Biology Class

Metabolisme sangat penting bagi makhluk hidup untuk kelangsungan hidupnya. Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi didalam tubuh makhluk hidup, mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai makhluk hidup yang susunan tubuhnya sangat kompleks. Metabolisme terdiri atas dua proses  sebagai berikut.

1. Anabolisme

Anabolisme adalah proses-proses penyusun enrgi kimia melalui sintesis senyawa-senawa organik.

2. Katabolisme

Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi  dari senyawa-senyawa organik melalui proses respirasi.

A. Enzim dan fungsinya

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup didalam protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatau senyawa yang berikatan dengan protein. Enzim mempunyai dua fungsi pokok yaitu :

1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.

2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda dalam waktu yang sama.

Bentuk enzim yang tidak aktif diebut zimgen. Enzim tersusun atas dua bagian :

1. Apoenzim

Apoenzim adalah bagian protein dari enzim, bersifat tidak tahan panas, dan berfungsi menentukan kekhususan dari enzim.

2. Koenzim

Koenzim disebut gugus prostetik apabila terikat sangat erat pada apoenzim. Sifat-sifat enzim yaitu :

a. enzim mengalami denaturasi yaiu kerusakan pada temperatur tinggi.

b. Efektif dalam jumlah kecil

c. Tidak berubah pada waktu reaksi berlangsung

d. Tidak memengaruhi keseimbangan, tetapi hanya mempercepat reaksi.

e. spesifik untuk reaksi tertentu.

Faktor-faktor yang memengaruhi enzim dan aktifitas enzim yaitu :

1. Temperatur atau suhu

2. Air

3. pH

4. Hasil akhir

5. substrat

Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru.

6. Zat-zat penghambat

Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim.

B. Metabolisme karbohidrat

Karbohidrat adalah senyawa yang tersusun atas unsur-unsur C, H, dan O, karbohidrat setelah dicerna oleh usus akan diserap oleh dinding usus halus dalam bentuk monosakakrida. Hormon yang mengatur kadar gula dalam darah adalah :

1. Hormon insulin, dihasilkan oleh pankreas, berfungsi menurunkan kadar glukosa dalam darah.

2. Hormon adrenalin, dihasilkan oleh korteks adrenal, berfungsi menaikkan kadar glukosa dalam darah.

Macam-macam proses metabolisme karbohidrat

1. Glikogenesis

Glikogenesis adalah proses pembentukan glikogen dari glukosa. Proses pembentukan glikogen yaitu ;

1. Pembentukan glukosa-6-fosfat dari glukosa, dengan bantuan enzim glukokinase dan mendapat tambahan energi dari ATP dan fosfat.

2. glukosa-6-fosfat dengan enzim glukomutase menjadi glukosa-1-fosfat.

3. glukosa-1-fosfat bereaksi dengan UTP dikatalisis oleh uridil transferase menghasilkan uridin difosfat glukosa dan pirofosfat.

4. Kondensasi antara UDP-glukosa dengan glukosa nomer 1 dalam rantai glikogen primer menghasilkan rantai glikogen baru dengan tambahan satu unit glukosa

2. Glikolisis

Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piiruvat. Sifat-sifat peristiwa glikolisi adalah

a. Oksidasi glikogen menjadi piruvat laktat

b. Dapat berlangsusng secara aerob dan anaerob

c. diperlukan adanya enzim dan energi

d. Menghasilkan karbohidrat beratom tiga

e. Terjadi sintesis ATP dari ADP + Pi.

Pda peristiwa glikolisis aerob dihasilkan piruvat, sedangkan pada glikolisi anaerob dihasilkan laktat melalui piruvat.

Glikoneogenesis adalah pembentukan glukosa dari piruvat. Sifat-sifat peristiw glikoneogennesis yaitu:

a. Merupakan reaksi yang kompleks

b. terlebih dahulu merubah piruvat menjadi malat

c. Metabolisme piruvat diangkut kedalam mitokondrion dengan cara pengangkutan aktif melalui membran.

3. daur krebs

Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol dan sebagian asetat. Asetat khususnya asetil koenzim-A dapat diolah llebih lanjut dalam suatu proses siklis yang disebut lingkaran trikarboksilat. Hal itu dikemukakan oleh Krebs, sehingga disebut juga daur Krebs.

Tahap-tahap daur asam Daur Krebs yaitu :

a. terurainya asam piruvat atas CO₂ dan suatu zat  yang mempunyai atom C (asetat). Senyawa kemudian bersatu dengan koenzim A menjadi asetil koenzim A.

b. Bersatunya asam oksalo asetat dengan asetil Koenzim a sehingga tersusun asam sutrat

Satu olekul asetil co-a dalam daur krebs menghasilkan 12 ATP. Adapun satu molekul glukosa akan menghasilkan 38 ATP.

c. Metabolisme lipid (lemak)

alipid atau lemak terdapat pada semua bagian tubuh manusia terutama dalam otak. Beberapa peranan biologi dari lipid sebagai berikut.

1. Sebagai komponen struktur membran

2. Sebagai lapisan pelindungpada beberaapa jasad

3. Sebagai bentuk energi cadangan

4. sebagai komponen permukaan sel yang berperan dalam proses kekebalan jaringan.

5. sebagai komponen dalam proses pengangkutan dalam membran  

Lipid yang terdapat sebagai bagian dari makanan hewan merupakan campuran lipid yang sederhana (terpena dan steorida) dan yang kompleks (triasilgliserol, fosfolipid, sfingolipid, dan lilin) berasal dari tanaman maupun jaringan hewan. Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan dari zat0zat organik. Asam lemak adalah suatu senyawa yag terdiri atas panjang hidrokarbon dan gugus karboksilat yang terikat pada ujungnya. Asam lemak mempunyai dua peranan fisiologi yang penting yaitu:

1. Pembentuk fosfolipid dan glikolipid yang merupakan molekul anfipotik sebagai komponen membran biologi.

2. Sebagai sumber energi.

D. Metabolisme protein

Emil Fisher  merupakan orang pertama berhasil menyusun molekul protein dengan cara merangkaikan 15 molekul glisin dengan 3 molekul leusin sehingga diperoleh suatu polipeptida. Molekul protein terdiri atas kesatuan-kesatuan kecil yang disebut asam amino. Asam amino yang satu dengan yang lainnya dihubungkan dengan suatu iktan yang disebut ikatan peptida. Asam amino esensial atau asam amino utama adalah asam amino yang sangat diperlukan oleh tubuh dan harus didatangkan dari luar tubuh manusia karena sel-sel tubuh manusia tidak dapat mensintesis sendiri. Asam amino esensial hanya dapat disintesis oleh sel-sel tumbuhan. Contoh asam amino esensial yaitu leusin, lisin, histidin, arginin, vilin, treonin, fenilalanin, triptofan, isoleusisn,  dan metionin.

Asam amino nonesensial adalah asam amino yang dapat disintesis sendiri oleh tubuh manusia. Contohnya tirosin, glisin, alanin, dan prolin. Fungsi protein   bagi tubuh yaitu :

1. Membangun sel-sel yang rusak.

2. Sumber energi.

3. Pengatur asam basa darah.

4. Keseimbangan cairan tubuh.

5. Pembentuk antibodi.

E. Hubungan metabolisme karbohidrat dengan metabolisme lemak dan protein

Hasil pencernaan lemak (asam lemak dan gliseroll) dan protein (asam amino) masuk kedalam jalur respirasi sel pada titik-titik yang diperlihatkan. Beberapa titik yang sama bekerja untuk mengalirkan kelebihan zat intermedier kedalam jalur anabolisme ke sintesis lemak dan asam amino tertentu.

Daur krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai hasil metabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Hasil dari siklus krebs adalah energi ATP, CO₂, dan H₂O. Hal itu terjadi pada makhluk hidup aerob, sedangkan pada makhluk hidup anaerob tidak menggunakan metabolisme Daur krebs sebagai penghasil energinya.

Glikolisis anaerob adalah proses penguraiana karbohidrat menjadi laktat melalui piruvat tanpa melibatkan O₂ Fermentasi alkohol adalah proses oksidasi glukosa yang menghasilkan etanol dan CO₂.

Peristiwa perubahan biologi yang terjadi pada makhluk hidup yang berupa pertambahan ukuran (volume,massa, dan tinggi) yang bersifat irreversibel disebut pertumbuhan.

A. Tahap-tahap pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan berbunga

1. Tahap awal pertumbuhan

Pertumbuhan pada biji dimulai pada saat proses fisika, kimia, dan biologi mulai berlangsung. Mula-mula terjadi proses fisika saat biji melakukan imbibisi atau penyerapan air sampai biji ukurannya bertambah dan menjadi lunak . Saat air masuk kedalam biji, enzim-enzim mulai aktif sehingga menghasilkan berbagai reaksi kimia.

2. Perkecambahan

Perkecambahn adalah munculnya plantula dari dalam biji yang merupakan hasil pertumbuhan dan perkembangan embrio.Tipe perkecambahan ada dua macam, tipe itu sebagai berikut.

a. Tipe perkecambahan diatas tanah (Epigeal)

Tipe ini terjadi, jika plumula muncul diatas permukaan tanah, sedangkan kotiledon tetap berada didalam tanah.

b. Tipe perkecambahan dibawah tanah (hipogeal)

Tipe ini terjadi, jika plumula dan kotiledon muncul diatas permukaan tanah.

Pada tumbuhan dikotil makanan dieroleh dari kotiledon, sedangkan pada tumbuhan monokotil diperoleh dari endosperm.

3. Pertumbuhan primer

Setelah fase perkecambahan, diikuti pertumbuhan tiga sistem jaringan meristem primer yang terletak diakar dan batang. Pada fase ini tumbuhan membentuk akar, batang, dan daun. Tiga sistem jaringan primer yang terbentuk sebagai berikut.

a. Protoerm, yaitu lapisan terluar yang akan memebentuk jaringan epidermis.

b. Meristem dasar yang akan berkembang menjadi jaringan dasar yang mengisi lapisan korteks pada akar diantara style dan epidermis.

c. Prokambium, yaitu lapisan dalam yang akan berkembang menjadi ilinder pusat, yaitu floem dan xilem.

Pertumbuhan primer pada akar

Akar muda yang keluar dari biji segera masuk kedalam tanah, selanjutnya membentuk sistem perakaran tanaman. Pada ujung akar yang masih muda, terdapat empat daerah perumbuhan sebagai beikut.

a. Tudung akar

Tudung akar atau kaliptra berfungsi sebagai pelindung terhadap benturan fisik ujung akar terhadap tanah sekitar pertumbuhan, memudahkan  akar menembus tanah karena tudung akar dilengkapi dengan sekresi cairan polisakarida.

Perbedaan tudung akar dikotil dan monokotil yaitu :

1. Pada tudung akar dikotil, antara ujung akar dengan kaliptra tidak terdapat batas yang jelas dan tidak memiliiki titik tumbuh pada kaliptra tersebut.

2. pada rudung akar monokotil, antara ujung akar dan kaliptra terdapat batas yang jelas atau nyata dan mempunyai ttitik tumbuh tersendiri yang disebut kalpitrogen.

Sel-sel kaliptra yang dekat dengan ujung akar mengandung butir-butir tepung yang disebut kolumela.

b. Meristem

meristem merupakan bagian dari ujung akar yang selnya senantiasa mengadakan pembelahan secara mitosis.

c. Daerah pemanjangan sel

Daerah pemanjangan sel  terletak dibelakang daerah meristem.

d. Daerah diferensiasi

Pada daerah ini, sel-sel hasil pembelahan dan pemanjangan akar mengelompok sesuai dengan kesamaan struktur.

Pertumbuhan primer pada batang

Pertumbuhan dan perkembangan primer pada batang meliputi daerah pertumbuhan (titik tumbuh), daerah pemanjangan, dan daerah diferensiasi.

4. Pertumbuhan sekunder

Setelah meristem primer membentuk jaringan permanen, kemudian meristem sekunder mengalami pertumbuhan sekunder. Pertumbuhan sekunder hanya terjadi pada pertumbuhan dikotil, yaitu pembentukan kambium yang terbentuk dari parenkim atau kolenkim.

Jika sel kambium membelah kerah luar, akan membentuk sel floem, sebalinya jika kambium membelah kedalam akan membentuk xilem. Pertumbuhan xilem dan floem menyebabkan batang bertambah besar dan terbentuk lingkaran tahun yang dipengaruhi  oleh aktivitas pada musim kemarau dan musim penghujan.

B. Fakktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan

1. Faktor dalam yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan

Faktor dalam yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan yaitu :

a. Faktor gen

Faktor penurunan sifat pada keturunan terkandung didalam gen

b. Zat pengatur tunbuh (hormon)

Zat pengatur tumbuh (hormon) pada tanaman ialah senyawa organik yang dalam jumlah sedikit dapat mendukung, menghambta dan mengubah prose fisiologis tumbuhan. Macam-macam hormon yaitu :

1. Auksin

Auksin ditemukan oleh Darwin dengan percobaan pengaruh penyinaran terhadap koleoktil. Auksin adalah hormon yang berperan merangsang pembelahan sel dan pengembangan sel. Hormon auksin memiliki sifat menjauhi cahaya. Hormon ini diproduksi pada ujung tunas akar dan batang. Bagian auksin yang lebih banyak memiliki kecepatan tumbuh yang lebih besar. Adapun bagian yang kekurangan mengalami pertumbuhan lebih lambat

Pengaruh auksin terhadap perkembangan sel memperlihatkan bahwa auksin dapat menaikkan tekanan osmotik, meningkatkan permeabilitas sel terhadap ai, menyebabkan pengurangan tekanan pada inding-dinding sel, meningkatkan sintesis protein, meningkatkan plastisitas, mengembangnya dinding sel.

Dilihat dari segi fisologi, hormon auksin berpengaruh pada :

a. Pengembangan sel;

b. fototropisme,

c. geotropisme,

d. pertumbuhan akar,

e. partenokarpi,

f. Pembentukan batang.

2. Giberelin

Giberelin ditemukan oleh Kuroshawa dari Jepang. Hormon ini berpengaruh terhadap sifat genetik, pembngaan, penyinaran dan mobilisasi karbohidrat selama perkecambahan, hormonberperan dalam mendukung perpanjangan sel, aktivitas kambium mendukung pembentukan RNA baru, dan sintesis protein.

3. sitokinin

Sitokinin ditemukan oleh Kinetin, sitokinin berfungsi untuk :

a. Merangsang pembelahan sel,

b. Merangsang pembentukan tunas,

c. Menghambat efek dominasi apikal oleh auksin pada batang,

d. mempercepat pertubuhan memanjang.

4. Etilen

Hormon ini berperan pada proses pematangan buahh. Hubungan etilen dengan auksin yaitu etilen memengaruhi pembentukan protein yang diperlukan dalam aktivitas pertumbuhan.

5. Inhibitor

Inhibitor adalah Zata yang menghambat pertumbuhan pada tanaman inhibitor. Zat ini mempunyai  fungsi berlawanan dengan auksin, giberelin, dan sitokinin.

2. Faktor luar yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan

a. Nutrisi

b. Air

c. Cahaya,

d. Suhu

e. Kelembapan.

Untuk mempelajari genetika manusia, biasanya digunakan pedigree (peta silsilah), yaitu catatan asal usul seseorang mulai dari nenek moyang sampai generasi berikutnya dan menerapkan hasil penelitian genetika hewan. Hala itu dikarenakan antara hewan dan manusia mengandung persamaan sifat dan karakter.

Jenis kelamin pada manusia dikendalikan oleh sepasang kromosom seks. Pada pembelahan meiosis seorang perempuan hanya menghasilkan satu macam sel gamet, yaitu X, edang pada aki-laki menghasilkan dua macam sel gamet yaitu X dan Y. Oleh karena itu pada pembuahan ayah akan memberikan kromosom X kepada anak perempuan dan kromosom Y pada anak laki-laki.

Ada beberapa penyakit yang diwariskan oleh kedua orang tua kepada anaknya. Penyakit ini disebut penyakit menurun. Umumnya, penyakit menurun bersifat resesif, sedangkan yang bersifat heterozigot adalah normal carier (pembawa sifat). Penyakit ada yang diwariskan melalui autosom dan kromosom seks.

1. Cacat dan penyakit menurun tidak terpaut seks

a. Albinisme (albino=bule)

Albino adalah kelainan akibat kulit tidak mampu memproduksi pigmen kulit (warna kulit).

b. Gangguan mental

Penyakit yang termasuk gangguan mental, yaitu debil, imbesil, dan idiot. Ciri-ciri gangguan mental yaitu gejala kebodohan, refleks lamban, dan kekurangan pigmen. Gangguan mental biasanya berasal dari pasangan yang kedua orang tuanya normal heterozigot atau normal carier.

2. Penyakit menurun terpaut seks

a. Buta warna

Penyakit ini dikarenakan oleh gen resesif yang terpaut seks (terpaut pada kromosom X). Kemungkinan tipe genotip orang normal dan buta warna sebagi berikut.

XX,X^obX = wanita normal

X^obX^ob     = wanita buta warna

XY          = pria normal

X^obY       = pria buta warna

b. Haemofili

Haemofili adalah kelainan darah dimana darah sukar membeku. Apabila sifat normal dibawa oleh gen X^H, dan sifat haemofili dibawa oleh gen X^h, maka dapat diketahui bila orang memilki genotipe:

X^H X^H, X^H X^h = wanita normal

X^h X^h             = wanita haemofili

X^HY                = pria normal

X^h Y                = pria haemofili

Golongan darah

Penggolongan darah manusia atas ada tidaknya aglutinogen (antigen) tertentu didalam sel darah merah. Golongan darah manusia ada empat macam yaitu :

a. Golongan darah A, apabila dalam sel darah merah terdapat aglutinogen A,

b. golongan darah B, apabila dalam sel darah merah terdapat aglutinogen B,

c. Golongan darah O, apabila dalam sel darah merah tidak terdapt aglutinogen,

d. Golongan darah AB, apabila dalam sel darah merah terdapat aglutinogen A dan aglutinogen B.

Hubungan antara fenotipr dan genotipe  darah, genotipr, dan kemungkinan macam gamet

Mutasi

1. Macam-macam mutasi

Perubahan sifat keturunan secara umum disebut mutasi, mutasi yang menunjukkan fenotipe sedikit berbeda dari sifat normal menimbulkan variasi. Ada dua macam variasi sebagai berikut.

a. Variasi genetis

variasi genetis adalah variasi yang disebabkan oleh perubahan materi genetis. Sifat ini akan diwariskan pada keturunannya.

b. Variasi lingkungan

Variasi lingkungan adalah variasi yang disebabkan oleh perubahan lingkungan. Sifat ini tidak diwariskan kepada keturunannya.

Berdasarkan tempat terjadinya, perubahna materi genetis (mutasi) dibedakan menjadi dua macam sebagai berikut.

a. Mutasi kecil

Mutasi kecil adalah perubahna yang terjadi pada susunan molekul DNA sedangkan lokus gennya tetap, mutasi jenis ini menimbulkan alela.

b. Mutasi besar

Mutasi besar adalah perubahan yang terjadi pada struktur dan susunan kromosom. Istilah khusus untuk mutasi kromosom adalah aberasi.

Berdasarkan faktor penyebabnya, mutasi dapat dibedakan menjdi dua macam yaitu :

a. Mutasi alamiah (spontan)

perubahn genetik yang disebabkan oleh alam, antara lain sinar kosmos, dan sinar ultraviolet.

b. Mutasi induksi (buatan)

perubahan genetik yang disebabkan oleh usaha manusia, antara lain penggunaan bahan radioaktif, dan reaktor atom.

Penyebab terjadinya mutasi disebut mutagen. Mutagen dapat berasal dari :

a. bahan fisika, misalnya radiasi yang dipancarkan oleh bahan radioaktif,

b. bahan kimia, misalnya fenol dan pestisida’

c. bahan biologi, misalnya virus penyebab kerusakan kromosom.

2. Mutasi kromosom

Mutasi kromosom meliputi perubahan jumlah kromosom dan perubahan jumlah kromosom. Kejadian-kejadian yang menyangkut perubahan kromosom, sebagai berikut.

a. Euploidi

euploidi yaitu sel-sel yang mengandung seperangkat kromosom. Jenis-jenis euploidi sebagai berikut.

1. Monoploidi

Organisme monopolidi memilki satu genom dalam sel tubuhnya. Organisme monoploidi kurang kuat dan bersifat steril karena kromosom homolog tidak memiliki pasangan selama meiosis.

2. Diploidi

Organisme diploidi memilki 2 genom pada setiap sel somatis.

3. Poliploidi

Organisme poliploidi memilki kromosom lebih dari 2 genom

b. Aneuploidi

Aneuploidi adalah variasi jumlah kromosom yang hanya menyangkut bagian genom atau salah satu kromosom. Beberapa aneuploidi sebagai berikut.

1. Monosomik

Monosomik adalah peristiwa hilangnya satu kromosom dari sepasang kromosom homolog sehingga menghasilkan dua jenis gamet.

2. Nulisomik

Nulisomik adalah peristiwa hilangnya sepasang kromosom homolog dengan ciri-ciri kurang kuat, kurang fertil, dan daya tahan hidup rendah.

3. Trisomik

Trisomik adalah organisme diploid yang memilki satu kromosom ekstra atau tambahan.

4. Tetrasomik

5. Trisomik ganda

Perubahan struktur kromosom

Perubahan struktur kromosom yaitu penyimpangan yang terjadi didalam kromosom. Ada jenis-jenis perubahan struktur kromosom sebagai berikut.

a. Defisiensi atau delesi

delesi terjadi karena ketika kromosom kehilangan sebagian segmennya.

b. Duplikasi

Duplikasi terjadi ketika kromosom memperoleh tambahan sebagian segmen kromosom lainnya.

c. Inversi G

Inversi G adalah pembalikan urut-urutan pada susunan gen.

d. Translokasi

Translokasi adalah pertukaran sebagian kromosom dengan kromosom non homolog lainnya sehingga menghasilkan efek posisi.