SCIENCE-2010 MATERI IV PERTUMBUHAN, PERKEMBANGAN & PERKEMBANGBIAKAN MAHLUK HIDUP Indikator Pencapaian: 1. Mahasiswa dapat menjelaskan pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, sistem reproduksi serta faktor-faktor yang mempengaruhinya berdasarkan percobaan 2. Mahasiswa dapat menjelaskan pertumbuhan dan perkembangan hewan, metamorfosis, sistem reproduksi serta faktor-faktor yang mempengaruhinya 3. Mahasiswa dapat menjelaskan pertumbuhan dan perkembangan manusia, sistem reproduksi serta faktor-faktor yang mempengaruhinya SUB I PERTUMBUHAN, PERKEMBANGAN & PERKEMBANGBIAKAN TUMBUHAN Pertumbuhan
merupakan
proses
pertambahan
volume
yang
irreversible.
Pertumbuhan terjadi karena adanya pembelahan mitosis dan pembesaran sel. Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif. Perkembangan adalah terspesialisasinya sel-sel menuju ke struktur dan fungsi tertentu. Perkembangan tidak dapat dinyatakan dengan ukuran namun dinyatakan dengan tingkat kedewasaan. Pada materi ini akan dibahas mengenai pertumbuhan, perkembangan dan perkembangbiakan pada mahluk hidup. Tumbuhan bertambah panjang dan besar karena adanya penambahan jumlah sel sebagai hasil pembelahan mitosis pada titik tumbuh, pertambahan komponen seluler dan diferensiasi sel. Pertumbuhan pada tumbuhan umumnya terjadi pada daerah meristem (titik tumbuh), diantaranya terdapat di ujung akar dan ujung batang. Untuk mengetahui pertumbuhan batang digunakan alat auksanometer. Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan melalui beberapa tahapan. Tahapan tersebut dimulai dari perkecambahan biji. Kemudian, kecambah berkembang menjadi tumbuhan kecil yang sempurna. Selanjutnya tumbuhan tersebut akan membesar dan pada masa tertentu akan menghasilkan bunga dan biji. Perkecambahan adalah munculnya plantula (tanaman kecil) dari dalam biji. Perkecambahan dapat terjadi di atas tanah (epigeal) dan di bawah tanah (hypogeal).
1
SCIENCE-2010 Proses perkecambahan dimulai dengan proses fisika berupa penyerapan air oleh biji agar menjadi lunak (imbibisi). Saat air masuk, terjadi reaksi kimia dalam biji berupa bekerjanya enzim-enzim yang ada di dalam biji. Proses kimiawi inilah menghasilkan energi untuk dipakai berkecambah. Kegiatan I
Bagian Kecambah KECAMBAH
Tujuan Mengamati mengamati kecambah dan bagian-bagiannya Alat dan Bahan 1. Biji kacang merah/buncis/kacang tanah 2. Kertas tisu 3. Segelas air 4. Alat tulis Cara Kerja 1. Rendam biji kacang merah/buncis/kacang tanah dalam air satu malam! 2. Gunakan kuku ibu jarimu untuk membuka rendaman biji tersebut! Pertanyaan 1. Apa yang ada di dalam biji kacang setelah dibuka? 2. Apa saja bagian yang kamu temukan pada biji? Sebutkan! 3. Gambarkan biji yang telah dibuka dan berikan keterangannya! …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………………….
Ada dua faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, yaitu faktor eksternal dan internal. Faktor eksternal berupa makanan, suhu, air, kelembapan, dan cahaya. Sedangkan faktor internalnya dipengaruhi oleh gen dan hormon. Makanan Makanan merupakan sumber energi dan materi bagi tumbuhan untuk mensintesis berbagai komponen sel. Makanan yang dibutuhkan tumbuhan berupa CO2, air, dan mineral yang tergolong ke dalam makroelemen dan mikroelemen. Apa yang
2
SCIENCE-2010 dimaksud dengan makroelemen dan mikroelemen? Apa saja bagian-bagiannya? Jika kebutuhan akan makanan tidak terpenuhi maka tumbuhan akan mengalami defisiensi. Defisiensi mengakibatkan kecepatan pertumbuhan tumbuhan menurun, bila hal ini terus berlanjut menyebabkan kematian. Suhu Setiap tumbuhan memiliki suhu tertentu untuk dapat tumbuh dengan baik. Pengaruh suhu sangat erat kaitannya dengan kerja enzim dalam tubuh tumbuhan. Suhu paling rendah yang masih memungkinkan tumbuhan dapat tumbuh disebut suhu minimum. Suhu paling tinggi yang masih memungkinkan tumbuhan untuk tumbuh disebut suhu maksimum. Sedangkan suhu yang diperlukan tumbuhan untuk dapat tumbuh dengan baik disebut suhu optimum. Air Tumbuhan sangat memerlukan air untuk keberlangsungan hidupnya. Air digunakan untuk proses fotosintesis, reaksi enzimatik, menjaga kelembapan, dan membantu perkecambahan biji. Kelembapan Tumbuhan memerlukan tanah dan udara lembap untuk dapat tumbuh dengan baik. Kondisi lembap menyebabkan banyak air yang diserap tumbuhan dan lebih sedikit yang diuapkan sehingga mendukung aktivitas pemanjangan sel-sel. Cahaya Tumbuhan membutuhkan cahaya dan tiap tumbuhan memerlukan jumlah cahaya yang berbeda. Bagi pertumbuhan tinggi, cahaya dapat menjadi penghambat karena menguraikan hormon auksin. Pertumbuhan tinggi di tempat gelap akan lebih cepat dibandingkan di tempat terang. Keadaan ini disebut etiolasi. Namun, cahaya sangat dibutuhkan bagi tumbuhan untuk aktivitas fotosintesis dan pembungaan. Gen Gen berfungsi sebagai pengatur pola pertumbuhan tanaman melalui sifat yang diturunkan. Selain itu, gen juga berfungsi untuk mengontrol reaksi enzimatis di dalam sel. Hormon
3
SCIENCE-2010 Hormon merupakan pengatur pertumbuhan yang dibuat pada suatu bagian tumbuhan dan respon pertumbuhan terjadi pada bagian yang lain. Hormon yang ada pada tumbuhan diantaranya adalah auksin, sitokinin, dan giberelin. a. Auksin Auksin berfungsi mendorong pemanjangan batang, pertumbuhan akar, differensiasi sel dan percabangan, pertumbuhan buah, dominasi apikal, fototropisme dan gravitropisme. Auksin dihasilkan pada embrio dalam biji, meristem batang, dan daun-daun muda. b. Sitokinin Hormon ini mempengaruhi pertumbuhan dan differensiasi akar, mendorong pembelahan, pertumbuhan sel, perkecambahan dan pembungaan, serta menghambat penuaan. Sitokinin disintesis pada akar dan diangkut ke organ lain. c. Giberelin Giberelin mendorong perkecambahan biji dan tunas, pemanjangan batang, pertumbuhan daun, pembungaan dan perkembangan buah, mempengaruhi pertumbuhan dan differensiasi akar. Hormon giberelin diproduksi dalam meristem batang, meristem akar, daun muda, dan embrio. Berkembangbiak atau reproduksi bertujuan untuk memperbanyak keturunan dan melestarikan jenisnya. Reproduksi dapat terjadi secara seksual (generatif) dan aseksual (vegetatif). Kedua jenis reproduksi ini terjadi pada tumbuhan dan beberapa hewan. Pada tumbuhan, reproduksi vegetatif disebut sebagai propagasi vegetatif. Propagasi vegetatif dapat terjadi secara alami dan buatan. Secara alami, propagasi vegetatif terjadi dengan cara spora, fragmentasi, stolon (geragih), rizoma, tunas, umbi lapis, dan umbi batang. a. Spora Reproduksi dengan spora biasanya terjadi pada tumbuhan paku dan lumut. Pada tumbuhan lumut, spora dihasilkan oleh kotak spora sedangkan pada paku dihasilkan oleh daun fertil (sporofil). Sporofil dapat dilihat pada permukaan bawah daun atau di tepi-tepi daun.
4
SCIENCE-2010 b. Fragmentasi Fragmentasi adalah perkembangbiakan dengan cara memisahkan diri dari koloni induknya dan tumbuh menjadi individu baru. Contoh tumbuhan yang mengalami fragmentasi adalah ganggang hijau. c. Stolon (geragih)
Geragih adalah batang yang merambat di atas tanah. Geragih disebut juga dengan stolon. Geragih tersusun atas ruas-ruas. Setiap ruas yang menempel pada tanah akan membentuk akar dan tumbuh tunas baru. Contoh tumbuhan yang memiliki geragih adalah stroberi. d. Rizoma
Rizoma merupakan batang yang tumbuh mendatar di dalam tanah. Rizoma menghubungkan tumbuhan satu dengan lainnya. Contoh tumbuhan yang berkembang biak dengan rizoma adalah jahe, lengkuas, kunyit, rumput dan kencur.
e. Tunas Tumbuhan yang berkembang biak dengan tunas contohnya adalah pisang dan bambu. Tunas ini tumbuh dari bagian bawah tanah dan muncul di samping tumbuhan induk. Akan tetapi, ada pula tunas yang muncul di bagian tumbuhan, seperti tunas
5
SCIENCE-2010 yang muncul dan tumbuh di daun. Tunas itu disebut tunas adventif. Contoh tumbuhan yang memiliki tunas adventif adalah cocor bebek. f. Umbi Lapis Umbi lapis adalah batang yang tumbuh di bawah tanah dan berlapislapis.. Di tengah umbi yang berlapis-lapis tumbuh tunas. Bagian yang berlapis-lapis adalah daun dengan satu atau dua kuncup ketiak. Pada bagian bawah batang, tumbuh akar serabut. Jika umbi tersebut ditanam, akan tumbuh tumbuhan baru.
g. Umbi Batang Umbi batang adalah batang yang menggelembung di bawah tanah. Bagian batang tersebut berisi cadangan makanan sehingga menjadi besar dan berisi. Tumbuhan baru akan tumbuh jika umbi tersebut ditanam. Tumbuhan tersebut tumbuh dari mata tunas yang terdapat pada umbi. Contoh tumbuhan dengan umbi batang adalah kentang. Reproduksi vegetatif secara buatan bertujuan untuk memperoleh tumbuhan baru dengan cepat dan tidak terganung pada musim. Di samping itu juga, cara ini dilakukan agar mendapat tumbuhan baru yang memiliki sifat yang sama dengan induknya. Reproduksi vegetatif buatan dapat berupa stek, cangkok, okulasi, menyambung dan merunduk. a. Stek Setek adalah perkembangbiakan dengan cara menanam potongan/bagian dari tumbuhan. Bagian tumbuhan yang dapat ditanam dapat berupa batang, tangkai, atau daun. Beberapa contoh tumbuhan yang dapat disetek adalah singkong, mawar, dan tumbuhan lidah mertua. Singkong dapat disetek bagian batangnya, mawar dapat disetek bagian tangkainya dan tumbuhan lidah mertua dapat disetek daunnya. b. Cangkok Tujuan mencangkok adalah mendapatkan individu baru yang memiliki sifat sama persis dengan induknya. Selain itu, mencangkok dilakukan agar tumbuhan cepat
6
SCIENCE-2010 berbuah. Jenis tumbuhan yang dapat dicangkok adalah tumbuhan berkayu. Contohnya adalah mangga, jambu, dan jeruk. Kekurangan dari tumbuhan hasil cangkokan adalah memiliki akar yang kurang kuat. Akar yang terbentuk adalah akar serabut. Mencangkok dapat dilakukan dengan cara berikut. (1) Pilih tangkai atau dahan yang cocok untuk dicangkok. Tangkai atau dahan yang cocok untuk dicangkok adalah yang cukup tua, dapat dilihat dari ukuran dan warna kulitnya. (2) Kupas kulit dan kambiumnya. (3) Tutup bagian yang dikupas dengan tanah yang dibungkus plastik atau sabut kelapa. (4) Jagalah tanah pada bagian yang dicangkok agar tetap lembap. Setelah tumbuh akar pada cangkokan, potong dan tanam tangkai tersebut.
c. Okulasi Menempel atau okulasi adalah menggabungkan mata tunas suatu tumbuhan pada batang tumbuhan lain. Tempel (okulasi) bertujuan menggabungkan dua tumbuhan berbeda sifatnya. Tujuannya agar dihasilkan tumbuhan yang memiliki dua jenis buah atau bunga yang berbeda sifat. Contohnya, okulasi pada bunga mawar akan menghasilkan dua warna atau lebih yang berbeda.
d. Merunduk Merunduk merupakan proses menimbun batang tumbuhan ke dalam tanah. Batang yang ditimbun tersebut diharapkan tumbuh akar. Tumbuhan yang dapat dikembangbiakkan dengan merunduk di antaranya arbei, apel, tebu, stroberi, dan melati.
7
SCIENCE-2010
e. Menyambung (Enten) Menyambung atau mengenten bertujuan menggabungkan dua sifat unggul dari individu yang berbeda. Misalnya, untuk menyokong tumbuhan dibutuhkan jenis tumbuhan yang memiliki akar kuat. Sementara untuk menghasilkan buah atau daun atau bunga yang banyak dibutuhkan tumbuhan yang memiliki produktivitas tinggi. Tumbuhan yang dihasilkan memiliki akar kuat dan produktivitas yang tinggi. Contoh tumbuhan yang bisa disambung adalah tumbuhan yang sekeluarga, seperti tomat dengan terung.
8
SCIENCE-2010 Kegiatan II
Proyek OKULASI TANAMAN BUNGA
Tujuan 1. Mampu melakukan perkembangbiakan vegetatif buatan, yaitu okulasi 2. Menghasilkan tanaman bunga warna-warni Alat dan Bahan 1. Tanaman bunga yang sama dengan warna bunga berbeda 2. Pisau 3. Tali 4. Pot Cara Kerja 1. Tempatkan tanaman bunga induk dalam pot! 2. Iris kulit batang tanaman yang akan ditempeli (tanaman induk)! 3. Iris kulit batang tanaman lain yang memiliki tunas sebesar irisan batang yang akan ditempeli! 4. Irisan yang memiliki tunas ditempel pada batang yang akan induk dan diikat! 5. Potonglah bagian atas batang jika tunas telah muncul! Catatan: a. Proyek dilakukan selama 2 bulan. b. Pengerjaan awal dilakukan di kelas dan selanjutnya dapat dilakukan di rumah/di lingkungan kampus c. Dokumentasikan tiap perkembangan dan aktivitas yang dilakukan d. Di akhir proyek, kumpulkan album dokumentasi dan tanaman hasil okulasi.
Reproduksi generatif pada tumbuhan terjadi melalui pertemuan serbuk sari dan ovum. Alat perkembangbiakan generatifnya adalah bunga. Benang sari merupakan alat kelamin jantan dan alat kelamin betinanya adalah putik. Di dalam benang sari terdapat serbuk sari sebagai sel kelamin jantan. Perkembangbiakan secara kawin pada tumbuhan dimulai dengan penyerbukan. Penyerbukan merupakan bertemunya serbuk sari dan kepala putik. Penyerbukan pada tumbuhan gymnospermae dan angiospermae terdapat perbedaan. Pada gymnospermae
9
SCIENCE-2010 terjadi pembuahan tunggal. Penyerbukan dimulai dengan serbuk sari yang sampai pada penyerbukan terdiri dari dua sel, yaitu sel generatif dan sel vegetatif. Serbuk sari tadi masuk melalui tangkai putik menuju bakal biji. Di dalam bakal biji, serbuk sari membentuk buluh serbuk sari yang mulai menembus nuselus. Dalam nuselus terdapat sel induk megaspora. Sel induk ini melakukan miosis selama satu tahun menghasilkan 4 sel haploid. Satu sel haploid bertahan sebagai megaspora dan membelah berkali-kali membentuk gametofit betina yang belum dewasa. 3 sel haploid lain berkembang menjadi 2 arkegonium yang mengandung telur yang siap dibuahi. Saat pembuahan, buluh serbuk sari bergerak ke ruang arkegonium. Saat pergerakan, sel generatif membelah menjadi dua, yaitu dislokator dan sel spermatogen. Sel spermatogen membelah menjadi dua spermatozoid yang dilepaskan ke dalam ruang arkegonium. Sel vegetatif lenyap ketika sudah di arkegonium. Spermatozoid kemudian membuahi sel telur sehingga terbentuk zigot tetapi hanya satu zigot yang berkembang menjadi embrio. Penyerbukan pada angiospermae berupa penyerbukan ganda, dimulai dengan jatuhnya serbuk sari pada kepala putik. Serbuk sari ini tumbuh menjadi buluh serbuk sari yang kemudian dengan gerak kemoterapi masuk ke bakal biji di dalam bakal buah. Di dalam buluh serbuk sari, sel generatif memblah secara mitosis membentuk 2 sperma, sedangkan inti vegetatif tidak membelah. Setelah sampai pada mikrofil, inti vegetatif berdegenerasi kemudian lenyap. Inti generatif masuk dan terjadi pembuahan. Salah satu sperma membuahi sel telur (ovum) yang berkembang menjadi embrio. Satu sperma yang lain membuahi inti kandung lembaga sekunder menjadi endosperma yang berfungsi sebagai cadangan makanan bagi embrio. Dalam proses reproduksi generatif, penyerbukan dibantu oleh beberapa hal. a. Anemogami, penyerbukan yang dibantu dengan angin. b. Hidrogami, penyerbukan yang dibantu dengan air c. Zoidiogami, penyerbukan yang dibantu dengan hewan - Kriptogami, penyerbukan yang dibantu dengan kelelawar - Entomogami, penyerbukan yang dibantu dengan serangga - Malakogami, penyerbukan yang dibantu dengan siput d. Antrogami, penyerbukan yang dibantu dengan manusia Macam penyerbukan berdasarkan asal serbuk sari dibagi menjadi:
10
SCIENCE-2010 1. Autogami : penyerbukan yang serbuksarinya berasal dari bunga itu sendiri (penyerbukan sendiri) 2. Geitonogami : penyerbukan yang serbuk sarinya berasal dari bunga tetangga dalam satu pohon 3. Alogami : penyerbukan yang serbuksarinya berasal dari bunga lain dari pohon lain 4. Bastar : sama seperti alogami namun beda varietas. Contoh: Mangga Gadung dengan Mangga Manalai
11
SCIENCE-2010 SUB II PERTUMBUHAN, PERKEMBANGAN, METAMORFOSIS & PERKEMBANGBIAKAN HEWAN Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan terjadi di seluruh bagian tubuh. Pertumbuhan merupakan hasil aktivitas pembelahan sel secara mitosis pada sel-sel somatik (sel-sel pada semua bagian tubuh, kecuali sel kelamin). Sedangkan pada sel kelamin terjadi pembelahan secara miosis sehingga menghasilkan gamet-gamet untuk perkembangbiakan. (Pembelahan miosis pada jantan disebut spermatogenesis dan pada
betina disebut oogenesis). Perkembangan merupakan hasil dari differensiasi sel-sel yang telah membelah. Perkembangan menyebabkan terjadinya perubahan bentuk pada tubuh. Perkembangan hewan dimulai dari fertilisasi sel telur dengan sperma menjadi zigot. Zigot mengalami fase menuju kedewasaan, yaitu fase morulasi, fase blastulasi, fase gastrulasi, dan fase organogenesis. Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan dipengaruhi oleh faktor luar dan faktor dalam. Faktor luar meliputi makanan, air, aktivitas, dan cahaya matahari. Sedangkan, faktor dalam yang mempengaruhi meliputi gen dan hormon. Gen merupakan faktor keturunan yang diwariskan dari orang tua (induk) kepada keturunannya. Gen akan mengendaalikan pola pertumbuhan dan perkembangan hewan. Hormon
merupakan
senyawa
organik
yang
mengatur
pertumbuhan
dan
perkembangan. Pada hewan atau manusia hormon pertumbuhannya adalah hormon somatotrof. Bila hewan kekurangan hormon pertumbuhan, maka pertumbuhan akan terhambat
sehingga
badannya
kerdil
(dwarfisme).
Bila
kelebihan
hormon
pertumbuhan, maka akan mengalami pertumbuhan raksasa (akromegali). Makanan sangat diperlukan oleh hewan. Makanan digunakan sebagai zat pembangun tubuh dan sumber energi. Air merupakan pelarut dan media untuk terjadinya reaksi metabolisme tubuh. Reaksi metabolisme ini akan menghasilkan energi, membantu pembentukan sel-sel yang baru, dan memperbaiki sel-sel yang rusak.
12
SCIENCE-2010 Cahaya matahari sangat diperlukan dalam pembentukan vitamin D. Vitamin itu diperlukan dalam pembentukan tulang. Tahap pertumbuhan dan perkembangan pada hewan dapat berupa tahapan hidup, yang disebut metamorfosis. Metamorfosis adalah perubahan bentuk dan struktur yang terjadi pada hewan mulai dari fase embrio sampai fase dewasa. Metamorfosis pada hewan dikenal ada dua jenis, yaitu metamorfosis sempurna dan metamorfosis tidak sempurna. Metamorfosis tidak dialami oleh semua hewan, umumnya terjadi pada kelas insekta dan katak. Metamorfosis sempurna adalah metamorfosis yang melewati tahap-tahap perubahan bentuk yang jelas dapat dibedakan. Tahapan yang terjadi mulai dari telur, larva, pupa, imago hingga dewasa. Membesarnya ukuran tubuh pada metamorfosis merupakan tahap pertumbuhan, sedangkan berubahnya bentuk tubuh dari telur menjadi dewasa merupakan proses perkembangan. Contoh hewan yang mengalami proses ini adalah kupu-kupu dan katak. Metamorfosis tidak sempurna tidak melalui tahap-tahap dengan bentuk yang berbedabeda, tetapi bentuknya tetap sama. Hewan yang mengalami metamorfosis ini hanya mengalami pembesaran dan pergantian kulit. Berikut adalah contoh metamorfosis pada beberapa hewan. a. Daur hidup kupu-kupu adalah metamorfosis sempurna, dimulai dari telur – ulat – kepompong – kupu-kupu. b. Daur hidup nyamuk adalah metamorfosis sempurna dimulai dari telur – jentik-jentik (larva tingkat I) – pupa (larva tingkat II) – nyamuk. c. Daur hidup kecoak adalah metamorfosis tidak sempurna dimulai dari telur – nimfa – kecoak.
13
SCIENCE-2010
Kegiatan III
Puzzle METAMORFOSIS HEWAN
Tujuan Mampu menjelaskan metamorfosis suatu hewan Alat dan Bahan 1. Gambar berwarna daur hidup suatu hewan 2. Gunting Cara Kerja 1. Gunting gambar berwarna daur hidup hewan menjadi potongan-potongan kecil (puzzle). 2. Tukar puzzle tersebut dengan milik kelompok lain. 3. Rangkailah puzzle tersebut menjadi gambar yang utuh dalam waktu 10 menit. 4. Setelah terangkai, berikan penjelasan terhadap daur hidup hewan yang ada pada gambar. Kelompok pemilik puzzle mencocokkan jawaban kelompok lawan dengan kunci jawaban yang telah dibuat.
Reproduksi pada hewan dapat terjadi secara generatif dan vegetatif. Reproduksi hewan secara vegetatif dilakukan dengan membelah diri, bertunas, sporulasi, paedogenesis, parthenogenesis dan fragmentasi. Perkembangbiakan secara tidak kawin hanya terjadi pada hewan-hewan tingkat rendah.
14
SCIENCE-2010 Tunas Perkembangbiakan dengan cara pembentukan tunas antara lain terjadi pada Hydra.
Pada tubuh Hydra
dewasa akan muncul tonjolan. Tonjolan tersebut akan terus tumbuh dan membesar. Setelah cukup besar, tunas itu akan terlepas dari tubuh induknya. Tunas yang terlepas akan tumbuh dan berkembang menjadi individu baru. Fragmentasi Fragmentasi adalah perkembangbiakan yang berasal dari potongan tubuhnya sendiri. Contoh hewan yang berkembang biak dengan cara fragmentasi adalah planaria. Jika salah satu bagian tubuhnya dipotong, potongan tubuh itu akan tumbuh menjadi individu baru. Membelah diri Membelah diri terjadi pada hewan bersel satu. Pembelahan ini merupakan pembelahan sel pada sel induk dan hasilnya akan berkembang menjadi individu baru. Sebagai contoh, bakteri dan paramecium. Sporulasi yaitu dengan dibentuknya spora pada sel induk dan akhirnya spora akan berkembang menjadi individu baru. Contohnya pada Plasmodium sp. Parthenogenesis yaitu terbentuknya individu baru melalui sel telur yang tanpa dibuahi. Contohnya lebah madu jantan, semut jantan dan belalang. Paedogenesis yaitu terbentuknya individu baru langsung dari larva/nimpha. Contohnya pada Class Trematoda/cacing isap yaitu Fasciola hepatica dan Clonorchis sinensis. Perkembangbiakan secara kawin terjadi karena adanya pembuahan sel telur oleh sel sperma. Sel sperma dihasilkan hewan jantan sedangkan sel telur dihasilkan hewan betina. Berdasarkan caranya, pembuahan pada hewan dibedakan menjadi dua, yaitu pembuahan di luar tubuh dan pembuahan di dalam tubuh. Berikut penjelasan tentang kedua pembuahan.
15
SCIENCE-2010
a. Pembuahan di Luar Tubuh (Fertilisasi Eksternal) Pembuahan di luar tubuh terjadi karena penggabungan sel telur dan sperma di luar tubuh induknya. Contohnya, pada ikan dan katak. Pembuahan pada kedua hewan ini terjadi ketika telur yang dikeluarkan oleh hewan betina dibuahi oleh sperma yang disemprotkan oleh hewan jantan. Perhatikan gambar pembuahan pada hewan berikut.
b. Pembuahan di dalam Tubuh ( Fertilisasi Internal) Pembuahan di dalam tubuh artinya penggabungan sel telur dan sel sperma terjadi di dalam tubuh induknya. Pembuahan di dalam tubuh terutama terjadi pada kelompok reptilia (hewan melata), unggas, dan mamalia (hewan menyusui). Perkembangbiakan secara kawin pada hewan dibedakan menjadi tiga, yaitu sebagai berikut. a. Hewan yang berkembang biak dengan bertelur (Ovipar) Pada hewan bertelur, pertumbuhan dan perkembangan embrio terjadi di luar tubuh induknya. Embrio dibungkus dan dilindungi oleh cangkang. Embrio di dalam telur ini dilengkapi dengan kuning telur (yolk). Kuning telur digunakan sebagai cadangan makanan untuk perkembangan embrio. Jika embrio telah tumbuh sempurna, telur akan menetas dan keluarlah individu baru. Hewan yang berkembang biak secara bertelur disebut ovipar. Ayam, penyu dan burung merupakan contoh hewan bertelur. b. Hewan yang Berkembang Biak dengan Melahirkan (Vivipar) Pada hewan yang melahirkan anak, sel telur dibuahi oleh sperma di dalam tubuh induknya. Pertumbuhan dan perkembangan embrio terjadi di dalam tubuh induknya sampai waktunya dilahirkan. Hewan yang berkembang biak secara melahirkan disebut vivipar. Contohnya, sapi, kucing, kambing, dan singa.
16
SCIENCE-2010 c. Hewan yang berkembang biak dengan bertelur-melahirkan (Ovovivipar) Hewan yang dapat bertelur-melahirkan disebut dengan ovovivipar. Pada hewan tersebut, setelah terjadi pembuahan, telur terus berkembang di dalam tubuh induk. Makanan yang dibutuhkan embrio tidak berasal dari induk, akan tetapi berasal dari cadangan makanan yang terdapat di dalam telur. Setelah tiba waktunya dilahirkan, anaknya akan keluar dari tubuh induknya. Contoh hewan ovovivipar adalah paus, ikan pari, dan beberapa jenis ular. Perkembangbiakan secara generatif pada hewan tingkat rendah terjadi melalui beberapa cara. a. Konjugasi yaitu persatuan antara dua individu yang belum mengalami spesialisasi sex. Proses reproduksi ini terjadi melalui persatuan inti (kariogami) dan sitoplasma (plasmogami). Contohnya pada Paramaecium sp. b. Fusi yaitu persatuan/peleburan dua macam gamet yang belum dapat dibedakan jenisnya. Proses ini dibedakan menjadi 3 macam yaitu : Isogami yaitu persatuan dua macam gamet yang memiliki bentuk dan ukuran yang sama. Contohnya pada Phyllum Protozoa. Anisogami yaitu persatuan dua macam gamet yang berbeda ukuran tetapi bentuknya sama. Contohnya Chlamydomonas sp. Oogami yaitu persatuan dua macam gamet yang memiliki ukuran dan bentuk yang tidak sama. Contohnya pada Hydra sp. Pada hewan vertebrata, proses reproduksi dapat berlangsung sebagai berikut. 1. Klas Pisces yaitu dengan ovipar dan secara fertilisasi eksternal, ovovivipar dan vivipar. Organ reproduksinya meliputi testis, vas deferens, lubang urogenitalia untuk jantan dan untuk betina adalah ovarium, oviduk dan lubang urogenitalia. 2. Klas Amphibia yaitu dengan fertilisasi eksternal. Organ reproduksinya meliputi testis, vasa efferentia dan kloaka untuk jantan dan untuk betina yaitu ovarium, oviduk dan kloaka. 3. Klas Reptilia yaitu dengan fertilisasi internal. Organ reproduksinya meliputi testis, hemipenis, vas deferens, epididimis dan kloaka. Untuk betina yaitu ovarium, oviduk dan kloaka.
17
SCIENCE-2010 4. Klas Aves yaitu dengan fertilisasi internal. Organ reproduksi bagi yang jantan yaitu testis, vas deferens dan kloaka. Untuk yang betina meliputi ovarium kiri, oviduk, dan kloaka. 5. Klas Mammalia yaitu dengan fertilisasi internal. Organ reproduksi jantan meliputi penis, vas deferens, testis dan anus. Untuk yang betina meliputi ovarium, oviduk, uterus dan anus. Klas ini memiliki sistem menstruasi yang disebut dengan fase estrus serta tipe uterus yang kompleks.
18
SCIENCE-2010 SUB III PERTUMBUHAN, PERKEMBANGAN & PERKEMBANGBIAKAN MANUSIA Pertumbuhan dan perkembangan manusia dimulai ketika terjadi penggabungan antara sel sperma dan sel telur di dalam rahim. Rahim hanya dimiliki perempuan. Bergabungnya sel sperma dan sel telur akan membentuk zigot. Proses tersebut dinamakan dengan proses pembuahan atau fertilisasi. Setelah terjadi pembuahan, zigot akan terus membelah dan membentuk embrio. Setelah 120 jam dari pembelahan, embrio akan menempel di dinding rahim. Proses penempelan ini disebut implantasi. Embrio tumbuh menjadi janin dan mulai mendapatkan makanan dan oksigen dari ibunya.
Masa pertumbuhan dan perkembangan manusia di dalam rahim disebut juga dengan masa kehamilan. Masa kehamilan itu terjadi selama kurang lebih 38 minggu atau sekitar 9 bulan 2 minggu. Setelah kurang lebih 38 minggu di dalam rahim, bayi akan lahir dan memulai pertumbuhan dan perkembangannya di luar rahim. Prosesnya seperti berikut.
19
SCIENCE-2010
Pertumbuhan dan perkembangan manusia di luar rahim atau setelah lahir terjadi dalam beberapa tahap. Tahapannya sebagai berikut. a. Tahap orok, mulai lahir sampai usia dua minggu. b. Tahap bayi, mulai usia dua minggu sampai usia dua tahun. c. Tahap kanak-kanak, mulai usia dua tahun sampai masa pubertas (sekitar 11 tahun). d. Tahap remaja atau pubertas, mulai usia 11 tahun sampai 21 tahun. d.Setelah tahap remaja atau pubertas, manusia mengalami tahap dewasa. e.Manusia terus mengalami penuaan sampai tahap manula. Pada proses penuaan, secara fisik tubuh tidak mengalami pertumbuhan lagi dan kemampuannya berkurang.
20
SCIENCE-2010 Masa remaja atau pubertas ditandai dengan beberapa perubahan. Masa ini ditandai dengan perubahan fisik, psikologis (emosi), serta aktifnya alat perkembangbiakan. Pada laki-laki, mereka akan mengalami perubahan berupa tumbuhnya jakun, tumbuhnya rambut-rambut di beberapa bagian tubuh, antara lain kumis, janggut, rambut di ketiak, dan rambut di sekitar alat kelamin, dada akan lebih membidang, alat perkembangbiakan laki-laki (testis) mulai aktif dalam menghasilkan sperma. Selain itu, perubahan psikologis yang terjadi adalah mulai tertariknya pada lawan jenis. Sedangkan pada wanita, perubahan yang dialami berupa tumbuhnya payudara, pinggul melebar sehingga bentuk tubuh pun akan terlihat lebih melekuk, tumbuhnya rambut di ketiak dan di sekitar alat kelamin. Perubahan lain yang dialami wanita adalah alat perkembangbiakan perempuan yang mulai berfungsi. Hal itu ditandai dengan menstruasi. Reproduksi pada manusia dilakukan dengan cara generatif atau seksual. Reproduksi pada manusia melibatkan organ-organ kelamin serta proses yang berlangsung di dalamnya. Berikut adalah organ kelamin pada pria dan wanita. a. PRIA
Organ kelamin pada pria dibedakan menjadi organ kelamin luar dan organ kelamin dalam. Organ kelamin luar terdiri dari: 1. penis merupakan organ kopulasi yaitu hubungan antara alat kelamin jantan dan betina untuk memindahkan semen ke dalam organ reproduksi betina; 2. skrotum merupakan selaput pembungkus testis yang merupakan pelindung testis serta mengatur suhu yang sesuai bagi spermatozoa. Organ kelamin dalam terdiri dari : 1. testis merupakan kelenjar kelamin yang berjumlah sepasang dan akan menghasilkan sel-sel sperma serta hormon testosteron. Dalam testis banyak terdapat saluran halus yang disebut tubulus seminiferus; 2. epididimis merupakan saluran panjang yang berkelok yang keluar dari testis, berfungsi untuk menyimpan sperma sementara dan mematangkan sperma; 3. vas deferens merupakan saluran panjang dan lurus yang mengarah ke atas dan berujung di kelenjar prostate, berfungsi untuk mengangkut sperma menuju vesikula seminalis;
21
SCIENCE-2010 4. saluran ejakulasi merupakan saluran yang pendek dan menghubungkan vesikula seminalis dengan urethra; 5. urethra merupakan saluran panjang terusan dari saluran ejakulasi dan terdapat di penis. Selain organ kelamin yang berperan dalam proses reproduksi, diperlukan juga kelenjar. Kelenjar pada organ reproduksi pria, yaitu 1. vesikula seminalis merupakan tempat untuk menampung sperma sehingga disebut dengan kantung semen, berjumlah sepasang. Kelenjar ini menghasilkan getah berwarna kekuningan yang kaya akan nutrisi bagi sperma dan bersifat alkali. Fungsi cairan tersebut untuk menetralkan suasana asam dalam saluran reproduksi wanita; 2. kelenjar prostat merupakan kelenjar yang terbesar dan menghasilkan getah putih yang bersifat asam. 3. kelenjar Cowper’s/Bulbourethra merupakan kelenjar yang menghasilkan getah berupa lendir yang bersifat alkali untuk menetralkan suasana asam dalam saluran urethra. b. WANITA Organ kelamin wanita juga dibedakan menjadi organ kelamin luar dan organ kelamin dalam. Organ kelamin luar terdiri atas: 1. vagina merupakan saluran yang menghubungkan organ uterus dengan tubuh bagian luar. Alat ini berfungsi sebagai organ kopulasi dan saluran persalinan keluarnya bayi sehingga sering disebut dengan liang peranakan. Di dalam vagina ditemukan selaput dara; 2. vulva merupakan suatu celah yang terdapat di bagian luar dan terbagi menjadi 2 bagian yaitu labium mayor merupakan sepasang bibir besar yang terletak di bagian luas dan membatasi vulva serta labium minor merupakan sepasang bibir kecil yang terletak di bagian dalam dan membatasi vulva. Organ reproduksi dalam terdiri dari: 1. ovarium merupakan organ utama pada wanita. Berjumlah sepasang dan terletak di dalam rongga perut pada daerah pinggang sebelah kiri dan kanan. Berfungsi untuk menghasilkan sel ovum dan hormon wanita seperti estrogen yang berfungsi untuk mempertahankan sifat sekunder pada wanita, serta juga membantu dalam proses pematangan sel ovum dan progesteron yang berfungsi dalam memelihara masa kehamilan;
22
SCIENCE-2010 2. fimbriae merupakan serabut/silia lembut yang terdapat di bagian pangkal ovarium berdekatan dengan ujung saluran oviduct. Berfungsi untuk menangkap sel ovum yang telah matang yang dikeluarkan oleh ovarium; 3. infundibulum merupakan bagian ujung oviduct yang berbentuk corong/membesar dan berdekatan dengan fimbriae. Berfungsi menampung sel ovum yang telah ditangkap oleh fimbriae; 4. tuba fallopi merupakan saluran memanjang setelah infundibulum yang bertugas sebagai tempat fertilisasi dan jalan bagi sel ovum menuju uterus dengan bantuan silia pada dindingnya; 5. oviduct merupakan saluran panjang kelanjutan dari tuba fallopi. Berfungsi sebagai tempat fertilisasi dan jalan bagi sel ovum menuju uterus dengan bantuan silia pada dindingnya; 6. uterus merupakan organ yang berongga dan berotot. Berbentuk seperti buah pir dengan bagian bawah yang mengecil. Berfungsi sebagai tempat pertumbuhan embrio. Tipe uterus pada manusia adalah simpleks yaitu dengan satu ruangan yang hanya untuk satu janin. Uterus mempunyai 3 macam lapisan dinding yaitu perimetrium(lapisan yang terluar yang berfungsi sebagai pelindung uterus), miometrium (lapisan yang kaya akan sel otot dan berfungsi untuk kontraksi dan relaksasi uterus dengan melebar dan kembali ke bentuk semula setiap bulannya), dan endometrium (lapisan terdalam yang kaya akan sel darah merah. Bila tidak terjadi pembuahan maka dinding endometrium akan meluruh bersamaan dengan sel ovum matang); 7. cervix merupakan bagian dasar dari uterus yang bentuknya menyempit sehingga disebut juga sebagai leher rahim. Menghubungkan uterus dengan saluran vagina dan sebagai jalan keluarnya janin dari uterus menuju saluran vagina; 8. saluran vagina merupakan saluran lanjutan dari cervic dan sampai pada vagina; 9. klitoris merupakan tonjolan kecil yang terletak di depan vulva, sering disebut dengan klentit. Setelah wanita mengalami ovulasi maka sel ovum akan mengalami 2 kemungkinan. Kemungkinan pertama, tidak terjadi fertilisasi maka sel ovum akan mengalami menstruasi yaitu luruhnya sel ovum matang yang tidak dibuahi bersamaan dengan dinding endometrium yang robek. Peristiwa ini terjadi secara periodik/sikus dengan
23
SCIENCE-2010 kisaran waktu tiap siklus sekitar 28-35 hari setiap bulannya. Kemungkinan kedua, terjadi fertilisasi yaitu peleburan antara sel sperma dengan sel ovum yang telah matang dan menghasilkan zygot. Zygot akan menempel/implantasi pada dinding uterus dan tumbuh berkembang menjadi embrio dan janin. Keadaan demikian disebut dengan masa kehamilan/gestasi/nidasi. Janin akan keluar dari uterus setelah berusia 40 minggu/288 hari/9 bulan 10 hari. Peristiwa ini disebut dengan kelahiran. Fertilisasi mengalami beberapa tahapan waktu. Tahapan tersebut sebagai berikut. 1. Beberapa jam setelah fertilisasi zygot akan membelah secara mitosis menjadi 2 sel, 4, 8, 16 sel. 2. Pada hari ke-3 atau ke-4 terbentuk kelompok sel yang disebut morula. Morula akan berkembang menjadi blastula. Rongga blastosol berisi cairan dari tuba fallopi dan membentuk blastosit. Lapisan dalam blastosit membentuk inner cell mass. Blastosit dilapisi oleh tropoblas (lapisan terluar blastosit) yang berfungsi untuk menyerap makanan dan merupakan calon tembuni/plasenta/ari-ari. Blastosit akan bergerak menuju uterus dengan waktu 3-4 hari. 3. Pada hari ke-6 setelah fertilisasi, trophoblas akan menempel pada dinding uterus/proses implantasi dan akan mengeluarkan hormon HCG (hormon Chorionik
gonadotrophin). Hormon ini melindungi kehamilan dengan menstimulasi produksi hormon progesteron dan estrogen sehingga mencegah menstruasi. 4. Pada hari ke-12 setelah fertilisasi, embrio telah kuat menempel pada dinding uterus. 5. Fase gastrula terjadi pada hari ke-21. Plasenta akan terus berkembang dari trophoblas dan mulai terbentuk 3 lapisan dinding embrio. Lapisan dinding embrio inilah yang akan berdiferensiasi menjadi organ-organ tubuh. Organ tubuh akan berkembang semakin sempurna seiring bertambahnya usia kandungan. Pada masa kehamilan, terdapat beberapa hormon yang berperan. Hormon yang berperanan dalam kehamilan, yaitu: 1. progesteron dan estrogen, hormon yang berperan dalam masa kehamilan 3-4 bulan pertama. Setelah itu fungsinya diambil alih oleh plasenta. Hormon estrogen makin banyak dihasilkan seiring dengan bertambahnya usia kandungan karena fungsinya merangsang kontraksi uterus. Sedangkan hormon progesteron semakin sedikit karena fungsinya menghambat kontraksi uterus;
24
SCIENCE-2010 2. prolaktin merupakan hormon yang disekresikan oleh plasenta dan berfungsi untuk memacu glandula mamae untuk memproduksi air susu, serta untuk mengatur metabolisme tubuh ibu agar janin (fetus) tetap mendapatkan nutrisi; 3. HCG (hormon chorionic gonadotrophin) merupakan hormon untuk mendeteksi adanya kehamilan. Hormon ini bekerja pada hari ke-8 hingga minggu ke-8 pada masa kehamilan. Hormon ini ditemukan pada urine wanita pada uji kehamilan; 4. hormon oksitosin merupakan hormon yang berperan dalam kontraksi uterus menjelang persalinan. Menstruasi adalah keluarnya darah dari kelamin wanita. Hal itu disebabkan oleh terjadinya peluruhan dinding rahim karena tidak terjadi pembuahan pada sel telur wanita. Siklus menstruasi terdiri dari 4 fase yaitu: 1. fase menstruasi yaitu peristiwa luruhnya sel ovum matang yang tidak dibuahi bersamaan dengan dinding endometrium yang robek. Peristiwa ini diakibatkan juga karena berhentinya sekresi hormon estrogen dan progresteron sehingga kandungan hormon dalam darah menjadi tidak ada; 2. fase proliferasi/fase folikuler ditandai dengan menurunnya hormon progesteron sehingga memacu kelenjar hipofisis untuk mensekresikan FSH dan merangsang folikel dalam ovarium, serta dapat membuat hormon estrogen diproduksi kembali. Sel folikel berkembang menjadi folikel de Graaf yang masak dan menghasilkan hormon estrogen yang merangsang keluarnya LH dari hipofisis. Estrogen dapat menghambat sekresi FSH tetapi dapat memperbaiki dinding endometrium yang robek; 3. fase ovulasi/fase Luteal ditandai dengan sekresi LH yang memacu matangnya sel ovum pada hari ke-14 sesudah mentruasi 1. Sel ovum yang matang akan meninggalkan folikel dan folikel akan mengkerut dan berubah menjadi corpus luteum. Corpus luteum berfungsi untuk menghasilkan hormon progesterone. Hormon ini berfungsi untuk mempertebal dinding endometrium yang kaya akan pembuluh darah; 4. fase pasca ovulasi/fase sekresi ditandai dengan Corpus luteum yang mengecil, menghilang dan berubah menjadi Corpus albicans yang berfungsi untuk menghambat sekresi hormon estrogen dan progesteron sehingga hipofisis aktif mensekresikan FSH dan LH. Dengan terhentinya sekresi progesteron maka penebalan dinding
25
SCIENCE-2010 endometrium akan terhenti sehingga menyebabkan endometrium mengering dan robek. Terjadilah fase pendarahan/menstruasi.
Gambar Siklus mentsruasi Sumber : http://images.google.co.id/images?hl=id&q=BIOLOGY&gbv=2 Soal 1. Faktor eksternal berikut ini mempengaruhi pertumbuhan, kecuali ... a. Nutrisi b. Tanah c. Sinar matahari d. Hormon 2. Hewan berikut mengalami metamorfosis lengkap, kecuali ... a. Belalang c. Nyamuk b. Kupu-kupu d. Capung 3. Masa pubertas pria dipengaruhi oleh hormon a. Estrogen b. Progesteron c. Testosteron d. FSH 4. Metamorfosis kupu – kupu yang benar adalah.... a. Pupa – larva – telur – kupu-kupu
c. Larva – telur – pupa – kupu-kupu
b. Telur – larva – pupa – kupu-kupu
d. Telur – pupa – larva – kupu-kupu
26
SCIENCE-2010 5. Ovulasi terjadi pada hari ke .... dari siklus menstruasi. a. 1 b. 7 c. 14 d. 21 6. Jelaskan dengan bahasamu sendiri gambar daur hidup laron di bawah ini!
7. Bayi baru lahir selalu menangis. Banyak orang memaknai hal tersebut berdasarkan sudut pandang mereka masing-masing. Berdasarkan sudut pandang ilmiah, mengapa bayi menangis ketika baru dilahirkan?Jelaskan!
27
