Science Booth

Teman-teman pasti pernah minum yogurt dong ya? “Susu basi” ini ternyata salah satu produk bioteknologi lho. Dan ya, walaupun “basi” ternyata rasanya enak. Sehat pula. Mau tau penerapan prinsip bioteknologi lainnya?

Bioteknologi merupaan cabang biologi yang mempelajari penggunaan organisme dengan bantuan teknologi untuk penyediaan barang dan pelayanan bagi kepentingan manusia. Dan pada faktanya prinsip yang pada dasarnya menggunakan ilmu mikrobiologi, biologi sel, genetika, dan biokimia ini sedang sangaaat berkembang saat ini.

Aplikasi bioteknologi modern diaplikasikan pada

Pangan

• buah tomat hasil manipulasi genetika menjadi tomat unggul (tahan lama, tidak cepat matang, tidak cepat busuk)
• kentang yang mengalami mutasi genetik hingga kadar pati kentang meningat 20% dari kentang biasa
• memanfaatkan mikroorganisme yang disebut SCP (Single Cell Protein) yang mempunyai kadar protein hingga 80% lebih tinggi dibandingkan protein pada kedelai dan ragi.

      Contoh SCP: Methylophylus methylotropus

• pembuatan keju dengan menggunakan M.O Penicillium camemberti
• Pembuatan mentega dengan menggunakan Streptococcus thermophillus dan Lactobacillus bulgaris
• pembuatan tempe dengan menggunakan Rhizopus oligospora
• pembuatan oncom dengan menggunakan Naurospora strophila
• pembuatan tape dengan menggunakan Saccharomyces cerevisiae
• pembuatan nata de coco dengan menggunakan Acetobacter sulinum
• pembuatan asam cuka dan alkohol dengan menggunakan Acetobacter dan Gluconobacter

Pertanian

• tanaman kedelai tengger dan kedelai hijau camar yang berumur pendek dengan produktivitas tinggi diperoleh melalui radiasi seleksi biji-biji kedelai.
• melawan pembentukan es ketika musim dingin dengan menggunakan Pseudomonas
• pembasmian ulat hama dengan menggunakan Bacillus thuringensis
• penghambatan pertumbuhan hama menggunakan feromon insekta.
• menggunakan teknik hidroponik dalam bercocok tanam, yaitu menggunakan media air sebagai media cocok tanam.
• penyeleksian tanaman jenis mustard alami oleh manusia menghasilkan tanaman kolabri, brokoli kubis, dan kembang kol.

Peternakan

• pembelahan embrio secara fisik (splitting) menghasilkan kembar idendik pada domba, sabi, babi, dan kuda.
• teknologi cloning
• sapi Jersey diseleksi oleh manusia agar menghasilkan susu dengan kandungan krim yang banyak.
• domba ankon yang merupakan domba berkaki pendek.

Kesehatan dan pengobatan

• hormon pertumbuhan somatotropin yang dihasilkan oleh E.coli dan dimanipulasi produksi vaksin menggunakan E.coli agar efisien.
• menghasilkan insulin secara massal melalui rekayasa genetika dengan menggunakan enzim dan bakteri.

Industri dan Lingkungan

• penanganan limbah dengan memanfaatkan Clostridium bytyrium yang dapat mencerna dan menguraikan gula, serta menghasilkan gas hidrogen.
• menggunakan Thiobacillus ferooxidans untuk pemisahan tembga dari bijihnya

Teori Evolusi Lamarck vs Teori Evolusi Darwin

Isi teori evolusi Lamarck:

1. Use and disuse

Bagian tubuh yang digunakan secara intensif untuk menghadapi suatu lingkungan tertentu menjadi besar dan kuat, sedangkan bagian yang jarang digunakan akan mengalami reduksi

2. sifat atau ciri dari lingkungan diwariskan ke lingkungannya

Teori Evolusi Jerapah Berleher Panjang

Lamarck => ek moyang jerapah sebenarnya berleher pendek -> menjulurkan kepalanya untuk mencapai daun-daun pada cabang yang tinggi -> leher jerapah jadi panjang -> diwariskan pada keturunannya.

Darwin => nenek moyang jerapah adanya berleher panjang, ada yang berleher pendek -> karena makanan jerapah adalah daun-daun di pohon yang tinggi, maka jerapah berleher panjang dapat menjangkaunya, sedangkan yang berleher pendek tidak dapat menjangkaunya -> jerapah berleher pendek terseleksi, mati.

Teori Evolusi Weismann vs Teori Evolusi Darwin

Weismann berpendapat perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak diwariskan. Sehingga sifat leher panjang atau pendek jerapah dikendalikan oleh gen. Gen leher panjang jerapah bersifat dominan, sedangkan gen leher pendek resesif. Karena jerapah berleher pende tidak mampu beradaptasi dengan lingkungan, maka jerapah akan punah.

Teori Evolusi Lamarck vs Teori Evolusi Weismann

Lamark berpendapat makhluk hidup beradaptasi terhadap lingkungannya melalui perubahan pada organ tubuhnya -> diwariskan kepda turunannya.

Weisman berpendapat perubahan sel-sel tubuh tidak diwariskan pada keturunanya.

=> Teori Tanduk Menjangan

Lamarck mengatakan nenek moyang mnejangan tidak bertanduk, namun karena sering mengadu kepala, maka tumbuhlah tanduk.

Weismann membuktikan eorinya dengan mengawinkan 2 ekor tikus yang ekornya telah dipotong. Anaknya yang sudah dewasa dipotong ekornya dan dikawinkan lagi. Hasilnya, anak-anak tikus tetap berekor, bahkan hingga generasi ke-21.

Banyak teori boleh saja memaparkan bahwa evolusi itu ada? Namun  teman-teman percaya ga sih kalo teori itu sebenarnya ada?

Well, percaya ga percaya, ini dia kenyataan yang menunjukkan bahwa evolusi itu ada:

1. variasi di antara individu-individu dari suatu keturunan

dua individu, walaupun kembar identik sekalipun, memilliki perbedaan. Nah, antar inidividu dalam satu spesies pasti banyak banget ya variasi? Seleksi yang terjadi bertahun-tahun juga meneyebabkan varian yang ada saat ini sanat berbeda dengan varian yang ada dengan nenek moyangnya.

2. fosil di berbagai lapisan bumi

fosil yang ditemukan jarang ditemukan dalam keadaan lengkap. Hal tersebut dsebabkan terjadinya lipatan batuan bumi; pengaruh air, angn, dan bakteri pembusuk; hewan pemakan bangkai; jenis organisme; dan keadaan lingkungan yang tidak memungkinkan.

3. homologi organ-organ pada makhluk hidup

homologi merupakan peristiwa dimana organ tubuh yang memiliki bentuk dan fungsi beda, namun memiliki bentuk yang sama. Hal tersebut terlihat pada alat gerak pada manusia, burung, kelelawar, buaya, dan  salamander.

4. embriologi perbandingan

hal tersebut terlihat dari perkembangan embrio semua vertebrata yang hampir sama, yaitu dari tahap pembelahannya, morfogenesis, hingga diferensiasi awal.

5. perbandingan fisiologi

walaupun jumlah sel dan morfologi setelah dewasa berbeda-beda, namun fisiologi di dalamnya mirip, yaitu sama-sama mellaukan metabolisme, respirasi, dan sintesis protein.

6. sisa alat-alat tubuh

sisa alat tubuh yang simaksud ini merupakan alat tubuh yang tidak digunakan lagi, namun masih terdapat pada tubuh. Kalo pada manusi, ada:

        7. umbai cacing

8. selaput mata pada sudut mata sebelah dalam

9. otot penggerak telinga

10. tulang ekor

11. gigi taring yang runcing

12. rambut dada

13. buah dada pada laki-laki

Evolusi merupakan perubahan pada makhluk hidup yang terjadi secara bertahan dalam jangka waktu yang lama.

Penyebab Terjadinya Evolusi:

1. Adaptasi dan seleksi alam

Lingkungan selalu berubah-ubah -> menuntut makhluk hidup di lingkungan tersebut melakukan adaptasi sehingga dapat mempertahankan kelangsungan hidupnya. Jika gagal beradaptasi, maka akan punah.

Contoh: kupu-kupu Biston Betularia.

Sebelum revolusi Inggris,  Biston Betularia bersayap cerah lebih banyak daripada Biston Betularia bersayap gelap. Namun, setelah revolusi industri, Biston Betularia bersayap cerah lebih sedikit dibandingkan Biston Betularia bersayap gelap. Hal tersebut disebabkan Biston Betularia bersayap gelap ternyata lebih adaptif pada lingkungan setelah terjadi revolusi industri, sedangkan Biston Betularia bersayap cerah lebih adaptif terhadap lingkungan sebelum revolusi industri.

≡  seleksi alam memperlihatkan hanya makhluk hidup yang adaptif dengan lingkungan yang dapat bertahan.

≡  Seleksi alam menguntungkan spesies yang memiliki variasi genetik.

2. Seleksi Buatan

Seleksi buatan umumnya dilakukan untuk meningkatkan hasil budaya hewan atau tumbuhan yang akan menghasilkan produksi, mutu, dan dapat bertahan lebih baik. Usaha tersebut juga diikuti dengan persilangan sehingga hanya variasi terbaiklah yang akan tetap dilestarikan dan dipertahankan.

Teori Evolusi

1. Teori Skala Alami dan Teologi Alam

Plato

Terdapat 2 dunia, yaitu dunia yang ideal dan abadi dan dunia maya yang tidak sempurna. Plato percaya evolusi akan mengubah dunia yang ideal dan abadi.

Aristoteles (Teori Skala Alami)

Aristoteles mengatakan semua kehidupan disuusn menurut suatu skala yang kompleksitasnya meningkat.

Teori Teologi Alam

Bertujuan mencari tahu rencana Tuhan dengan mempelajari alam.

Carolus Linnaeus

Menemukan tingkat keanekaraaman kehidupan -> Bapak Taksonomi (penamaan dan pengklasifikasian berbagai organisme).

Linnaeus beranggapan pengelompokkan spesies yang sama menunjukkan tidak adanya hubungan evolusi.

2. Teori Darwin

Charles Darwin dikenal sebagai Bapak Teori Evolusi. Ia menemukan teori evolusi melalui perjalanannya ke Pulau Galapagos, dan studi berbagai macam disiplin ilmu.

Dalam pelajaran pemetaan pesisir pantai Amerika Selatan, Darwin mengamati fauna dan flora Amerika Selatan yang endemik dan beraneka ragam -> Saat kapal mengelilingi Benua Amerika, Darwin mengamati berbagai bentu adaptasi umbuhan dan hewan yang menempati hutan Brail, pandang rumput di Argentina, dan Pegunungan Andes -> Darwin menyimpulkan flora dan fauna di Amerika Selatan memiliki karakteristik khusus dan berbeda dengan flora dna fauna di Eropa.

Namun, fauna yang paling membingungan Darwin yaitu fauna di Galapagos, barat pesisir Amerika Selatan. Umumnya, fauna di Galapagos tidak ditemukan di temat lain, namun tetap memiliki kesamaan dengan fauna di America Selatan -> Darwin melakukan pengamatan pada 14 burung Flinch di Galapagos -> Darwin menemukan walalupun terlihat mirip, ke-14 burung tersebut berbeda, terutama bentuk dan ukuran paruhnya sebagai bentuk adaptasi terhadap makanannya -> Darwin mengeluarkan teori evolusi.

Teori pokok dalam Teori Evolusi Darwin:

1. Spesies yang hidup sekarang berasal dari spesies-spesies yang hidup di masa silam.
2. Evolusi terjadi melalui seleksi alam.

Setelah kembali ke Inggris, Darwin banyak mempelajari geologi, terutama fosil. Setelah mempelajari buku Principles of Geology karangan Charles Lyell, Darwin berpendapat: Deretan fosil yang terdapat di batuan bermuda beda dengan fosil di batuan yang lebih tua. Perbedaan tersebut disebabkan adanya perubahan secara perlahan-lahan.

Gangguan dan kelainan pada sistem gerak dapat terjadi pada tulang ataupun otot.

GANGGUAN DAN KELAINAN PADA TULANG

1        Gangguan mekanik

Gangguan mekanik umumnya disebabkan oleh benturan atau tekanan dari luar tubuh. Akibatnya, tulang menjadi patah atau retak dan disebut sebagai fraktura.

1. Fraktura sederhana

Jika tulang mengalami retak atau patah, namun tidak bergeser dari posisinya dan tidak  melukai otot sekitar.

2. Fraktura sebagian

Jika hanya sebagian tulang saja yang mengalami retak seluruhnya.

3. Fraktura kompleks

Jika posisi tulang telah bergeset dan otot disekitar tulang sudah terluka. Terkadang, tulang bahkan telah terlihat atau muncul dari permukaan kulit.

4. Fraktura berganda

Jika tulang terbagi menjadi beberapa bagian.

2        Gangguan fisiologis

Gangguan fisiologis terjadi bila terjadi fungsi hormon atau tulang kekurangan mineral dan vitamin. Beberapa gangguan fisiologis pada tulang diantaranya:

1. Rakhitis

Jika kekurangan vitamin D, sehingga struktur tulang tidak keras dan kaki berbentuk huruf X atau O.

2. Osteoporosis

Jia kekurangan hormon sehingga penyerapan bahan-bahan pembuat tulang dan osifikasi berjalan lambat. Hal tersebut menyebabkan tulang menjadi rapuh.

3        Gangguan tulang belakang

Terjadi akibat adanya perubahan posisi ruas-ruas tulang belakang. Diantaranya:

1. Kifosis: badan terlihat bongkok
2. Lordosis: bagian pinggang membengkok ke depan.
3. Soliosis: tulang belakang membengkook ke kanan atau kiri.
4. Subluksasi: tulang belakang di ruas leher tertarik ke kanan atau kiri.

4        Gangguan persendian dan peradangan

Gangguan persendian dan peradangan diantaranya:

1. Dislokasi: sendi bergeser akibat ligamen pada sendi robek atau tertarik.
2. Terkilir: ligamen tertarik akibat gerakan yang tidak biasa dilakukan.
3. Ankilosis: pensendian tidak dapat digerakan sama sekali.
4. Artritis : peradangan sendi.

Artritis dikelompokkan menjadi:

• Osteoartritis

Terjadi karena penipisan kartilago pada persendian.

• Goutartritis

Terjadi karena kegagalan metabolisme asam urat sehingga sendi menjadi bengkak. Umumnya terjadi pada ruas jari.

• Reumatoid

Yaitu pengapuran pada persendian sehingga sendi sulit digerakkan.

5        Infeksi sendi

Infeksi Sendi terjadi akibar adanya infeksi yang menyerang sendi, misalnya  infeksi gonorhoe, sifilis, atau layu semu.

GANGGUAN DAN KELAINAN PADA OTOT

1. Atrofi

• Otot mengecil, lemah, dan kemampuan kontraksinya menurun.
• Disebabkan oleh virus.

2. Hipertrofi

• Otot berkembang menjadi besar.
• Disebabkan otot dilatih terus menerus.

3. Hernia abdominal

Dinding otot perut  sobek.

4. Distrofi Otot

5. Kaku leher

• Radang pada otot leher sehingga leher terasa sakit dan kaku.
• Disebabkan salah gerak.

6. Tetanus

• Otot terus menerus berkontraksi sehingga menjadi kejang dan tidak dapat berkontraksi lagi.
• Disebabkan infeksi oleh bakteri Clostridium tenani.

Setelah mengetahui bahwa makhluk hidup ternyata berasal dari makhuluk hidup juga,lalu bagaimana pembentukannya? Berikut adalah teori mengenai hal tersebut:

1. Teori Kreasi Khas

• Kehidupan diciptakan oleh zat gaib pada saat istimewa
  Tokoh: Carolus Linnaeus

2. Teori Kataklisme

• Semua spesies diciptakan sendiri-sendiri, berlangsung secara bertahap, spesies baru menghancurkan species lama, dan memunculkan species baru.
• Tokoh: Cuvier

3. Teori Kosmozan

• Kehidupan berasal dari protoplasma yang membentuk spora kehidupan -> spora mencapai bumi dan berasal dari alam semesta
• Tokoh: Arrhenius

4. Teori Evolusi Biokimia

• Makhluk hidup terbentu berdarkan Hk. Fisika-Kimia dan dilanjutkan dengan evolusi biologi.

4.,5-5 milyar tahun yang lalu, suhu bumi 40.000 – 80.000^oC -> mendingin -> senyawa karbon dan beberapa unsur logam mengembun – terbentuk inti bumi, permukaan bumi gersang, tandud, dan tidak datar; di atmosfer terbentuk senyawa sederhana seperti uap air, etan, karbon dioksida -> suhu kembali turun menjadi 100^oC -> terjadi hujan air mendidih selama ribuan tahun -> terjadi reaksi kimia.

• Tokoh: Urey dan Miller

Evolusi Biologi

Sel diperkirakan ada sejak 4 M tahun lalu. Sel yang pertama kali dibentuk yaitu sel heteroariotik. Sel tersebut melaukan respirasi anaerob, prokariotik, tidak memiliki organel, namun dapat melaukan pembelahan sel. Kemudian sel tersebut mengalami perkembangan, kemajuan, berikut teori asal usul perkembangan tersebut.

1. Asal-usul proariotik

Merupakan sel yang pertama kali terbentuk: tidak memilii membran inti, hanya memiliki membran sel, sitoplasma mengandung DNA,RNA, dan zat-zat organik dari lingkungan sebagai makanan, tidak mengandung mitokondria, bersifat anaerobik.

2. Asal-usul autotrof

Sel heterotrof terus berkembangbiak -> bahan organik sebagai makanan semakin menipis -> memaksa mereka membuat makanan sendiri, yaitu membran plasma melekuk ke dalam membentuk lembaran fotosintetik untu menangap energi -> zat anorganik diubah menjadi zat organik -> sel autrotrof.

3. Asal-usul eukariotik

Organisme proariotik mengalami evolusi menjadi eukariotik

Membran sel melekuk untuk melendungi DNA -> membran bagian dalam menyatu membentu membran nukleus dalam, sedangkan bagian luar menjadi membran nukleus luar -> terdapat membran rangkap yang berfungsi melindung DNA -> sel eukariotik.

Fakta:

• nukleus memiliki membran rangkap
• membran luar memiliki huub. Secara langsung dengan membran RE

4. asal-usul mitokondria

sel prokariotik anaerobik berevolusi menjadi sel prokariotik aerobik.

Terdapat 3 macam jenis sel: prokariotik anaerobik, prokariotik aerobik, eukariotik anaerobik

Dalam prosesnya, eukariotik anaerobik menelan sel prokariotik aerobik -> sel prokariotik aerobik hidup dalam sel eukariotik anaerobik -> terjadi simbiosis mutualisme dalam sel inang -> sel prokariotik aerobik menjadi mitokondria, yaitu organel penghasil energi.

Fakta:

• mitokondria memiliki 2 membran

membran luar diduga berasal dari membran sel inang, sedangkan membran dalam berasal dari bakteri aerobik.

• masih terdapat bakteri aerobik yang memiliki mesosom sebagai penghasil energi
• DNA mitokondria mirip dengan DNA prokariotik
• Polipeptida yang disintesis mitokondria digunakan untuk mitokondria sendiri

Polipeptida ini berbeda dengan polipeptida inang

• Mitokondria dapat membelah diri

5. asal usul kloroplas

terbentuk melalui endosimbiosis

sel heterotrof aerobik menelan sel autotrof (diduga Cyanobacteria) yang dapat berfotosintesis -> terjadi hubungan simbiosis -> sel berkloroplas, berinti, memiliki mitoondria.

Fakta:

• kloroplas memiliki membran rangkap dan membran luarnya mirip dengan strutur membran sel
• beberapa Cyanobacteria memiliki membran fotosintetik, mirip tilakoil pada kloroplas.
• Dalam kloroplas terdapat DNA yang dijumpai bakteri fotosintetik
• Kloroplas bertambah banyak melalui pembelahan

Hayo, menurut kamu telur atau ayam duluan yang ada di bumi? Nah, nah, pertanyaan lucu-lucuan itu sebenarnya menyinggung  asal-usul ehidupan lho. Penasaran darimanakah asal kehidupan ini sebenarnya menurut para ilmuwan? Yuk disimak …

Sebelum membahas teori asal-usul kehidupan, sebagiknya kita bahas dlu teori terbentuknya bumi, antara lain:

1. Teori Kabut

Bintang diangkasa meledak -> debu dan gas -> kabut/nobula -> memadat -> meledak lagi -> terbentuk bintang-bintang baru dan planet-planet, termasuk bumi.

2. Teori Big Bang

15 milyar tahun yang lalu materi angkasa menyatu dan memadat -> masa padat mengecil -> meledak -> debu dan gas hasil ledakan membentuk bintang baru -> awal alam semesta.

Bumi terbentuk 5 milyar tahun yang lalu dan 4 milyar tahun yang lalu baru muncul makhluk hidup di bumi.

Teori asal-usul kehidupan dibedakan menjadi 2, yaitu:

3. Teori abiogenesis (Generation Spontanea)

Tokoh teori:

Aristoteles

makhluk hidup berasal dari benda tak hidup. Ia yakin bahwa ada ikan yang dapat hidup dari lumpur.

John Needham

percobaan sepotong daging direbus dalam wadah tidak steril beberapa menit (tidak steril) -> air rebusan disimpan dalam botol yang ditutup dnegan gabus -> setelah beberapa hari, kaldu menjadi keruh akibat adanya mikroba.

≡ mikroba berasal dari air kaldu.

Selain ikan dan mikroba, ada pula teori abiogenesis yang menyatakan belatung dari daging busuk, tikus dari sekam dan kain kotor.

4. Teori biogenesis

Teori biogenesis diprakarsai oleh ditemukannya mikroskop pada abad ke-17 oleh Antonie Van Leenwenhook dan akhirnya teori abiogenesis mulai goyah. Tokoh dalam teori biogenesis yaitu

Francesco Redi

Dua kerat daging diletakkan di dalam toples yang berbeda. Satu toples ditutup rapat, sedangkan toples lainnya dibiarkan terbuka -> setelah beberapa hari, daging pada toples yang dibiarkan terbuka membusuk dan terdapat banyak larva.

Daging diletakkan dalam toples yang ditutup dengan kain kasa -> larva pada kain kasa ditemukan lebih banyak dibandingkan larva pada daging.

≡  larva bukan berasal dari daging yang membusuk, namun telur lalat yang hinggap pada daging

Lazzaro Spallanzani

Spallanzani memasukkan air karbu pada 2 tabung yang berbeda, tabung I dipanaskan selama 150C dan dibiarkan terbuka, sedangkan tabung II ditutup rapat dan dipanaskan -> pada labu I air kaldu menjadi lebih kerus, sedangkan tabung II tetap jernih -> setelah diamati dimikroskop, air kaldu pada kedua tabung sama-sama mengandung mikroorganisme, namun pada tabung I lebih banyak

≡  kehidupan ada jika telah ada kehidupan sebelumnya, sehingga mikroorganisme telah ada dan tersebar di udara.

Louis Pasteur

Dikenal dengan percobaan leher angsa -> Pasteur memasukkan air kaldu ke labu berleher angka -> leher labu tidak ditutup melainkan hanya dipanaskan untuk menstrilkan air kaldu -> setelah beberapa hari, air kaldu tetap jernih dan tidak mengandung mikroorganisme -> leher dipecahkan -> air kaldu bersentuhan langsung dengan udara -> air kaldu busuk dan mengandung banyak mikroorganisme.

≡  Mikroorganisme dalam kaldu bukan berasal dari dalam kaldu, melainkan dari udara.

≡  Teori abiogenesis tumbang

Teori biogenesis menyatakan bahwa:

1. omne vivum ex ovo: makhluk hidup berasal dari telur
2. omne ovum ex vivo: setiap telur berasal dari makhluk hidup
3. omne vivum ex vivo: makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga.

Segala macam bentuk aktivitas manusia dan makhluk hidup lainnya pasti memerlukan energi, bahkan untuk tidur sekalipun. Darimana energi itu berasal? Nah, semuanya akan diperlajari dalam metabolisme.

Metabolisme sendiri merupakan reaksi kimia yang terjadi di dalam sel.reaksi kimia tersebut mengubah suatu zat menjadi zat lain. Metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu:

1. Katabolisme

Yaitu proses penguraian senyawa dari senyawa yang komplek menjadi senyawa yang lebih sederhanya, termasuk dihasilkannya energi.

2. Anabolisme

Yaitu proses proses sintesis senyawa dalam senyawa hidup, mengubah senyawa sederhana menjadi senyawa yang lebih komplek.

Reaksi yang berjalan dalam metabolisme merupakan reaksi searah, tidak bolak-balik.

Reaksi metabolisme dipengaruhi oleh enzim, yaitu senyawa organik atau katalis protein yang dihasilkan sel dalam suatu reaksi. Enzim disebut sebagai biokatalisator karena berada dalam makhluk hidup. Enim bertindak sebagai katalis artinya enzim dapat meningkatkan laju reaksi kimia yang terjadi dalam metabolisme, tanpa ikut bereaksi dalam reaksi kimia tersebut.

Enzim berkerja secara spesifik, yaitu hanya dapat mempengaruhi zat tertentu yang disebut substrat. Substrat merupakan molekul yang bereaksi dalam suatu reaksi kimia. Molekul yang dihasilkan tersebut disebut sebagai produk.

Berdasarkan tempat produksi dan tempat kerja, enzim dibedakan menjadi:

1. Enzim intraseluler: enzim yang disintesis dalam sel-sel hidup dan bekerja di dalam sel.

Contoh: peroksidase

2. Enzim ekstraseluler: enzim yang disintesis ddi dalam sel, namun bekerja di luar sel.

Contoh: amylase

Komponen enzim:

1. Apoenzim: protein penyusun enzim
2. kofaktor: komponen non-protein pada enzim, umumnya berupa ion atau molekul

bagian enzim yang terikat pada kofaktor disebut holoenzim

Kofaktor dibagi menjadi:

1. gugus prostetik

tipe kofaktor terkuat
berperan memberi kekuatan tambahan terhadap kerja enim
contoh: heme, terdapat pada peroksidase, katalase

2. ko-enzim

tersusun atas molekul organik onprotein, terikat renggang pada enim
berperan memindahkan gugus kimia, atom, atau elektron suatu enzim ke enzim lain
contoh: NAD, NADP

3. ion-ion organik

terikat pada enzim atau substrat kompleks sehingga kerja enzim lebih efektif
contoh: amilase bekerja lebih baik jika ada ion klorida dan kalsium

Cara kerja Enzim

Enzim mengkatalis reaksi dengan meningkatkan laju reaksi, yaitu dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk suatu reaksi). Penurunan ini dilakukan dengan membentuk suatu kompleks dengan substrat. Setalh produk dihasilkan, enim dilepaskan dan enzim akan memebntuk kompleks dengan substrat lain.

Seperti yang sudah disebutkan sebelumnya, enzim berkerja spesifik pada substrat tertentu saja. Hal tersebut disebabkan adanya sisi aktif enzim yang spesifik dan akan dapat bereaksi, enzim dan substrat harus komplementer. Cara kerja enzim dijelaskan dalam 2 teori:

1. Te0ri gembok dan anak kunci (lock and key)

Enzim dan substrat bergabung seperti gembok dan anak kunci. Hanya anak kunci tertentu yang cocok dengan gembok. Begitu pula dengan enzim dan substrat.

2. Teori kecocokan erinduksi (Induced fit theory)

Dalam teori ini, sisi aktif enzim bersifat fleksibel sehingga dapat mengikuti bentuk sisi aktif pada substrat.

Sifat-sifat enzim:

1. hanya mengubah kecepatan reaksi (mempercepat) tanpa ikut bereaksi
2. bekerja spesifik
3. merupakan protein
4. diperlukan dalam jumlah yang sedikit
5. bekerja secara bolak-balik
6. dipengaruhi lingkungan

• suhu

setiap kenaikan 10^oC, kecepatan rekasi enzim menjadi 2x lipat. Namun, suhu yang tinggi juga menyebabkan enzim mengalami denaturasi
suhu optimum pada enzim umumnya merupakan suhu kamar

• pH, berbeda-beda tergantung jenis enzim

jika enzim berada di lingkungan yang tidak sesuai, maka enim tidak akan bekerja.
Misalnya: pepsin bekerja pada pH asam, amilase bekerja pada pH basa

• aktivator (pengaktif): zat yang mempermudah  enzim berikatan dengan substrat

contoh: ion klorida dalam aktivitas amilase

• inhibitor (penghambat)

inhibitor merupakan zat yang menghambat kerja enzim, baik semetara maupun permanen. Inhibitor enzim dibagi2, yaitu:

1. inhibitor kompetitif: zat yang bersaing  dengan substrat untuk mendapatkan zat aktif enzim

• bersifat sementara
• contoh: sianida dan oksigen bersaing untuk mengikat hemoglobin

2, inhibitor nonkompetitif

• Yaitu zat yang menghambat kerja enzim dengan cara melekatkan diri pada luar sisi aktif enzim sehingga menyebabkan bentuk enzim berubah dan sisi aktif enzim tidak berfungsi.
• bersifat tetap

• konsentrasi subtrat

jika konsentrasi substrat terlalu tinggi, pada suatu titik, ketika reaksi sudah mencapai laju maksimum, maka  alju reaksi tersebut akan tetap karena jenuh.

Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan dipengaruhi oleh berbagai faktor. Faktor dalam yang mempengaruhi tumbuhan adalah gen; sedangkan faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan, yaitu:

Hormon

Yaitu senyawa organik yang disintesis di salah satu bagian tumbuhan dan dipindahkan ke bagian lain. Lima hormon yang terkenal ada pada tumbuhan yaitu:

1. Auksin

Peran auksin:

1. merangsang perkembangan buah
2. dominansi apikal, menghambat perkembangan kuncup lateral
3. absisi, menyebabkan daun muda dan buah muda kuat menempel pada batang
4. pembentukan akar adventif

2. Giberelin

Peran giberelin:

1. memacu perpanjangan secara abnormal batang utuh.
2. perkecambahan biji dan mobilisasi cadangan makanan dari endosperm untuk pertumbuhan embrio
3. perkembangan bunga dan buah
4. menghilangkan sifat kerdil secara genetik
5. merangsang pembelahan dan pemanjangan sel

3. Sitokinin

Peran sitokinin:

1. memacu pembelahan sel dalam jaringan merismatik
2. merangsang diferensiasi sel-sel yang dihasilkan dalam meristem
3. mendorong pertumbuhan tunas samping dan perluasan daun
4. menunda penuaan daun
5. merangsang pembentukan pucuk dan memecah masa dormansi biji

4. Gas etilen

Peran gas etilen:

1. menyebabkan proses pemasakan buah lebih cepat.
2. memacu perkecambahan biji
3. menebalkan batang
4. mendorong gugurnya daun
5. menghambat pemanjangan batang kecambah
6. menunda perbungaan
7. menurunkan dominansi apikal
8. inisiasi akar
9. menghambar pemanjangan batang kecambah

5. Asam absisat (ABA)

Merupakan penghambat pertumbuhan tumbuhan

Peran ABA:

1. Mempercepat absisi tumbuhan yang menua, misalnya daun, buah, dan dormansi tunas.
2. menginduksi pengangkutan fotosintesis ke biji yang sedang berkembang dan mendorong sintesis protein simpanan
3. mengatur penutupan dan pembukaan stomata.

LINGKUNGAN

Faktor lingkungan yang dapat mempengaruhi pertumbuhan an perkembangan tumubuhan, yaitu:

1. Nutrisi dan air

Nutrisi yang diperlukan oleh tumbuhan (diambil dari tanah maupun udara) dikelompokkan menjadi 2, yaitu:

1. zat-zar organik: C, H, O, N

2. garam anorganik: Fe²⁺, Ca²⁺

Berdasarkan jumlah kebutuhan, unsur-unsur tersebut dikelompokan menjadi:

1. unsur makro: dibutuhkan dalam jumlah yang besar

contoh: C, H, O, N, P, K, S

2. unsur mikro: dibutuhkan dalam jumlah yang sedikit

contoh: Cl, Mn, Fe, Cu, Zn, B, Mo

2. Cahaya

Peran cahaya:

1. pembentukan klorofil: meningkatkan kerja enzim dalam metabolisme pembentukan klorofil
2. fotosintesis: intensitas cahaya sangat berpengaruh pada laju fotosintesis pada reaksi terang -> secara tidak langsung mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
3. efek fotomorfisme: tumbuhan yang tumbuh di tempat yang gelap akan mengalami etiolasi (pucat dan lemah) karena produksi klorofil kurang, begitu pula sebagliknya.
4. fototropisme: gerakan batang menuju arah datangnya sinarmatahari (diafototropisme) dan tinggi batang yang terkena sinar matahari lebih pendek dibandingkan tinggi batang yang tidak terkena sinar matahari. hal tersebut disebakan auksi berpindah ke daerah batang yang teduh. Hal ini pula lah yang menyebabkan batang tidak tumbuh tegak lurus.
5. fotoperiodisme: respon tumbuhan terhadap panjang penyinaran, umunya berupa perbungaan. Faktor yang mempengaruhi yaitu fitokrom (pigmen penyerap cahaya).

Berdasarkan panjang hari, tumbuhan dibedakan menjadi:

1. tumbuhan hari pendek: berbunga jika terkena penyinaran < 12 jam sehari

contoh: krisan, jagung, anggrek

2. tumbuhan hari panjang: berbunga jika terkena penyinaran > 12 jam sehari

contoh: kembang sepatu, gula, temabaku

3. tumbuhan hari sedang: berbunga jika terkena penyinaran + 12 jam sehari

contoh: acang, tebu

4. tumbuhan hari netral: tidak responsif terhadap fotoperiodism

contoh: padi, mentimun

3. Oksigen

Pada faktanya, tumbuhan juga memerlukan osigen, yaitu digunakan untuk pemecahan kulit niji dalam perkecambahan dan aktivitas tumbuhan.

1. Kelembaban

Berbanding terbalik dengan laju transpirasi.

2. Suhu

Suhu mempengaruhi kerja enzim dan secara tidak langsung mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan. Setiap spesies memiliki suhu maksimum, suhu minimum, suhu optimum yang berbeda-beda. ketika tumbuhan berada di bawah suhu minimum, tumbuhan tidak dapat tumbuh; ketika berada di suhu optimum, tumbuhan mengalami pertumbuhan optimum; dan pada suhu maksimum, tumbuhan tidak dapat tumbuh atau bahkan akan mati.

Pertumbuhan dan perkembangan terjadi pada semua makhluk hidup, tapi taukah kamu perbedaan keduanya?

Pertumbuhan yaitu proses pertambahan ukuran (volume, bobot, jumlah sel) yang bersifat reversible (tidak dapat kembali ke asal), sedangkan perkembangan merupakan proses untuk mencapat kematangan organisme, misalnya dari anak-anak menjadi dewasa dan bersifat irreversible.

Struktur Biji

Biji merupakan alat reproduksi, penyebaran, dan kelangsungan hidup suatu tumbuhan.

Tumbuhan dikotil dan monokotil memiliki struktur biji yang berbeda. Struktur biji pada dikotil terdiri atas:

• plumula: proses embrio yang tumbuh ke atas dan akan menjadi daum pertama
• hipokotil
• radikula: poros embrio yang tumbuh ke bawah dan menjadi akar primer
• kotiledon
• embrio

sedangkan struktur biji monokotil terdiri atas:

• koleoptil: modifikasi kotiledon yang berfungsi melindungi plumula
• skutelum: modifiasi kotiledon yang berfungsi sebagai penyerap makanan yang terdapat di dalam endosperma
• plumula: bakal daun pertama
• radikula: pelindung koleoriza
• koleoriza: bakal akar
• endosperma.

Perkecambahan merupakan peristiwa tumbuhnya embrio di dalam biji menjadi tanaman baru. Faktor yang mempengaruhi berkecambahnya biji: air, oksigen, kelembaban, dan cahaya.

Berdasarkan letak kotiledon, perkecambahan dibagi 2, yaitu:

1. Epigeal: jika kotiledn berada di permukaan tanah karena terdorong oleh pertumbuhan hipokotil memanjang ke atas.
2. Hipogeal: jika kotiledon tetap berada di bawah tanah, sedangkan plumula keluar dari permukaan tanah karena pertumbuhan epiotil ke arah atas.

Tahap perkecambahan:

1. Imbibisi: air masuk ke dalam embrio dan membasahi protein dan koloid lain
2. Pengaktivan enzim sehingga terjadi aktivitas metabolik
3. pemanjangan sel radikula: munculnya radikula dari kulit
4. pertumbuhan kecambah: terjadi pertumbuhan primer.

Pertumbuhan primer merupakan pertumbuhan yang terjadi karena adanya aktivitas sel-sel meristimatis, misalnya pada ujung batang dan ujung akar. Daerah pertumbuhan pada ujung batang dan akar dibedakan menajdi 3 daerah:

1. daerah pembelahan: terletak di ujung akar -> pertumbuhan dan perkembangan struktur akar pertama
2. daerah pemanjangan: terletak setelah daerah pembelahan -> sel mengalami pembesaran dan pemanjangan.
3. daerah diferensiasi -> daerah dengan sel-selnya mengalam diferensiasi menjadi sel yang memiliki struktur dan fungsi khusus.

Pertumbuhan Sekunder

Yaitu aktivitas kambium yang membentuk xilem dan floem sekunder. Floem sekunder dibentuk dari perumbuhan kambium ke arah luar, sedangkan xilem sekunder dibentuk dari pertumbuhan kambium ke arah dalam. Jaringan yang ada di sebelah dalam kambium disebut kayu, sedangkan jaringan di sebelah luar kambium disebut kulit.

Pembentuan xilem dan floem sekunder terjadi akibar aktivitas kambium yang dipengaruhi oleh musim. Ketika kondisi menguntungan -> aktivitas kambium rendah -> xilem dan floem yang dihasilkan sedikit, begitu pula sebaliknya. Pada akhirnya, perbedaan aktivitas kambium menghasilkan jejak pada batang yang disebut lingkatan tahun dan kita dapat mengetahui berapa umur pohon tersebut.

Pernah mendengar mengenai hormon? Sepertinya hewan? Makanan? Ini ga kalah pentingnya ya untuk elangsungan hidup manusia? Dan yeah, hormon merupakan zat yang dihasilkan oleh bagian dalam tubuh yang fungsinya sangat bermacam-macam, mulai dari pertumbuhan, perkembangan tubuh, proses reproduksi, hingga metabolisme tubuh. Hormon ini dihasilkan oleh kelenjar endokrin (hormon yang dihasilkan diedarkan tanpa melewati saluran khusus) dan kelenjar eksokrin (hormon yang disekresikan diedarkan melalui saluran khusus). Hormon akan dikeluarkan jika kedua kelenjar tersebut mendapatkan rangsangan.

Berikut adalah kelenjar yang termasuk dalam kelenjar endokrin:

1. kelenjar hipofisis

• terletak pada dasar otak, dibawah kendali hipotalamus
• disebut master of gland karena dapat mempengaruhi fungsi kelenjar endokrim lainnya.
• Berdasarkan struktur, dibagi menjadi:

2. kelenjar hipofisis anterior

• berkembang dari lipatan langit-langit mulut ke arah otak. Lipatan tersebut akhirnya kehilangan persambungan dengan saluran pencernaan.
• Hormon yang disekresikan:

• hormon pertumbuhan: untuk merangsang pertumbuhan tulang dan fungsi metabolisme
• prolaktin: merangsang kelenjar susu dan mensekresikan susu
• LH:: menyebabkan folikel yang sudah matang pecah sehingga terjadi ovullasi, merangsang sekresi testosteron dari testis
• TSH: merangsang sekresi kelenjar tiroid
• Adrenokortikotropik:  merangsang dan mengendalikan sekresi kelenjar korteks adrenal

3. kelenjar hipofisis intermediet

hanya dimiliki oleh bayi, pada orang dewasa hilang atau tinggal sisanya

4. kelenjar hipofisis posterior

• hasil perluasan otak, tonjolan hipotalamus ke arah bawah, ke arah lipatan mulut
• hormon yang disekresikan:

• vasopresin: mengurangi jumlah air yang hilang dari ginjal saat pembentukan urin
• presin: mengurangi jumlah air yang hilang dari ginjal saat pembentukan urin
• ositosin: membantu proses kelahiran dengan kontraksi uterus dan membantu sekresi susu dari payudara ibu

5. kelenjar tiroid

• terletak pada teleh, di laring
• menghasilkan hormon tiroksin yang berperan dalam proses metabolisme sel, pertumbuhan, perkembangan, dan diferensiasi tubuh.

6. kelenjar pratiroid

Mensekresikan hormon parathormon (PTH) yang berfungsi mengatur pemakaian ion kalsium (Ca₂⁺) dan fosfat (PO₄ ³⁺) pada jaringan.

7. kelenjar timus

merupakan kelenjar hasil penimbunan hormon pertumbuhan.

8. kelenjar pankreas/kelenjar/Pulau Langerhans

• Yaitu sekelompok kecil sel yang tersebar di seluruh panreas
• Kaya akan pembuluh darah
• Hormon yang disekresikan:

• insulin: mengubah glukosa menjadi glikogen di dalam hati
• glukagon: mengubah glikogen menjadi glukosa

9. kelenjar adrenal

• terletak di ujung anterior ginjal dan kaya darah,
• memiliki 2 bagian, yaitu:

• korteks

menghasilkan hormon adrenalin yang berpengaruh dalam penyempitan pembuluh darah sehingga tekanan darah dan denyut jantung meningkat. Selain itu juga berperah mengubah glikogen menjadi glukosa dan bersama hormon insulin mengatur adar gula dalam darah.

• Medula

Menghasilkan hormon kortin. Hormon kortin tersusun atas kortison (memudahkan perubahan protein menjadi karbohidrat, mengatur metabolisme garam dan air) dan deosikortison.

10. kelenjar kelamin/gonad

pada laki-laki diproduksi hormon testosteron oleh sel Leydig. Testosteron berfungsi terhadap proses spermatogenesis dan pertumbuhan sekunder pada laki-laki.

Pada wanita dieksresikan hormon estrogen dan progesteron. Estrogen dihasilkan oleh folikel de Graff dan dirangsang oleh hormon FSH. Estrogen berfungsi saat pembentukan elamin sekunder wanita dan membentuk lapisan endometrium. Hormon progesteron dihasilkan oleh LH dan berfungsi menjaga penebalan endometrium, menghambat produksi hormon FSH, dan memperlancar produksi laktogenn.

11. kelenjar pencernaan

• hormon gastrin: sekresi getah lambung
• hormon sekretin dan kolsistokinin: disekresikan oleh kelenjar usu, untuk merangsang sekresi getah pankreas dan getah empedu.