Modul
Materi kelas XII IPA SMU
BAB I
PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN
A.
Pertumbuhan
Pertumbuhan adalah proses pertambahan (jumlah, massa, volume)
sel, bersifat kuantitatif (dapat terukur) dan tidak dapat kembali (irreversible).
Dalam proses pertumbuhan dipengaruhi oleh factor-faktor sebagai berikut:
1. Faktor
Luar, yang meliputi:
a. Nutrisi (makroelemen : C, H, O, N, P, S, Ca, K, Mg ;
mikroelemen :
B, Br, Cu, Co, Mn, Zn, Fe, Ni)
b. Cahaya
(berhubungan dengan fotoperiodisme).
c. Suhu (suhu optimum), Gravitasi
d. Kelembapan, air (imbibisi à mengaktifkan enzim hidrolitik), oksigen
(respirasi), pH
2. Faktor Internal, yang meliputi Gen sebagai pusat kendali genetik serta
hormon
sebagai produk
dari ekspresi gen.
Dalam proses pertumbuhannya tumbuhan memulai proses tersebut melalui 2 proses
pertumbuhan yaitu:
1. Pertumbuhan
primer à terjadi pada bagian meristem
apikal/ujung/pucuk/primer.
Pada pertumbuhan ini terdapat 3 daerah utama yang terbentuk pada proses
pertumbuhan tersebut meliputi:
- Daerah pembelahan sel à pada daerah titik tumbuh akar dan batang.
- Daerah pemanjangan sel à berada tepat dibelakang daerah pembelahan.
- Daerah diferensiasi sel à pada daerah ini terjadi proses pembentukan jaringan-jaringan.
2. Pertumbuhan
sekunder à terjadi pada bagian meristem
sekunder/lateral.
Pada pertumbuhan ini melibatkan peran dari kambium yang terdiri dari:
- Kambium fasikuler : membentuk struktur xilem dan floem sekunder (lingkaran tahun).
- Kambium interfasikuler : membentuk struktur jari-jari empulur
- Kambium gabus (felogen) : membentuk struktur periderm (kulit kayu) yaitu kearah luar membentuk felem dan kedalam membentuk feloderm.
Pada proses
pertumbuhan tumbuhan, terdapat 2 teori titik tumbuh yaitu:
a. Teori
Histogen dari Hanstein yang membagi titik tumbuh akar dan batang menjadi
3 bagian:
1. Dermatogen à membentuk epidermis
2. Periblem à membentuk kortek
3. Plerom à membentuk stele
b. Teori
Tunika Korpus dari Schmidt yang membagi daerah pertumbuhan menjadi 2
bagian:
1. Tunika à lapisan sel yang aktif di bagian luar
2. Korpus à lapisan sel sebelah dalam yang aktif membelah ke segala
arah.
Pertumbuhan pada tumbuhan juga dipengaruhi oleh beberapa hormon-hormon penting
yaitu:
- Auksin (IAA = Indol acetic Acid) à memacu pemanjangan sel bagian pucuk, mempercepat diferensiasi, memacu pembengkokan batang, merangsang pembentukan akar lateral dan serabut, merangsang pembelahan sel kambium vaskuler, memacu dominasi apikal, merangsang perbungaan dan pembentukan buah, merangsang partenokarpi.
- Giberelin à menstimulasi pemanjangan dan pembelahan sel, mempercepat pertumbuhan, perkecambahan biji (memecah dormansi) dan tunas, pertumbuhan bunga serta partenokarpi (menghambat pembentukan biji).
- Sitokinin à merangsang pembelahan sel, pembentukan organ, menunda penuaan (menunda pengguguran daun, bunga dan buah), memacu pertumbuhan kuncup lateral (menekan dominasi apikal), memacu pembesaran sel kotiledon dikotil.
- Gas etilen à merangsang penuaan, pengguguran daun, perbungaan, pemasakan buah, menghambat pemanjangan batang.
- Asam absisat (ABA) à menghambat pertumbuhan (dormansi), membantu pengguguran daun.
- Kalin à meliputi Rhizokalin (merangsang pembentukan akar), Kaulokalin (merangsang pembentukan batang), Filokalin (merangsang pembentukan daun), dan anthokalin (merangsang pembentukan bunga).
- Asam traumalin à mempercepat penyembuhan luka.
B. Perkembangan
Perkembangan merupakan proses menuju
kedewasaan dengan sifat tidak dapat terukur (kualitatif) dan juga irreversible.
Sedangkan pertumbuhan dan perkembangan
pada hewan meliputi beberapa tahapan fase embrionik, yaitu:
a. Pembelahan
(Cleavage) dan Blastulasi à Zigot setelah
terbentuk akan mengalami Cleavage dimulai di bagian oviduct dan dalam 5-10 hari
akan melakukan nidasi sendiri pada dinding uterus (endometrium). Setelah tahap tersebut kan melakukan pembelahan secara
mitosis menjadi sekitar 64 sel dan membentuk morula. Morula kan berkembang
menjadi sebuah bola berongga disebut blastula dengan susunan sel berukuran
kecil (mikromer) dan sel berukuran besar (makromer).
b. Gastrulasi à merupakan proses pembentukan lapisan embrional yang akan
menentukan terhadap tipe lapisan tubuh organisme. Pada vertebrata akan
terbentuk 3 lapisan embrional yaitu ektoderm, mesoderm dan endoderm.
c. Morfogenesis à merupakan proses terjadinya gerakan
morfogenetik dari lapisan sel-sel untuk menuju pembentukan jaringan.
d. Diferensiasi dan Spesialisasi à merupakan proses perubahan
struktur, bentuk dan fungsi sel. Hasil dari proses ini 3 lapisan embrional akan
membentuk jaringan spesifik.
e. Induksi embrionik à proses saling mempengaruhi antar
lapisan sel sebelum terbentuk organ.
f. Organogenesis à proses pembentukan organ pada embrio.
Gambaran skematik proses pembentukan embrio sampai fase fetus (pre natal)
seperti gambar berikut:
BAB II
METABOLISME
Metabolisme terdiri dari proses
sintesis senyawa kompleks (anabolisme) dan penguraian senyawa kompleks
(katabolisme).
A. Enzim
Enzim adalah molekul protein yang berperan sebagai biokatalisator dengan
karakteristik terdiri dari bagian:
- Apoenzim à merupakan bagian protein yang labil
b.
Gugus prostetik à 1. Koenzim à senyawa
organik, ex: NADH, FADH, CoASH
2. Kofaktor à ion logam, ex: Cu2=, Zn2+,
Fe2+
Enzim bekerja dengan cara mempercepat reaksi, menurunkan energi aktivasi serta
tidak mengubah kesetimbangan reaksi kimia yang dikatalis. Enzim bekerja dengan
dipengaruhi oleh konsentrasi substrat, enzim sendiri, suhu, dan pH. Enzim
memiliki suatu bagian celah aktif/sisi aktif yang merupakan tempat ikatan kimia
antara enzim dengan substrat selama reaksi terjadi.
B. Respirasi
Respirasi sebagai suatu proses pembongkaran senyawa untuk menghasilkan energi
terbagi menjadi dua kelompok berdasarkan kebutuhan terhadap oksigen, yaitu
respirasi aerobik à oksigen
sebagai akseptor hidrogen terakhir dan respirasi anaerobik
à akseptor
hidrogen senyawa seperti asetaldehid dan asam piruvat.
Respirasi aerobik terjadi menjadi 4 tahap utama, yaitu “Ge De Si Rae”.
- Glikolisis
- Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat (DOAP)
- Siklus Kreb’s (Siklus Asam Sitrat)
- Rantai Transfer Elektron
Gambaran
umum dari beberapa proses respirasi diatas seperti bagan berikut ini:
1. Glikolisis
|
Tahap I-V (awal):
- Glukosa + ATP ---------------------------------------> Glukosa 6-fosfat + ADP
|
- Glukosa 6-fosfat ---------------------------------------> Fruktosa 6-fosfat
|
- Fruktosa 6-fosfat + ATP ------------------------> Fruktosa 1,6- bifosfat + ADP
|
- Fruktosa 1,6-bifosfat ----------------------> gliseraldehid 3- fosfat (PGAL) + DHAP
|
- DHAP (dihidroksiasetonfosfat) <---------------------------> PGAL
|
Tahap VI – X (akhir):
- PGAL + Pi + NAD+ ----------------------------------> 1,3-bifosfogliserat + NADH + H+
|
7.
|
- 1,3-bifosfogliserat + ADP -------------------------------> 3-fosfogliserat + ATP
8.
|
- 3-fosfogliserat ------------------------------------> 2-fosfogliserat
- 2-fosfogliserat -----------------------------------> fosfoenolpiruvat
|
- Fosfoenolpiruvat + ADP + H+ ---------------------------------> piruvat + ATP
Pada proses
glikolisis dapat disimpulkan yaitu:
Tempat : Sitoplasma
Bahan : 1 molekul Glukosa
Produk akhir : 2 ATP, 2 NADH, 2 molekul asam piruvat
2.
Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
Pada proses ini merupakan suatu reaksi antara sebelum produk glikolisis dapat
masuk ke siklus kreb’s. Gambaran singkat dari proses ini seperti bagan berikut
ini:
Pada proses
DOAP dapat disimpulkan yaitu:
Tempat :Matriks mitokondria
Bahan : 2 molekul Asam piruvat
Produk akhir : 2 molekul asetil KoA, 2 NADH, dan juga terbentuk CO2
3. Siklus
Kreb’s
Pada siklus kreb’s produk dari reaksi antara (DOAP) yaitu asetil KoA akan
menjadi senyawa yang memediasi konversi asam oksaloasetat menjadi asam sitrat
sehingga siklus kreb’s juga disebut asam sitrat. Gambaran skematik dari siklus kreb’s seperti pada gambar
berikut ini:
Pada proses
siklus kreb’s dapat disimpulkan yaitu:
Tempat :Matriks mitokondria
Bahan : 2 molekul Asetil KoA
Produk akhir : 2 ATP, 2 FADH, 6 NADH, dan juga terbentuk CO2
4. Rantai Transfer Elektron
Pada proses ini senyawa NADH dan FADH hasil 3 proses sebelumnya akan dikonversi
menjadi ATP melalui suatu rantai respirasi. Reaksi kimia yang terjadi pada
proses ini sebagai berikut:
NADH + H+ + 3ADP + 3Pi + ½ O2 --------> NAD+
+ 4 H2O + 3 ATP
FADH + H+ + 2ADP + 2Pi +
½ O2 --------> FAD+ + 4 H2O + 2 ATP
Jadi pada proses ini dapat disimpulkan bahwa:
Tempat :Membran dalam mitokondria
Bahan : 10 molekul NADH dan 2 molekul FADH
Produk akhir : 34 ATP dan juga terbentuk H2O.
Hasil akhir dari keseluruhan proses diatas adalah 38 ATP jika melewati
suatu komplek electron shuttle yaitu malate-aspartate shuttle,
tetapi jika terjadi transfer elektron melalui gliserol-3-phospat shuttle
akan terbentuk 36 ATP.
Sedangkan untuk jalur respirasi Anaerobik dapat terjadi melalui 2 jalur
yaitu fermentasi alkohol dan fermentasi asam laktat. Kedua proses ini juga
mengalami fase glikolisis sampai terbentuk molekul asam piruvat. Selanjutnnya
jika terjadi fermentasi alkohol, molekul asam piruvat akan dikonversi menjadi
etanol. Reaksi ringkas dari proses tersebut adalah:
Glukosa -----> asam priruvat ------> ethanol(C2H5OH)
+ CO2 + energi
Peristiwa
diatas dibantu dengan adanya enzim yang dimiliki oleh ragi dan melalui proses
anaerobik terbentuk alkohol.
Pada fermentasi asam laktat senyawa asam piruvat selanjutnya akan dikonversi
menjadi asam laktat yang terjadi di sel-sel otot. Gambaran ringkas reaksi
tersebut sebagai berikut:
Glukosa -----> asam piruvat ------> asam laktat (C3H6O3)
+ CO2 + energi
Tetapi pada
hasil fermentasi asam laktat melalui proses glukoneogenesis asam laktat akan
dapat membentuk glukosa kembali setelah konsentrasinya meningkat/tertimbun di
otot.
C. Fotosintesis
Fotosintesis merupakan suatu proses anabolisme yang melibatkan cahaya matahari
serta klorofil dalam kloroplas sebagai akseptor elektron. Proses fotosintesis
terjadi melalui 2 reaksi utama:
1. reaksi
terang (reaksi Hill à dikemukakan
oleh Robert Hill):
Terjadi pada membran tilakoid dan
terjadi proses fotolisis air menjadi O2 dan ion H+.
Pada reaksi
ini terjadi proses fotofosforilasi yang melibatkan kompleks fotosistem I dan
II. Hasil dari fotosistem tersebut adalah H2O (dari fotosistem II)
dan ATP serta NADPH (dari fotosistem I). ATP dan NADPH akan terbentuk jika
mengalami fosforilasi non siklik, sedangkan jika terjadi fosforilasi
siklik hanya terbentuk ATP dan tidak melibatkan fotosistem II. Gambaran
skematik dari proses reaksi terang adalah sebagai berikut:
Pada proses reaksi terang diatas
dari 5 macam jenis klorofil, klorofil a menjadi pusat reaksi dan dibantu oleh
pigmen karoten sebagai pengarah aliran elektron ke pusat reaksi. Proses
fotosistem pada reaksi ini tergantung pada cahaya dengan panjang gelombang
tertentu seperi dibawah ini:
2. Reaksi
gelap (terjadi daur calvin/daur C3)
Terjadi pada bagian stroma kloroplas yang dibagi menjadi 3 proses
penting yaitu:
- karboksilasi à fikasasi CO2 oleh RuBP dan pembentukan APG
- Reduksi APG menjadi PGAL
- Regenerasi kembali RuBP untuk berikatan kembali dengan CO2.
Produk dari
reaksi gelap adalah glukosa yang akan diplomerisasi menjadi polisakarida
amilum/pati/zat tepung.
Gambaran reaksi enzimatik pada daur calvin adalah sebagai berikut:
Pada tumbuhan tertentu terdapat siklus lain yang pada akhirnya akan
menghasilkan polimer seperti hasil dari daur C3 tetapi fiksator CO2
bukan RuBP tetapi senyawa lain yaitu PEP (Phospoenolpiruvat ) seperti daur
Hatch-Slack/daur C4 pada tanaman kaktus, jagung, tebu dan daur CAM
(crassulaceaen acid metabolism) pada tumbuhan sukulen dan nanas.
Daur C4 dan daur CAM terlihat seperti gambar berikut ini:
Daur C4
Daur CAM
D. Kemosintesis
Merupakan proses asimilasi karbon yang terjadi pada bakteri kemoautotrof tanpa bantuan
klorofil. Bakteri tersebut akan mengoksidasi senyawa anorganik tertentu menjadi
senyawa organik pada proses asimilasi karbon.
Bakteri yang terlibat dalam proses
ini seperti:
a. Nitrosomonas dan Nitrosococcus (mengubah
amoniak menjadi asam nitrit)
2NH3 + 3O2 à 2HNO2 + 2 H2O + Energi
b. Nitrobacter (mengubah asam nitrit menjadi asam
nitrat)
2HNO2 + O2 à 2HNO3
+ Energi
c. Thiobacillus, Begiaota (mengubah sulfur
menjasi asam sulfat)
2S + 2H2O + 3O2 à
2H2SO4 + Energi (284,4 kal)
BAB III
SUBSTANSI
GENETIK
Dalam proses regenerasi, kontrol genetik sangat ditentukan oleh mekanisme kerja
gen yang terdapat dalam kromosom sel makhluk hidup. Gen berada baik pada
organisme eukariot maupun prokariot.
Kromosom sendiri sebagai tempat gen berada memiliki bentuk yang
berbeda-beda tiap nomor kromosom pada sel makhluk hidup yang bersangkutan.
Kromosom merupakan suatu molekul nukleoprotein yang terdiri dari
Asam nukleat dalam hal ini yaitu benang DNA yang terkondensasi membentuk
struktur seperti solenoid padat dan terikat oleh suatu protein
pemintal/pemampat benang DNA tadi yang dikenal dengan protein histon. Secara
umum protein dari kromosom memang utamanya disusun oleh 5 macam protein
histon dan beberapa molekul protein lainnya. Protein histon kaya dengan asam
amino lisin dan arginin. Protein histon bermuatan positif karena
memiliki gugus amino bebas yang mudah berikatan dengan DNA yang memiliki muatan
negatif karena banyak mengandung gugus phospat. Akibatnya keduanya akan
membentuk struktur seperti solenoid. Kromosom berdasarkan bentuknya
dikategorikan menjadi 4 macam yaitu:
1. Telosentrik à jumlah lengan 1 dengan sentromer di
salah satu ujung
2. Akrosentrik à lengan tidak sama panjang dan
sentromer mendekati salah
satu ujung
3. Submetasentrik à lengan tidak sama panjang dan
letak sentromer di
tengah serta berbentuk seperti huruf L atau J
4. Metasentrik à memiliki lengan sama panjang dan
letak sentromer di
tengah serta bentuk seperti huruf V
Sedangkan berdasarkan fungsinya kromosom dibedakan menjadi kromosom sex
(gonosom) dan kromosom tubuh (autosom).
Gambaran
struktur dari kromosom makhluk hidup adalah sebagai berikut:
Gen sendiri adalah merupakan
segmen/penggalan dari benang DNA kromosom yang nantinya akan diterjemahkan
menjadi produk penting gen yaitu Protein. Segmen gen ini sendiri
yang biasanya disebut dengan lokus gen. Sedangkan gen-gen yang
menempati suatu lokus yang bersesuaian dari kromosom homolog (kromosom
dengan bentuk, fungsi dan komposisi sama) dikenal dengan alela.
Gen sendiri sebagai suatu segmen DNA akan menduplikasi pada saat reproduksi
sel/pembelahan sel sesuai dengan fungsi gen sebagai penyampai informasi genetik
pada generasi selanjutnya.
Asam nukleat yang menjadi syarat fundamental suatu benda dikatakan hidup
terdiri 2 macam yaitu DNA dan RNA. DNA memiliki unit tunggal/monomer yang biasa
disebut nukleotida yang terdiri dari Gula pentosa, Phospat
dan Basa Nitrogen. DNA yang memiliki rantai panjang nukleotida lazim
disebut dengan polinukleotida.
DNA (Deoxyribonucleotide Acid) dan RNA (Ribonucleotide Acid) masing-masing
memiliki karakteristik yang khas seperti pada tabel berikut:
No
|
Ciri-ciri
|
DNA
|
RNA
|
1
|
Gula Pentosa
|
Deoksiribosa
|
Ribosa
|
2
|
Tempat/Letak
|
Inti, mitokondria, kloroplas
|
Sitoplasma, ribosom, mitokondria,
plastida, dan ribosom
|
3.
|
Komposisi Basa Nitrogen
|
Purin; adenin (A) dan guanin (G)
Pirimidin : sitosin (C/S) dan timin
(T)
|
Purin; adenin (A) dan guanin (G)
Pirimidin : sitosin (C/S) dan Urasil
(U)
|
4
|
Fungsi
|
Sintesis protein dan hereditas
|
Sintesis protein
|
5
|
Bentuk
|
Double strand/untai ganda
heliks/berpilin
|
Singgle strand/untai tunggal
|
RNA yang
terlibat dalam sintesis protein terdiri dari 3 macam, yaitu:
a. RNAd (RNA duta) atau mRNA (mesenger RNA) à disintesis oleh DNA inti dan
berperan untuk membawa pesan genetik dari DNA template/cetakan DNA.
b. tRNA (transfer RNA) à disintesis oleh DNA mitokondria dan
berperan dalam proses polimerisasi asam amino saat sintesis protein dengan membawa
asam amino sesuai kode dari mRNA/RNAd.
c. rRNA (ribosomal RNA) à disintesis oleh DNA inti dan
berperan dalam sintesis protein di ribosom serta sebagai unsur struktural
ribosom.
Gambaran
dari beberapa nukleotida pada DNA seperti skema berikut ini:
Replikasi
DNA
Dalam proses genetik di dalam sel, DNA memiliki sifat heterokatalitik artinya
dapat mensintesis senyawa lain dan juga bersifat autokatalitik yaitu dapat
menduplikasikan dirinya sendiri melalui proses replikasi DNA.
Dari
penelitian yang dilakukan oleh para ahli biosains, ada 3 hipotesis yang
diberikan untuk menggambarkan peristiwa replikasi DNA, yaitu:
1. Secara Konservatif à DNA induk tidak
membuka(memisah)/keseluruhan untai induk dipertahankan tetapi tetap sebagai
acuan sintesis dan molekul DNA induk akan membentuk molekul DNA baru.
2. Secara Semikonservatif à DNA induk akan memisah dan
masing-masing akan membentuk untai DNA baru sehingga hasil akhir adalah pita
DNA terdiri dari DNA induk dan DNA lama dan baru.
3. Secara Dispersif à DNA induk putus menjadi beberapa
bagian kemudian segmen-segmen DNA parental baru akan terbentuk menempati
berselang-seling pada untai DNA yang baru.
Namun sampai saat ini yang dijadikan acuan untuk proses replikasi DNA
adalah model hipotesis kedua yaitu semikonservatif seperti yang diajukan oleh
eksperimen M. S. Meselson dan F. W. stahl (1958) dengan subjeknya bakteri E.
coli. Model replikasi DNA seperti hipotesis dari pakar tersebut seperti
gambar berikut ini:
Sintesis
Protein
Secara
ringkas proses sintesis protein terjadi dengan urutan sebagai berikut:
1. DNA template pada benang DNA sense
akan membentuk mRNA/RNAd dengan bantuan enzim RNA polimerase di nukleus à terjadi proses transkripsi.
2. mRNA yang terbentuk akan membawa
kode-kode genetik dari DNA template menuju sitoplasma untuk bertemu dengan tRNA
yang telah membawa asam amino sesuai dengan kode mRNA dibantu dengan ribosom à terjadi proses translasi.
3. Asam-asam amino akan terangkai
dengan ikatan peptida membentuk suatu polipeptida/protein.
Pada bagian mRNA terdapat kode-kode genetik yang terdiri dari 3 basa
nitrogen/triplet yang disebut kodon dan akan berpasangan dengan
triplet dari tRNA yang disebut antikodon saat translasi di
sitoplasma.
Gambaran
skematik dari proses sintesis protein seperti skema berikut ini:
BAB IV
REPRODUKSI SEL
Setiap sel dalam regenerasinya akan
mengalami peristiwa pembelahan (division). Dalam proses pembelahan sel
dikenal ada 3 macam yaitu amitosis, mitosis dan meiosis.
Pada pembelahan secara amitosis (direct division) terjadi tanpa adanya
suatu tahapan pembelahan yang diawali oleh proses kariokinesis/pembagian
inti serta dilanjutkan dengan sitokinesis/pembagian sitoplasma.
Peristiwa pembelahan ini biasanya terjadi pada kelompok protista yaitu protozoa
dan alga satu sel/uniseluler serta pada kelompok bakteri.
Dalam proses siklus sel, terjadi 4 tahapan utama sebelum dihasilkan sel
anak yaitu:
- tahap G1 à yaitu tahap sintesis komponen sel (tumbuh primer) yang terjadi sekitar kurang lebih 9 jam.
- tahap S à yaitu tahap sintesis dimana terjadi proses duplikasi/ replikasi DNA yang terjadi kurang lebih sekitar 10 jam.
- tahap G2 à yaitu tahap pertumbuhan sekunder sampai menjelang mitosis dengan waktu sekitar 2 jam
- Mitosis à tahap pembelahan sel dengan 4 tahapan dengan rentang waktu 1 jam.
Tahapan dari
G1 – S – G2 dikenal dengan tahapan Interfase
(“tahap istirahat”) dalam siklus sel.
Mitosis
Memiliki 4 tahapan utama yaitu : P-M-A-T
- Profase à memiliki ciri utama membran nukleus dan nukleolus menghilang, kromosom menebal, sentriol migrasi pada 2 kutub yang berbeda, spindel pembelahan mulai terbentuk.
- Metafase à memiliki ciri kromosom berada tepat pada bagian ekuator pembelahan, serta bagian spindel telah berikatan dengan kromatid
- Anafase à memiliki ciri terjadi pergerakan kromatid menuju 2 kutub berbeda setelah sentromer membelah.
- Telofase à memiliki ciri yaitu terbentuk cincin aktin, terjadi sitokinesis, terjadi pembentukan membran nukleolus kembali.
Meiosis
Merupakan pembelahan sel yang memiliki 2 tahapan yaitu meiosis I dan meiosis
II.
Meiosis I à disebut pembelahan
reduksi karena terjadi reduksi set kromosom pada tahapan pembelahannya.
Terdiri dari 4 fase:
a. Profase I
à memiliki 5
tahap utama:
·
Leptoten : kromosom mengalami penebalan seperti bentuk single.
·
Zigoten : kromosom yang homolog membentuk bivalen
(berpasangan)
·
Pakiten : terjadi pemendekan bivalen
·
Diploten : kromatid memisah membentuk tetrad setelah homolog
merenggang
·
Diakinesis : sentromer dari homolog kromosom
tadi merenggang dan terjadi pemendekan kromatid
b. Metafase I à bentukan bivalen dari kromosom
homolog berjejer di tengah bidang pembelahan.
c. Anafase I
à terjadi
pemisahan kromatid menuju kutub yang berlawanan.
d. Telofase
I à terjadi
sitokinesis dan terbentuk 2 sel anak yang haploid.
Pada meiosis I terjadi peristiwa penting yaitu pindah silang/crossing
over pada bagian lengan non sister chromatid (kromatid bukan
kakak beradiik dari sepasang kromosom homolog) sehingga akan terbentuk
sel anak yang tidak lagi identik dengan induk (tahap Diploten Profase I).
Meiosis II à disebut juga pembelahan
equational karena hanya terjadi tahapan pembelahan seperti “mitosis”.
Tahapan pada meiosis II meliputi:
a.Profase II
b.Metafase II
c.Anafase II
d.Telofase II
Secara
ringkas perbedaan antara mitosis dengan meiosis seperti tabel berikut:
No
|
Pembeda
|
Mitosis
|
Meiosis
|
1
|
Tempat terjadinya
|
Secara umum di sel tubuh/sel
somatis, tetapi juga terjadi pada proliferasi sel induk gamet dan pembentukan
gamet
|
Terjadi pada pembentukan sel
germinal/sel kelamin
|
2
|
Tujuan
|
Proliferasi/perbanyakan sel dan
regenerasi sel
|
Untuk mengurangi set kromosom sel
induk
|
3
|
Jumlah sel anak
|
2 sel
|
4 sel
|
4
|
Kromosom sel anak
|
2n à 2n atau n à n
|
2n à n
|
5
|
Sifat sel anak
|
Identik dengan sel induk
|
Tidak identik dengan sel induk
|
BAB V
POLA-POLA
HEREDITAS DAN HEREDITAS MANUSIA
Pada dasarnya prinsip pewarisan sifat
dari induk pada filial/keturunannya pertama kali dikemukakan oleh percobaan
dengan Pisum sativum (ercis) oleh Mendell (1822-1884). Mendell
mengemukakan 2 hukum yang terkait dengan hereditas yaitu:
A. Hukum
Mendell
Hukum Mendell I (segregasi) à dalam proses gametogenesis pada individu heterozigot
akan terjadi pemisahan gen secara bebas. Hukum ini diperoleh pada persilangan
genotip monohibrid.
Misalnya, pada
individu dengan genotip Bb akan menghasilkan gamet B dan b saat gametogenesis.
Hukum Mendell II (asortasi) à gen-gen dari sepasang alela akan memisah selama meiosis
dan akan membentuk gamet kembali secara bebas.
Misalnya, pada
individu dengan genotip BbKk à B --->K =
BK
B ---> k = Bk
b ---> K = bK
b ---> k = bk
Hukum Mendell
II diperoleh pada persilangan genotip dihibrid.
Dari hukum Mendell diatas sifat dominan akan menutupi terhadap sifat resesif
ketika terjadi persilangan (hibrid). Disamping itu dalam persilangan organisme
terjadi beberapa penyimpangan dari hukum Mendell yang biasanya dikenal dengan
penyimpangan semu hukum Mendell.
B. Penyimpangan
Semu Hukum Mendell
Peristiwa yang termasuk di dalam penyimpangan semu hukum Mendell antara lain:
a. Intermediet à muncul ketika sifat dominan bertemu dengan sifat resesif
dalam arti pada kondisi heterozigot sifat dominan tidak lagi sepenuhnya
menutupi sifat resesif karena keduanya memiliki probabilitas sama. Contoh:
munculnya warna merah muda pada persilangan bungan warna merah dan putih.
b. Epistasis dan
hipostasis à muncul pada persilangan dimana gen dominan atau resesif
menutupi terhadap gen dominan atau resesif yang lain yang bukan alelanya dimana
gen yang menutupi bersifat epistasis dan yang tertutupi bersifat hipostasis.
Hasil persilangan ini akan menghasilkan perbandingan fenotip 12 : 3 : 1.
Contoh: warna gandum bulu ayam, warna tubuh mencit, dll.
c. Kriptomeri
à muncul karena satu gen dominan yang
tidak memunculkan pengaruhnya jika sendiri tanpa gen dominan lanilla dan
apabila gen dominan tersebut bergabung akan memunculkan individu dengan fenotip
baru. Hasil persilangan seperti ini akan memiliki perbandingan fenotip 9: 3 :
4. Contoh: Hasil persilangan oleh Correns (1912) pada bunga Linaria
maroccana.
d. Polimeri à muncul
akibat terjadi pembastaran heterozigot dengan banyak sifat beda yang berdiri
sendiri Namur mempengaruhi bagian yang sama pada organisme. Hasil persilangan
ini akan menghasilkan perbandingan fenotip 15 : 1. Contoh: kulit gandul, kulit
manusia, dll.
e. Interaksi
antargen à terjadi karena interaksi saling
mempengaruhi antara 2 pasang gen atau lebih. Tetapi hasil hibrid ini tidak
menyimpang dari perbandingan fenotip dihibrid hukum Mendell yaitu 9 : 3 : 3 :
1, akan tetapi muncul dua sifat baru yang berbeda dari parentalnya. Contoh:
pial pada ayam.
f. Gen
Komplementer à terjadi akibat interaksi antar gen
yang saling melengkapi dan apabila salah satu gen tidak muncul, maka ekspresi
statu karakter akan hilang. Perbandingan fenotip hasil persilangan ini 9 : 7.
Contoh: bisu tuli pada manusia, pigmen pada kacang Manis (Lathyrus odoratus).
C.
Tautan/Pautan serta Pindah Silang (Crossing over)
Peristiwa tautan dikemukakan oleh
Sutton dimana dia berpendapat bahwa jika ada gen –gen yang mengendalikan dua
sifat beda berada pada kromosom yang sama maka gen-gen tersebut tidak dapat
memisah secara bebas. Disamping itu untuk gen-gen yang berdekatan lokusnya akan
cenderung memisah bersama-sama à disebut linkage
(tautan). Kondisi tautan
dapat diuji dengan tes cross dihibrid. Jika;
1. gen bebas
(tidak ada tautan) à perbandingan
fenotip F2 = 1 : 1 : 1 : 1
2. Pautan sempurna
à jika KP (kombinasi parental) : RK (rekombinan)
adalah 1 : 1
3. Tautan tak
sempurna (pindah silang/crossing over) à KP > 50%
dan RK
< 50%.
(baik pada susunan gen sis/ n : 1 : 1 : n atau trans/ 1 : n : n : 1)
D. Tautan Sex
(Sex linkage)
Pertama kali dikemukakan oleh T. H. Morgan (1901) yang menyimpulkan bahwa dari
percobaan dengan D. melanogaster gen warna mata tertaut pada
kromosom X dan warna merah dominan terhadap putih. Contoh gen yang tertaut pada
kromosom Y adalah penyakit Hypertrichosis.
E. Gagal
berpisah Non disjunction)
Calvin B. Bridge kelompok dari Morgan
memberikan suatu kesimpulan bahwa pada saat pembentukan sel kelamin
kadang-kadang kromosom kelamin tidak memisah secara bebas dan tetap tidak
memisah bersama-sama. Akibat peristiwa ini pada manusia muncul sindrom turner,
klinefelter, wanita super, pria XYY.
F. Gen Letal
Gen dominan ataupun resesif dalam keadaan homozigot akan
menyebabkan kematian individu. Contoh gen letal dominan à Brakifalangi, Huntington Disease HD, gen A* pada tikus.
Sedangkan gen letal resesif à gen ictyosis
congenita, gen m pada sapi, gen g pada jagung.
G. Hereditas
Pada Manusia
Cacat bawaan dan penyakit menurun pada manusia dibedakan menjadi 2 yaitu yang
terpaut pada autosom dan terpaut pada sex kromosom.
a. Penyakit
menurun yang terpaut autosom
1. autosomal
resesif
Ø Albinisme
(bulai) à kelainan pigmen melanin karena
ketidakmampuan pembentukan enzim yang mengkonversi asam amino tirosin menjadi
beta-3,4-dihidroksiphenylalanin yang nantinya akan dirubah menjadi pigmen
melanin.
Ø PKU
(phenylketonuria) à penyakit gangguan mental akibat
ketidakmampuan konversi phenylalanin menjadi tirosin, dimana konsentrasi yang
tinggi dari phenylalanin dalam darah akan mengganggu perkembangan otak.
Ø Cystic fibrosis
(CF) à terjadi kelainan metabolisme protein
sehingga terjadi kemunduran organ-organ tubuh.
Ø Tay-sach à terjadi degenerasi saraf, intelektual dan lemah otot.
Ø DM (Diabetes
Mellitus) à penyakit akibat terjadi proses
hyperglikemia
2. Autosomal
dominan
Ø Thalasemia à penyakit yang menyebabkan eritrosit hemolisis, bentuk
tak teratur, kadar Hb rendah.
Ø Polidaktili à memiliki kelebihan jari pada tangan atau kaki.
Ø Dentinogenesis
Imperfecta à kelainan gigi dimana dentin berwarna
putih susu.
Ø Retinal aplasia
à kelainan yang menyebabkan lahir dalam kondisi buta.
Ø Anonychia à kelainan tidak tumbuhnya kuku dari beberapa jari tangan
atau kaki atau tidak tumbuh sama sekali.
b. Penyakit
menurun yang terpaut sex kromosom
1. Terpaut pada
kromosom Y dan bersifat resesif
Ø Gen resesif wt à tumbuh kulit disela-sela jari kaki/tangan
Ø Gen resesif hg à tumbuh rambut panjang dan kaku di permukaan tubuh.
Ø Gen resesif hp à penyakit hipertrikosis yaitu tumbuh rambut pada bagian
tubuh tertentu seperti di tepi daun telinga.
2. Terpaut pada
kromosom X dan bersifat resesif
Ø Buta warna
(colour blind) à kelainan tidak bisa membedakan warna
baik sebagian ataupun total. Genotip pada penderita ini yaitu:
XcbY (laki-laki buta warna), XY (normal), XcbXcb
(wanita buta warna), XXcb (wanita carier/heterozigot), XX (normal).
Ø Hemofilia à kelainan dimana darah sukar membeku. Dibedakan menjadi 2
yaitu hemofilia A (penderita tidak memiliki antihemofilia globulin [ A HG ] )
dan hemofilia B (penderita tidak memiliki faktor plasma tromboplastin komponen
[PTK] ). Genotip pada penderita ini yaitu:
XY (normal), XhY (laki-laki hemofilia), XX (normal), XhXh
(wanita hemofilia), dan XXh (wanita
carier/heterozigot).
Ø Anodontia à penderita tidak memiliki benih gigi sama sekali pada tulang
rahangnya dan disandi gen a.
Ø Sindrom
Lesch-Nyhan à penderita mengalami pembentukan purin
berlebihan terutama basa guanin. Lambang dari gen untuk penyakit ini yaitu in.
Penderita akan sering kejang, sering merusak jaringan di bibir, kuku, sukar menelan
dan muntah-muntah.
Ø Hidrosefali
tertaut X à terjadi pembesaran rongga kepala
akibat penimbunan cairan serebrospinal.
c. Golongan
darah
1. Sistem A
B O à oleh Karl Landsteiner (1900)
Golongan darah A à homozigot
(IAIA), heterozigot (IAIO)
Golongan darah B à homozigot (
IBIB), heterozigot (IBIO)
Golongan darah AB à bergenotip (IAIB)
Golongan darah O à bergenotip (IOIO)
2. Sistem
Rhesus à oleh Karl Landsteiner dan A. S. Wiener (1940)
Rhesus positif à memiliki
antigen Rh pada darahnya
Genotip: Rh Rh = RR dan Rh rh = Rr
Rhesus negatif à tidak memiliki
antigen Rh pada darahnya
Genotip: rh rh = rr
Jika terjadi pernikahan antara pria rhesus positif (RR) menikah dengan
wanita rhesus negatif (rr) akan menghasilkan filial rhesus positif Rr dimana
antigen Rr pada darah bayi akan di aglutinasi oleh antibodi ibu sehingga
memunculkan peristiwa eritroblastosis fetalis.
3. Sistem MN à oleh Karl Landsteiner dan P.Levine (1927)
Pada golongan darah ini diketahui terdapat antigen M dan N pada eritrosit.
Golongan darah M à genotip LMLM
Golongan darah N à genotip LNLN
Golongan darah MN à genotip LMLN
BAB VI
MUTASI
Substansi genetika pada makhluk hidup akan mengalami perubahan-perubahan
terutama pada DNA. Proses perubahan pada substansi genetika yang terjadi pada
bagian tertentu dari DNA ini biasanya disebut mutasi. Beberapa macam kriteria
mutasi adalah sebagai berikut:
A. Berdasarkan
Jenis sel yang mengalami
Ø Mutasi somatik à mutasi yang terjadi pada sel-sel somatis (sel tubuh).
Terdahulu ada hipotesis bahwa mutasi pada sel ini tidak diturunkan.
Ø Mutasi germinal
à mutasi yang terjadi pada sel-sel germinal (sel kelamin)
dan akan diwariskan pada generasi berikutnya.
B. Berdasarkan
bagian sel yang mengalami
Ø Mutasi gen à mutasi yang terjadi pada gen itu sendiri yang
perubahannya terjadi pada satu nukleotida atau lebih.
Ø Mutasi kromosom
à mutasi yang terjadi pada kromosom dan perubahannya
meliputi perubahan struktur dan jumlah kromosom.
C. Berdasarkan
penyebabnya
Ø Mutasi alami à mutasi yang terjadi secara alami pada sel
Ø Mutasi buatan à mutasi yang
dihasilkan oleh manipulasi manusia.
Mutasi Gen
Mutasi ini juga disebut mutasi titik (point mutation) à mutasi ini terjadi proses penggantian pasangan basa atau
pengurangan/penyisipan basa pada molekul DNA.
- Penggantian pasangan basa à terbagi menjadi transisi dan transversi
Transisi yaitu terjadi penggantian basa
purin dari satu rantai DNA dengan purin lainnya atau dari pirimidin satu dengan
pirimidin yang lainnya. Sedangkan transversi adalah penggantian basa purin
dengan pirimidin atau sebaliknya.
- Pengurangan/penyisipan basa
Proses pengurangan satu atau lebih pasangan
basa nitrogen pada rantai DNA disebut delesi, sedangkan
penyisipan satu atau lebih basa nitrogen disebut insersi/adisi.
Pada mutasi gen, apabila perubahan basa
nitrogen DNA tidak mempengaruhi terhadap produksi protein atau gejala fenotip
disebut dengan silent mutation.
Mutasi Kromosom
Disebut juga aberasi kromosom dan terbagi
menjadi 2 tipe yaitu perubahan struktur dan perubahan jumlah.
- Perubahan struktur Kromosom
Ø Defisiensi/delesi
à pengurangan segmen kromosom
Ø Duplikasi/adisi
à penggandaan segmen kromosom
Ø Inversi à pembalikan segmen kromosom
Ø Translokasi à pertukaran gen antar 2 kromosom yang tidak homolog
- Perubahan jumlah kromosom
- Aneuploidi à mutasi yang menyebabkan perubahan (pengurangan atau penambahan set kromosom pada nomor kromosom tertentu. Terdiri dari:
Ø Monosomik à rumus genom 2n – 1
Ø Trisomik à rumus genom 2n + 1
Ø Tetrasomik à rumus genom 2n + 2
Ø Nulisomik à rumus genom 2n – 2
- Euploidi à mutasi yang menyebabkan penggandaan set kromosom secara menyeluruh pada semua nomor kromosom. Terdiri dari:
Ø Monoploid à terdapat satu genom (n kromosom) pada sel tubuh
Ø Diploid à teradapat dua genom (2n kromosom) pada sel tubuh
Ø Triploid à terdapat tiga genom (3n kromosom) pada sel tubuh
Ø Tetraploid à terdapat empat genom (4n kromosom) pada sel tubuh.
Pada individu yang memiliki susunan triploid atau lebih disebut poliploidi.
Poliploidi berdasarkan sumber kromosom dibedakan menjadi autopoliploidi
dan alloploiploidi. Autopoliploidi terjadi jika penambahan jumlah
kromosom terjadi akibat duplikasi sendiri pada kromosom yang bersangkutan.
Sedangkan allopoliploidi terjadi jika penambahan kromosom bukan dari kromosom
yang bersangkutan melainkan dari luar akibat perkawinan silang dengan individu
lain yang kromosomnya berbeda.
Mutasi alami
dan mutasi buatan
Secara alami replikasi DNA berlangsung sangat teliti dan berdasarkan penelitian
dijelaskan bahwa kemungkinan kesalahan kira-kira < 1 untuk tiap 5 juta
basa DNA baru dan satu mutan untuk tiap 108 – 109
pasangan DNA. Radiasi sinar kosmik, sinar UV matahari, sinar radioaktif alam,
dan unsur radioaktif alam (Th, Ra, dan U) diduga menjadi penyebab mutasi alami.
Sedangkan pada kasus mutasi buatan pertama kali J. H. Muller memberikan
perlakuan sinar X pada D. Melanogaster yang menimbulkan kelabilan
genetik.
Mutagen
Mutagen adalah bahan yang dapat menimbulkan mutasi. Berdasarkan sifatnya
terbagi menjadi:
- Mutagen Biologi à ex: virus rubella, cytomegalovirus, hepatitis virus.
- Mutagen Kimia à ex: alkohol, thalidomide, anticonvulsan, agen alkilasi, asam nitrit, NH2OH, analog basa, kolkisin, aminopurin, dan progestin
- Mutagen Fisika à Th, Ra, U, sinar X, sinar a, sinar b, sinar g, proton, neutron, sinar kosmis.
Beberapa dampak mutasi akibat radiasi oleh sinar-sinar pengion seperti sinar X,
sinar a, sinar b, dan sinar g menyebabkan gangguan replikasi
DNA, terhambatnya sintesis DNA, dan kerusakan sistem perbaikan (repaired) DNA
dan memunculkan mutan-mutan baru.
Tidak ada komentar:
Posting Komentar