Mahkluk hidup mempunyai organisasi kompleks. Mahkluk hidup mengambil dan menggunakan energi

Topik 1 MEMPELAJARI KEHIDUPAN Fakta: • Suatu jenis anggrek tropis yang tumbuh pada batang mahoni yang memancarkan bau khas sehingga menarik sejenis kumbang pemakan polen. • Bermacam-macam jenis jamur dengan warna indah yang tumbuh pada berbagai macam substrat seperti, kayu, tanah, kotoran binatang, dan lain-lain. • Beberapa spesies tanaman yang menjadi makanan kesukaan badak. • Seorang wanita berumur 18 tahun yang menderita penyakit penuaan dini (premature aging) yang kemudian meninggal setahun kemudian. Contoh tersebut adalah beberapa contoh diantara ratusan bahkan ribuan contoh subyek biologi atau yang kita kenal dengan mempelajari kehidupan. Pada masa-masa awal perkembangannya, biologi (Aristoteles) lebih banyak mempelajari tentang sejarah kehidupan binatang dan tanaman. Pada masa kini biologi sudah dipelajari dengan berbagai alat dan pengetahuan baru untuk merekayasa dan mengeksplorasi kehidupan. Oleh karena itu pada masa mendatang biologi sudah menjadi semacam peluang dan tantangan bagi kehidupan. What is life ? Kehidupan bisa digambarkan dengan contoh seperti, ikan berenang, burung terbang, tanaman tumbuh menuju cahaya. Pertumbuhan organisme ada yang besar, kecil atau sedang. Ada yang bereproduksi dengan bertelur ada yang melahirkan. Sementara yang tak hidup juga bisa kita sebutkan seperti, meja, batu, kertas dll. Lalu bagaimana dengan biji yang kekeringan atau partikel-partikel virus? Oleh karena itu perlu dibuat karakteristik yang membatasi tentang konsep kehidupan. • Mahkluk hidup mempunyai organisasi kompleks. • Mahkluk hidup mengambil dan menggunakan energi.

1

Please purchase 'e-PDF Converter and Creator' on http://www.e-pdfconverter.com to remove this message.

• Mahkluk hidup tumbuh dan berkembang. • Mahkluk hidup bereproduksi. • Mahkluk hidup menunjukkan adanya variasi berdasarkan sifat menurun (hereditas) • Mahkluk hidup beradaptasi terhadap lingkungan dan cara hidupnya. • Mahkluk hidup bersifat responsif. Para biolog kontemporer mendefinisikan kehidupan sebagai serangkaian proses yang dihasilkan dari suatu organisasi materi. 1. Mahkluk hidup mempunyai organisasi kompleks. Organisme mempunyai suatu bentuk yang unik mulai dari tingkatan atom dan molekul menuju, sel, jaringan dan keseluruhan organisme. Susunan (arrangement) dari masing-masing bagian merupakan kunci dari terjadinya koordinasi fungsi. 2. Mahkluk hidup mengambil dan menggunakan energi Sepertihalnya benda-benda lain yang berfungsi kompleks (motor, kerata api, elevator dll), tubuh mahkluk hidup juga akan cepat mengalami kerusakan jika susunannya yang terorganisasi rapi itu tidak dirawat dengan baik. Untuk dapat melakukan perawatan dengan baik dibutuhkan energi, dan sebagian besar energi adalah berasal dari cahaya matahari dan panas. Pada tanaman, energi cahaya dirubah menjadi energi kimia dan disimpan sebagai molekul-molekul nutrient. Di semua organisme termasuk tanaman, energi yang berasal dari molekul nutrient ini dilepas dan digunakan untuk memelihara berbagai aktivitas kehidupan melalui serangkaian reaksi kimia atau yang kita kenal dengan metabolisme.

3. Mahkluk hidup tumbuh dan berkembang Salah satu aktivitas terpenting yang disokong oleh metabolisme adalah pertumbuhan yaitu suatu penambahan massa, ukuran, atau organisasi.Sementara itu organisme juga berkembang yang maksudnya mereka menjadi semakin kompleks dengan adanya serangkaian proses pembentukan bentuk-bentuk baru.

2


4. mahkluk hidup bereproduksi. Hampir semua mahkluk hidup menghasilkan keturunan melalui proses yang disebut reproduksi. Setiap organisme mempunyai karakteristiknya sendiri dalam bereproduksi. 5. Mahkluk hidup menunjukkan adanya variasi. Salah satu karakter dari reproduksi adalah adanya variasi. Anak hampir selalu berbeda dengan salah satu atau kedua orang tuanya. 6. Mahkluk hidup beradaptasi dengan lingkungannya. Setiap organisme secara terorganisasi dan fungsional akan berhadapan dengan hambatan fisik disekitarnya seperti panas atau dingin, cahaya atau kegelapan, kekeringan,salinitas, predator, kompetitor. Untuk bisa bertahan hidup, organisme harus mampu menyeseuaikan diri dan cara hidupnya. 7. Mahkluk hidup bersifat responsif Responsif diartikan sebagai kemampuan mahkluk hidup mendeteksi dan menyesuaikan diri terhadap karakter tertentu di lingkungan, misalnya: bunga tumbuh kearah cahaya, tangan bayi ditarik ketika menyentuh benda panas, cumi-cumi melepas cairan biru bila terancam dll. Sejarah singkat: Kehidupan di bumi. Para biolog biasanya menggambarkan sejarah evolusi kehidupan sebagai sebuah percabangan pohon. Kelompok organisme yang lebih kompleks dan modern biasanya berada pada ujung cabang, sementara organisme yang lebih

3


sederhana dan ditemukan lebih awal akan berada pada bagian batang. Gambaran pohon sejarah evolusi ini disusun berdasarkan bukti-bukti fosil, kesesuaian anatomi, perbandingan karakter genetik dari organisme yang berbeda. Hingga beberapa abad orang mempercayai bahwa asal mula kehidupan adalah bersifat spontaneous generation atau generatio spontanea yang artinya mahkluk hidup ada dengan sendirinya jika kondisi pertumbuhannya kondusif. Pemahaman awal tentang asal mula kehidupan Pemahaman tentang generatio spontanea mulai memudar pada jaman romawi abad ke 17, ketika seorang Italia bernama Francesco Redi membuat pengujian langsung tentang ulat yang berada pada daging ternyata adalah berasal dari telur lalat yang menghinggapi daging tersebut sebelumnya. Dia membandingkan daging segar yang diletakkan di dua bejana, satu tertutup rapat dan satu terbuka. Pada bejana terbuka yang dikunjungi lalat, daging segera ditumbuhi ulat. Pada bejana tertutup daging tidak ditumbuhi ulat.

4


Dari penelitian Redi orang masih menduga bahwa udaralah yang membawa kehidupan. Ilmuwan perancis, Louis Pasteur, membuat penelitian menggunakan labu dengan leher berlekuk yang masih memungkinkan udara masuk kedalamnya. Dengan cara ini ternyata daging yang diletakkan di dalamnya tetap dalam keadaan bersih dan tidak ditumbuhi organisme. Namun ketika ujung labu berlekuk dipatahkan, dalam beberapa jam daging tersebut mulai ditumbuhi organisme. Disini Pasteur membuktikan bahwa semua kehidupan adalah berasal dari kehidupan sebelumnya. However, this unbroken chain of organisms had some beginning, somewhere, at some time.

Pemahaman modern tentang asal mula kehidupan Atmosfer tidak hanya berfungsi untuk melindungi kehidupan di bumi dari kerusakan akibat adanya cahaya ultraviolet, tetapi juga menjaga temperatur bumi berkisar antara 0 – 100 oC. Pada kisaran temperatur tersebut penyusun utama tubuh mahkluk hidup yaitu air tetap berupa cairan, tidak berupa gas atau padatan. Pada awal pembentukannya bumi masih panas dan sering terkena hantaman meteor yang akibatnya adalah terbentuknya akumulasi bahan kimia di bumi. Para biolog percaya bahwa beberapa senyawa kimia kompleks akhirnya menjadi penyusun utama mahkluk hidup. Mahkluk hidup yang terbentuk akan menurunkan variasi kepada generasi berikutnya. Evolusi Adanya beragam mahkluk hidup adalah berasal dari nenek moyang yang berupa sel tunggal dan setiap spesies baru adalah hasil adaptasi habitat dan cara hidupnya. Teori evolusi dikembangkan oleh orang Inggris Charles Darwin dan Alfred Russell Wallace pada perftengahan abad 19. Kedua orang tersebut juga dua ilmuwan Perancis lainnya yaitu Georges-Louis Leclerc de Buffon dan Jean Baptiste Lamarck percaya bahwa adanya variasi diantara mahkluk

5


hidup adalah merupakan herediter (sifat menurun).

hasil

(konsekwensi)

mekanisme

Darwin mempublikasikan bukunya yang berisi dua teori, yaitu: 1. Teori evolusi semua mahkluk hidup berevolusi dari nenek moyang yang sama yang menyebar menjadi ribuan spesies melalui proses yang gradual dan bervariasi.

2. Teori seleksi alam Alam memilih/menyeleksi organisme dengan caranya sendiri sehingga individu yang mampu beradaptasi lebih baik akan mampu bertahan (survive) dan bereproduksi. Sementara yang tidak mampu beradaptasi dengan baik tidak akan mampu melanjutkan generasi. Teori Darwin ini menerangkan (pada biologi modern) adanya fakta unity dan diversity kehidupan, yaitu bahwa banyak diantara mahkluk hidup menunjukkan adanya banyak kesamaan sementara disisi lain menunjukkan adanya banyak variasi. ---that almost all biologist view evolution as a scientific fact. But while the fact of evolution is believed to be beyond dispute, its mechanism is still under intensive investigation.

6


Metode Ilmiah Ada banyak perbedaan antara seniman, filsuf, agamawan dan ilmuwan dalam memahami alam. Orang-orang non sains (bukan ilmuwan) akan memahami alam menggunkan inspirasi, atau emosi. Sementara para ilmuwan dalam memahami alam menggunakan suatu metode yang disebut metode ilmiah (scientific method). Metode ilmiah adalah serangkaian kegiatan yang masuk akal yang dimulai dari observasi terhadap fenomena alam. Dari observasi yang ada ilmuwan akan : 1. membuat pertanyaan, 2. membuat hipotesis, 3. merancang eksperimen, 4. mengumpulkan hasil dan, 5. membuat penjelasan. Dalam melakukan observasi ilmuwan akan melakukan pengukuran dan pengumpulan fakta awal, kemudian mereka akan membuat hipotesis secara inductive reasoning, yaitu membuat suatu penjelasan umum berdasarkan suatu fakta spesifik. Hipotesis sendiri adalah kemungkinan jawaban atau jawaban sementara dari pertanyaan.

7


Biologi, masyarakat dan masa depan. Dalam perkembangan berikutnya ternyata terbukti bahwa metode ilmiah menyebabkan terjadinya kemajuan yang pesat dalam bidang biologi. Namun demikian metode ilmiah juga terbatas, diantaranya adalah tidak mampu digunakan dalam memecahkan problemproblem sosial. Seiring dengan kemajuan tehnologi, manusia juga mengalami problem sendiri didalam masyarakatnya yaitu yang berkenaan dengan etika dan moral. Misalnya: 1. dengan tehnologi modern sekarang sudah bisa diketahui apakah calon janin dalam rahim akan tumbuh normal atau cacat. Jika cacat haruskah di aborsi? 2. Jika seseorang karena kecelakaan atau sesuatu sebab mengalami kerusakan otak yang permanen, haruskah dokter (masyarakat) membiarkan tubuhnya sehat sementara otaknya mati. 3. Orang yang koma untuk waktu yang sangat lama sementara dia ditopang oleh suatu alat, haruskah alatnya dicabut?

8


4. Dengan biologi modern sudah bisa ditransfer suatu gen normal untuk menggantikan gen tidak normal, misal pada anemia sicklecell. Apakah suatu tindakan etis bila merekayasa gen manusia? Oleh karena itu adanya penjelasan dan pemahaman yang benar tentang biologi modern dan etika setempat akan membantu bagaimana biologi modern ini bisa diaplikasikan. Beberapa karir dalam bidang biologi: • Guru Biologi atau peneliti • Penulis sains, editor, fotografer, illustrator • Menejer hidupan liar, penjaga hutan (park ranger) • Dokter, optometris, podiatris, perawat • Tehnisi medis (ahli sinar X dll) • Peneliti pertanian, sales produk pertanian, peternakan • Arsitek landscape. • Nutrisionis, dietician, Tehnologi pangan • Tehnisi laboratorium • Anggota taman aquarium, zoology dan botani. • Pengolahan air • Pustakawan perpustakaan sains dan medis • Biotehnologi (peneliti, tehnisi, sales produk) • Genetika (peneliti, Konsultan, tehnisi lab) • Epidemiologis, marine biologist, cell biologist, microbiologist, soil scientist. TOPIK 2 MOLEKUL DAN MAHKLUK HIDUP Pada abad ke –18, ahli-ahli kimia membuktikan bahwa semua materi, baik yang hidup maupun tak hidup tersusun atas partikel yang disebut atom. Di alam, atom akan berikatan bersama dengan dua atau lebih atom lainnya membentuk suatu molekul. Molekul bisa terdiri atas ikatan atom yang sama seperti O2 dan N2 tetapi juga bisa berasal dari ikatan atom yang berbeda seprti CO. Senyawa adalah molekul yang terdiri dari 2 jenis atom atu lebih.

9


Bentuk dan keadaan molekul-molekul biologi akan menentukan karakter fisik dan aktivitas mahkluk hidup. Elemen-elemen yang sangat esensial untuk tanaman adalah karbon, hydrogen, oksigen dan nitrogen. Elemen-elemen tersebut menyusun hampir 99% masa jaringan tanaman. Beberapa senyawa biasanya berada dalam bentuk kecil, satu unit molekul tunggal yang disebut monomer. Namun sebagian besar jaringan tanaman tersusun atas polimer, yaitu suatu senyawa yang terdiri dari beberapa monomer yang sama yang menyusun sebuah molekul besar. Contoh: Monomer • Glukosa • Asam amino • Nukleotida

Polimer • Selulosa, pati • Enzim dan protein lainnya • DNA

Senyawa organik adalah molekul molekul yang mengandung karbon. Empat molekul utama dalam kehidupan adalah karbohidrat, lemak (lipid), protein dan asam nukleat. • Karbohidrat gula, pati dan sejenisnya; penting untuk energi dan struktur dari sel. • Lipid lemak, minyak dan sejenisnya: penting untuk penyimpanan energi, kedap air, dan pengaturan sel. • Protein tersusun atas senyawa yangs angat beragam yang penting dalam keragaman mahklul hidup, struktur dan aktivitas sel. • Asam Nukleat merupakan informasi yang mengandung kode-kode yang membawa instruksi kehidupan. Karbohidrat : Sumber energi. Tanaman tersusun atas karbohidrat dalam jumlah yang besar. Karbohidrat tersusun atas C, H dan O (1:2:1), sehingga karbohidrat merupakan senyawa utama yang banyak mengandung C. Sub unit karbohidrat yang paling sederhana adalah molekul gula yang disebut monosakarida. Monosakarida berfungsi sebagai monomer yang bila bergabung bersama akan membentuk disakarida dan polisakarida.

10


Monosakarida berfungsi sebagai sumber energi mahkluk hidup, dan sebagai penyusun utama polimer karbohidrat atau molekulmolekul biologi lainnya. Ikatan ganda oksigen karbon bisa berada di ujung rantai (aldehid) atau ditengah-tengah rantai (keton). Selain itu adanya gugus hidroksil menjadikan molekul gula ini bersifat polar dan mudah terlarut dalam air. Monosakarida yang paling sederhana adalah gliseraldehid yang terdiri atas 3 atom karbon dan yang kompleks adalah glukosa yaitu dengan 6 atom karbon. Glukosa merupakan senyawa utama pada tanaman atau binatang yang berfungsi sebagai bahan bakar. Glukosa dapat dengan mudah didegradasi untuk menyimpan energi maupun digunakan untuk menyusun polimernya yang lebih besar. Disakarida kumpulan dua monosakarida yang bergabung akan diikat bersama dengan ikatan glikosida, contohnya sukrosa yang merupakan gabungan antara glukosa dan fruktosa. Sukrosa banyak ditemukan sebagai gula dapur, madu, air tebu dan gula bit. Contoh lainnya adalah laktosa (galaktosa dan glukosa) yang sering ditemukan sebagai gula dalam susu. Dan maltosa (2 glukosa) yang biasanya terdapat pada gula gandum.

11


Polisakarida bentukan rantai panjang karbohidrat yang tersusun atas banyak gula sederhana atau monosakarida. Polisakarida yang terpenting adalah pati, glikogen dan selulosa.

12


•

•

•

Pati merupakan gabungan dua polisakarida yaitu amilosa dan amilopektin. Pati terdapat dalam biji yang biasanya akan digunakan untuk membantu perkecambahan. Glikogen merupakan polisakarida tersimpan yang terdapat pada sel hewan dan tersusun atas ribuan unit glukosa. Glukosa merupakan unsur penting untuk penyediaan energi bagi aktivitas kehidupan dan merupakan bahan dasar penyusunan lipid, protein dan asam amino. Selulosa merupakan struktur berbentuk fibrous yang bisa memberi kekuatan dan bentuk pada sel tanaman dan kayu. Selulosa juga tersusun atas rantai panjang dari ribuan glukosa. Pada selulosa ikatan glikosidiknya tidak bisa dilipat sehingga mampu memberi bentuk dan kuat.

Lipid: Energi, permukaan tubuh dan sinyal Cirinya adalah menyebabkan makanan terlihat berminyak, tubuh terasa hangat, dan mencegah isi sel merembes keluar. Ada 3 (tiga) macam lipid yaitu: lemak dan minyak, fosfolipid dan steroid.

13


• Lemak dan minyak merupakan cadangan makanan umum bagi binatang dan tanaman. Lemak dan minyak tersusun atas dua unit dasar yaitu gliserol dan asam lemak. Gliserol adalah alkohol dengan 3 atom karbon yang berikatan dengan gugus hidroksil pada bagian ujungnya sehingga gliserol ini sangat mudah terlarut. Mudah terlarut karena gugus ─OHnya mudah membentuk ikatan hidrogen dengan molekul air. Sementara asam lemak tidak bisa terlarut dalam air karena mempunyai dua gugus yaitu hidroksil dan karboksil yang tidak bisa membentuk ikatan hidrogen. Asam lemak tersusun atas satu rantai karbon yang panjang yang berikatan ujungnya dengan sebuah gugus karboksil (─COOH). Tiga molekul asam lemak biasanya juga berikatan dengan satu molekul gliserol sehingga disebut trigliserid (tidak larut). Ikatan antara gliserol dan asam lemak pada trigliserid ini adalah ikatan ester. Disebabkan oleh besarnya kemampuannya dalam menyimpan energi maka lemak dan minyak ini biasanya berfungsi sebagai cadangan makanan jangka panjang pada tanaman dan binatang. • Fosfolipid selain mengandung karbon juga mengandung nitrogen, fosfor, hidrogen dan oksigen. Adanya tambahan elemen ini memungkinkan fosfolipid mempunyai kemampuan menahan air/kedap air. Komponen utama fosfolipid adalah asam fosforik gliserol. • Steroid, yang merupakan bentuk ketiga dari lipid ini, jumlahnya paling sedikit di dalam sel dibanding lemak & minyak dan fosfolipid. Steroid bersifat hidrofobik,tidak larut dalam air, dapat terlarut dalam minyak atau lipid dari membran dan dapat bergerak keluar masuk suatu sel. Beberapa steroid dapat berperan sebagai vitamin, sementara lainnya (estrogen dan testosteron) adalah suatu hormon. Kolesterol adalah steroid yang mempunyai peran penting terhadap fluiditas membrane sel. Namun sayangnya steroid jenis ini dapat terbentuk pada pembuluh darah yang mengakibatkan terjadinya penyakit jantung.

14


15


Protein : dasar keragaman kehidupan. Jika air pada tubuh mahkluk hidup dihilangkan maka 50% dari materi yang tersisa adalah protein. Protein terdiri atas beragam makromolekul yang menyebabkan terjadinya keragaman karakteristik suatu sel atau organisme.

16


Beberapa klasifikasi protein berdasarkan fungsinya: • Protein Struktural membantu pembentukan tulang, otot, cangkang, daun, akar ataupun dinding suatu organisme seluler. • Hormon berfungsi sebagai bahan kimia pembawa pesan. • Antibodi melawan infeksi. • Protein transpor membantu mengangkut substansi lain (hemoglobin adalah protein dalam darah berfungsi untuk mengangkut oksigen). • Enzim merupakan fungsi terpenting protein, berfungsi untuk mempercepat, mengakatalisir berlansungnya reaksi kimia. Merupakan dasar dari setiap aktivitas biologi. Protein adalah suatu polimer yang terdiri atas beberapa sub unit yang disebut asam amino (ada 20 jenis asam amino). Jadi bahasa biologi yang berupa protein bisa seperti kamus yang tersusun atas huruf sejumlah 20 asam amino (manusia menggunakan 26 huruf). Urutan asam amino yang beragam inilah yang menyebabkan adanya keragaman protein yang pada akhirnya menjadikan kergaman pada mahkluk hidup. Seperti halnya polisakarida, protein juga adalah suatu polimer dari subunit - subunit asam amino yang dihubungkan secara kovalen oleh ikatan peptida. Ikatan ini adalah hasil sebuah reaksi kondensasi antara kelompok karboksil (─COOH) dari satu asam amino dengan kelompok amino (─NH2) dari asam amino lain. Dua unit asam amino yang bergabung disebut dipeptida, tiga asam amino yang bergabung disebut tripeptida. Penggabungan terus menerus hingga mencapai 50 – ratusan unit asam amino akan membentuk rantai polimer yang disebut polipeptida. Pada polipeptida ini juga terdapat ikatan disulfida atau jembatan S─S, yang memungkinkan tergabungnya dua polipeptida membentuk sebuah loop. Struktur Protein: • Struktur Primer adalah struktur urutan asam amino yang linear atau lurus. • Struktur Sekunder adalah struktur urutan asam amino yang lebih kompleks yang berupa lipatan.

17


• Struktur Tersier sturktur yang terdiri dari dua atau lebih organisasi diatas struktur primer dan sekunder. • Struktur Kuarterner merupakan suatu struktur yang merupakan desain tiga dimensi, terdiri atas dua, tiga atau lebih polipeptida yang saling beranyaman membentuk suatu unit multi rantai yang kompleks.

Asam Nukleat : Kode kehidupan Asam nukleat juga mempunyai suatu urutan tertentu yang bisa berfungsi sebagaimana suatu huruf (seperti asam amino pada protein). Pada asam nukleat informasi yang terbentuk bisa ditransfer pada turunan berikutnya atau sebagai suatu perintah herediter yang dirubah menjadi protein tertentu. Asam nukleat tersusun atas penyusun utama yang disebut nukelotida. Setiap nukleotida terdiri atas sebuah basa nitrogen, gula 5 karbon dan sebuah kelompok fosfat. Ada dua jenis asam nukleat : 1) Asam deoksiribonuleat (DNA) dan 2) Asam ribonuleat (RNA).

18


TOPIK 3 SEL • Merupakan kesatuan dasar kehidupan • Bagaimana mempelajari sel ? sejarah sel ⇒ sejarah mikroskop. Teori sel • sel adalah unit dasar kehidupan di bumi. • Semua organisme tersusun atas sel-sel. • Semua sel berasal dari sel

19


Sel hidup bebas sebagai organisme satu sel atau menyusun jaringan, organ, sistem organ pada organisme multiseluler.

Mempelajari fungsi sel 1) Fraksinasi 2) Pelabelan radio isotop

20


Prokaryotik Struktural Eukaryotik Klasifikasi sel Autotrof Cara memperoleh energi Heterotrof Komponen-komponen sel eukaryotik: - Mempunyai inti sebenarnya. - Mempunyai banyak organel : • Sitoplasma cairan sel yang didalamnya terdapat sitoskeleton yang memungkinkan organel-organel tetap pada tempatnya. • Sitoskeleton (mikrofilamen & mikrotubul) memberi bentuk sel dan menunjang aktivitas sel. • Mitokondria tempat senyawa-senyawa berenergi tinggi dibentuk. • Ribosom tempat sintesis protein • Retikulum endoplasma tempat pembentukan protein dan lemak tertentu. • Kompleks Golgi tempat material-material ekspor dikemas. • Lisosom penguraian dan sistem pembuangan. • Nukleus tempat bahan-bahan genetik. • Pada hewan sel diselaputi membran plasma dan terdapat glikokaliks mediator interaksi sel dengan lingkungan. • Pada tumbuhan - dinding sel - Plastida (tempat kloroplas) - Vakuola berisi bahan-bahan anorganik terlarut dan bahan organik. - Plasmodesmata penghubung antar sitoplasma sel lain.

21


Permukaan Sel Permukaan sel bersifat dinamis dan bertugas mengatur semua bahan yang keluar-masuk sel. Selain itu permukaan sel juga harus bisa mengenali dan berkomunikasi dengan sel disekitarnya, terutama yang berada dalam jaringan atau organ yang sama. Organel yang berperan adalah membran plasma. Membran plasma tersusun atas dua lapis (bilayer) molekul fosfolipid dengan bagian kepala bersifat hidrofilik menghadap keluar dan ekor yang bersifat hidrofobik menghadap kedalam.

Tahun 1972, ditemukan teori dinamika permukaan sel dengan sebutan fluid-mosaic model pada temperatur biologi yang normal, plasma membran nampak seperti lapisan tipis cairan yang menutupi seluruh permukaan sel. Selain terdiri atas lipid pada permukaannya terdapat protein yang tersusun tersebar seperti mosaik dan protein ini juga bisa berdifusi ke dalam lapisan lipid.

22


Membran plasma mengatur pergerakan molekul keluar-masuk sel.

Aktif (transpor yang memerlukan energi)

Pasif (difusi)

Pada proses difusi yang pasif, membran bersifat semi permiabel membran hanya bisa dilewati bahan-bahan tertentu saja.

Pada transpor aktif memerlukan energi menentang atau berlawanan dengan gradien konsentrasi. Prosesnya, sebuah protein pembawa mengikat muatannya berubah bentuk melepas muatannya. Pada proses aktif ini diperlukan energi yang berupa ATP.

23


24


Osmosis dan integritas Sel - Difusi air melalui membran yang semi-permiabel osmosis. - Tekanan osmotik Tekanan yang timbul akibat penambahan air dalam sel. Pada tumbuhan tekanan ini sering disebut turgor. Fenomenanya isotonik, hipotonik dan hipertonik

Keterangan : Dinding sel memberi perlindungan dan kekuatan sel, umumnya tersusun dari bahan selulosa (polisakarida dengan berat molekul tinggi). Dinding sel tanaman mempunyai lamela tengah. Glikokaliks terdapat pada hewan yaitu dibagian terluar sel. Berfungsi sebagai perekat yang memungkinkan sel-sel saling merekat.

25


Sitoplasma merupakan larutan isi sel tempat organel berada. Sitoplasma disangga oleh sitoskeleton dan biasanya berisi nutrien, ion-ion dan bahan-bahan mentah lainnya yang diperlukan untuk kerja sel. Inti (nukleus) merupakan ruang pengontrol utama untuk semua operasi sel. Merupakan organel terbesar tempat kromosom berada. Inti mempunyai satu atau dua anak inti (nukleolus) yang dianggap sebagai prekursor ribosom. Pada sel eukaryotik, isi inti dibatasi oleh membran inti. Ribosom tempat sintesis protein dan jumlahnya paling banyak di dalam sel. Retikulum Endoplasma berfungsi untuk sintesis, modifikasi dan transpor material. Ada 2 macam RE yaitu REK (kasar) yang ditempeli oleh ribosom dan REH (halus) yang tidak ada ribosomnya. Kompleks Golgi berfungsi untuk memodifikasi material yaitu menambah atau mengurangi gula, lipid, fosfat dan lain-lain atau bahkan merubah struktur dasar suatu molekul. Sehingga jalur sekresi asam amino adalah dimulai dari REK – REH – kompleks Golgi – granula-granula sekretori bagian eksterior sel. Vakuola berisi cairan dan molekul-molekul terlarut. Pada organisme satu sel ditemukan adanya vakuola kontraktil, misal pada amoeba dan alga satu sel. Vakuola pada tanaman mempunyai ukuran beragam dan berfungsi sebagai : 1) persediaan air (water reservoir); 2) tempat penyimpanan gula, protein dan pigmen; 3) menyebabkan sel tetap pada bentuknya akibat turgor vakuola. Fagositosis sel yang mampu memakan partikel padat dari suatu material, misal sel darah putih memakan bakteri. Pinosistosis mengambil cairan. Lisosom berfungsi sebagai pencerna dan pengurai. Merupakan tempat enzim-enzim pendegradasi yang mampu mengurangi organel-organel yang sudah rusak. Mitokondria Mitokondria merupakan tempat reaksi-reaksi kimia yang menghasilkan energi yang berasal dari molekul-molekul makanan. Hasilnya berupa senyawa berenergi tinggi yang disebut ATP (adenosin tri pospat) Mitokondria mempunyai membran luar dan dalam, membran dalamnya yang berlekuk

26


disebut cristae. Setiap mitokondria mempunyai materi genetik berupa DNA sehingga mampu bereplikasi sendiri. Plastida hanya terdapat pada sel-sel tanaman. Sel-sel plastida mampu menggunakan energi cahaya untuk membentuk energi tinggi dari unsur karbon, seperti gula dalam proses yang disebut fotosintesis.Plastida terdiri dari: 1) leukoplas (cadangan makanan;tidak berwarna), 2) Kromoplas (beragam pigmen). Kromoplas terdiri dari : 1) karotenoid merah & kuning, pada daun menjelang rontok, buah masak, mahkota bunga, 2) kloroplas mengandung klorofil dan tempat fotosintesis. Didalam kloroplas terdapat kantong membran tipis grana (tempat enzim fotosintesis), bereplikasi sendiri. Gerakan sel - Pada media padat: Organisme satu sel merambat, meluncur, menjalar. Persyaratan: a) sel terletak pada permukaan padat, b) sel dapat diarahkan oleh bentuk geometri permukaan, c) gerakan sel dapat diaktifkan atau non-aktifkan oleh sinyal internal atau eksternal dari sel, d) beberapa sel bersifat kemotaksis. - Pada media cair: Organisme satu sel berenang. Misalnya paramaecium, spora fungi, alga dan beberapa bakteri. Alat geraknya berupa flagela atau silia. Flagela biasanya panjang dan berjumlah satu atu dua untuk gerak maju mundur dan terletak pada bagian apikal atau basal. Silia lebih pendek dari flagela namun jumlahnya jauh lebih banyak dan terletak pada seluruh permukaan tubuhnya. Flagela dan silia menancap pada sel pada bagian yang disebut basal body. - Gerakan sel internal: aliran sitoplasma.

27


TOPIK 4 STRUKTUR ORGANISASI MAHKLUK HIDUP Pada mahkluk hidup bersel tunggal segala fungsi kehidupan dilakukan oleh sel itu sendiri (unit dasar kehidupan). Spektrum Biologi deretan organisasi biologi yang meliputi sel, jaringan, organ, sistem organ, organisme, populasi, komunitas, ekosistem, dan biosfer. Sel Jaringan Organ

unit dasar kehidupan suatu organisme. kumpulan sel dengan bentuk dan fungsi sama. alat tubuh; bagian dari suatu organisme dengan fungsi tertentu. Sistem Organ kerjasama struktur dan fungsi yang harmonis. Organisme mahkluk hidup. Populasi kelompok organisme sejenis. Komunitas Populasi dari semua jenis yang saling berinteraksi. Ekosistem hubungan timbak balik antara mahkluk hidup dan lingkungan. Biosfer bagian bumi yang masih bisa untuk hidup bagi mahkluk hidup. Struktur Jaringan 1. Jaringan Tumbuhan. - Pada sel tunggal tidak ada jaringan, kadang kadang ada diferensiasi koloni seperti pada alga (bukan jaringan).

- Beberapa contoh kerja jaringan: meristem aktif membelah untuk sel-sel baru. Epidermis melindungi sel bagian dalam Sel gabus pengganti epidermis jika batang dan akar

28


Parenkim Klorenkim Floem Xilem

masih muda. membentuk daging buah, endosperm (cadangan makanan). jaringan penyokong Mengangkut hasil metabolisme. mengangkut mineral dan air dari akar daun.

- Pembagian Jaringan: jaringan sederhana dan jaringan kompleks. - Jaringan sederhana: parenkim, kolenkim dan sklerenkim. Perbedaan dari ketiganya terletak pada karakter dindingnya. Parenkim mempunyai dinding yang tipis, kolenkim mempunyai dinding yang menebal tidak merata, dan sklerenkim mempunyai dinding yang tebal dan kuat. - Parenkim: jaringan yang terdiri dari sebuah dinding primer yang tipis. Jenis-jenisnya adalah: parenkim sintetik, parenkim struktural, parenkim boundary, parenkim transport dan parenkim penyimpanan.

- Parenkim sintetik : untuk fotosintesis dan kaya klorofil → klorenkim, parenkim meristematik untuk absorbsi gula, air dan nutrien anorganik. - Parenkim structural: aerenkim

29


- parenkim boundary : epidermis (batas antara tanaman dan lingkungan) dan endodermis (umumnya pada akar, jaringan penghubung dengan parenkim korteks)

- parenkim transpor: sel-sel transfer (biasanya satu atau beberapa dinding yang sangat termodifikasi yang memounyai banyak celah dan papilla), sieve element ( terdapat pada floem untuk mengangkut gula dalam jarak yang panjang) - Parenkim penyimpanan (storage): terdapat pada bagian tanaman tertentu yang berfungsi sebagai tempat cadangan makanan

- Kolenkim: merupakan satu atau dua jaringan mekanik yang terspesialisasi. Jaringan ini mampu menyembuhkan luka dan regenerasi jaringan lebih baik dari jaringan-jaringan yang lain dan biasanya juga bersifat transparan. - Tipe-tipe kolenkim: kolenkim angular, kolenkim lamellar, kolenkim lakunar, kolenkim anular.

30


- Kolenkim angular: sisa material dinding terletak pada sudutsudut pertemuan sel dimana dua atau lebih dinding sel bertemu (pojok sel).

- Kolenkim lamellar: sangat mirip dengan kolenkim angular namun mempunyai sel yang tersusun baik.

- Sklerenkim: merupakan tipe kedua dari jaringan mekanis setelah kolenkim. Manfaat dari jaringan ini adalah untuk memperkuat jaringan. Kolenkim bersifat kuat dengan dinding primer yang tebal dan bersifat plastis. Sklerenkim bersifat elastis pada dinding sekundernya. - Tipe-tipe sklerenkim: 1) sklereida:sel-sel pendek, 2) fiber: panjang.

31


Jaringan meristem Jaringan muda (meristem) - Pada tumbuhan tinggi Jaringan dewasa - Sel terus membelah dinding saling berhubungan ada penebalan dindingbentuk tetap terbentuk jaringan. - Sifat jaringan meristem : - sel masih kecil, kaya akan plasma, vakuola kecil dan banyak, sel berdinding tipis. - Meristem : primer dan sekunder. - Ada jaringan yang tetap bersifat meristematik walau tanaman telah dewasa titik tumbuh apikal. Meristem sekunder: jaringan yang sel-selnya telah berdiferensiasi dan berfungsi sebagai jaringan dewasa, kemudian dapat melakukan aktivitas sebagai meristem lagi. kambium Meristem sekunder Felogen (kambium gabus) Kambium sel pipih, berdinding tipis, tersusun rapat satu sama lain tanpa ruang antar sel. Felogen bersifat dipleuris karena membentuk sel-sel baru ke dua arah. * keluar membentuk felem (sel-sel gabus sekunder) * kedalam membentuk feloderm (parenkim gabus) - Beberapa teori meristem apikal: A. Teori sel apikal: sel-sel yang terletak pada ujung cabang, batang dan akar merupakan meristem konstan. B. Teori Histogen: 1. Teori Henstein : ada 3 ( tiga) daerah histogen (pembentuk jaringan). a. Dermatogen paling luar; primordia dari epidermis.

32


b. Periblem beberapa lapis sel disebelah dalam dermatogen calon korteks. c. Plerom beberapa lapis sel disebelah dalam periblem calon stele. Pada ujung akar terdapat tudung akar/kaliptra berisi tepung statolith yang bisa memberi gaya berat. 2. Teori Haberlandt : ada 4 (empat) daerah histogen a. Promeristem b. Protoderm c. Prokambium d. Meristem dasar. C. Teori Tunika Korpus: Ujung jaringan meristem terdiri atas 2 bagian: - Tunika : bagian luar; beberapa lapis sel menghasilkan korteks. - Korpus : bagian dalam; diselubungi tunika menghasilkan stele. Meristem sekunder: jaringan yang sel-selnya telah berdiferensiasi dan berfungsi sebagai jaringan dewasa, kemudian dapat melakukan aktivitas sebagai meristem lagi. Kambium; selnya pipih, berdinding tipis, tersusun rapat satu sama lain tanpa ruang antas sel. Meristem sekunder Felogen (kambium gabus); bersifat dipleuris karena membentuk sel-sel baru ke dua arah yaitu keluar membentuk felem (sel-sel gabus sekunder) dan kedalam membentuk feloderm (parenkim gabus).

33


Lentisel: bagian periderm yang tersusun atas sel-sel lepas; memungkinkan terjadinya pertukaran gas. Jaringan parenkim : disebut sebagai jaringan dasar karena merupakan penyusun terbesar dari organ tumbuhan. - selnya tidak mempunyai fungsi khusus karena hanya terdiferensiasi secara sederhana. - Jaringan parenkim bisa dijumpai pada empulur, korteks batang & akar, mesofil daun, endosperm biji dan daging buah. - Tempat aktivitas penting fotosintesis, respirasi, penimbunan cadangan makanan, sekresi, ekskresi.

Jaringan kolenkim sel berprotoplas dengan penebalan dinding dari selulosa, hemiselulosa dan pektin. Penebalan dinding dimulai dari sudut-sudut sel Jaringan Penguat Jaringan sklerenkim tersusun atas selsel berdinding tebal dan keras karena telah mengalami lignifikasi. Ada 2 (dua) macam: a. Sklereida: sel batu karena dindingnya keras b. Serabut sklerenkim: sel-sel panjang, pada agave untuk serat Xilem : pengangkut air & zat hara dari akar ke bagian lain dari tumbuhan Jaringan Pengangkut : Floem : pengangkut hasil metabolisme dari daun ke tempat lain di tumbuhan

Unsur-unsur xilem: 1. Trakeida - sel memanjang dengan ujung runcing.

34


- Pada dinding sel banyak noktah - Ruang relatif besar 2. Trakhea - sel-sel berbentuk seperti pipa - mengalami perforasi - dinding sel tebal da keras 3. Serabut xilem

2. Struktur Jaringan Hewan Ada 4 (empat) kelompok jaringan utama pada hewan: - jaringan epitel - jaringan otot - jaringan ikat - jaringan syaraf Jaringan epitel - jaringan yang membatasi tubuh dengan lingkungan. Strukturnya berupa suatu lapisan sel-sel yang rapat dan mempunyai sedikit ruang antar sel, biasanya melekat pada membran basal. - Klasifikasi jaringan epitel dibedakan berdasarkan morfologi, susunan dan fungsinya. - Berdasar morfologi a. epitel pipih : sumbu sel sejajar membran basal. b. epitel kubus : sel-sel berbentuk kubus, inti sel bulat terletak di tengah c. epitel silinder : sel-sel berbentuk silinder, sumbu inti tegak lurus terhadap membran basal. Inti sel berbentuk lonjong dengan letak tergantung pada fungsi serta aktivitasnya - Berdasar susunannya a. epitel berlapis tunggal pipih misal, pada endotelium yaitu dinding bagian dalam pembuluh. b. epitel berlapis tunggal kubus misal, terdapat pada saluran ginjal atau tubulus. c. epitel berlapis tunggal silindris misal, pada dinding sebelah dalam usus atau mukosa. d. Epitel berlapis banyak pipih misal, pada kulit tubuh.

35


e. Epitel berlapis banyak semi silindris misal, saluran pernafasan. -

Berdasar fungsi epitel a. epitel pelindung misal, epidermis. b. Epitel penyerap misal, pada usus halus. c. Epitel kelenjar misal, pada sel yang membentuk sekresi

Jaringan Otot - Fungsi utama untuk pergerakan, karena sel-selnya dapat berkontraksi. - Ada 3 (tiga) macam otot: a. Otot Polos: - miofibrilnya sukar dilihat, pergerakannya relatif lambat dan tidak dipengaruhi oleh kemauan. b. Otot Jantung: - terlihat ada garis melintang. Gerakannya tidak dipengaruhi kemauan atau tidak disadari. - Inti sel otot jantung terletak ditengah, bentuknya lonjong dan relatif besar. - Terdapat diskus interkalatus merupakan karakter otot jantung dan dianggap sebagai daerah hubungan antar sel. c. Otot bergaris melintang: - merupakan bagian terbesar otot tubuh. - disebut juga otot skelet karena otot ini melekat pada rangka (skeleton) - bentuk sel panjang, terlihat garis-garis melintang karena ada bagian gelap-terang pada miofibrilnya. - Gerakan relatif cepat dan dipengaruhi kemampuan.

Jaringan Ikat - Jaringan yang memperkuat tubuh atau menghubungkan jaringan satu dengan yang lainnya. - Struktur jaringan ikat tersusun atas sel-sel, serabut dan matriks (bahan dasar)

36


- Klasifikasi jaringan ikat : * Jaringan ikat embrio :

-mesenkim -jaringan ikat berlendir

* Jaringan ikat dewasa a. Jaringan ikat biasa : - Umum : jaringan ikat longgar - Khusus : jaringan lemak, jaringan pigmen, jaringan elastik. b. Jaringan ikat modifikasi tulang rawan * Darah dan limfe - Yang mendasar untuk diketahui a. Jaringan tulang rawan (kartilago) - merupakan alat penunjang tubuh yang kuat dan lentur, tahan terhadap tekanan dan tarikan. - Jaringannya tidak memiliki pembuluh darah atau limfe, jadi zat makanan akan menyebar secara difusi. b. Jaringan tulang - tulang memiliki struktur yang tetap dan keras. - terdiri atas : * sel-sel tulang Osteoblast, Osteosit, Osteoklas. * serabut kolagen : rapat dan teratur * matriks : terdiri atas bahan organik dan anorganik. c. Jaringan darah - terdiri atas plasma darah dan sel-sel darah - plasma darah bersifat homogen, mengandung garam-garam anorganik, protein, lemak dan zat-zat lain. Berwarna kuning karena adanya bilirubin - sel-sel darah terdiri atas : • Eritrosit (sel darah merah) bulat pipih dan tanpa nukleus (pada mamalia) • Trombosit (keping darah) • Leukosit (sel darah putih) sel bentuk bulat, mempunyai nukleus d. Jaringan saraf

37


- untuk melakukan koordinasi tubuh karena kemampuannya menghantar implus saraf yang berasal dari Satu rangsang.

TOPIK 5 METABOLISME -Metabolisme diartikan perubahan -Ada 2 proses dasar Anabolisme dan Katabolisme -Anabolisme reaksi reduksi - merupakan proses sintesis (senyawa sederhana kompleks) - reaksi yang membutuhkan energi misalnya pada fotosintesis : 6CO2 + 6H2O

C6H12O6 + 6O2 E(cahaya matahari) -Katabolisme reaksi oksidasi -merupakan proses hidrolisis (senyawa kompleks sederhana) -terjadi pembebasan energi misalnya pada peristiwa respirasi sel: C6H12O6 + 6O2

6CO2 + 6H2O + Energi

-Fotosintesis (foto cahaya; sintesis : pembentukkan) • Berlangsung di kloroplas Reaksi terang • Ada 2 macam tahapan : Reaksi gelap • Pada reaksi terang cahaya matahari diserap oleh pigmen hijau daun yang terdiri dari klorofil a (pigmen utama), klorofil b, karatenoid. Cahaya tersebut diubah menjadi tenaga kimia dalam bentuk ATP dan senyawa pereduksi

38


NADPH+ , sementara air mengalami fotolisis menjadi ion hidrogen, elektron dan oksigen. • Pada reaksi gelap reaksi sintesis C6H12O6 berlangsung tanpa bantuan sinar. Reaksi ini terjadi dengan pengikatan CO2 oleh karbon akseptor yaitu Ribulosa bifosfat (RuBp) yang kemudian akan membentuk senyawa karbihidrat pertama yang stabil yaitu fosfogliserat (3 – PGA). Senyawa ini kemudian direduksi dengan ATP, NADPH+ fosfogliseraldehid dan H+ hasil reaksi terang (PGAL). • Faktor-faktor yang mempengaruhi fotosintesis - Faktor dalam: kadar klorofil, morfologi dan kedudukan daun, stomata. - Faktor luar : mengikuti hukum minimum a. cahaya sumber energi untuk sintesis karbohidrat, membuka dan menutupnya stomata. b. Temperatur mempengaruhi enzim-enzim fotosintetik, membuka menutupnya stomata. Temperatur optimum 10 – 35 oC c. Kadar oksigen dan intensitas cahaya semakin tinggi kadar oksigen akan menghambat fotosintesis; semakin tinggi intensitas cahaya akan merusak klorofil. d. Air mempengaruhi membuka dan menutupnya stomata. e. Usia daun semakin tua akan menguning f. Pencemaran lingkungan • Dua tahapan reaksi kimia pada fotosintesis adalah: 1. Air teroksidasi melepas O2 ke lingkungan atom H mereduksi CO2 2. CO2 tereduksi untuk membentuk karbohidrat.

39


• Bukti

proses fotosintesis pada bakteri sulfur

cahaya + 2 H2S + CO2

(CH2O) + H2O + 2S

Cahaya 380 nm, UV

750 nm, infra red

Cahaya tampak High

low

-

cahaya tampak radiasi elektromagnetik. Radiasi mempunyai karakter sebagai partikel dan gelombang. Foton kumpulan energi sinar. Perjalanan foton untuk satu kali fibrasi panjang gelombang Intensitas cahaya jumlah total foton atau energi per satuan waktu. - Klorofil menyerap hampir semua warna kecuali warna hijau. Warna hijau diteruskan sehingga kelihatan daun berwarna hijau. - Oksigen bisa menghambat fotosintesis jika terlalu banyak. - Fotorespirasi : keadaan yang tidak efisien dari reaksi gelap fotosintesis dimana jumlah O2 banyak sementara jumlah CO2 kurang (habis) dan tidak dihasilkan karbohidrat. Kapankah hal tersebut terjadi? Bila udara panas, kering dan sangat terik stomata menutup. Akibatnya: - Oksigen yang seharusnya dilepas menjadi terhambat dan terjebak dalam jaringan. - CO2 tidak bisa masuk mesofil daun. - RuBp mengikat O2 (yang seharusnya mengikat CO2) terbentuk fosfoglukolat disamping juga terbentuk 3fosfogliserat.

40


- Peroksisom mampu mengoksidasi fosfoglukolat menjadi molekul CO2 tetapi tanpa ATP maupun karbohidrat. - Banyak kehilangan karbon - Mayoritas tanaman mengalami penurunan produksi karbohidrat dan pertumbuhan lambat pada cuaca panas dan kering tanaman C3 (senyawa stabil pertama yang dihasilkan adalah gula berkarbon tiga) dari siklus Calvin – Benson. - Tanaman C4 mampu berfotosintesis lebih cepat pada kondisi panas dan kering. Misal: rumput-rumputan (Digitaria sp) jagung dan tebu. Kelompok tanaman ini mempunyai daun dengan anatomi khusus dan jalur biokimiawi yang unik, dimulai dari senyawa berkarbon 4 (empat). - Pada tanaman C4 pembuluh-pembuluhnya dikelilingi oleh dua lapisan: • luar : lapisan sel-sel mesofil • dalam: lapisan sel-sel berkas pengangkut.

41


Mahkluk hidup mempunyai organisasi kompleks. Mahkluk hidup mengambil dan menggunakan energi

Recommend Documents