Katabolisme Karbohidrat, Lemak dan Protein

biologi materi

Katabolisme Karbohidrat, Lemak dan Protein

Mr Math    September 22, 2019   

Penjelasan Tentang Katabolisme - Katabolisme merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks (organik) menjadi sederhana (anorganik) yang menghasilkan energi. Untuk dapat digunakan oleh sel, energi yang dihasilkan harus diubah menjadi ATP (Adenosin TriPhospat). ATP merupakan gugus adenin yang berikatan dengan tiga gugus fosfat. Pelepasan gugus fosfat menghasilkan energi yang digunakan langsung oleh sel, yang digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, gerak, reproduksi, dan lain-lain. Contoh katabolisme adalah respirasi sel, yaitu proses penguraian bahan makanan yang bertujuan menghasilkan energi. Sebagai bahan baku respirasi adalah karbohidrat, asam lemak, dan asam amino dan sebagai hasilnya adalah CO2(karbon dioksida, air dan energi). Respirasi dilakukan oleh semua sel hidup, sel hewan maupun sel tumbuhan.

                                                        

Katabolisme Karbohidrat

Struktur karbohidrat

Karbohidrat merupakan sumber energi uatama dan sumber serat utama. Karbohidrat mempunyai tiga unsur, yaitu karbon, hydrogen dan oksigen. Jenis-jenis karbohidrat sangat beragam. Karbohidrat dibedakan satu dengan yang lain berdasarkan susunan atom-aromnya, panjang pendeknya rantai serta jenis ikatan. Dari kompleksitas strukturnya karbohidrat dibedakan menjadi karbohidarat sederhana (monosakarida dan disakarida)dan karbohidrat dengan struktur yang kompleks (polisakarida). Selain kelompok tersebut juga masih ada oligosakarida yang memiliki monosakarida lebih pendek dari polisakarida, contohnya adalah satkiosa, rafinosa, fruktooligosakarida, dan galaktooligosakarida

Fungsi dari Karbohidrat

1.        Simpanan energi, bahan bakar dan senyawa antara metabolism

2.        Bagian dari kerangka structural dari pembentuk RNA dan DNA

3.        Merupakan elemen structural dari dinding sel tanaman maupun bakteri.

4.        Identitas sel, berikatan dengan protein atau lipid dan berfungsi dalam proses pengenalan antar sel .

Proses Katabolisme Karbohidrat

Pada Proses katabolisme karbohidrat, sering disebut dengan glikolosis yaitu proses degradasi. Proses degradasi 1 molekul glukosa (C6) menjadi 2 molekul piruvat (C3) yang terjadi dalam serangkaian reaksi enzimatis menghasilkan energi bebas dalam bentuk ATP dan NADH Proses glikolisis terdiri dari 10 langkah reaksi yang terbagi menjadi 2 Fase, yaitu:

- 5 langkah pertama yang disebut fase preparatory

- 5 langkah terakhir yang disebut fase payoff

Fase I memerlukan 2 ATP dan Fase II menghasilkan 4 ATP dan 2 NADP, sehingga total degradasi Glukosa menjadi 2 molekul piruvat menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul NADP.

Pada tahap pertama, molekul D-Glukosa diaktifkan bagi reaksi berikutnya dengan fosforilasi pada posisi 6, menghasilkan glukosa-6-fosfat dengan memanfaatkan ATP Reaksi ini bersifat tidak dapat balik. Enzim heksokinase merupakan katalis dalam reaksi tersebut dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya ialah isomerasi, yaitu pengubahan glukosa-6-fosfat, yang merupakan suatu aldosa, menjadi fruktosa-6-fosfat, yang merupakan suatu ketosa, dengan enzim fosfoglukoisomerase dan dibantu oleh ion Mg2+.

Tahap selanjutnya adalah fruktosa-6-fosfat diubah menjadi fruktosa-1,6-difosfat oleh enzim fosoffruktokinase dibantu oleh ion Mg2+ sebagai kofaktor. Dalam reaksi ini,gugus fosfat dipindahkan dari ATP ke fruktosa-6-fosfat pada posisi 1.

Reaksi tahap keempat dalam rangkaian reaksi glikolisis adalah penguraian molekul fruktosa-1,6-difosfat membentuk dua molekul triosa fosfat, yaitu dihidroksi aseton fosfat dan D-gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim aldolase fruktosa difosfat atau enzim aldolase. Hanya satu di antara dua triosa fosfat yang dibentuk oleh aldolase, yaitu gliseraldehid-3-fosfat, yang dapat langsung diuraikan pada tahap reaksi glikolisis berikutnya. Tetapi, dihidroksi aseton fosfat dapat dengan cepat dan dalam reaksi dapat balik, berubah menjadi gliseraldehid-3-fosfat oleh enzim isomerase triosa fosfat.

Tahap selanjutnya adalah reaksi oksidasi gliseraldehid-3fosfat menjadi asam 1,3 difosfogliserat. Dalam reaksi ini digunakan koenzim NAD+, sedangkan gugus fosfat diperoleh dari asam fosfat. Enzim yang mengkatalisis dalam tahap ini adalah dehidrogenase gliseraldehida fosfat. Pada tahap ini, enzim kinase fosfogliserat mengubah asam 1,3-difosfogliserat menjadi asam 3-fosfogliserat. Dalam reaksi ini terbentuk satu molekul ATP dari ADP dan memerlukan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Pada tahap ini, terjadi pengubahan asam 3-fosfoliserat menjadi asam 2-fosfogliserat. Reaksi ini melibatkan pergeseran dapat balik gugus fosfat dari posisi 3 ke posisi 2. Reaksi ini dikatalisis oleh enzim fosfogliseril mutase dengan ion Mg2+ sebagai kofaktor.

Reaksi berikutnya adalah reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat dari asam 2-fosfogliserat dengan katalisis enzim enolase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor. Reaksi pembentukan asam fosfoenol piruvat ini ialah reaksi dehidrasi.

Tahap terakhir pada glikolisis ialah reaksi pemindahan gugus fosfat berenergi tinggi dari fosfoenolpiruvat ke ADP yang dikatalisis oleh enzim piruvat kinase sehingga terbentuk molekul ATP dan molekul asam piruvat. 

tahap glikolisis

Katabolisme Lemak

      Struktur Lemak

Berdasarkan struktur dan fungsi bermacam-macam lemak menjadi salah satu dasar pengklasifiksian lemak.

           Asam-asam lemak : Merupakan suatu rantai hidrokarbon yang mengandung satu gugus metal pada salah satu ujungnya dan salah satu gugus asam atau karboksil. Secara umum formula kimia suatu asam lemak adalah CH3(CH2)nCOOH, dan  biasanya kelipatan dua.

ü  Rantai pendek : rantai hidrokarbonnya terdiri dari jumlah atom karbon genap 4-6 atom.

ü  Rantai sedang : 8-12 atom

ü  Rantai panjang : 14-26 atom.

Dan asam lemak-asam lemak ini merupakn asam lemak jenuh Sedangkan untuk asam lemak tidak jenuh, adalah yang mempunayi ikatan rangkap atau lebih misalnya palmitoleat, linolenat, arakhidat, dan lain sebagainya. CH3(CH2)7CH=CH(CH2)7COOH (oleat).

Turunan-turunan asam lemak : merupakan suatu komponen yang terbentuk dari satu atau lebih asam lemak yang mengandung alcohol dan disebut ester. Terdapat dua golongan ester yaitu gliserol ester dan cholesterol ester.

1.      Gliserol ester : terbentuk melalui metabolism karbohidrat yang mengandung tiga atom karbon, yang salah satu ataom karon bersatu dengan salah satu gugus alcohol. Reaksi kondensasi antara gugus karboksil dengan gugus alcohol dari gliserol akan membentuk gliserida, tergantung dari jumlah asam lemak dari gugus alkohol yang membentuk raeksi kondensasi. (monogliserida, digliserida, trigliserida)

2.      Kolesterol ester : terbentuk melelui reaksi kondensasi, sterol, kolesterol, dan sam lemak terikat dengan gugus alcohol.

3.      Glikolipid : komponen ini mempunayi sifat serperti lipid, terdiri dari satu atu lebih komponen gula, dan biasanya glukosa dan galaktosa.

4.      Sterol : merupakan golongan lemak yang larut dalam alcohol, Mislanya kolesterol sterol. Berbeda dengan struktur lainnya sterol mempunyai nucleus dengan empat buah cincin yang saling berhubunga, tiga diantaranya mengandung 6 atom karbon, sedang yang keempat mengandung 5 atom karbon.

 Fungsi Lemak

1.      Sebagai penyusun struktur  membran sel Dalam hal ini lipid berperan sebagai barier untuk sel dan mengatur aliran material-material.

2.      Sebagai cadangan energi Lipid disimpan sebagai jaringan adiposa

3.      Sebagai hormon dan vitamin, hormon mengatur komunikasi antar sel, sedangkan vitamin membantu regulasi proses-proses biologis

Proses Katabolisme Lemak

Lemak merupakan salah satu sumber energy bagi tubuh, bahkan kandungan energinya paling tinggi diantara sumber energy yang lain, yaitu sebesar 9kkal/gram. Energi hasil pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam kebutuhan energi. Pemecahan lemak dimulai saat lemak berada didalam system pencernaan makanan. Lemak akan dipecah menjadi asam lemak dan gliserol. Dari kedua senyawa tersebut, asam lemak sebagian mengandung sebagian besar energi, yaitu sekitar 95%, sedangkan gliserol hanya mengandung 5% dari besar energi lemak. Untuk dapat menghasilkan energi , asam lemak akan mengalami oksidasi yang terjadi didalm mitokondria, sedangkan gliserol dirombak secara glikolisis. Gliserol dalam glikolisis akan diubah kembali menjadi dihidroksi aseton fosfat. Oksidasi asam lemak juga melalui lintasan akhir yang dilalui karbohidrat, yaitu siklus krebs.

Setelah berada didalam mitokondria, asam lemak akan mengalami oksidasi untuk menghasilkan energi. Oksidasi asam lemak terjadi dalam dua tahap, yaitu oksidasi asam lemak yang menghasilkan residu asetil KoA dan oksidasi asetil KoA menjadi karbon dioksida melalui siklus krebs.

Katabolisme Protein

Struktur Protein

Dilihat dari tingkat organisasi struktur, protein dapat diklasifikasikan ke dalam empat kelas dengan urutan kerumitan yang berkurang. Kelas-kelas itu adalah :

1.      Struktur primer:  Ini adalah hanya urutan asam amino di dalam rantai protein. Struktur primer protein dilakukan oleh ikatan-ikatan (peptida) yang kovalen.

2.      Struktur sekunder:  Hal ini merujuk ke banyaknya struktur helix-aa atau lembaran berlipatan-B setempat yang berhubungan dengan struktur protein secara keseluruhan. Struktur sekunder protein diselenggarakan oleh ikatan-ikatan hidrogen antara oksigen karbonil dan nitrogen amida dari rantai polipeptida.

3.      Struktur tersier: Hal ini menunjuk ke cara rantai protein ke dalam protein berbentuk bulat dilekukkan dan dilipat untuk membentuk struktur tiga-dimensional secara menyeluruh dari molekul protein. Struktur tersier diselenggarakan oleh interaksi antara gugus-fufus R dalam asam amino.

4.      Struktur kuartener. Banyak protein ada sebagai oligomer, atau molekul-molekul besar terbentuk dari pengumpulan khas dari subsatuan yang identik atau berlainan yang dikenal dengan protomer.

 Fungsi Protein

1.          Membentuk jaringan/ bagian tubuh lain

2.          Pertumbuhan (bayi, anak, pubertas)

3.          Pemeliharaan (dewasa)

4.          Membentuk sel darah

5.          Membentuk hormon, enzim, antibody,dll

6.          Memberi tenaga (protein sparing efek)

7.          Pengaturan (enzim, hormone)

Proses Katabolisme Protein

Asam-asam amino tidak dapat disimpan oleh tubuh. Jika jumlah asam amino berlebihan atau terjadi kekurangan sumber energi lain (karbohidrat dan protein), tubuh akan menggunakan asam amino sebagai sumber energi. Tidak seperti karbohidrat dan lipid, asam amino memerlukan pelepasan gugus amina. Gugus amin ini kemudian dibuang karena bersifat toksik bagi tubuh.

Terdapat  2 tahap pelepasan gugus amin dari asam amino, yaitu:

1.   Transaminasi : Enzim aminotransferase memindahkan amin kepada α ketoglutarat menghasilkan glutamat atau kepada oksaloasetat menghasilkan aspartat

2.   Deaminasi oksidatif : Pelepasan amin dari glutamat menghasilkan ion ammonium Gugus-gugus amin dilepaskan menjadi ion amonium (NH4+) yang selanjutnya masuk ke dalam siklus urea di hati. Dalam siklus ini dihasilkan urea yang selanjutnya dibuang melalui ginjal berupa urin.

Proses yang terjadi di dalam siklus urea digambarkan terdiri atas beberapa tahap yaitu:

1.      Dengan peran enzim karbamoil fosfat sintase I, ion amonium bereaksi dengan CO2 menghasilkan karbamoil fosfat. Dalam raksi ini diperlukan energi dari ATP

2.      Dengan peran enzim ornitin transkarbamoilase, karbamoil fosfat bereaksi dengan L-ornitin menghasilkan L-sitrulin dan gugus fosfat dilepaskan.

3.      Dengan peran enzim argininosuksinat sintase, L-sitrulin bereaksi dengan L-aspartat menghasilkan L-argininosuksinat. Reaksi ini membutuhkan energi dari ATP

4.      Dengan peran enzim argininosuksinat liase, L-argininosuksinat dipecah menjadi fumarat dan L-arginin

5.      Dengan peran enzim arginase, penambahan H2O terhadap L-arginin akan menghasilkan L-ornitin dan urea.

Hubungan Antara Katabolisme Antara Karbohidrat, Lemak, & Protein

Anda sudah mengetahui bahwa di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya? Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa- senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.

Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein (asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi.

Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan. Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

Reproduksi Vegetatif dan Generatif

biologi materi

Reproduksi Vegetatif dan Generatif

Mr Math    Juli 08, 2017   

A. Reproduksi generatif 

adalah terjadinya individu baru yang didahului dengan peleburan dua sel gamet. Peristiwa ini disebut pembuahan. Pembuahan (fertilisasi) pada tumbuhan berbiji akan terjadi kalau didahului adanya proses penyerbukan (persarian/polenasi).

Penyerbukan

Penyerbukan adalah sampainya serbuk sari pada tempat tujuan. Pada tumbuhan Gymnospermae, tujuan serbuk sari adalah tetes penyerbukan, sedangkan pada tumbuhan Angiospermae, tujuan serbuk sari adalah kepala putik.

Macam-macam penyerbukan

a. Berdasarkan penyebab sampainya serbuk sari pada tujuan

1. Anemogami: penyerbukan yang disebabkan oleh angin.

Ciri-ciri tumbuhan yang penyerbukannya dibantu oleh angin ialah:

• bunganya tidak bermahkota
• serbuk sarinya bergantungan kedudukannya
• serbuk sarinya banyak dan ringan
• kepala putiknya besar.

Contohnya: rumput, tebu, dan alang-alang.

2. Zoidiogami: penyerbukan yang dibantu oleh hewan.

Berdasarkan jenis hewannya dapat dibedakan lagi menjadi:

• Entomogami:penyebabnya adalahserangga.Tumbuhan yang penyerbukannya memerlukan bantuan serangga umumnya mempunyai ciri-ciri:
  • mahkota bunga berwarna mencolok
  • mengeluarkan bau yang khas
  • mempunyai kelenjar madu
• Ornitogami: penyerbukan karena bantuan burung, terjadi pada tumbuhan yang bunganya mengandung madu atau air.
• Kiropterogami: penyerbukan karena bantuan kelelawar, terjadi pada tumbuhan yang bunganya mekar pada malam hari.
• Malakogami: penyerbukan karena bantuan siput, terjadi pada tumbuhan yang banyak dilekati siput.

3. Hidrogami: penyerbukan karena bantuan air. Ini pada umumnya terjadi pada tumbuhan yang hidup di dalam air, misalnya Hydrilla.

4. Antropogami: disebut juga penyerbukan buatan atau sengaja, yaitu penyerbukan karena bantuan manusia. Hal ini dilakukan oleh manusia karena tidak terdapatnya vektor yang dapat membantu penyerbukan. Contohnya, tumbuhan vanili.

b. Berdasarkan asal serbuk sari

1. Autogami atau penyerbukan sendiri. Autogami dapat terjadi bila serbuk sari berasal dari bunga yang sama. Autogami sering terjadi pada saat bunga belum mekar disebut kleistogami.
2. Geitonogami atau penyerbukan tetangga, yaitu penyerbukan di mana serbuk sari berasal dari bunga yang berlainan tetapi masih dalam satu individu.
3. Alogami atau penyerbukan silang, yaitu penyerbukan di mana serbuk sari berasal dari bunga individu lain tetapi masih dalam satu species/jenis.
4. Bastar yaitu penyerbukan di mana serbuk sari dan putik berasal dari spesies lain.

Terjadinya penyerbukan belum memberi jaminan akan terjadinya pembuahan, karena buluh serbuk sari yang berasal dari serbuk sari dalam perkembangan selanjutnya belum tentu dapat mencapai sel telur, yang letaknya di dalam bakal buah jauh dari kepala putik.

Pada beberapa jenis tumbuhan penyerbukannya tidak mungkin terjadi secara autogami (penyerbukan mandiri). Hal ini antara lain disebabkan oleh:

1. Dioseus (berumah dua), artinya alat kelamin jantan dan alat kelamin betina terdapat pada individu yang berbeda. Misalnya: melinjo dan salak.

2. Dikogami, bila putik dan serbuk sari suatu bunga masaknya tidak bersamaan. Dikogami dapat dibedakan atas:

• Protandri, bila serbuk sari suatu bunga masak lebih dulu dari pada putiknya. Contohnya: bunga jagung, seledri, dan bawang Bombay.
• Protogini, bila putik suatu bunga masak lebih dulu dari serbuk sarinya. Contohnya: bunga kubis, bunga coklat, dan alpukat.

3. Herkogami, ialah bentuk bunga yang sedemikian rupa, sehingga serbuk sari dari bunga tersebut tidak dapat jatuh pada kepala putiknya, kecuali dengan bantuan manusia atau hewan. Contoh: Anggrek, Vanili, dan lain sebagainya.

4. Heterostili, ialah bunga yang mempunyai benang sari dan tangkai putik tidak sama panjang. Contoh: tumbuhan familia Rubiaceae (kopi, kina, kaca piring, dan lain sebagainya).

Pembuahan

Penyerbukan akan menghasilkan individu baru apabila diikuti oleh pembuahan, yaitu peleburan antara sel kelamin jantan dengan sel kelamin betina. Pada tumbuhan berbiji dikenal ada dua macam pembuahan, yaitu pembuahan tunggal pada Gymnospermae, dan pembuahan ganda pada Angiospermae.

a. Pembuahan tunggal

Terjadi pada tumbuhan Gymnospermae atau tumbuhan berbiji terbuka. Serbuk sari akan sampai pada tetes penyerbukan, kemudian dengan mengeringnya tetes penyerbukan, serbuk sari yang telah jatuh di dalamnya akan diserap masuk ke ruang serbuk sari melalui mikrofil. Serbuk sari ini sesungguhnya terdiri atas dua sel, yaitu sel generatif atau yang kecil dan sel vegetatif yang besar, hampir menyelubungi sel generatif. Serbuk sari ini kemudian tumbuh membentuk buluh serbuk sari, yang kemudian bergerak ke ruang arkegonium. 

Karena pembentukan buluh serbuk sari maka sel-sel yang terdapat di antara ruang serbuk sari dan ruang arkegonium terdesak ke samping akan terlarut. Sementara itu di dalam buluh ini sel generatif membelah menjadi dua dan menghasilkan sel dinding atau sel dislokator, dan sel spermatogen atau calon spermatozoid. Sel spermatogen kemudian membelah menjadi dua sel permatozoid. Setelah sampai di ruang arkegonium, sel vegetatif lenyap, dan kedua sel spermatozoid lepas ke dalam ruang arkegonium yang berisi cairan, sehingga spermatozoid dapat berenang di dalamnya. 

Pada ruang arkegonium terdapat sejumlah sel telur yang besar. Tiap sel telur bersatu dengan satu spermatozoid, sehingga pembuahan pada Gymnospermae selalu mengasilkan zigot yang kemudian tumbuh dan berkembang menjadi embrio. Pembuahan tunggal seperti ini misalnya terjadi pada pohon Pinus.

b. Pembuahan ganda

Terjadi pada tumbuhan Angiospermae atau tumbuhan berbiji tertutup.

1. Perkembangan serbuk sari

Serbuk sari yang jatuh di kepala putih terdiri atas satu sel dengan dua dinding pembungkus, yaitu: eksin (selaput luar) dan intin (selaput dalam). Eksin pecah, kemudian intin tumbuh memanjang membuat buluh serbuk sari. Buluh serbuk sari ini akan tumbuh menuju ke ruang bakal biji. Bersamaan dengan ini inti sel serbuk sari membelah menjadi 2, yang besar didepan adalah inti vegetatif sebagai penunjuk jalan, dan yang kecil di belakang adalah inti generatif. Inti generatif membelah lagi menjadi dua inti generatif atau spermatozoid, yaitu inti generatif 1 dan inti generatif 2.

2. Pembentukan sel telur

Bersamaan dengan perkembangan serbuk sari dalam buluh serbuk sari, di dalam ruang bakal biji sel induk megaspora (megasporosit/makrosporosit) membelah secara meiosis menjadi 4 sel. Tiga di antaranya mati dan yang satu tumbuh menjadi sel megaspora/makrospora (inti kandung lembaga primer). Inti sel megaspora ini selanjutnya membelah mitosis 3x, sehingga terbentuklah 8 inti. Ke-8 inti tersebut kemudian masing-masing akan terbungkus membran sehingga menjadi sel yang terpisah. Karena itu sel-sel di dalam bakal biji sering disebut multigamet.

Langkah berikutnya, 8 sel tersebut membentuk formasi di dalam bakal biji. Tiga sel menempatkan diri di bagian atas bakal biji disebut antipoda. Yang di bagian bawah dekat mikrofil, 3 sel menempatkan diri berdekatan. Yang tengah adalah ovum, sedang mengapitnya sebelah kanan dan kiri adalah sinergid. Dua sel yang tersisa bergerak ke tengah bakal biji dan bersatu melebur membentuk inti kandung lembaga sekunder sehingga menjadi sel yang diploid (2n).

Jika terjadi pembuahan inti generatif 1 membuahi ovum membentuk zigot, sedang inti generatif 2 membuahi inti kandung lembaga sekunder menghasilkan endosperm (3n) sebagai cadangan makanan untuk zigot. Inilah yang dinamakan pembuahan ganda. Sementara itu inti vegetatif akan mati setelah sampai di bakal biji.

• inti generatif 1 (n) + ovum (n) —–> zigot (2n)
• inti generatif 2 (n) + inti kandung lembaga sekunder (2n) —–> endosperm (3n)

Masuknya inti generatif ke dalam ruang bakal biji ada beberapa cara, yaitu:

• Porogami : bila dalam pembuahan masuknya spermatozoid melalui mikrofil.
• Aporogami : bila masuknya spermatozoid tidak melalui mikrofil. Bila masuknya spermatozoid melalui kalaza, maka disebut kalazogami.

Embrio pada tumbuhan berbiji dapat terjadi karena:

a) Amfiksis (amfmiksis), yaitu terjadinya embrio melalui peleburan antara ovum dan sel spermatozoid.

b) Apomiksis,embrio terjadi bukan dari peleburan sel telur dengan sel spermatozoid. Apomiksis dapat terjadi karena:

• Partenogenesis, yaitu pembentukan embrio dari sel telur tanpa adanya pembuahan.
• Apogami, yaitu embrio yang terjadi dari bagian lain dari kandung lembaga tanpa adanya pembuahan, misalnya dari sinergid atau antipoda.
• Embrioni adventif, yaitu embrio yang terjadi dari selain kandung lembaga. Misalnya, dari sel nuselus.

Terjadinya amfimiksis dan apomiksis secara bersama-sama menyebabkan terdapatnya lebih dari satu embrio dalam satu biji. Peristiwa ini disebut poliembrioni. Poliembrioni sering dijumpai pada jeruk, mangga, nangka, dan sebagainya.

Reproduksi Vegetatif

Perkembangbiakan atau reproduksi bertujuan untuk melestarikan keberadaan suatu spesies agar tidak mengalami kepunahan. Pada umumnya reproduksi pada tumbuhan dapat dibedakan atas dua cara, yaitu secara vegetatif (aseksual) dan secara generatif (seksual).

Reproduksi secara Vegetatif (Aseksual)

Yaitu terjadinya individu baru tanpa didahului peleburan dua sel gamet. Dapat dibedakan menjadi dua macam:

Perkembangbiakan vegetatif alami

Yaitu terjadi individu baru tanpa adanya campur tangan manusia. Reproduksi seperti ini terjadi dengan beberapa cara, yaitu:

1. Dengan pembelahan sel, terjadi pada tumbuhan bersel satu, misalnya alga bersel satu Chlorella, Chlamydomonas, dll.
2. Dengan menghasilkan spora vegetatif, misalnya pada tumbuhan paku, fungi, dan ganggang
3. Dengan rhizoma atau akar tinggal: pada irut, bunga tasbih, lengkuas, temulawak, dan kunyit.
4. Dengan stolon atau geragih, misalnya pada pegagan (Sentela asiatica), rumput teki (Cyperus rotundus), arbei, dan lain sebagainya.
5. Dengan umbi batang, misalnya pada kentang (Solanum tuberosum).
6. Dengan umbi lapis, misalnya pada bawang merah (Allium cepa).
7. Dengan umbi akar, misalnya pada ketela pohon
8. Dengan tunas, misalnya pada bambu (Gigantochloa sp).
9. Dengan tunas adventif, misalnya pada cocor bebek

Reproduksi vegatatif buatan

Selain itu tumbuhan dapat juga berkembang biak dengan cara tak kawin dan dengan bantuan manusia, biasa disebut reproduksi secara vegetatif buatan, misalnya: mencangkok, stek, okulasi, mengenten, dan merunduk.

a. Mencangkok
Tumbuhan yang biasa dicangkok adalah tumbuhan dikotil seperti jambu, sawo, rambutan, mangga, jeruk, dan lain-lain. Tujuan mencangkok adalah agar diperoleh tumbuhan baru yang cepat berbuah dan sifatnya sama dengan induknya.

b. Menempel (okulasi)
Menempel adalah menggabungkan bagian tubuh dua tanaman yang berbeda. Umumnya dua jenis tanaman yang digabungkan tersebut masing-masing mempunyai kelebihan. Misalnya tumbuhan mangga berakar kuat, buahnya sedikit, dengan tumbuhan mangga yang berakar lemah, buahnya banyak. Maka cara menempelnya, pada batang tumbuhan yang berakar kuat, ditempelkan kulit yang mempunyai calon tunas dari batang tumbuhan mangga yang berbuah banyak tetapi berakar lemah tadi.

c. Merunduk
Cara ini dilakukan dengan merundukkan dan kemudian membelokkan ke bawah batang atau cabang tanaman. Pada bagian cabang yang tertimbun tanah kemudian akan tumbuh akar-akar. Setelah akar-akarnya kuat cabang yang berhubungan dengan batang induk dipotong. Tanaman yang biasa dikembangkan dengan merunduk adalah apel, anyelir, alamanda, selada air, anggur, dan lain sebagainya.

d. Mengenten (menyambung/kopulasi)
Pada dasarnya menyambung sama dengan menempel. Cara ini banyak dilakukan pada singkong dan buah-buahan. Mula-mula biji disemaikan. Setelah tumbuh lalu disambung dengan ranting/cabang dari pohon sejenis yang buahnya baik. Kemiringan potongan ± 45°. Diameter batang atas harus sesuai dengan diameter batang bawah. Kedua sambungan itu diikat dengan kuat. Diusahakan agar tidak terjadi infeksi. Buah yang dihasilkannya akan sama dengan buah yang dihasilkan pohon asalnya.

e. Stek

Stek adalah memperbanyak dengan potongan-potongan batang, yang ditanam, lalu tumbuh menjadi tanaman baru. Potongan-potongan tersebut harus punya buku-buku. Banyak dilakukan terhadap ubi kayu, tebu, tanaman pagar, dan lain-lain.

Keuntungan dan kerugian reproduksi vegetatif buatan

Banyak petani yang mengembangkan cara reproduksi pada tanaman buah-buah, tanaman liar, dan lain-lain dengan cara mencangkok, stek, merunduk, okulasi, mengenten dan lain-lain. Cara ini memberikan beberapa keuntungan antara lain:

• Sifat tanaman baru akan sama persis dengan sifat tanaman induk.
• Cepat menghasilkan buah.

Disamping itu ada pula beberapa kerugian, antara lain:

• Tanaman yang berasal dari stek ataupun mencangkok umumnya mempunyai sistem perakaran yang kurang kuat.
• Perkembangbiakan secara vegetatif dapat menghasilkan sedikit keturunan.
• Bila tanaman hasil reproduksi vegetatif dipotong ranting-rantingnya maka dapat menyebabkan menurun pertumbuhannya.

Karena dalam reproduksi secara vegetatif tidak terjadi penggabungan sifat-sifat dari induknya, maka dihasilkan keturunan baru yang sifatnya sama dengan sifat induknya.

Struktur dan Fungsi Hati

biologi materi

Struktur dan Fungsi Hati

Mr Math    Juli 08, 2017   

Hati adalah kelenjar terbesar di dalam tubuh yang terletak di bagian teratas dalam rongga abdomen sebelah kanan dibawah diafragma. Hati secara luas dilindungi iga-iga. Berikut adalah kajian biologi tentang hati:

Hati terbagi dalam dua belahan utama, kanan dan kiri. Permukaan atas berbentuk cembung dan terletak di bawah diafragma; permukaan bawah tidak rata dan memperlihatkan lekukan, fisura transversus. Permukaannya dilintasi berbagai pembuluh darah yang masuk-keluar hati. Hati dibagi-bagi dalam empat belahan (kanan, kiri, kaudata dan kuadrata). Dan setiap belahan atau lobus terdiri atas lobules. Lobulus ini berbentuk polohedral (segi banyak) dan terdiri atas sel hati berbentuk kubus, dan cabang-cabang pembuluh darah diikat bersama oleh jaringan hati. Hati mempunyai dua jenis persediaan darah, yaitu yang datang melalui arteri hepatica dan yang melalui verta porta.

Struktur hati

Sel hati adalah sel yang polyhedral dan berinti. Protoplasma sel berisi sejumlah besar enzim. Massa sel ini membentuk lobula hepatica yang berbentuk heksagonal kasar kira-kira berdiameter satu millimeter dan satu dari yang lain terpisah oleh jaringan ikat yang memuat cabang-cabang pembuluh darah yang menjelajahi hati.

Fungsi Hati

Bersangkutan dengan metabolism tubuh, khususnya mengenai pengaruhnya atas makanan dan darah. Hati merupakan pabrik kimia terbesar dalam tubuh, dalam hal menjadi “perantara metabolisme”, artinya hati mengubah zat makanan yang diabsorpsi dari usus dan yang disimpan di suatu tempat di dalam tubuh, guna dibuat sesuai pemakaiannya didalam jaringan. Hati juga mengubah zat bungan dan bahan racun agar mudah untuk ekskresi ke dalam empedu dan urine.

Fungsi glikogenik. Karena dirangsang kerja suatu enzim, sel hati menghasilkan glikogen (yaitu zat tepung hewani) dari konsentrasi glukosa yang diambil dari makanan hidrat karbon. Zat ini disimpan sementara oleh sel hati dan diubah kembali menjadi glukosa oleh kerja enzim bila diperlukan jaringan tubuh. Karena fungsi ini, hati membantu supaya kadar gula yang normal daram darah yaitu 80 sampai 100 mg glukosa setiap 100 ccm darah, dapat dipertahankan. Akan tetapi, fungsi ini dikendalikan sekresi dari pancreas, yaitu insulin. Hati juga dapat mengubah asam amino menjadi glukosa.

Sekresi empedu. Beberapa unsur susunan empedu, misalnya garam empedu, dibuat dalam hati; unsur lain, misalnya pigmen empedu, dibentuk di dalam system retikulo-endotelium dan dialirkan ke dalam empedu oleh hati.

Pembentukan ureum. Hati menerima asam amino yang diabsorpsi darah. Di dalam hati terjadi deaminasi oleh sel; artinya, nitrogen dipisahkan dari bagian asam amino, dan ammonia diubah menjadi ureum. Ureum dapat dikeluarkan dari darah oleh ginjal dan diekskresikan ke dalam urine.

Kerja atas lemak. Hati menyiapkan lemak untuk pemecahan terakhir menjadi hasil akhir asam karbonat dan air. Garam empedu yang dihasilkan hati adalah penting untuk pencernaan dan absorpsi lemak. Kekurangan garam empedu mengurangi absorpsi lemak dan karena itu dapat berjalan tanpa perubahan masuk feses seperti yang terjadi pada beberapa gangguan pencernaan pada anak-anak kecil, pada penyakit seliak, seriawan tropic dan gangguan tertentu pada pancreas.

Hati juga bersangkutan dengan isi normal darah:
1. Hati membentuk sel darah merah pada masa hidup janin.
2. Hati sebagian berperan dalam penghancuran sel darah merah.
3. Menyimpan hematin yang diperlukan untuk penyempurnaan sel darah merah baru.
4. Membuat sebagian besar dari protein plasma.
5. Membersihkan bilirubin dari darah.
6. Berkenaan dengan penghasilan protrombin dan fibrinogen yang perlu untuk penggumpalan darah.

Penyimpanan dan penyebaran berbagai bahan, termasuk glikogen, lemak, vitamin dan besi. Vitamin A dan D yang dapat larut dalam lemak disimpan di dalam hati, maka itulah mengapa minyak hati merupakan sumber vitamin ini yang begitu baik.

Pertahanan suhu tubuh
Hati membantu mempertahankan suhu tubuh sebab luasnya organ itu dan banyaknya kegiatan metabolic yang berlangsung mengakibatkan darah yang mengalir melalui organ itu naik suhunya.

Kerja melindungi dari hati juga disebut sebagai detoksifikasi (mengamankan keracunan). Beberapa obat tidur dan alkohol dapat dimusnahkan secara menyeluruh oleh hati; tetapi peracunan dengan dosis besar obat bius dapat merusak sel hati. Demikian pula halnya dengan beberapa bahan kimia yang digunakan dalam industry, seperti tetraklorida yang dapat mengakibatkan kerusakan. Oleh karena itu diadakan pengawasan ketat atas pengaruh preparat kimia dan obat bius yang dijual di pasaran, mengingat akibatnya atas hati.

Aktifitas Manusia dan Kaitannya dengan Pencemaran

biologi materi

Aktifitas Manusia dan Kaitannya dengan Pencemaran

Mr Math    Juli 08, 2017   

Dalam memenuhi kebutuhannya, manusia memerlukan sumber daya yang ada di alam ini. Manusia menggunakan banyak sumber daya tersebut dan mengolahnya menjadi berbagai barang. Dalam usaha ini, manusia telah memengaruhi lingkungan. Pengaruh aktivitas manusia menyebabkan perubahan keseimbangan alam dan terjadinya pencemaran. Disadari maupun tidak, perubahan akibat aktivitas manusia ini membawa pengaruh terhadap manusia sendiri.

1. Perubahan Lingkungan karena Aktivitas Manusia

Manusia membutuhkan sumber daya alam untuk melangsungkan hidupnya. Namun, cara memperoleh sumber daya alam dapat menimbulkan perubahan terhadap alam. Aktivitas yang dapat menimbulkan perubahan terhadap alam antara lain penebangan hutan, perburuan liar, penebangan yang berlebihan, dan pembukaan lahan untuk pemukiman. Penebangan pohon di hutan secara besar-besaran tanpa direncanakan secara baik dapat mengakibatkan rusaknya ekosistem hutan. Hutan menjadi rusak dan tidak bisa menjalankan fungsinya. Dampak lainnya adalah terganggunya keanekaragaman yang terdapat di dalamnya.

Perubahan lingkungan akibat aktivitas manusia.
(a) Penebangan pohon yang tidak mempedulikan lingkungan sekitarnya dan
(b) penambangan di bukit-bukit yang dapat menyebabkan longsor .

Perburuan liar yang tidak terkendali dapat menyebabkan suatu hewan punah. Contoh penyebab perubahan lingkungan lainnya adalah pembukaan lahan untuk pemukiman. Dalam pelaksanaannya, perusakan yang dilakukanmembawa dampak buruk, seperti hutan yang gundul dan perusakan lahan resapan air di daerah perbukitan. Hal tersebut, dapat mengakibatkan banjir, erosi, dan rusaknya sumber mata air.

Kemajuan ilmu pengetahuan dan teknologi, dikuasai manusia untuk kesejahteraan manusia sendiri. Namun, pada kenyataannya hasil kemajuan teknologi tanpa disadari telah menimbulkan gangguan terhadap lingkungan. Gangguan ini disebabkan oleh timbunan dan akumulasi bahan-bahan pencemar (polutan) di luar batas ambang. Aktivitas manusia sehari-hari tanpa sengaja telah mengganggu lingkungan hidup.

2. Pencemaran Lingkungan

Menurut Undang-Undang Republik Indonesia Nomor 23 Tahun 1997 tentang pengelolaan lingkungan hidup, pencemaran adalah masuknya atau dimasukkannya makhluk hidup, zat, energi, atau komponen lain ke dalam lingkungan hidup oleh kegiatan manusia sehingga kualitasnya turun sampai ke tingkat tertentu yang menyebabkan lingkungan hidup tidak berfungsi dengan peruntukkannya. Zat atau bahan yang menyebabkan polusi disebut polutan. Selengkapnya: Jenis Jenis Pencemaran ...

3. Usaha Manusia dalam Mencegah dan Memperbaiki Lingkungan Hidup

Telah Anda ketahui bahwa banyak aktivitas manusia yang dapat menyebabkan perubahan dan kerusakan pada lingkungan hidup. Apakah Anda tidak akan peduli dengan perubahan lingkungan tersebut dan tetap menggunakan sumber-sumber daya alam untuk kepentingan sendiri? Atau Anda akan berusaha untuk memperbaiki kerusakan-kerusakan alam yang telah terjadi dan melakukan pencegahan-pencegahan agar tidak ada kerusakan alam yang lebih parah. Selengkapnya Mencegah dan Memperbaiki Lingkungan Tercemar ...

Teori tentang Asal Usul Kehidupan

biologi materi

Teori tentang Asal Usul Kehidupan

Mr Math    Juli 07, 2017   

Teori Asal-usul Kehidupan - Selama ratusan tahun, para ilmuwan telah mengetahui bahwa makhluk hidup yang ada di bumi beraneka ragam. Dalam keanekaragaman tersebut, para ilmuwan menemukan bahwa pada beberapa makhluk hidup ditemukan juga beberapa kesamaan.

Sejak lama, para ilmuwan berusaha menjawab sebuah pertanyaan,bagaimana kehidupan berawal? Untuk menjawab pertanyaan tersebut, banyak ilmuwan yang mengemukakan berbagai teorinya disertai bukti-bukti yang mendukung teori tersebut. Meskipun demikian, pertanyaan tersebut belum dapat sepenuhnya terjelaskan oleh teori-teori tersebut karena teori-teori tersebut sulit dibuktikan.

Dari banyak teori mengenai asal-usul kehidupan, terdapat dua teori utama yang dapat diterima secara luas, yakni teori evolusi kimia dan teori evolusi biologi. Selain kedua teori tersebut, dijelaskan pula sejarah munculnya teori abiogenesis dan teori biogenesis yang merupakan awal pemikiran manusia mengenai asal-usul kehidupan.

Teori Abiogenesis

Menurut teori ini, kehidupan terjadi secara spontan dan berasal dari materi tak hidup. Teori ini, beranggapan bahwa kehidupan berawal dari benda mati. Misalnya, tikus berasal dari tumpukan sampah dan belatung berasal dari daging yang membusuk. Teori abiogenesis ini disebut juga teori generatio spontanea.

Teori abiogenesis ini pertama kali dikemukakan oleh Aristoteles (384–332 SM). Dengan ditemukannya mikroskop, teori ini semakin didukung. ohn eedham adalah orang yang mendukung teori ini. Pada pertengahan 1700, ia melakukan percobaan dengan memanaskan kaldu untuk membunuh semua mikroorganisme yang ada. Kemudian, ia menuangkan air kaldu ke dalam tabung reaksi dan menutupnya dengan gabus. Dalam beberapa hari, tabung dipenuhi oleh bakteri. Ia menyimpulkan bahwa bakteri dibentuk dari sisa-sisa mikroorganisme yang mati oleh panas sebelumnya. Dari percobaan tersebut, ia menyimpulkan bahwa teori abiogenesis adalah benar.

Teori Biogenesis

Peralatan yang dilakukan oleh Louis Pasteur

Munculnya teori biogenesis merupakan bantahan atas teori abiogenesis. Para pendukung teori ini di antaranya Francesco Redi, Lazzaro Spallanzani, dan Louis Pasteur. Teori biogenesis menyatakan bahwa kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya. Untuk mendukung pernyataan ini, dilakukan percobaan oleh para pendukung teori biogenesis. Materi Selengkapnya tentang Teori Biogenesis ...

Teori Evolusi Kimia

Teori ini menyatakan bahwa asal-usul kehidupan diawali oleh terbentuknya senyawa-senyawa organik di atmosfer. Dengan adanya gasgas, seperti metana (CH₄), hidrogen (H₂), uap air (H₂O), dan amonia (NH₃) di atmosfer serta bantuan energi dari sinar kosmis dan kilatan halilintar, dapat terbentuk senyawa organik seperti asam amino. Senyawa organik tersebut terkumpul dalam sup primordial (sup purba). Melalui sup purba inilah kemungkinan kehidupan paling sederhana muncul. Materi Selengkapnya tentang Teori Evolusi Kimia ...

Teori Evolusi Biologi 

A.I. Oparin dalam bukunya Asal mula Terjadinya kehidupan (The origin of life), mengemukakan bahwa asal-usul kehidupan terjadi di lautan melalui pembentukan senyawa-senyawa organik dari senyawa-senyawa sederhana, seperti H₂O, CO₂, CH₄, NH₃, dan H₂ yang memang berlimpah pada saat itu. Pembentukan senyawa organik ini dibantu oleh energi radiasi benda-benda angkasa yang juga sangat intensif pada saat itu. Materi Selengkapnya tentang Teori Evolusi Biologi ...

Pengertian Daur Biogeokimia

biologi materi

Pengertian Daur Biogeokimia

Mr Math    Juli 07, 2017   

Daur Biogeokimia - Pada waktu produsen dimakan oleh konsumen pertama, materi akan berpindah ke konsumen kedua. Dalam respirasi, karbohidrat akan diubah kembali menjadi CO₂ dan air. Akan tetapi, mineral yang terikat dalam biomassa akan berpindah terus melalui masing-masing tingkatan trofik. Pada waktu organisme mati, kemudian diuraikan oleh pengurai, energinya akan habis, sedangkan mineral akan diubah menjadi bahan anorganik. Mineral anorganik ini kemudian akan dimanfaatkan kembali oleh produsen untuk membentuk biomassanya. Begitulah seterusnya terjadi berulang hingga membentuk suatu daur. Daur materi yang terjadi di alam disebut daur biogeokimia. Daur ini dapat dibedakan berdasarkan materi atau mineral anorganiknya menjadi daur air, daur karbon, daur nitrogen, dan daur fosfor. 

a. Daur Air

Air sangat penting bagi kehidupan manusia, karena makhluk hidup umumnya mengandung air. Seperti daur lainnya, daur air tidak berawal dan tidak berujung. Air yang turun ke bumi berasal dari hujan maupun pencairan es yang membeku. Sebagian air tersebut diserap oleh tumbuhan melalui akar. Setelah beberapa waktu, air dilepaskan dalam bentuk uap air melalui proses transpirasi pada daun. Sebagian lagi diminum hewan dan manusia, kemudian dilepaskan selama respirasi dan ekskresi.

Sebagian air hujan jatuh di kolam atau sungai yang menuju lautan. Air hujan juga diserap oleh tanah dan mengalir di bawah tanah menuju laut. Sebagian besar air akan terkumpul di laut. Proses penguapan air atau evaporasi juga akan terjadi di laut. Melalui evaporasi, uap air akan berkumpul di udara dalam bentuk awan dan akan turun lagi dalam bentuk hujan atau salju. Perhatikan Gambar Berikut.

Daur air yang dibantu oleh sinar matahari.

b. Daur Karbon

Karbon dioksida yang banyak terdapat di atmosfer merupakan hasil dari respirasi manusia, hewan, erupsi vulkanik (letusan gunung), dan hasil pembakaran. Fotosintesis pada tumbuhan menggunakan karbon dioksida sebagai bahan bakunya untuk membentuk molekul organik. Molekul organik, seperti selulosa dan karbohidrat lainnya akan digunakan oleh hewan dan manusia melalui proses. Jika hewan atau manusia memakan tumbuhan tersebut, komponen karbon menjadi bagian tubuhnya. Perhatikan Gambar Berikut.

Pada daur karbon, keberadaan produsen sangat diperlukan.

Sebagian karbon dikeluarkan hewan dan manusia melalui ekskresi dan defekasi. Jasad hewan maupun tumbuhan akan diuraikan oleh pengurai yang melepas karbon dioksida ke atmosfer. Terkadang tidak semua hewan dan tumbuhan terurai, namun menjadi fosil seperti batu bara, minyak bumi, dan gas. Bahan-bahan ini akhirnya kembali ke atmosfer karena pengeboran dan penggunaan oleh manusia.

c. Daur Nitrogen

Nitrogen merupakan elemen penting bagi tubuh karena merupakan pembentuk protein dan asam nukleat. Meski 78% udara di atmosfer adalah nitrogen, namun secara biologis tidak aktif. Hanya sebagian organisme, seperti bakteri dan Cyanobacteria yang dapat menggunakan nitrogen bebas di udara.

Bakteri, seperti Azotobacter sp. mengubah nitrogen di atmosfer menjadi amonia (NH₃). Amonia diubah menjadi senyawa ion nitrit (NO₂- ) oleh bakteri tanah yang disebut juga bakteri nitrit. Kemudian, diubah lagi menjadi ion nitrat (NO₃-). Kemudian, tumbuhan akan menyerap senyawa ion nitrit untuk diubah menjadi molekul organik, seperti nukleotida dan asam amino. Jika tanaman dimakan hewan atau manusia, asam amino akan dimanfaatkan. Sebagian akan dikeluarkan dalam bentuk amino sebagai sisa katabolisme. Setelah hewan dan tumbuhan mati, nitrat diubah menjadi amino lalu menjadi nitrogen bebas oleh bakteri denitrifikasi, seperti Nitrosomonas dan Nitrosococcus. Perhatikan Gambar Berikut. 

Daur nitrogen dibantu oleh bakteri.

d. Daur Fosfor

Makhluk hidup memerlukan fosfor sebagai pembentuk asam nukleat, fosfolipid, dan ATP, serta penyusun tulang dan gigi (pada hewan tingkat tinggi). Di alam, fosfat berada dalam dua bentuk, yaitu senyawa fosfor organik pada makhluk hidup dan senyawa fosfat anorganik (PO₄₃+) pada air dan tanah. Fosfat yang terkandung di bebatuan terkikis oleh air hujan dan mengendap di tanah. Tumbuhan menggunakan dan membentuknya menjadi senyawa organik bagi konsumen. Melalui ekskresi dan aktivitas dekomposer, fosfat tersebut kembali ke tanah. Perhatikan Gambar Berikut.

Daur fosfor terjadi dengan bantuan hujan dan
penaikan geologis oleh peristiwa letusan gunung.

Tata Pemberian Nama Binomial Nomenklatur

biologi materi

Tata Pemberian Nama Binomial Nomenklatur

Mr Math    Juli 06, 2017   

Tatacara pemberian nama pada mahkluk hidup ini didasarkan pada metode yang disebut Binomial Nomenklatur yang diciptakan oleh Carolus Linnaeus.

Binomial nomenklatur artinya penamaan dengan dua kata. Jadi semua makhluk hidup diberi nama yang terdiri atas 2 kata dari Bahasa Latin atau yang dilatinkan. Lihat contoh berikut: Padi : Oryza sativa
Jagung : Zea mays
Kucing : Felix domestica
Macan : Felix tigris
Macan tutul : Phantera pardus

Perhatikan bahwa nama makhluk hidup di atas terdiri atas 2 kata, dengan pokok peraturan sebagai berikut:

1. Kata pertama menunjukkan tingkat Genus, dan kata kedua menunjukkan tingkat Spesies. 
2. Nama tingkat genus ditulis dengan huruf awal kapital (huruf) besar, dan nama tingkat spesies ditulis dengan huruf awal huruf kecil 
3. Jika ditulis dengan huruf tegak kedua kata harus digarisbawahi (misalnya Oryza sativa) atau ditulis miring/italic (misalnya Oryza sativa) 
4. Apabila nama terdiri atas lebih dari dua kata, maka kata kedua dan berikutnya harus digabung atau diberi tanda penghubung. Misalnya: Hibiscus rosasinensis atau Hibiscus rosa-sinensis. 
5. Jika memiliki subspesies, nama tersebut ditambahkan pada kata ketiga. Jadi, pada subspesies terdiri atas tiga kata. Sistem penamaan yang terdiri atas tiga suku kata disebut Trinomial nomenklatur, contohnya, Felix maniculata domestica (kucing rumah/piaraan 
6. Nama species juga mencantumkan inisial pemberi nama species tersebut, contohnya Zea mays L. (yang memberi nama jagung adalah Linnaeus) 

Lantas, mengapa makhluk hidup harus diberi nama sesuai peraturan seperti itu? Dengan menerapkan tatanama binomial nomenklatur tersebut bertujuan agar semua orang di seluruh dunia tahu mengenai makhluk hidup yang dimaksud, sehingga tidak bingung. Contohnya untuk nama daerah pisang, orang Jawa Tengah menyebutnya gedang, padahal kalau orang Jawa Barat gedang berarti pepaya.

Mengapa harus dengan Bahasa Latin? Konon Bahasa Latin ini bahasa yang sudah baku dan tidak berkembang lagi. Jadi dengan menggunakan Bahasa Latin penamaan makhluk hidup menjadi tetap dan tidak bakal berubah.

Materi Biologi tentang Suksesi

biologi materi

Materi Biologi tentang Suksesi

Mr Math    Juli 06, 2017   

Suksesi - Suatu komunitas akan mengalami perubahan ketika terjadi gangguan dan kerusakan yang parah, seperti gunung meletus, tanah longsor, banjir, atau akibat kegiatan-kegiatan manusia yang merusak alam.

Hancurnya komunitas ini akan menimbulkan suatu perubahan yang cukup besar. Misalnya saja permukaan tanah yang dulunya begitu rimbun akan berubah menjadi permukaan tanah yang terbuka. Keadaan ini akan membuat tempat tersebut menjadi habitat baru bagi suatu makhluk hidup. Makhluk hidup yang pertama kali datang biasanya tumbuh dan disebut tumbuhan pionir atau perintis.

Tumbuhan pionir ini adalah tumbuhan yang dapat hidup dalam kondisi lingkungan yang serba terbatas. Kehadiran makhluk hidup pionir ini akan menciptakan kondisi lingkungan tertentu yang membuat makhluk hidup lainnya dapat hidup di tempat tersebut. Proses ini akan terus berlanjut sejalan dengan waktu sehingga akhirnya tercipta komunitas tumbuhan yang makin lama makin padat dan kompleks mengarah pada pematangan suatu bentuk komunitas. Proses inilah yang dinamakan suksesi. Suksesi akan berakhir pada ekosistem klimaks yang telah mencapai keseimbangan.

Suksesi dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu suksesi primer dan suksesi sekunder. 

1. Suksesi Primer

Suksesi primer merupakan pembentukan komunitas makhluk hidup yang sebelumnya tidak ada. Contohnya adalah suksesi di Gunung Krakatau yang telah meletus pada tahun 1883 dan melenyapkan seluruh populasi di pulau tersebut. Organisme yang pertama muncul adalah Lichenes serta tumbuhan lumut. Tumbuhan perintis ini melakukan pelapukan dan memperkaya kandungan organik tanah. Bersamaan dengan ini, biji-bijian yang terbawa arus air dan angin dari tempat lain mulai tumbuh. Rumput, paku-pakuan, dan tumbuhan pantai perlahan mampu menutupi lahan tersebut sehingga terbentuklah ekosistem klimaks. 

Tunas kelapa. Biji-bijian yang terbawa
arus dapat tumbuh di pantai

Suksesi primer juga terjadi pada sebuah danau di wilayah pegunungan St. Helen di Amerika setelah letusan yang terjadi pada tahun 1980. Bersamaan dengan itu, suksesi sekunder juga terjadi pada lahan sekitarnya. Perhatikan Gambar Berikut. 

Suksesi pada Gunung St. Helens di Amerika yang dimulai dari
 (a) 3 bulan, (b) 2 tahun, (c) 4 tahun, dan (d) 9 tahun setelah letusan.

2. Suksesi Sekunder

Suksesi sekunder merupakan perubahan yang terjadi karena terganggunya habitat. Gangguan ini dapat disebabkan oleh gangguan alam, seperti banjir, kebakaran, dan penebangan liar. Namun, gangguan ini tidak merusak komunitas secara total. Suksesi sekunder berlangsung lebih cepat daripada suksesi primer karena komunitas tumbuhan perintis tidak diperlukan lagi. Laju suksesi sekunder pada setiap tempat berbeda-beda, bergantung pada kerusakan yang terjadi, iklim, dan jenis komunitas.

Suksesi sekunder yang terjadi setelah kebakaran hutan.

Bukti Kebenaran Teori Evolusi Menurut Ahli

biologi materi

Bukti Kebenaran Teori Evolusi Menurut Ahli

Mr Math    Juli 06, 2017   

Fosil

Fosil merupakan catatan sejarah kehidupan paling penting. Kata fosil berasal dari bahasa latin, fodere, artinya menggali. Oleh karena itu, fosil dapat diartikan sebagai sisa-sisa makhluk hidup yang telah membatu atau terperangkap di dalamnya. Fosil yang ditemukan dapat berupa tulangtulang dan jejak yang membatu. Ilmu tentang fosil disebut Paleontologi.

Beberapa fosil yang ditemukan.

Hasil penelitian menunjukkan bahwa banyak fosil yang berasal dari makhluk hidup yang telah punah. Namun, terdapat juga beberapa fosil dari makhluk hidup yang ternyata masih ada atau mirip dengan yang masih ada sekarang.

Fosil biasanya ditemukan secara kebetulan dan jarang sekali ditemukan fosil dalam keadaan utuh. Terdapat beberapa faktor yang menyebabkan jarang ditemukannya fosil dalam keadaan utuh, yaitu:

1. pengaruh angin, aliran air, dan bakteri pembusuk;
2. terdapat beberapa organisme atau bagiannya yang tidak dapat membatu;
3. terjadi lipatan batuan bumi akibat gempa bumi, tanah longsor, dan letusan gunung berapi;
4. hewan-hewan pemakan bangkai yang sering membawa bagian tubuh bangkai ke tempat lain.

Salah satu fosil yang ditemukan dalam keadaan lengkap adalah fosil kuda. Fosil kuda ini ditemukan pada hampir semua periode geologi. Perhatikan Gambar berikut.

Evolusi kuda berdasarkan penemuan fosil

Dalam gambar Evolusi Kuda diatsa, terlihat pohon filogenetik dan penampakan kuda berdasarkan gambaran pelukis terhadap fosil yang ditemukan. Pohon filogenetik adalah pohon yang memperlihatkan kekerabatan (filogeni) makhluk hidup. Dari gambar tersebut terlihat bahwa ukuran kuda cenderung membesar dari waktu ke waku. Berdasarkan pohon filogenetik tersebut juga, banyak cabang dari pohon kekerabatan kuda ini yang akhirnya punah.

Homologi

Struktur fisik makhluk hidup memberikan petunjuk akan nenek moyangnya. Teori evolusi Darwin menyatakan bahwa satu spesies dapat membentuk spesies yang lain.

Struktur homolog tungkai depan beberapa hewan.

Gambar diatas memperlihatkan struktur tungkai depan beberapa hewan. Tungkai depan burung memiliki fungsi yang berbeda dibandingkan kuda atau anjing, namun mereka semua memiliki struktur tulang yang mirip. Persamaan struktur ini merupakan petunjuk bahwa hewan-hewan ini memiliki nenek moyang yang sama. Ketika spesies yang berbeda berevolusi, seleksi alam menghasilkan modifikasi yang teradaptasi pada lingkungan yang berbeda. Struktur tubuh dengan fungsi berbeda, tetapi mempunyai bentuk asal yang sama disebut struktur homolog. 

Salah satu petunjuk evolusi adalah adanya organ vestigial. Organ vestigial adalah organ kecil atau organ yang tidak lengkap dan tidak memiliki fungsi tertentu. Berdasarkan teori evolusi, organ vestigial adalah organ yang dulunya mempunyai fungsi tertentu. Beberapa contoh organorgan vestigial, yakni tulang yang diduga bekas kaki pada ikan paus; usus buntu dan tulang ekor pada manusia.

Biokimia dan Genetika 

Genetika modern juga memberikan bukti kuat adanya evolusi. Semua makhluk hidup menggunakan kode genetika yang sama dalam menyintesis protein. Kode genetik yang sama menunjukkan bahwa semua makhluk hidup berevolusi dari satu organisme yang menggunakan kode genetika yang sama.

Sayap Biston betularia yang berwarna putih dan hitam

Ahli biokimia, juga telah membandingkan urutan asam amino dari protein yang ditemukan pada organisme yang berbeda. Organisme yang memiliki hubungan kekerabatan yang dekat biasanya memiliki protein dengan urutan asam amino yang sama. Pada organisme yang jauh kekerabatannya, urutan asama amino dari proteinnya memperlihatkan banyak perbedaan.

Embriologi Perbandingan 

Petunjuk evolusi dapat juga ditemukan pada perkembangan beberapa organisme. Perkembangan sel telur yang sudah dibuahi hingga dilahirkan disebut embrio. Adapun ilmu tentang perkembangan organisme ini disebut Embriologi.

Ketika membandingkan perkembangan organisme yang dekat kekerabatannya, terkadang sulit untuk membedakan tahap awal satu spesies dengan spesies lainnya. Perhatikan gambar berikut.

Perbandingan embrio pada beberapa vertebrata

Awal perkembangan ikan mirip dengan perkembangan embrio hewan lain dan manusia. Meskipun bentuk dewasa setiap organisme tersebut jauh berbeda, kesamaan mereka saat awal perkembangannya merupakan hal yang menguatkan adanya kesamaan nenek moyang hewan-hewan tersebut.

Kesamaan embrio ini sering digunakan sebagai petunjuk adanya evolusi. Jika dua spesies berasal dari nenek moyang yang sama, keduanya mungkin masih memiliki kesamaan dalam perkembangannya.

Teori Evolusi Kimia tentang Asal Usul Kehidupan

biologi materi

Teori Evolusi Kimia tentang Asal Usul Kehidupan

Mr Math    Juli 05, 2017   

Teori ini menyatakan bahwa asal-usul kehidupan diawali oleh terbentuknya senyawa-senyawa organik di atmosfer. Dengan adanya gasgas, seperti metana (CH₄), hidrogen (H₂), uap air (H₂O), dan amonia (NH₃) di atmosfer serta bantuan energi dari sinar kosmis dan kilatan halilintar, dapat terbentuk senyawa organik seperti asam amino. Senyawa organik tersebut terkumpul dalam sup primordial (sup purba). Melalui sup purba inilah kemungkinan kehidupan paling sederhana muncul.

Gambaran seniman terhadap bumi primitif

Teori evolusi kimia ini diajukan oleh A.I. parin, seorang ahli biokimia Rusia dan .B.S. Haldane, seorang ahli genetika Inggris sekitar 1924. Akan tetapi, teori ini baru dapat dibuktikan oleh Stanley Miller, seorang peneliti Amerika, pada 1953. Melalui percobaannya, Miller membuat sebuah alat yang meniru keadaan awal bumi sebelum kehidupan terbentuk.

(a) Susunan alat yang digunakan oleh Miller.
(b) Stanley Miller yang mencoba mengulang kembali penelitiannya.

Alat percobaan Miller tersusun atas tabung kaca yang dilengkapi dengan kran-kran untuk memasukkan bermacam-macam gas, seperti metan (CH₄), uap air (H₂O), hidrogen (H₂), dan amonia (NH₃). Mirip gas-gas yang terdapat di atmosfer bumi awal. Tabung tersebut dilengkapi dengan dua elektroda yang dihubungkan dengan listrik 75.000 volt untuk menghasilkan bunga api listrik sebagai pengganti halilintar.

Setelah beberapa hari, air penampungan dari rangkaian tabung kaca Miller berubah warna. Setelah dianalisis, perubahan warna air penampungan karena adanya asam amino dalam air. Seperti Anda ketahui, asam amino merupakan zat organik pembentuk protein. Hal ini membuktikan bahwa zat anorganik (materi tidak hidup) dapat membentuk setidaknya zat organik yang terdapat pada makhluk hidup. Pembentukan asam amino pada sup purba dapat menjadi langkah pertama dalam evolusi yang menghasilkan makhluk hidup.

Banyak penelitian lain yang mirip dilakukan setelah percobaan Miller dengan menggunakan sumber energi lain dan gas-gas yang berbeda. Semua percobaan mencoba membangun kembali keadaan awal bumi yang mungkin terjadi. Percobaan tersebut memperlihatkan bahwa pada keadaan seperti awal bumi, asam amino dapat terbentuk dan bersamasama membentuk molekul, seperti protein. Diperlukan langkah-langkah yang panjang dan rumit dari pembentukan molekul organik hingga membentuk satu sel makhluk hidup. Hal ini karena, satu sel paling sederhana pun mengandung sepuluh hingga ribuan makromolekul.