi

Kata Kunci Induced Fit Lock and key Suhu pH


Enzim 1 2 3 4

3) Hasil akhir (produk)Jika sel menghasilkan produk lebih banyak daripada yang dibutuhkan,

produk yang berlebih tersebut dapat menghambat kerja enzim (Gambar2.5). Hal ini dikenal dengan feedback inhibitor. Jika produk yang berlebihhabis digunakan, kerja enzim akan kembali normal. Mekanisme ini sangatpenting dalam proses metabolisme, yaitu mencegah sel menghabiskansumber molekul yang berguna menjadi produk yang tidak dibutuhkan.

Gambar 2.5

Peristiwa feedback inhibitor padapembentukan isoleusin dari treonin 4) Konsentrasi enzim

Pada rekasi dengan konsentrasi enzim yang jauh lebih sedikit daripadasubstrat, penambahan enzim akan meningkatkan laju reaksi. Peningkatanlaju reaksi ini terjadi secara linier. Akan tetapi, jika konsentrasi enzimdan substrat sudah seimbang, laju reaksi akan relatif konstan. Mengapa?

5) Konsenstrasi substratPenambahan konsentrsi substrat pada reaksi yang dikatalisis oleh enzim

awalnya akan meningkatkan laju reaksi. Akan tetapi, setelah konsentrasisubstrat dinaikkan lebih lanjut, laju reaksi akan mencapai titik jenuh dantidak bertambah lagi (Gambar 2.6). Setelah mencapai titik jenuh,penambahan kembali konsentrasi substrat tidak berpengaruh terhadap lajureaksi.

Konsentrasisubstrat M

Kec

epat

an a

wal

Vmaks

V

maks

KMGambar 2.6

Grafik pengaruh konsentrasisubstrat terhadap laju reaksi

Pada keadaan laju reaksi jenuh oleh konsentrasi substrat, penambahankonsentrasi enzim dapat meningkatkan laju reaksi. Peningkatan laju reaksioleh peningkatan konsentrasi enzim akan meningkatkan laju reaksi hinggaterbentuk titik jenuh baru.

Ketika terjadi demam, suhu tubuhakan meningkat. Bagaimanakahaktivitas enzim di dalam tubuh?Apakah akibatnya terhadap reaksi-reaksi kimia yang terjadi di dalamtubuh?

Logika Biologi

Sumber: Biology: Discovering Life, 1991

Treonin

Substrat

Isoleusin

Produk akhirberlebih

5

menghambatP

rod

uk

Pro

du

k

Pro

du

k

Pro

du

k

Metabolisme 29

6) Zat PenghambatKerja enzim dapat dihambat oleh zat penghambat atau inhibitor.

Terdapat dua jenis inhibitor, yaitu inhibitor kompetitif dan inhibitornonkompetitif.

a) Inhibitor kompetitifInhibitor kompetitif menghambat kerja enzim dengan cara berikatan

dengan enzim pada sisi aktifnya. Oleh karena itu, inhibitor ini bersaingdengan substrat menempati sisi aktif enzim. Hal ini terjadi karena inhibitormemiliki struktur yang mirip dengan substrat. Enzim yang telah berikatandengan inhibitor tidak dapat menjalankan fungsinya sebagai biokatalisator.

Gambar 2.7

Cara inhibitor mengganggupengikatan substrat enzim.(a) Kerja enzim normal, (b) inhibitorkompetitif, dan (c) inhibitornonkompetitif.Sumber: Biology: Concepts and Connections, 2006

b) Inhibitor nonkompetitifBerbeda dengan inhibitor kompetitif, inhibitor nonkompetitif tidak

bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim. Inhibitor jenisini akan berikatan dengan enzim pada sisi yang berbeda (bukan sisi aktif).Jika telah terjadi ikatan enzim-inhibitor, sisi aktif enzim akan berubahsehingga substrat tidak dapat berikatan dengan enzim. Banyak ion logamberat bekerja sebagai inhibitor nonkompetitif, misalnya Ag+, Hg2+, danPb2+.

1. Apakah fungsi ATP?2. Sebutkan sifat-sifat enzim.

3. Jelaskan dua teori cara kerja enzim.4. Bagaimanakah cara kerja inhibitor enzim?


Latihan Pemahaman Subbab A

Substrat

Enzim

Inhibatorkompetitif

(b) (c)

(a)

Banyak antibiotik yang bekerjasebagai penghambat enzim.Penisilin, contohnya, menghambatenzim bakteri yang berguna dalampembentukan dinding sel bakteri.Oleh karena manusia tidak memilikienzim ini, manusia aman untukmengonsumsi antibiotik pada dosistertentu.

Sumber: Biology: Concepts and Connections,2006

Fakta Biologi

Kata Kunci Feedback inhibitor Inhibitor Kompetitif Nonkompetitif

Inhibitornonkompetitif


B. Katabolisme KarbohidratMetabolisme dalam makhluk hidup dapat dibedakan menjadi

katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah proses penguraian ataupemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa sederhana.Dalam proses katabolisme, terjadi pelepasan energi sebagai hasilpemecahan senyawa-senyawa organik kompleks tersebut. Adapunanabolisme adalah proses pembentukan atau penyusunan senyawa organiksederhana menjadi senyawa kompleks. Kebalikan dari katabolisme, prosesanabolisme ini memerlukan energi. Kali ini akan dibahas mengenai proseskatabolisme.

Contoh dari proses katabolisme adalah respirasi selular. Berbedadengan pengertian respirasi pada umumnya (proses pengikatan O2),respirasi selular diartikan sebagai reaksi oksidasi molekul berenergi tinggiuntuk melepaskan energinya. Respirasi selular terjadi pada semua seltubuh hewan maupun tumbuhan terutama di mitokondria. Pada respirasiselular, molekul glukosa (karbohidrat) dan bahan makanan lain diuraikanatau dipecah menjadi karbon dioksida (CO2), air (H2O), dan energidalam bentuk ATP. Berdasarkan keterlibatan oksigen dalam prosesnya,respirasi selular terbagi menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.Apakah Anda tahu perbedaannya?

1. Respirasi AerobRespirasi aerob adalah proses respirasi yang menggunakan oksigen.

Secara sederhana, proses respirasi aerob pada glukosa dituliskan sebagaiberikut.

C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + energi

Apakah respirasi aerob terjadi sesederhana reaksi ini? Proses respirasiaerob melewati tiga tahap, yaitu:a. Glikolisis,b. Siklus Krebs, danc. Rantai transfer elektron.

a. GlikolisisGlikolisis merupakan serangkaian reaksi yang terjadi di sitosol pada

hampir semua sel hidup. Pada tahap ini, terjadi pengubahan senyawaglukosa dengan 6 atom C, menjadi dua senyawa asam piruvat dengan 3atom C, serta NADH dan ATP. Tahap glikolisis belum membutuhkanoksigen.

Glikolisis yang terdiri atas sepuluh reaksi, dapat disimpulkan dalamdua tahap:1) Reaksi penambahan gugus fosfat. Pada tahap ini digunakan dua

molekul ATP.2) Gliseraldehid-3-fosfat diubah menjadi asam piruvat. Selain itu,

dihasilkan 4 molekul ATP dan 2 molekul NADH.Pada tahap glikolisis dihasilkan energi dalam bentuk ATP sebanyak

4 ATP. Namun karena 2 ATP digunakan pada awal glikolisis maka hasilakhir energi yang didapat adalah 2 ATP.

SekilasBiologi

Glukosa adalah monosakaridayang mengandung enam atomkarbon. Glukosa merupakan sumberenergi penting bagi makhluk hidup.Hewan mendapat glukosa denganmemecah makanan melalui prosespencernaan. Adapun tumbuhanmembentuk glukosa melaluifotosintesis.


Karbohidrat,lemak, dan

protein

Molekulsederhana

Metabolisme

Kat

abo

lism

eAn

abo

lisme

Pembentukan Pemecahan

Menghasilkanenergi

Dibutuhkanenergi


Gambar 2.8

Ilustrasi reaksi katabolisme dananabolisme

Kata Kunci Aerob Glikolisis Katabolisme Respirasi

Metabolisme 31

b. Siklus KrebsDua molekul asam piruvat hasil dari glikolisis ditransportasikan dari

sitoplasma ke dalam mitokondria, tempat terjadinya siklus Krebs. Akantetapi, asam piruvat sendiri tidak akan memasuki reaksi siklus Krebstersebut. Asam piruvat tersebut akan diubah menjadi asetil koenzim A(asetil koA). Tahap pengubahan asam piruvat menjadi asetil koenzim Aini terkadang disebut tahap transisi atau reaksi dekarboksilasi oksidatif.Berikut ini gambar proses pengubahan satu asam piruvat menjadi asetilkoenzim A.

Gambar 2.9Bagan proses glikolisis. Pada prosesini dihasilkan 4 molekul ATP dandigunakan 2 molekul ATP.

GlukosaATP

ADP

Heksokinase

Glukosa-6-fosfat

ATP

ADP

Fruktosa-6-fosfat

Fosfoglukoisomerase

Fruktosa 1,6-difosfat

Fosfofruktokinase

Aldose

Dihidroksiaseton fosfat Gliseraldehid-3-fosfat

Isomerase NAD+

NADHH+ +

H+ NADH+

NAD+ADP

ATP

Gliseraldehid-3-fosfat 1,3-difosfogliserat

1,3-difosfogliserat

ATP

ADP

3-fosfogliserat

3-fosfogliserat 2-fosfogliserat

2 fosfogliserat

Fosfoenolpiruvat

Fosfoenolpiruvat

ATP

ADP

H2O

H2O

ATP

ADP

Piruvat

Piruvat

Triose fosfatdehidrogenase

Kata Kunci Asam piruvat Dekarboksilasi oksidatif Koenzim A Krebs Mitokondria


Kompleks senyawa asetil koenzim A inilah yang akan memasuki siklusKrebs atau yang dikenal juga sebagai siklus asam sitrat. Koenzim A padapembentukan asetil KoA merupakan turunan dari vitamin B.

Siklus Krebs dijelaskan pertama kali oleh Hans Krebs pada sekitar1930-an. Dalam siklus Krebs, satu molekul asetil KoA akan menghasilkan4 NADH, 1 GTP, dan 1 FADH. GTP (guanin trifosfat) merupakan salahsatu bentuk molekul berenergi tinggi. Energi yang dihasilkan satu molekulGTP setara dengan energi yang dihasilkan satu molekul ATP. MolekulCO2 juga dihasilkan dari siklus Krebs ini. Karena satu molekul glukosadipecah menjadi dua molekul asetil KoA dan masuk ke siklus Krebs,berapa banyak molekul berenergi yang dihasilkannya?

NADHNAD+

Asampiruvat

Asetil KoA

CO2

Koenzim A

Gambar 2.10

Bagan dekarboksilasi oksidatif asampiruvat

Gambar 2.11

Bagan siklus Krebs

Asetil KoA

Asamsitrat

Isositrat

CO2

NAD+

NADH

Asam -ketoglutarat

Siklus Krebs NAD+

NADHCO

2

Suksinil KoA

GDP

GTP ATP

ADP

Asamsuksinat

2HAsam fumarat

FADH2

FAD

H2O

Asam malat

NAD+

NADHAsam oksaloasetat

SekilasBiologi

Hans Krebs(19001981)

Hans Krebs melakukanpenelitian tentang bagaimana selmelepaskan energi saat respirasiaerob. Ia menemukan bahwaglukosa dipecah dalam sebuahrantai reaksi yang kini dikenaldengan siklus asam sitrat atau siklusKrebs.


Metabolisme 33

Selain dihasilkan energi pada siklus Krebs, juga dihasilkan hidrogenyang direaksikan dengan oksigen membentuk air. Molekul-molekulsumber elektron seperti NADH dan FADH2 dari glikolisis dan siklus Krebs,selanjutnya memasuki tahap transpor elektron untuk menghasilkanmolekul berenergi siap pakai.

c. Sistem Transfer ElektronTahap terakhir dari respirasi seluler aerob adalah sistem transfer

elektron. Tahap ini terjadi pada ruang intermembran dari mitokondria.Pada tahap inilah ATP paling banyak dihasilkan.

Seperti Anda ketahui, sejauh ini hanya dihasilkan 4 molekul ATPdari satu molekul glukosa, yaitu 2 molekul dari glikolisis dan 2 molekuldari sikluk Krebs. Akan tetapi, dari glikolisis dan siklus Krebs dihasilkan10 NADH (2 dari glikolisis, 2 dari tahap transisi siklus Krebs, dan 6 darisiklus Krebs) dan 2 FADH2. Molekul-molekul inilah yang akan berperandalam menghasilkan ATP.

Jika Anda perhatikan, meskipun glikolisis dan siklus Krebs termasuktahap respirasi aerob, namun sejauh ini belum ada molekul oksigen yangterlibat langsung dalam reaksi. Pada tahap transfer elektron inilah oksigenterlibat secara langsung dalam reaksi.

Pada reaksi pertama, NADH mentransfer sepasang elekron kepadamolekul flavoprotein (FP). Transfer elektron mereduksi flavoprotein,sedangkan NADH teroksidasi kembali menjadi ion NAD+. Elektronbergerak dari flavoprotein menuju sedikitnya enam akseptor elektron yangberbeda. Akhirnya, elektron mencapai akseptor protein terakhir berupasitokrom a dan a3. Perhatikan gambar berikut.

Gambar 2.12

Ilustrasi transfer elektron. Sistemreaksi ini memberikan elektron dariglikolisis dan siklus Krebs padaoksigen sebagai akseptor elektronterakhir.Sumber: Biologi: Evolusi, Kepelbagaian, dan Persekitaran, 1991

2H

NADNADH2

FADH2

2H

FAD

2 sitokrom b++ 2 sitokrom b+++

2 sitokrom c++2 sitokrom c+++

2e

2e

2e

2e

2e

2 sitokrom a++ 2 sitokrom a+++

2 oksidasi sitokrom ++2 oksidasi sitokrom +++

2 H+

2 H+

Ruangmembran

mitokondia

Matriksmitokondria

O

2

Semua hewan menghasilkan panasmelalui respirasi sel. Pada Mammaliadan Aves, panas ini dipertahankan olehselapis bulu atau lemak. Denganmenyesuaikan kadar panas yang hilang,hewan endoterm atau ''berdarahpanas'' memelihara suhu badan yangstabil (Homoioterm).

Sumber: Concise Encyclopedia Nature, 1994

Fakta Biologi

H2O

Kata Kunci Akseptor elektron Flavoprotein Intermembran Sitokrom Transfer elektron


Sitoplasma

2 NADH 2 NADH

Glikolisis

Glukosa2 asampiruvat

2 asetilKoA

2 NADH 6 NADH 2 FADH2

Elektron yangmelintasi membran Mitokondria

Sistem transferelektron

+ 34 ATP+ 2 ATP+ 2 ATP

Siklus asamsitrat

38 ATP

Seperti Anda lihat pada Gambar 2.12, akseptor terakhir dari rantaireaksi merupakan oksigen. Elektron berenergi tinggi dari NADH dan FADH2memasuki sistem reaksi. Dalam perjalanannya, energi elektron tersebutmengalami penurunan energi yang digunakan untuk proses fosforilasi ADPmenjadi ATP sehingga satu molekul NADH setara dengan 3 ATP dan satumolekul FADH2 setara dengan 2 ATP. Berapakan total ATP yang dihasilkansatu molekul glukosa melalui respirasi aerob? Perhatikan gambar berikut.

2. Respirasi AnaerobRespirasi anaerob adalah proses respirasi yang tidak memerlukan

oksigen. Salah satu contoh proses ini adalah proses fermentasi. Respirasianaerob dapat terjadi pada manusia dan hewan jika tubuh memerlukanenergi secara cepat. Pada mikroorganisme seperti bakteri dan jamur,respirasi anaerob d

Documents

Bse-kelas 12 Sma Biologi Rikky