Archive for the Perguruan Tinggi Category

Mitosis

Posted in Pembelahan Sel with tags , , , , , on Mei 15, 2012 by isepmalik

Jaringan yang mudah untuk ditelaah mitosis ialah meristem pada titik tumbuh akar bawang. Mewarnainya dengan zar pewarna yang sesuai akan tampak kromosom-kromosom dalam sel-sel yang membelah diri.

Sel akar bawang yang baru terbentuk terisi 16 kromosom 8 di antaranya pada mulanya disumbangkan oleh “bapak” tumbuhan bawang, yaitu tumbuhan yang menyediakan gamet jantan. Kromosom ini sering dinamai kromosom paternal. Sisa yang 8 lagi semula disediakan oleh “indung” bawang, yaitu bawang yang menghasilkan telur. Inilah kromosom maternal. Untuk setiap kromosom maternal ada kromosom paternal yang amat mirip dengan yang pertama tadi. Kromosom-kromosom yang serupa ini merupakan pasangan homolog, setiap anggota suatu pasangan homolog tertentu acap kali disebut homolog anggota lainnya pasangan tersebut.

Apabila sel tidak sedang dalam proses membelah diri, kromosom-kromosom (yang tersimpan di dalam nukleus) tidak tampak dengan bantuan mikroskop cahaya. Terlalu lembut untuk dapat menyerap zat warna banyak-banyak dan menyingkapkan sifat alamiahnya yang sejati. Manakala kromosom itu dalam keadaan seperti ini, kadang-kadang secara bersama disebut kromatin. Dari segi kimia, kromatin terdiri atas DNA dan protein dalam jumlah yang kira-kira sama, bersamaan dengan sedikit RNA.

Pada banyak sel, termasuk bawang, satu atau lebih dari kromosom itu mempunyai nukleolus. Ini dapat diamati dengan mikroskop biasa. Keadaan yang amat lembut ini pada kromosom selama masa antara pembelahan sel tidak seharusnya menggambarkan mereka itu lembam pada saat itu. Malah sebaliknya, mereka itu aktif benar dalam sintesis RNA dan, sejenak sebelum pembelahan sel berikutnya, juga dalam sintesis DNA. Sebenarnya, kandungan DNA menjadi dua kali di antara pembelahan-pembelahan sel.

Berbagai kejadian yang terdapat selama mitosis dibagi ke dalam empat fase yang berurutan: profase, metafase, anafase, dan telofase. Masa di antara pembelahan-pembelahan disebut interfase. Penting untuk menyadari bahwa fase-fase ini hanyalah merupakan cara yang mudah untuk memerikan mitosis. Proses sebenarnya meliputi (dengan beberapa perkecualian) urutan kejadian yang sinambung yang melebur sesamanya dengan mulusnya. Fotomikgraf merupakan ambilan kilas/ “snapshot” mengenai berbagai fase tersebut. Film akan merupakan apresiasi yang lebih baik terhadap proses ini.

Profase. Permulaan mitosis ditandai dengan beberapa perubahan. Nukleolus mulai menghilang sedangkan kromosomnya mulai timbul. Untaian kromosom yang semula meluas menjadi pilinan (heliks). Dengan demikian, untaian itu lebih pendek dan lebih tebal jadinya sehingga tampak lebih nyata. Pada waktu itu membran nuklir mulai mengembang.

Pentingnya penggandaan kandungan DNA sel tersebut sebelum mitosis kini menjadi nyata. Masing-masing dari 16 kromosom (8 pasang homolog) yang ada dalam sel yang semula terbentuk kini timbul kembali, berganda. Duplikatnya saling melekat di daerah khusus pada masing-masing yang dinamai sentromer (juga disebut kinetokor). Walau bukan istilah teknis, kromosom-kromosom yang diduplikasi ini dapat dikatakan membentuk dublet. Kebiasaan yang praktis ialah menamakan seluruh struktur itu kromosom dan setiap untaiannya disebut kromatid seasal. Sayang sekali terminologi ini mengaburkan kenyataan bahwa setiap anggota dublet itu ekuivalen dengan kromosom yang diterima selnya ketika terbentuk oleh mitosis sebelumnya. Dalam hal ini, sel bawang dalam profase mempunyai kromosom sejumlah 32 dan bukan 16 yang terdiri atas 8 pasang dublet homolog.

Metafase. Metafase ditandai dengan munculnya gelendong. Struktur ini terjadi dari sebaris mikrotubula yang meluas di antara ujung-ujung atau “kutub” sel tersebut. sentromer setiap dublet mulai terikat pada sekumpulan mikrotubula dan berpundah ke suatu titik di tengah-tengah antara kutub-kutub. Ujung lepas kromosom dapat secara acak arahnya, tetapi semua sentromer terletak persis dalam suatu bidang di “ekuator”.

Anafase. Anafase dimulai ketika kromosom yang terduplikasi dari setiap dublet saling berpisahan. Kini bergerak memisah, masih pada gelendong, dan bergerak ke kutub berlawanan, sambil menghela ujung-ujungnya yang lepas di belakangnya. Metafor tampaknya jitu karena ujung-ujung yang bebas kromosom tersebut kini membalik ke arah ekuator seolah-olah adanya geseran dengan sitoplasma di sekitarnya menghalangi geraknya menuju kutub.

Telofase. Telofase kira-kira merupakan kebalikan dari profase. Begitu sampai ke kutub maka kromosom mulai membuka gulungannya. Nukleus timbul kembali. Membran nuklir mulai membentuk sekitar kromosom. Akhirnya, struktur yang disebut lempengan sel muncul di ekuator. Dinding sel di setiap sel sisi lempengan sel disekresi dan dengan demikian selesailah pembelahan sel.

Interfase. Para ahli sitologi merasa mudah untuk membedakan tiga periode selama interfase. Begitu mitosis itu lengkap, maka sel mulai periode tumbuh (disebut G1). Hal ini diikuti dengan periode (S) sintesis DNA dan selama itu kromosom terduplikasi. Kemudian periode tumbuh kedua (G2) terjadi sebelum mitosis berikutnya (M). Keempat periode ini dalam kehidupan sel berbelah merupakan “siklus sel”.

Mitosis, seperti yang dikemukakan di atas tadi, ditemukan di antara tumbuhan secara universal. Juga sel hewan berbelah dengan mitosis. Fase-fasenya sama dengan yang kita jumpai pada tumbuhan, dan perilaku kromosomnya sama saja. Akan tetapi, ada dua perbedaan mencolok yang dapat diamati. Satu di antaranya ialah timbulnya aster. Sel-sel hewan mengandung sentriol, dan pada profase sentriol ini berpindah ke sisi berlawanan pada nukleusnya. Di sini dapat membantu mengatur pembentukan gelendong. Sekitar setiap sentriol juga berkembang suatu sistem serat yang memancar, yaitu aster. Fungsinya belum diketahui. Perbedaan kedua ialah tidak adanya lempengan sel yang terbentuk pada mitosis sel hewan. Sebaliknya, pada telofase, muncul suatu alur pada membran sel, yang terbentuk di ekuator. Alur ini makin dalam, dan kedua sel anak jadi terpisah. Proses ini bergantung pada adanya lingkaran mikrofilamen yang meluas di sekitar sel dan muncul untuk memberi kakas kontraktil. Lempengan sel pada tumbuhan mungkin merupakan akibat dinding sel yang kaku yang mencegah terjadinya penyaluran.

Berapa lama mitosis itu? Seluruh urutan fasenya dapat terselesaikan dalam waktu sembilan menit sampai berjam-jam. Lamanya waktu yang tepat sangat beragam dengan tipe sel, spesies, dan suhu.

Apa pentingnya mitosis itu? Kegiatan yang paling penting pada mitosis ialah perilaku rapi kromosom-kromosomnya. Sebenarnya, segi ini demikian pentingnya dalam proses tersebut sehingga masih digunakan istilah mitosis bahkan ketika kegiatan kromosom itu terjadi tanpa sitokinesis, artinya, tanpa pembelahan sel yang sebenarnya. Pembelahan nuklir tanpa sitokinesis berlangsung dalam keadaan tertentu pada berbagai organisme seperti misalnya pada pembentukan zoopora oleh Chlamydomonas.

Kita tahu bahwa nukleus mengandung informasi yang mengendalikan perkembangan dan aktivitas sel. Bukti adanya mitosis menyatakan bahwa kromosom berperan penting dalam hal ini. Dari sini dapat dianggap bahwa mitosis merupakan alat untuk duplikasi teratur (dalam fase S) dan pemisahan (pada anafase) kromosom dan dengan demikian dalam hal informasi kebakaan. Setiap sel anak mendapat seperangkat lengkap kromosom yang identik dengan yang terdapat pada sel induknya. Jadi mitosis memberikan cara untuk memindahkan informasi ini tanpa mengalami perubahan pengurangan dari sel induk kepada sel anak.

Bagaimana mitosis dimanfaatkan oleh makhluk hidup? Semua macam reproduksi aseksual dilakukan oleh mitosis. Selain itu, pertumbuhan, regenerasi, dan penggantian sel pada mikroorganisme multiseluler dilaksanakan semuanya oleh mitosis sel-sel yang bersangkutan.

(Sumber: John W. Kimball. (1992). Biologi Jilid 1).

Iklan

Anabolisme dan Katabolisme

Posted in Pelepasan Energi dalam Sel with tags , , , , , on Mei 14, 2012 by isepmalik

Bagaimana nasib molekul-molekul organik yang kecil ini setelah masuk ke dalam sel? Biasanya ukurannya diperkecil lagi sehingga terbentuk molekul yang lebih sederhana yang mengandung 2-4 atom karbon. Molekul kecil ini kemudian menghadapi 2 pilihan. Pertama molekul ini dapat berfungsi sebagai bahan baku pembuatan gula, asam lemak, gliserol, dan asam amino. Dan kemudian disusun menjadi komponen makro molekul dari sel: polisakarida lipid dan juga, protein asam nukleat. Tahapan metabolisme, di mana molekul besar yang kompleks dibuat dari molekul yang kecil dan sederhana disebut anabolisme.

Kedua, molekul yang mengandung 2-4 atom karbon ini dirombak lebihlanjut untuk pada akhirnya menjadi molekul anorganik yang sederhana seperti CO2, H2O dan NH3. Jumlah energi yang terdapat dalam hasil akhir perombakan ini jauh lebih kecil daripada jumlah energi yang terdapat dalam molekul-molekul asal. Jadi dalam tahapan proses degradasi ini dihasilkan energi. Tahapan metabolisme di mana molekul kompleks yang kaya energi dirombak menjadi molekul sederhana yang miskin energi disebut katabolisme.

Hasil reaksi anabolisme mengandung lebih banyak energi potensial daripada zat yang bereaksi. Dengan kata lain untuk merubah sebuah bahan baku yang mengandung 2 karbon seperti asetil-KoA menjadi suatu asam lemak 16 karbon memerlukan masukan energi seperti halnya pada elektrolisis air. Dalam kedua proses tersebut, ∆G-nya adalah positif. Jadi kedua reaksi tersebut dapat berlangsung secara spontan. Dengan katalisator atau tidak, semua reaksi kimia hanya dapat berlangsung secara spontan jika reaksi berlangsung ke arah yang menghasilkan energi bebas yaitu jika ∆G negatif. Lalu bagaimana proses anabolisme dapat berlangsung? Rahasianya ialah menggabungkan suatu reaksi katabolik yang mempunyai ∆G negatif dengan reaksi anabolik yang mempunyai ∆G positif. Dan karena tidak dapat berharap akan mencapai efisiensi yang mendekati 100%, kita harus memilih reaksi katabolik yang menghasilkan energi bebas yang jumlahnya melebihi yang kita perlukan dalam reaksi anabolik kita.

Mungkin bahan bakar yang paling banyak digunakan oleh sel-sel hidup ialah glukosa. Sebelumnya kita melihat bahwa pembakaran sempurna dan glukosa menjadi CO2 dan H2O menghasilkan 686 kkal energi bebas. Tetapi dalam reaksi ini hampir semua energi bebas segera dilepaskan sebagai panas. Suatu produksi panas dalam jumlah sedang hanya cukup untuk menjaga agar sel-sel tetap hangat, tetapi tidak cukup untuk melangsungkan reaksi kimia anabolik. Apa yang harus diajukan oleh sel ialah mendapatkan cara untuk merubah energi bebas dari glukosa tersebut menjadi energi bebas dari molekul lain, umpamanya suatu asam amino, yang dibutuhkan oleh sel. Jadi akal sel tersebut ialah mengkatabolis molekul glukosa itu sedemikian rupa sehingga tidak semua energi bebas yang dihasilkan lenyap sebagai panas. Kuncinya ialah bertindak dalam beberapa langkah kecil dengan hati-hati, tetapi cukup besar sehingga ∆G dapat digabungkan dengan efisien pada kebutuhan anabolik sel. Sel-sel hidup mengkatabolis glukosa sedemikian rupa sehingga satu langkah, atau lebih baik beberapa langkah, menghasilkan cukup energi bebas untuk membentuk sebuah molekul ATP. Bagaimana hal ini dilaksanakan menjadi pokok bahasan selanjutnya.

Komposisi Cairan Ekstra Sel (CES)

Posted in Metabolisme Sel with tags , , , , , on Mei 13, 2012 by isepmalik

Komponen utama dari CES adalah air. Di dalam pelarut ini terdapat molekul-molekul dan ion-ion yang diperlukan sel-sel dalam melaksanakan fungsinya yaitu:

  1. Gas, yang paling penting adalah oksigen dan karbondioksida.
  2. Berbagai ion anorganik, di antaranya terdapat ion-ion natrium (Na+), klor (Cl), kalium (K+), kalsium (Ca++), bikarbonat (HCO3) dan fosfat (PO4=) dalam jumlah yang berarti. Sejumlah ion lainnya terdapat dalam jumlah yang sangat kecil. Beberapa di antaranya yaitu Cu++, Zn++, Mn++, dan Co++ yang disebut unsur runut, diperlukan dalam aktivitas enzim-enzim tertentu. Yodium terdapat di dalam hormon tiroksin. Ion fluor (F) diperlukan dalam jumlah kecil untuk memperkuat bagian yang mengandung mineral dari gigi dan tulang, serta mutlak diperlukan dalam proses pertumbuhan tikus.
  3. Zat-zat organik seperti makanan dan vitamin. Makanan adalah zat organik yang merupakan sumber energi bagi sel dan sumber bahan yang diperlukan untuk pertumbuhan dan perbaikan sel. Lipid, asam amino, dan gula termasuk dalam golongan ini. Vitamin adalah molekul organik kecil yang tidak dapat dibuat dari makanan oleh organisme, dan diperlukan dalam jumlah kecil. Vitamin bukan merupakan sumber energi atau pertumbuhan sel, tetapi melaksanakan tugas metabolik khusus tertentu dari sel. Beberapa vitamin merupakan gugus prostetik dari suatu enzim.

Di samping tigas jenis komponen tersebut di atas, cairan ekstra sel mengandung juga hormon. Hormon-hormon adalah molekul-molekul yang dihasilkan oleh sel-sel tertentu dan dikeluarkan ke dalam cairan ekstra sel dan yang mempengaruhi aktivitas metabolisme sel-sel lain. Cairan ekstra sel juga berfungsi untuk mengangkut limbah dari sel. Pada hewan, limbah yang utama adalah limbah metabolisme protein dan asam nukleat. Limbah yang mengandung nitrogen seperti amonia dan urea merupakan zat yang toksis dan kadarnya di dalam CES tidak boleh melebihi takaran tertentu.

Konsentrasi ion hidrogen (pH) dari CES dan suhunya juga merupakan faktor penting bagi kesehatan sel. Jika pH daerah manusia berada di luar batas 7,34 – 7,44, maka akan terjadi gangguan metabolik yang berat. Suhu CES manusia dalam keadaan normal berkisar lebih kurang 10C dari 37,50C (98,60F).

Kita sekarang akan mempelajari cara-cara bagaimana sel tukar-menukar zat dengan CES. Mekanisme pertukaran zat ini terjadi melalui lima proses, yaitu: difusi, osmosis, transfor aktif, endositosis, dan eksositosis.

(Sumber: John W. Kimball. (1992). Biologi Jilid 1).

Teori tentang Pewarisan Sifat Keturunan

Posted in Genetika Mendel with tags , , , , , on Mei 12, 2012 by isepmalik

Bila makhluk hidup berkembang biak cara aseksual, keturunannya berkembang menjadi salinan tepat dari induknya selama mereka dibesarkan dalam keadaan yang sama. Sebaliknya, apabila berbiak secara seksual, maka keturunannya mengembangkan ciri-ciri yang saling berbeda dan berlainan pula dari salah satu tetuanya. Bila anjing “collie” kawin dengan anjing “German Shepherd”, maka keturunannya itu anjing-anjing, bukan spesies hewan yang lain. Akan tetapi anjing itu bukan “collie” bukan pula “German Shepherd”. Jauh sebelum para biologiwan menemukan banyak fakta tentang mitosis dan meiosis, mereka mencoba menemukan aturan-aturan (kaidah) yang dapat menerangkan bagaimana ciri-ciri teramati pada keturunan itu berkaitan dengan yang dimiliki induknya dan bahkan orang tua induknya.

Dari beberapa teori yang telah diformulasikan untuk menerangkan bagaimana sifat-sifat diwariskan, maka dua hal yang perlu mendapat perhatian khusus. Salah satu di antaranya, teori Mendel, memberikan dasar-dasar yang menjadi landasan karya-karya yang kemudian di dalam genetika. Yang lain, teori mengenai pewarisan sifat-sifat perolehan, walau gagal lulus uji-uji ilmiah, tetapi berlanjut dipertahankan para ahlinya.

 

Teori tentang Pewarisan Sifat Keturunan

Teori hanya menyatakan bahwa sifat-sifat yang diperoleh induk selama masa hidupnya dapat diturunkan kepada keturunannya. Teori ini biasanya digabungkan dengan Lamarck, seorang biologiwan Perancis, yang menggunakannya dalam upaya menerangkan banyak penyesuaian yang mencolok pada alam sekitarnya yang diperlihatkan tumbuhan dan hewan. Ilustrasinya yang paling terkenal ialah jerapah. Ia memastikan bahwa leher panjang jerapah itu berkembang perlahan-lahan sebagai akibat generasi-generasi jerapah mengulurkan lehernya untuk mencari-cari daun pohon-pohon. Setiap generasi menurunkan kepada keturunannya penambahan sedikit pada lehernya yang disebabkan terus-terusan mengulur itu.

Adakah bukti bahwa fenomena semacam itu memang ada? Walau dilakukan usaha berulang-ulang untuk membuktikan bahwa perubahan dalam tubuh yang diperoleh suatu individu dapat diturunkan kepada keturunannya, namun belum ditemukan buktinya untuk hal itu. Percobaan yang paling awal yang mencoba menjawab pertanyaan itu ialah dengan memotong bagian tubuh secara bedah, seperti misalnya ekor tikus. Meski setelah bergenerasi pemotongan ekor tersebut, tikus muda dilahirkan dengan ekor yang sama panjangnya seperti biasanya. Sebenarnya, para pelaksana percobaan dapat melihat sekeliling untuk pembenaran temuan-temuannya. Para pemelihara domba telah lama menghilangkan ekor domba bergenerasi-generasi, tetapi prosesnya masih harus dilakukan dengan setiap generasi baru. Bahkan ketika dilakukan usaha-usaha yang lebih canggih untuk mengubah sifat turun-temurun dengan mengubah lingkungan, hal itu tidak dapat dilakukan.

Mengapa tidak? Untuk melaksanakan pemindahan perubahan-perubahan terhadap tubuh kepada keturunan, maka hal itu bergabung dengan sperma dan sel telur, satu-satunya mata rantai di antara tubuh induknya dan tubuh anak-anaknya. Boleh jadi hal demikian itu dapat terjadi jika sel-sel khusus tubuh tersebut, yang kepadanya dapat dilakukan sedikit perubahan, kemudian membentuk gamet-gamet. Tetapi tidak demikian jadinya. Selama bertahun-tahun telah diketahui bahwa pada hewan sel-sel tubuh yang menghasilkan gamet tersisihkan amat dini dalam kehidupan embrionik. Sebenarnya, anak perempuan yang baru lahir telah menyisihkannya dan memulai pembelahan meiotik pertama untuk setiap sel yang pada suatu saat berkembang menjadi suatu telur matang.

Biologiwan Jerman bernama Weismann menyatakan pemikiran ini dalam bentuk teorinya tentang kesinambungan plasma nutfah. Organisme multiseluler, menurut teori ini, terdiri atas sel-sel penghasil gamet atau germplasma atau plasma nutfah dan sel-sel sisa tubuh itu disebut somaplasma atau plasma tubuh. Weismann menganggap plasma nutfah itu abadi, suatu rantai tak putus dari gamet dan embiro langsung kembali ke asal kehidupan. Pada setiap generasi, embrio yang berkembang dari zigot itu tidak saja menyisihkan sedikit plasma nutfah untuk generasi berikutnya tetapi juga membentuk sel-sel yang akan berkembang menjadi tubuh, plasma tubuh, organisme tersebut. Dalam hal ini, plasma tubuh hanyalah menyediakan wadah bagi plasma nutfah, menjaga-jaga bahwa plasma nutfah terlindungi, terjamin makanannya, dan tersedia (conveyed) bagi plasma nutfah lawan jenisnya agar dapat membentuk generasi berikutnya. Teka-teki lama tentang mana yang pertama muncul, ayam atau telurnya, tidaklah menjadi masalah bagi Weismann. Menurut pendapatnya, ayam itu hanyalah merupakan alat bagi satu telur untuk dapat bertelur yang lain.

Inti kebenaran teori Weismann dengan indah diperagakan pada 1909 oleh W. E. Castle dan John C. Philips, keduanya orang Amerika. Mereka mengeluarkan ovarium dari marmot albino dan ditukarkan dengan marmot hitam. Kemudian marmot albino dikawinkan dengan jantan albino. Bukannya mendapat anak albino sebagaimana diharapkan, melainkan anak-anaknya itu hitam. (Mengawinkan marmot albino dengan marmut hitam selalu menghasilkan keturunan hitam). Denah pewarisan telur-telur belum diubah karena pematangan dalam tubuh hewan berlainan.

(Sumber: John W. Kimball. (1992). BIologi Jilid 1).

Kesinambungan Genetik Sel

Posted in Pembelahan Sel with tags , , , , , on Mei 9, 2012 by isepmalik

Salah satu paham yang paling berharga dari para biologiwan abad kesembilan belas ialah bahwa sel di bumi ini berasal dari sel yang sudah ada lebih dahulu. Mikro-organisme bersel satu apapun yang kita permasalahkan, benar adanya seperti misalnya khamir (yeast) atau setiap sel jaringan (umpamanya sel darah) suatu organisme multiseluler. Setiap sel dalam tubuh kita berasal dari sel sampai kepada telur yang dibuahi dan dari situlah kehidupan kita dimulai. Hal itu dihasilkan sel sperma dari bapak kita dan sel telur dari ibu kita. Pada gilirannya sel-sel tersebut berasal dari sel-sel lain di dalam tubuh mereka, dan seterusnya.

Masalah pokok mengenai reproduksi sel dapat dilihat lebih jelas pada organisme uniseluler. Satu sel khamir yang ditanamkan pada medium yang sesuai akan segera menghasilkan beribu-ribu keturunan. Dan, kecuali suatu kebetulan yang kadang terjadi setiap sel dari keturunan ini akan bersifat sama dalam hal struktur dan fungsinya sebagaimana yang dimiliki sel pertama.

Kesinambungan sifat-sifat ini dari satu generasi sel kepada yang berikutnya dimanfaatkan secara baik dalam industri minuman alkohol. Rasa bir atau “ale” bergantung kepada beberapa faktor, salah satu yang terpenting di antaranya ialah galur (strain) khamirnya yang khusus digunakan dalam proses fermentasi. Dalam hal yang amat khusus, beberapa ratus kilo sel khamir dimasukkan ke dalam tong yang berisi berbagai ramuan, termasuk karbohidrat sebagai sumber energi. Sesudah empat atau lima hari, banyaknya khamir dalam tong itu akan berlipat tiga atau empat kali. Sebagian dari populasi ini diambil dari campuran tersebut dengan hati-hati dan disimpan untuk dipakai memulai pembuatan bir atau ale berikutnya. Setiap saat diamati dengan seksama agar galur khamirnya tidak tercemar oleh mikroorganisme lain. Karena tindakan pencegahan seperti itu maka satu galur khamir dapat dipakai selama berpuluh tahun untuk menghasilkan ale atau bir yang istimewa. Bahkan laju pertumbuhan yang rendah sekalipun, setelah kira-kira 20 tahun sel-sel itu digunakan masih diperoleh 3000 generasi—namun sifat-sifat sel-sel khamir yang asli tetap tidak berubah.

Sel khamir dalam contoh kita ini menghasilkan keturunan secara reproduksi aseksual. Semuanya berbai warisan genetik yang identik karena masing-masing dihasilkan oleh pembelahan terus-menerus dari sel-sel yang mula-mula dimasukkan ke dalam tong. Setiap sel itu disebut anggota klon yang sama.

Maka masalahnya ialah menerangkan sifat memperbanyak diri pada sel. Sebelumnya kita ketahui cara Boveri memperagakan adanya blueprint, kebakaan dalam nukleus. Bagian apa dalam nukleus itu yang menyimpannya? Bila sel berbelah, bagaimana informasi yang tersimpan dalam kebakaan itu diteruskan kepada sel anak? Seperti yang akan dipelajari selanjutnya, jawaban terhadap pertanyaan pertama ialah kromosom. Untuk yang kedua ialah mitosis.

Proses Fotosintesis: Pendahuluan

Posted in Fotosintesis with tags , , , , , on Mei 9, 2012 by isepmalik

Organisasi dan fungsi suatu sel hidup bergantung pada persediaan yang tak henti-hentinya, dan sebagaimana yang telah dipelajari sebelumnya, sumber energi ini tersimpan dalam molekul-molekul organik seperti karbohidrat. Organisme heterotrofik, seperti ragi dan kita sendiri, hidup dan tumbuh dengan memasukkan molekul-molekul organik ke dalam sel-selnya. Sebelumnya juga telah dipelajari mekanisme fungsi molekul-molekul ini sebagai sumber energi bebas bagi selnya dan sebagai komponen struktural untuk membangun makromolekul-makromolekulnya. Dari mana asal molekul-molekul ini?

Untuk tujuan praktis, satu-satunya sumber molekul bahan bakar yang menjadi tempat bergantung seluruh kehidupan ialah fotosintesis. Tumbuhan dan ganggang hijau bersifat atotrof; artinya, keduanya itu mampu menangkap energi matahari untuk sintesis molekul-molekul organik kaya energi dari prekursor anorganik H2O dan CO2. Akhirnya ketahanan hidup seluruh kehidupan di bumi ini bergantung pada fotosintesis. Organisme heterotrof bergantung pada organisme atotrof untuk keberadaannya. Kita dapat memakan bistik, tetapi sapi jantan memakan rumput.

 

8.1.    Percobaan Terdahulu

Mungkin percobaan yang pertama-tama dirancang untuk menyelidiki sifat fotosintesis ialah yang dilaporkan oleh seorang dokter Belanda yang bernama van Helmont pada tahun 1648. Beberapa tahun sebelumnya, van Helmont menempatkan 200 pon tanah di dalam pot besar yang telah dikeringkan dalam tungku. Kemudian tanah itu dibasahi dengan air hujan dan di dalamnya ditanam pucuk tanaman “willow” seberat lima pon. Lalu pot tersebut dimasukkan ke dalam tanah dan menutupi tepinya dengan plat besi yang berlubang-lubang. Lubang-lubang itu memungkinkan air dan udara mencapai tanah tetapi mengurangi kemungkinan debu terhembus ke dalam pot dari luar. Selama lima tahun van Helmont menyirami tanamannya dengan air hujan atau air suling. Pada akhir masa tersebut, dengan hati-hati pohon muda itu diangkat (dicabut) dan ditimbang, ternyata beratnya menjadi 164 pon 3 ons. (Berat ini tidak mencakup berat daun yang berguguran selama empat musim rontok). Kemudian tanahnya dikeringkan lagi dan ternyata beratnya hanya berkurang 2 ons dari berat semula. Mengetahui fakta percobaan ini, van Helmont berteori bahwa penambahan berat pohon willow itu hanya berasal dari airnya. Dia tidak mempertimbangkan kemungkinan gas-gas di udara dapat juga terlibat.

Bukti pertama bahwa gas-gas turut serta dalam fotosintesis dilaporkan Joseph Priestley pada tahun 1772. Dia tahu bahwa jika lilin yang menyala ditempatkan dalam ruangan yang ditutup rapat-rapat akan segera mati. Jika kemudian seekor tikus dimasukkan ke dalam ruangan itu maka akan segera mati lemas, karena proses pembakaran telah menghabiskan oksigen di udara—gas yang sama yang amat diperlukan oleh pernapasan hewan. Akan tetapi, Priestley mengetahui bahwa jika tanaman ditempatkan dalam atmosfer yang kekurangan oksigen, maka akan segera mengisinya kembali dengan oksigen, dan seekor tikus dapat bertahan hidup dalam campuran yang dihasilkan. Priestley menduga bahwa hal itu hanyalah karena pertumbuhan tanaman tersebut. ingen-Housz, seorang dokter bangsa Belanda, pada tahun 1778 menemukan bahwa akibat yang diamati Priestley tersebut hanya terjadi bila tanaman itu diterangi. Tanaman yang disimpan dalam ruangan tertutup rapat dan gelap menghasilkan oksigen sebagaimana yang dilakukan tikus atau lilin tadi.

Pertumbuhan tumbuhan disertai dengan peningkatan kandungan karbonnya. Jean Senebier, seorang pendeta Swiss, mengetahui bahwa sumber karbon ini ialah karbondioksida dan bahwa pembebasan oksigennya selama fotosintesis menyertai pengambilan karbondioksida. Senebier salah menyimpulkan sebagaimana ternyata kemudian bahwa karbondioksida pada fotosintesis diuraikan, dengan karbonnya menjadi tergabung dalam bahan organik tanamannya, sedangkan oksigennya dilepaskan:

CO2 + H2O → (CH2O) + O2

(Tanda kurung pada CH2O menandakan bahwa tidak ada molekul khusus yang ditunjukkan melainkan menyatakan nisbi atom pada karbohidrat, misalnya C6H12O6). Persamaan itu juga menunjukkan bahwa nisbi karbondioksida yang dipakai berbanding dengan oksigen yang dibebaskan yaitu 1:1, suatu temuan yang secara hati-hati diperagakan dalam tahun-tahun setelah karya Senebier. Dengan menggunakan glukosa sebagai produk karbohidrat, dapat kita tuliskan suatu persamaan bagi fotosintesis sebagai berikut:

6CO2 + 6H2O → C6H12O6 + 6O2

Digesti

Posted in Pelepasan Energi dalam Sel with tags , , , , , on Mei 8, 2012 by isepmalik

Semua organisme membutuhkan penyediaan materi dan energi yang tetap dari lingkungannya agar dapat tetap hidup. Bagi sejumlah besar organisme, penyediaan utama materi dan satu-satunya penyediaan energi berasal dari molekul organik yang dimakannya. Nutrisi yang seluruhnya tergantung pada molekul organik yang telah terbentuk sebelumnya disebut heterotrofik dan organisme yang memanfaatkan makanan jenis ini, disebut heterotrof. Mikro organisme yang tidak mempunyai klorofil, misalnya E. coli, tanaman yang tidak hijau daun dan semua hewan bersifat heterotrofik.

Bahan makanan yang padat biasanya dirombak menjadi molekul yang relatif kecil dan mudah larut sebelum dapat dimanfaatkan oleh sel-sel. Proses perombakan ini disebut digesti. Proses ini sebenarnya adalah suatu hidrolisis enzimatik dari (1) polisakarida (yaitu pati) menjadi gula, (2) protein menjadi asam amino, (3) lemah menjadi asam lemak dan gliserol dan (4) asam nukleat menjadi nukleotida. Pada tiap proses molekul air disisipkan diantara subunit-subunit sehingga subunit-subunit tersebut terpisah. Karena itu disebut hidrolisis.

Pada hirolisis hanya sedikit sekali energi yang dihasilkan. Hidrolisis maltosa menjadi 2 molekul glukosa hanya menghasilkan 4 kkal energi bebas:

C12H22O11 + H2O → 2C6H12O6             ∆G = -4 kkal/mol

Kebanyakan energi bebas yang tersimpan di dalam pati, protein dan lemak masih tersimpan di dalam hasil akhir dari digesti zat-zat tersebut yaitu gula, asam amino, asam lemak, dan gliserol. Tetapi proses digesti mengecilkan ukuran molekul sehingga memudahkan penyerapannya dari CES ke dalam sitoplasma sel.

(Sumber: John W. Kimball. (1992). Biologi Jilid 1).