Pertumbuhan dan perkembangan

 

 

Pertumbuhan adalah :

• Peristiwa perubahan biologi yang terjadi pada makhluk hidup yang berupa pertambahan ukuran (volume, massa, dan tinggi)
• Irreversibel (tidak kembali ke asal)
• dapat diukur serta dinyatakan secara kuantitatif.
• Auksanometer adalah Suatu alat untuk mengukur pertumbuhan memanjang suatu tanaman, yang terdiri atas sistem kontrol yang dilengkapi jarum penunjuk pada busur skala atau jarum yang dapat menggaris pada silinder pemutar.

Perkembangan adalah:

• Proses menuju tercapainya kedewasaan atau tingkat yang lebih sempurna (kompleks).
• Sel-sel berdiferensiasi.
• Peristiwa diferensiasi menghasilkan perbedaan yang tampak pada struktur dan fungsi masing-masing organ, sehingga perubahan yang terjadi pada organisme tersebut semakin kompleks.
• Proses ini berlangsung secara kualitatif.
• Irreversible

TAHAP-TAHAP PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN

TAHAP AWAL PERTUMBUHAN

1. Mula-mula biji melakukan imbibisi atau penyerapan air sampai ukuran bijinya bertambah dan menjadi lunak.
2. Saat air masuk ke dalam biji, enzim-enzim mulai aktif sehingga menghasilkan berbagai reaksi kimia.
3. Kerja enzim ini antara lain, mengaktifkan metabolisme di dalam biji dengan mensintesis cadangan makanan sebagai persediaan cadangan makanan pada saat perkecambahan berlangsung.

PERKECAMBAHAN

1. Perkecambahan terjadi karena pertumbuhan radikula (calon akar) dan pertumbuhan plumula(calon batang).
2. Faktor yang memengaruhi perkecambahan adalah air, kelembapan, oksigen, dan suhu.
3. Perkecambahan biji ada dua macam, yaitu:

a. Tipe perkecambahan di atas tanah (Epigeal)

Hipokotil memanjang sehingga plumula dan kotiledon ke permukaan tanah dan kotiledon melakukan fotosintesis selama daun belum terbentuk.

Contoh: perkecambahan kacang hijau.

b. Tipe perkecambahan di bawah tanah (hipogeal)

Epikotil memanjang sehingga plumula keluar menembus kulit biji dan muncul di atas permukaan tanah, sedangkan kotiledon tertinggal dalam tanah. Contoh: perkecambahan kacang kapri (Pisum sativum).

PERTUMBUHAN PRIMER

1. Merupakan pertumbuhan yang terjadi karena adanya aktivitas meristem primer.
2. Pertumbuhan ini disebabkan oleh kegiatan titik tumbuh primer yang terdapat pada ujung akar dan ujung batang dimulai sejak tumbuhan masih berupa embrio.
3. Ciri-ciri jaringan meristem ini adalah mempunyai dinding sel yang tipis, bervakuola kecil atau tidak bervakuola, sitoplasma pekat dan sel-selnya belum berspesialisasi.
4. Jaringan meristem ada dua jenis, yaitu:

a. Jaringan meristem apikal

Jaringan ini terdapat pada ujung akar dan batang, yang berfungsi untuk mewujudkan pertumbuhan primer.

b. Jaringan meristem lateral

Jaringan ini dapat membentuk pertumbuhan sekunder. Contoh yang sering kita temukan adalah kambium, jaringan ini dapat menumbuhkan pertumbuhan lateral atau menambah diameter dari bagian tumbuhan.

Kambium didapatkan pada tumbuhan dikotil dan Gymnospermae.

Contoh yang lain adalah kambium gabus yang terdapat pada batang dan akar tumbuhan berkayu atau pada bagian tumbuhan yang kena luka.

PERTUMBUHAN SEKUNDER

1. Pertumbuhan ini terjadi pada tumbuhan Dikotiledon dan Gymnospermae.
2. Pertumbuhan sekunder disebabkan oleh kegiatan meristem sekunder, yang meliputi:

a. Kambium gabus (felogen)

Pertumbuhan felogen menghasilkan jaringan gabus. Jaringan gabus berperan sebagai pelindung, yaitu menggantikan fungsi epidermis yang mati dan terkelupas, juga merupakan bagian dari jaringan sekunder yang disebut periderm.

b. Kambium fasis (vasikuler)

Berperan membentuk xilem sekunder ke arah dalam dan membentuk floem sekunder ke arah luar, selain itu juga menghasilkan sel-sel hidup yang berderet-deret menurut arah jari-jari dari bagian xilem ke bagian floem yang disebut jari-jari empulur.

Bagian xilem lebih tebal daripada bagian floem karena kegiatan kambium ke arah dalam lebih besar daripada kegiatan ke arah luar.

c. Kambium interfasis (intervasikuler)

Merupakan kambium yang membentuk jari-jari empulur. Tumbuhan monokotil yang tidak mempunyai kambium, tumbuh dengan cara penebalan. Tetapi pada umumnya, pertumbuhan terjadi karena adanya peningkatan banyaknya dan ukuran sel. Pertumbuhan pada tumbuhan dikotil yang berkayu menyangkut kedua aktivitas tersebut, sel-sel baru yang kecil yang dihasilkan kambium dan meristem apikal, kemudian sel-sel ini membesar dan berdifferensiasi. 

PERTUMBUHAN TERMINAL

Terjadi pada ujung akar dan ujung batang tumbuhan berbiji yang aktif tumbuh. Terdapat 3 daerah (zona) pertumbuhan dan perkembangan.

a. Daerah pembelahan (daerah meristematik)

Merupakan daerah yang paling ujung dan merupakan tempat terbentuknya sel-sel baru. Sel-sel di daerah ini mempunyai inti sel yang relatif besar, berdinding tipis, dan aktif membelah diri.

b. Daerah pemanjangan

Merupakan daerah hasil pembelahan sel-sel meristem. Sel-sel hasil pembelahan tersebut akan bertambah besar ukurannya sehingga menjadi bagian dari daerah perpanjangan. Ukuran selnya bertambah beberapa puluh kali dibandingkan sel-sel meristematik.

c. Daerah diferensiasi

Merupakan daerah yang terletak di bawah daerah pemanjangan. Sel-sel di daerah ini umumnya mempunyai dinding yang menebal dan beberapa di antaranya mengalami diferensiasi menjadi epidermis, korteks, dan empulur. Sel yang lain berdiferensiasi menjadi jaringan parenkim, jaringan penunjang, dan jaringan pengangkut (xilem dan floem).

FAKTOR-FAKTOR YANG MEMENGARUHI PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN TUMBUHAN

1. Faktor Genetik

Setiap jenis tumbuhan membawa gen untuk sifat-sifat tertentu, seperti berbatang tinggi atau berbatang rendah. Tumbuhan yang mengandung gen yang baik dan didukung lingkungan yang sesuai akan memperlihatkan pertumbuhan yang baik pula.

B. Faktor Internal

Faktor internal yang mempengaruhi pertumbuhan, yaitu hormon. Hormon tumbuhan ditemukan oleh F. W. Went pada tahun 1928. Hormon berasal dari bahasa Yunani hormalin yang berarti penggiat. Hormon tumbuhan disebut fitohormon.

Fitohormon tersebut, yaitu:

1. Auksin atau AIA (Asam Indol Asetat)

• Auksin merupakan senyawa asam asetat dengan gugusan indol dan derivat-derivatnya.
• Pertama kali auksin ditemukan pada ujung koleoptil kecambah gandum (Avena sativa).
• Pusat pembentukan auksin adalah ujung koleoptil (ujung tumbuhan).
• Jika terkena sinar matahari, auksin akan berubah menjadi senyawa yang menghambat pertumbuhan. Hal inilah yang menyebabkan batang akan membelok ke arah datangnya cahaya, karena bagian yang tidak terkena cahaya pertumbuhannya lebih cepat daripada bagian yang terkena cahaya.
• Fungsi auksin, yaitu:
  1. Merangsang perpanjangan sel.
  2. Merangsang pembentukan bunga dan buah.
  3. Merangsang pemanjangan titik tumbuh.
  4. Mempengaruhi pembengkokan batang.
  5. Merangsang pembentukan akar lateral.
  6. Merangsang terjadinya proses diferensiasi.

2. Gibberellin

• Gibberellin merupakan hormon yang pertama kali ditemukan pada jamur Gibberella fujikuroii yang parasit pada tumbuhan padi. Ditemukan oleh Kuroshawa pada tahun 1926.
• Fungsi gibberellin, yaitu:
  1. Merangsang pembelahan sel kambium.
  2. Merangsang pembungaan lebih awal sebelum waktunya.
  3. Merangsang pembentukan buah tanpa biji (partenokarpi).
  4. Merangsang tanaman tumbuh sangat cepat sehingga mempunyai ukuran raksasa.

3. Sitokinin

• Sitokinin merupakan kumpulan senyawa yang fungsinya mirip satu sama lain.
• Fungsi sitokinin yaitu:
  1. Merangsang proses pembelahan sel.
  2. Menunda pengguguran daun, bunga, dan buah.
  3. Mempengaruhi pertumbuhan tunas dan akar.
  4. Meningkatkan daya resistensi terhadap pengaruh yang merugikan, seperti suhu rendah, infeksi virus, pembunuh gulma, dan radiasi.
  5. Menghambat (menahan) menguningnya daun dengan jalan membuat kandungan protein dan klorofil yang seimbang dalam daun (senescens).

4. Gas Etilen

• Gas etilen merupakan hormon tumbuh yang dalam keadaan normal berbentuk gas.
• Fungsi gas etilen, yaitu:
  1. Membantu memecahkan dormansi pada tanaman, misalnya pada ubi dan kentang.
  2. Mendukung pematangan buah.
  3. Mendukung terjadinya abscission (pelapukan) pada daun.
  4. Mendukung proses pembungaan.
  5. Menghambat pemanjangan akar pada beberapa spesies tanaman dan dapat menstimulasi pemanjangan batang.
  6. Menstimulasi perkecambahan.
  7. Mendukung terbentuknya bulu-bulu akar.

5. Asam Absisat (ABA)

• Asam absisat merupakan hormon tumbuh yang hampir selalu menghambat pertumbuhan, baik dalam bentuk menurunkan kecepatan maupun menghentikan pembelahan dan pemanjangan sel bersama-sama.
• Fungsi asam absisat, yaitu:

a. Menghambat perkecambahan biji.

b. Mempengaruhi pembungaan tanaman.

c. Memperpanjang masa dormansi umbi-umbian.

d. Mempengaruhi pucuk tumbuhan untuk melakukan dormansi.

6. Kalin

• Kalin merupakan hormon yang mempengaruhi pembentukan organ.
• Berdasarkan organ yang dipengaruhinya, kalin dibedakan atas:
  1. Rhizokalin, mempengaruhi pembentukan akar.
  2. Kaulokalin, mempengaruhi pembentukan batang.
  3. Filokalin, mempengaruhi pembentukan daun.
  4. Antokalin, mempengaruhi pembentukan bunga.

7. Asam Traumalin

• Asam traumalin disebut sebagai hormon luka/kambium karena hormon ini berperan apabila tumbuhan mengalami kerusakan jaringan.
• Jika terluka, tumbuhan akan merangsang sel-sel di daerah luka menjadi bersifat meristem lagi sehingga mampu mengadakan pembelahan sel untuk menutup luka tersebut. Kemampuan itu disebut restitusi atau regenerasi.
• Peristiwa ini dapat terjadi karena adanya asam traumalin (asam traumalat).

Perlu Anda ketahui selain hormon, vitamin dapat berpengaruh dalam pertumbuhan dan perkembangan, misalnya vitamin B12, vitamin B1, Vitamin B6, vitamin C (asam askorbat). Vitamin-vitamin tersebut berfungsi dalam proses pembentukan hormon dan berfungsi sebagai koenzim.

1. Faktor Lingkungan (Eksternal)

Faktor luar yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan adalah faktor lingkungan, misalnya nutrisi, air, cahaya, suhu, dan kelembapan.

a. Nutrisi

• Nutrisi terdiri atas unsur-unsur atau senyawa-senyawa kimia sebagai sumber energi dan sumber materi untuk sintesis berbagai komponen sel yang diperlukan selama pertumbuhan.
• Nutrisi umumnya diambil dari dalam tanah dalam bentuk ion dan kation, sebagian lagi diambil dari udara.
• Unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro (C, H, O, N, P, K, S, Ca, Fe, Mg).
• Adapun unsur-unsur yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro (B, Mn, Mo, Zn, Cu, Cl). Jika salah satu kebutuhan unsur-unsur tersebut tidak terpenuhi, akan mengakibatkan kekurangan unsur yang disebut defisiensi.
• &nbspefisiensi mengakibatkan pertumbuhan menjadi terhambat.

b. Air

• Kekurangan air pada tanah menyebabkan terhambatnya proses osmosis. Proses osmosis akan terhenti atau berbalik arah yang berakibat keluarnya materi-materi dari protoplasma sel-sel tumbuhan, sehingga tanaman kering dan mati.
• Fungsi air antara lain:
  1. Untuk fotosintesis.
  2. Mengaktifkan reaksi-reaksi enzim atau sebagai medium reaksi enzimatis
  3. Membantu proses perkecambahan biji.
  4. Menjaga (mempertahankan kelembapan).
  5. Untuk transpirasi.
  6. Meningkatkan tekanan turgor sehingga merangsang pembelahan sel.
  7. Menghilangkan asam absisi.
  8. Sebagai pelarut, air juga memengaruhi kadar enzim dan substrat sehingga secara tidak langsung memengaruhi laju metabolisme.

c. Cahaya

• Cahaya mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis.
• Cahaya secara langsung berpengaruh terhadap pertumbuhan setiap tanaman. Pengaruh cahaya secara langsung dapat diamati dengan membandingkan tanaman yang tumbuh dalam keadaan gelap dan terang.
• Pada keadaan gelap, pertumbuhan tanaman mengalami etiolasi yang ditandai dengan pertumbuhan yang abnormal (lebih panjang), pucat, daun tidak berkembang, dan batang tidak kukuh.
• Sebaliknya, dalam keadaan terang tumbuhan lebih pendek, batang kukuh, daun berkembang sempurna dan berwarna hijau.
• Dalam fotosintesis, cahaya berpengaruh langsung terhadap ketersediaan makanan.
• Tumbuhan yang tidak terkena cahaya tidak dapat membentuk klorofil, sehingga daun menjadi pucat.
• Panjang penyinaran mempunyai pengaruh yang spesifik terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
• Panjang periode cahaya harian disebut fotoperiode, sedangkan reaksi tumbuhan terhadapfotoperiode yang berbeda panjangnya disebut fotoperiodisme.
• Berdasarkan persyaratan panjang hari untuk pembungaan, sebagian besar tumbuhan dibagi menjadi tiga kelompok utama, yaitu:

a. Tumbuhan berhari pendek (short day plant)

Berbunga jika panjang hari kurang dari periode kritis tertentu, misalnya kastuba (Euphorbia pulcherima), ubi jalar (Ipomoea batatas), nanas (Ananas commosus), dan padi (Oryza sativa). Panjang hari harus kurang dari 11 hingga 15 jam agar pembungaan terjadi.

b. Tumbuhan hari panjang (long day plant)

Berbunga jika panjang hari lebih dari periode kritis tertentu, misalnya tanaman jarak (Rhicinus communis) dan kentang (Solanum tuberosum). Panjang hari harus lebih dari 12 hingga 14 jam agar pembungaan terjadi.

c. Tumbuhan hari netral (day-neutral plant).

Berbunga tidak tergantung pada panjang hari, dapat menghasilkan bunga kapan saja dalam setahun, misalnya jagung (Zea mays).

d. Suhu

• Suhu berpengaruh terhadap fisiologi tumbuhan, antara lain memengaruhi kerja enzim.
• Suhu yang terlalu tinggi atau terlalu rendah akan menghambat proses pertumbuhan.
• Fotosintesis pada tumbuhan biasanya terjadi di daun, batang, atau bagian lain tanaman.
• Suhu optimum (15°C hingga 30°C) merupakan suhu yang paling baik untuk pertumbuhan.
• Suhu minimum (± 10°C) merupakan suhu terendah di mana tumbuhan masih dapat tumbuh.
• Suhu maksimum (30°C hingga 38°C) merupakan suhu tertinggi dimana tumbuhan masih dapat tumbuh.

e. Kelembapan

• Kelembapan ada kaitannya dengan laju transpirasi melalui daun karena transpirasi akan terkait dengan laju pengangkutan air dan unsur hara terlarut.
• Bila kondisi lembap dapat dipertahankan maka banyak air yang diserap tumbuhan dan lebih sedikit yang diuapkan.
• Kondisi ini mendukung aktivitas pemanjangan sel sehingga sel-sel lebih cepat mencapai ukuran maksimum dan tumbuh bertambah besar.
• Pada kondisi ini, faktor kehilangan air sangat kecil karena transpirasi yang kurang.
• Adapun untuk mengatasi kelebihan air, tumbuhan beradaptasi dengan memiliki permukaan helaian daun yang lebar.
• Oksigen
• Untuk pemecahan senyawa bermolekul besar (saat respirasi) agar menghasilkan energi yang diperlukan pada proses pertumbuhan dan perkembangannya.

HUBUNGAN AUKSIN DENGAN BEBERAPA PROSES FISIOLOGI

Secara fisiologis fitohormon berpengaruh terhadap berbagai proses, di antaranya adalah :

1. Proses pengembangan sel

Heteroauksin yang dihasilkan di bagian ujung memengaruhi sintesis enzim tertentu yang kelak akan diteruskan menuju dinding sel dan menyebabkan dinding sel menjadi elastis. Dengan adanya sifat elastis tersebut, dinding sel mudah merenggang dan dapat tumbuh memanjang.

1. Fototropisme

Yaitu peristiwa pergerakan tumbuhan kearah datang nya cahaya. Cholodny dan Went menjelaskan bahwa cahaya menyebabkan terjadinya pemindahan auksin secara lateral dari bagian yang terkena cahaya menuju bagian yang tidak terkena cahaya. Dengan demikian, jumlah auksin di bagian yang gelap akan lebih banyak daripada di bagian yang terang.

1. Geotropisme

Adalah pengaruh gravitasi bumi terhadap pertumbuhan yang terdiri atas : geotropisme positif (gerak akar yang mengarah ke pusat bumi) dan geotropism negative (menjauhi pusat bumi).

1. Auksin dan pembentukan akar

Pemakaian berbagai macam fitohormon pada stek daun, batang dan akar dapat merangsang pertumbuhan akar, seperti auksin Indole Butirat, dan asam Naftalena Asetat.

1. Partenokarpi

Adalah pembentukan buah tanpa terjadi pembuahan sehingga menghasilkan buah tanpa biji, Bunga akan secara alami memproduksi hormon tumbuhan, yang diperlukan untuk mengawali proses pembentukan buah. Seperti yang terjadi pada pisang, anggur tak berbiji, semangka tanpa biji, jeruk tanpa biji.

1. Apikal dominan

Merupakan suatu gejala bahwa selama pucuk batang (tunas terminal) masih ada, pertumbuhan tunas samping (tunas lateral) akan terhambat. Kalau tunas terminal dihilangkan, tunas ketiak daun akan segera tumbuh. Pengaruh tunas pucuk (terminal) yang menekan tunas lateral disebut apikal dominan.

1. Peluruhan

Peluruhan merupakan suatu proses alami yang terjadi pada bagian tumbuhan, seperti pada daun, buah, dan bunga. Peluruhan akan berlangsung karena terbentuknya suatu lapisan melintang yang sel-sel parenkimnya terpisah karena proses penuaan. Lapisan tersebut dinamakan lapisan peluruh pada tangkai daun, bunga dan buah. Jika helaian daun dipotong, tangkai daun akan meluruh karena hilangnya persediaan auksin pada daun. Akan tetapi, jika diberi auksin, peluruhan dapat dihambat.

 

sumber : http://internbiologi.blogspot.co.id/2012/10/pertumbuhan-dan-perkembangan-pada.html

Metabolisme

A. Enzim

Reaksi metabolisme merupakan reaksi enzimatis yang melibatkan enzim. Sifat-sifatnya sbb:

1. merupakan protein.
2. biokatalisator (katalisator hidup yang mempercepat reaksi kimia tetapi tidak berubah setelah selesai reaksi.
3. mempercepat reaksi kimia dengan jalan menurunkan energi aktivasi.
4. tidak mengubah keseimbangan reaksi.
5. bekerja sangat spesifik, yaitu satu substrat, satu enzim.
6. memiliki sisi aktif atau sisi katalistik, yaitu bagian enzim tempat substrat berkombionasi.
7. substrat “asing” berfungsi menghambat reaksi disebut inhibitor dan yang berfungsi mempercepat reaksi disebut aktivator.

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim:

1. konsentrasi substrat,
2. konsentrasi enzim,
3. temperatur,
4. prubahan pH.

B. Respirasi Aerob dan Anaerob

Respirasi merupakan oksidasi senyawa organik secara terkendali untuk membebaskan energi bagi pemeliharaan dan perkembangan makhluk hidup.

1. Respirasi aerob, yaitu respirasi yang membutuhkan oksigen bebas.

2. Respirasi anaerob, yaitu respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas.

Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu:

1. Glikolisis

• berlangsung di sitoplasma,
• berlangsung secara anaerob,
• mengubah satu molekul glukosa menjadi dua molekul asam piruvat,
• dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa.

2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat

• berlangsung pada matriks mitokondria,
• mengubah asam piruvat menjadi Asetil Koenzim A,
• dihasilkan 1 NADH dan CO2 untuk setiap pengubahan molekul asam piruvat menjadi Asetil Koenzim A.

3. Siklus Kreb’s

• berlangsung pada matriks mitokondria,
• mengubah Asetil Koenzim A menjadi CO2,
• untuk tiap molekul senyawa Asetil Koenzim A dihasilkan 1 ATP, 1 FADH, dan 3 NADH.

4. Rantai Transpor Elektron

• NADH dan FADH merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen,
• melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH dan FADH yang dihasilkan pada proses glikolisis. Dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan siklus kreb’s dilepaskan ke oksigen (sebagai senyawa penerima hidrogen terakhir), untuk membentuk H20 dengan melepaskan energi secara bertahap,
• satu molekul NADH akan menghasilkan 3 ATP, sedangkan satu molekul FADH akan menghasilkan 2 ATP.

Pada respirasi anaerob jalur yang ditempuh meliputi:

1. glikolisis
2. pembentukkan alhokol (fermentasi alkohol) atau pembentukkan asam laktat (fermentasi asam laktat). Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol adalah ragi. Reaksi fermentasi adalah:

• C6H12O6 (glukosa) → 2 CH3-CH2-OH (etanol) + 2 CO2 + E
• contoh organisme yang melakukan fermentasi asam susu adalah bakteri asam susu yang menyebabkan asamnya susu.

C. Fotosintesis

Fotosintesis adalah proses pembentukkan bahan organik dari bahan organik dengan bantuan cahaya dan kloroplas. Proses fotosintesis terjadi pada kloroplas dengan dua tahap reaksi, yaitu:

1. Reaksi Terang

• terjadi pada tilakoid (grana) kloroplas,
• terjadi proses fotolisis air sehingga dihasilkan oksigen. Jadi, oksigen dihasilkan dari H2O,
• reaksi tergantung pada cahaya untuk mengubah energi cahaya menjadi energi kimia berupa ATP dan NADPH.

2. Reaksi Gelap

• terjadi pada stroma kloroplas,
• reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang,
• menggunakan daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas tiga bagian utama, yaitu:

1. karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBp (Ribulosa Bi Pospat) membentuk dua molekul APG (Asam Pospo Gliserat) dengan bantuan enzim karboksilase,
2. reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Pospo Gliserat Aldehid),
3. regenerasi adalah pembentukkan kembali RuBp yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata.

D. Kemosintesis

Kemosintesis adalah asimilasi karbon yang energinya berasal dari reaksi-reaksi kimia dan tidak diperlukan klorofil. Umumnya dilakukan oleh mikroorganisme, misalnya bakteri. Organismenya disebut kemoautotrof. Bakteri kemoautotrof ini akan mengoksidasi senyawa-senyawa tertentu dan energi yang timbul digunakan untuk asimilasi karbon.

• contoh bakteri nitrit: Nitrosomonas, Nitrosococcus
• contoh bakteri nitrat: Nitrobacter
• contoh bakteri belerang: Thiobacillus, Begiatoa

E. Percobaan Tentang Fotosintesa dan Respirasi

1. Ingenhouz

• tujuan: membuktikan pada fotosintesis dilepaskan oksigen,
• obyek: tanaman air Hydrilla verticillata,
• hasil: tanaman air yang ditutup dengan corong terbalik dan ditempatkan di bawah sinar matahari maka timbullah gelembung-gelembung gas (oksigen).

2. Engelmann

• tujuan: membuktikan pada fotosintesis mutlak diperlukan klorofil,
• obyek: ganggang Spyrogira dan bakteri oksigen,
• hasil: hanya kloroplas yang terkena sinar yang melepaskan oksigen, hal ini terbukti dengan berkerumunnya bakteri oksigen di sekitar tempat yang terkena sinar.

3. Sachs

• tujuan: membuktikan bahwa pada fotosintesis dihasilkan amilum,
• obyek: daun yang sebagian ditutup dan reagent Yodium,
• hasil: daun yang menjadi obyek dimasukkan ke air panas kemudian ke alkohol dan kemudian ke reagent Yodium. Hasilnya adalah daun yang tidak ditutup berwarna hitam dan yang ditutup tidak berwarna.

4. Percobaan Respirasi pada Hewan

• tujuan: mempelajari respirasi pada hewan, melihatfaktor-faktor yang mempengaruhi jumlah kebutuhan oksigen pada hewan saat bernafas.

sumber : https://vidtrie.wordpress.com/biologi-sma/biologi-xii-ipa-metabolisme/

Bioteknologi

Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi merupakan suatu cabang ilmu biologi yang mempelajari tentang pemanfaatan makhluk hidup sehingga dapat menghasilkan barang atau jasa untuk kepentingan hidup manusia. Selain itu, bioteknologi juga berarti penggunaan biokimia, mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan memperoleh penerapan teknologi di bidang industri, kesehatan dan pertanian dari kapasitas mikroba, sel atau jaringan sebagai kultur. Istilah bioteknologi baru muncul sekitar tahun 1970-an, setelah sekelompok ilmuwan berhasil melakukan rekayasa genetika terhadap makhluk hidup.

Adapun sejarah perkembangan bioteknologi yaitu :

·         Pada tahun 8000 SM, bangsa Babilonia, Mesir dan Romawi melakukan praktik pengembangbiakan selektif untuk meningkatkan kualitas ternak dengan cara pengumpulan benih untuk ditanam kembali.

·         Pada tahun 6000 SM, telah muncul pembuatan bir, fermentasi anggur dan membuat roti dengan bantuan ragi.

·         Pada tahun 4000 SM, bangsa Tionghoa membuat yoghurt dan keju dengan bakteri asam laktat.

·         Pada tahun 1500, pengumpulan tumbuhan dilakukan di seluruh dunia.

·         Pada tahun 1665, Robert Hooke, ilmuwan asal Inggris, menemukan sel melalui mikroskop.

·         Pada tahun 1800, Nikolai I. Vavilov menciptakan penelitian kompheresif tentang pengembangbiakan hewan.

·         Pada tahun 1856, Gregor Mendel mengawali genetika tumbuhan rekombinan.

·         Pada tahun 1865, hukum-hukum dalam penyampaian sifat induk keturunan ditemukan oleh Gregor Mendel.

·         Pada tahun 1880, mikrob ditemukan.

·         Pada tahun 1919, Karl Ereky, insinyur dari Hongaria, merupakan orang pertama yang menggunakan bioteknologi.

·         Pada tahun 1970, peneliti di AS berhasil menemukan enzim untuk memotong enzim.

·         Pada tahun 1975, Kohler dan Milstein mengembangkan metode produksi antibodi monoklonal.

·         Pada tahun 1978, para peneliti di AS berhasil membuat insulin dengan menggunakan bakteri yang terdapat pada usus besar.

·         Pada tahun 1980, bioteknologi modern dicirikan oleh teknologi DNA rekombinan. Dalam hal ini bakteri E. coli digunakan untuk memproduksi insulin dan obat lain yang berguna untuk manusia. Sebelumnya, sekitar 5% pengidap diabetes mengalami alergi terhadap insulin hewan yang tersedia.

·         Pada tahun 1992, FDA menyetujui makanan GM pertama dari Calgene: tomat “flavor saver”.

·         Pada tahun 2000, dilakukan perampungan Human Genome Project.

Berdasarkan proses dan peralatan yang digunakan, bioteknologi dapat dibedakan atas bioteknologi konvesional dan bioteknologi modern.

1.      Bioteknologi Konvesional

Bioteknologi konvesional merupakan praktik bioteknologi yang dilakukan dengan cara dan peralatan yang sederhana, tanpa melakukan rekayasa genetika. Praktik bioteknologi ini telah dilakukan sejak ribuan tahun yang lalu untuk menghasilkan produk. Contohnya bir, wine, tuak, sake, yoghurt, roti, keju, kecap, tempe, tapai dan ancom.

2.      Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern merupakan praktik bioteknologi yang diperkaya dengan teknik rekayasa genetika. Dengan teknik tesebut, manusia dapat mengontrol produk yang dihasilkan sesuai keinginannya. Contohnya, dihasilkannya tanaman tahap hama dan penyakit, buah-buahan bersifat tahan lama dan ternak yang mampu menghasilkan susu dalam jumlah yang lebih banyak.

Ada empat kegiatan utama dalam ruang lingkup bioteknologi, yaitu:

a.       Teknologi industri dengan menggunakan reaktor bio, di mana mikroba dan enzim menjadi katalis utama. Hal ini merupakan sumbangan yang paling nyata dalam aktivitas industri yang berdampak pada kemajuan ekonomi secara intensif. Kemampuan mikroba dan eksploitasnya dalam industri dunia mikroba dijuluki sebagai buruh serba bisa. Hal ini didasarkan atas kemampuan mikroba yang bisa memproduksi lebih dari 500 macam bahan keperluan manusia. Hampir semua industri dilayani oleh jasa mikroba seperti sektor industri berikut ini.

1.      Sektor industri makanan meliputi pengolahan daging, susu menjadi keju dan yoghurt. Ikan menjadi kecap dan sari ikan. Karbohidrat menjadi gula fruktosa. Pengolahan roti dari gandum, berasa, jagung dan singkong. Peembuatan tempe, tape, brem, bir, anggur, cuka melalui fermentasi dan mikroflora alami.

2.      Sektor pertanian mencakup produksi pangan, vaksin hewan, pupuk dan kompas organic. Mencari jenis tanaman yang tahan jenis penyakit, tanaman yang mampu memupuk dirinya sendiri dengan perbaikan fiksasi Nitrogen, tanaman unggul, biopestisida, penghancuran selulosa dan lignin, penyelamatan pasca panen, kultur jaringan, dll.

3.      Sektor energi dari sampah organik dan bahan karbohidrat dapat diolah menjadi gas bio, gas hydrogen, methanol, etanol, butanol yang menjadi sumber energi untuk bahan bakar motor, pembangkit listrik, disel, pemanas ruangan, dan lampu.

4.      Sektor farmasi dalam memproduksi anti biotika, vaksin, enzim, antibody, hormon, inhibitor enzim, penawar racun, zat-zat yang diperlukan dalam keperluan diagnosa penyakit, obat kanker, kontrasepsi, dll.

5.      Sektor industri bahan baku. Bioteknologi dapat menghasilkan bahan baku industri dalam bentuk sangat murni. Bahn pelarut seperti aceton, butanol, etanol, methanol, asam sitrat, asam laktat, asam asam asetat, vitamin B₁₂, riboflavin, bahan baku parfum, dll.

6.      Sektor pertambangan menambang bijih logam yang kandungan logamnya sangat rendah dengan bioteknologi mampu memberikan keuntungan. Contohnya bakteri Thiobacillus ferrooxidans dapat mengekstrak logam dari bijih tembaga yang berkadar rendah.

b.      Rekayasa genetika, merupakan suatu teknik pemanipulasian materi genetika. Pada teknik ini terjadi pemindahan materi genetika (transfer gen) dari satu makhluk hidup ke makhluk hisup lainnya. Adapun tahapan melakukan rekayasa genetika, yaitu :

1.      Tahap pertama dari rekayasa genetika adalah mengisolasi gen tertentu dari satu makhluk hidup. Untuk mengisolasi gen bisa dengan cara memotongnya dari genome makhluk hidup dengan menggunakan enzim endonuklease restriksi atau menggandakan gen target dengan mesin pengganda DNA (mesin PCR – Polymerase Chain Reaction).

2.      Gen target yang sudah diisolasi kemudian dimasukkan dengan vektor. Vektor adalah pembawa gen target ke dalam sel atau genom makhluk hidup. Vektor bisa berupa plasmid, virus atau bakteri dari genus Agrobacterium. Untuk menggabungkan gen target dengan DNA vektor diperlukan enzim penggabung yang disebut ligase.

3.      Vektor kemudian dimasukkan ke dalam sel. Dengan kemampuan yang dimilikinya vektor akan bertambah di dalam sel atau menggabingkan gen yang dibawanya dengan genom sel tujuan.

4.      Tahap selanjutnya adalah melakukan seleksi terhadap sel-sel atau organisme yang berhasil disisipkan oleh gen target.

5.      Organisme yang berhasil disisipi oleh gen target dan mampu mengekspresikan gennya, yang kemudian akan dikembangbiakan.

c.       Peleburan sel dalam upaya manipulasi genetika, berarti transplantasi nucleus, memasukkan semua gen dari nucleus ke dalam setiap sel yang menghasilkan embrio. Gen-gen yang ditransplantasikan akan diteruskan pada generasi seterusnya.

d.      Kultur jaringan pada sel atau tumbuhan dapat tumbuh pada kultur (media tumbuh) yang cukup mengandung nutrient. Prinsip dasar kultur jaringan dan sel adalah bahwa sel yang diisolasi akan mengembangkan potensi dasarnya.

 

sumber : http://tugas-sma-kay.blogspot.co.id/2011/07/materi-bioteknologi.html

Pola-pola hereditas

Pewarisan sifat dari induk kepada turunannya mengikuti suatu pola hereditas (pewarisan sifat) tertentu. Pola pewarisan sifat pertama kali diamati oleh Mendel.

Setelah diteliti lebih lanjut, para ilmuwan mendapati perbedaanperbedaan

yang tidak sesuai dengan pola yang dikemukakan Mendel, antara

lain penyimpangan semu hukum Mendel, pautan dan pindahan silang,

determinasi seks, dan gen letal.

1. Hukum Mendel

Pewarisan sifat dipelajari pertama kali oleh Gregor Johann Mendel

(1822–1884). Mendel melakukan percobaan pewarisan sifat pada tanaman

ercis (Pisum sativum) (perhatikanlah Gambar 5.2).

Ada beberapa alasan mengapa tanaman ercis dipilih oleh Mendel untuk

memulai percobaannya ini, di antaranya sebagai berikut.

a. Tanaman ercis (Pisum sativum) memiliki variasi yang cukup kontras, di antaranya:

a. warna biji : kuning dan hijau

b. kulit biji : kisut dan halus

c. bentuk buah/polong : halus dan bergelombang

d. warna bunga : ungu dan putih

e. tinggi batang : panjang dan pendek

f. posisi bunga : aksial (ketiak daun) dan terminal (ujung batang)

b. Dapat melakukan penyerbukan sendiri.

c. Cepat menghasilkan keturunan.

d. Mudah dikawinsilangkan.

Dalam percobaannya, Mendel selalu menuliskan perihal data yang

diperolehnya dan menemukan suatu keteraturan jumlah perbandingan pada

setiap sifat yang dikawinkannya tersebut (perhatikan Gambar 5.3).

Seluruh hasil pengamatan terhadap percobaannya itu menghasilkan

perbandingan 3 : 1. Dari percobaan pertamanya ini, Mendel kemudian

merumuskan suatu hipotesis bahwa sifat yang ada pada organisme akan

diturunkan secara bebas atau dikenal dengan Hukum I Mendel.

a. Monohibrid

Persilangan monohibrid merupakan persilangan yang hanya menggunakan

satu macam gen yang berbeda atau menggunakan satu tanda beda. Anda

telah mengetahui bahwa ada pasangan gen pada kromosom homolognya yang

berpengaruh terhadap suatu sifat. Melalui percobaan yang dilakukan oleh

Mendel maka Anda dapat lebih mengerti mengenai pengaruh alel yang memberikan

variasi pada bentuk atau fenotipe makhluk hidup. Mendel mengawinkan bunga ercis berwana ungu dengan bunga ercis

berwarna putih. Perkawinan induk ini dinamakan dengan parental (P). Hasil

perbandingan anakan yang diperoleh disebut dengan filial (F).

Hasil perkawinan pertama adalah seluruhnya memiliki warna bunga

ungu. Tumbuhan kacang ercis sesama bunga ungu ini lalu dikawinkan

sesamanya dan diperoleh hasil 3 bunga ungu berbanding satu bunga putih.

Perhatikan Gambar 5.4.

Pada beberapa kasus, terdapat gen sealel yang tidak dominan terhadap

lainnya. Keadaan ini disebut dominan tidak penuh. Pada dominan tidak

penuh, individu heterozigot memiliki fenotipe pencampuran dari kedua sifat

gen sealel. Sifat ini disebut intermediet. Perhatikan diagram persilangan

berikut.

b. Dihibrid

Persilangan dihibrid merupakan persilangan yang menggunakan dua

tanda beda atau dua pasangan kromosom yang berbeda. Suatu sifat dari

organisme tidak hanya diturunkan melalui satu jenis alel saja, tetapi beberapa

sifat juga dapat diturunkan oleh beberapa alel secara bersamaan.

Sifat ini dipelajari oleh Mendel dalam percobaan kacang ercisnya. Mendel

melihat adanya beberapa sifat kacang ercis yang disilangkan muncul dalam

generasi selanjutnya. Ia mulai dengan menyilangkan dua sifat beda, seperti

kacang ercis biji bulat warna kuning dengan biji kisut warna hijau.

Jika kacang ercis biji bulat adalah BB dan kacang ercis biji warna kuning

adalah KK maka kacang ercis biji bulat warna kuning adalah BBKK dan

kacang ercis biji kisut warna hijau adalah bbkk.Dari persilangan parental kacang ercis biji bulat warna kuning (BBKK)dengan kacang ercis biji kisut warna hijau (bbkk), warna kuning seluruhnya

(BbKk).  dapat dilakukan dengan perhitungan sebagai berikut. Perkawinan antara F

Dari metode di atas, diperoleh perbandingan fenotipe = 9/16 biji bulat

kuning, 3/16 biji bulat hijau, 3/16 biji kisut kuning, dan 3/16 biji kisut hijau.

Dalam banyak persilangan antara organisme heterozigot dengan dua pasang

gen, maka kombinasi perbandingan 9 : 3 : 3 : 1 adalah jumlah yang sangat

umum ditemukan. Perhatikanlah Gambar 5.5.

 

Dari percobaan ini, Mendel menemukan bahwa setiap sifat dari kedua induk diturunkan secara bebas dan tidak terikat dengan sifat yang lainnya sehingga Mendel menamakannya hukum pemisahan secara bebas atau disebut Hukum II Mendel. Jika terdapat dua individu berbeda dalam dua sifat atau lebih maka sifat yang satu akan diturunkan tidak bergantung pada pasangan sifat lainnya.

Pada banyak kejadian, para ilmuwan mendapatkan jumlah perbandingan anakan F₁  yang berbeda perbandingan jumlah umum yang ditemukan oleh Mendel dalam percobaannya. Perbandingan tersebut adalah misalnya (15 : 1), (12 : 3 : 1 ), (9 : 3 : 4), atau (9 : 6 : 1). Namun, jika diperhatikan dengan saksama, perbandingan-perbandingan tersebut merupakan kombinasi dari perbandingan genotipe yang ditemukan oleh Mendel 9 : 3 : 3 : 1. Karenanya, beberapa perbandingan lain yang ditemukan sebagai hasil dari perkawinan organisme dengan dua sifat beda dinamakan dengan penyimpangan semu hukum Mendel. Selain itu, terdapat juga beberapa pengembangan dari dasar-dasar pengetahuan genetika Mendel yang digunakan untuk mengetahui berbagai macam pola pewarisan sifat yang akan Anda pelajari selanjutnya.

 

Sumber : http://ilmu-duniadanakhirat.blogspot.co.id/2013/11/materi-biologi-pola-pola-hereditas.html