Program Pendidikan Kompetensi Umum 2018
BIO100 Biologi 3(2-3)
1
Kompetensi yang diharapkan bagi mahasiswa yang telah mengambil MK Biologi adalah memahami dan dapat menjelaskan:
• Cakupan/tema-tema dan cara mempelajari kehidupan
• Struktur dan cara kerja sel dan bagaimana sel memanen energi dan membuat makanan
• Cara sel bereproduksi, pewarisan sifat, dan biologi molekuler gen dan rekayasa genetik
• Keanekaragaman organisme (termasuk struktur dan fungsi), mulai Monera, Protista, Fungi, Plantae, dan Animalia
• Hirarki kehidupan di atas individu, yang mencakup
populasi, komunitas, ekosistem, dan keanekaragaman hayati yang dapat dimanfaatkan dan usaha
konservasinya
Learning Outcomes (LO)
2
3
1. Ruang lingkup biologi dan asal-muasal kehidupan
2. Wisata sel
3. Energi seluler dan respirasi selular
4. Fotosintesis
5. Pembelahan sel; struktur dan ekspresi gen
6. Pola pewarisan sifat
7. Prinsip dasar teknologi DNA rekombinan (bioteknologi)
8. Ujian Tengah Semester (UTS)
9. Struktur dan fungsi hayati monera, protista dan cendawan
10. Struktur dan fungsi hayati tumbuhan (1)
11. Struktur dan fungsi hayati tumbuhan (2)
12. Struktur dan fungsi hayati hewan (1)
13. Struktur dan fungsi hayati hewan (2)
14. Populasi dan komunitas
15. Ekosistem dan biologi konservasi
16. Ujian Akhir Semester (UAS)
Silabus
Kontrak Kuliah
A. Identitas dan Koordinator MK
Nama MK : BIO100 Biologi
SKS : 3(2-3)
Koordinator : Dr. Sri Listiyowati, MSi
Divisi Mikologi, Departemen Biologi, FMIPA IPB Email: [email protected]
WA: 085282439938
4
Kontrak Kuliah
B. Pengajar Kuliah Semester 2 (GENAP) 2017/2018
5
Hari Waktu R Kuliah Pengajar UTS Pengajar UAS
Senin 8 - 9.40 CCR 1.03 Ence DJ Supena (EDJ) Hadisunarso (HDS) Selasa 8 - 9.40 CCR 1.01 Dyah Perwitasari (DPF) Sri Listiyowati (SLY) Selasa 8 - 9.40 CCR 1.02 Yulin Lestari (YLN) Mafrikhul M (MAF) Rabu 8 - 9.40 CCR 1.01 Sri Listiyowati (SLY) Achmad F (AFM) Rabu 8 - 9.40 CCR 1.02 Nampiah S (NPH) Nina R Djuwita (NRD) Rabu 15 -16.40 CCR 1.03 Aris Tjahjoleksono (ATJ) Yohana CS (YCS) Rabu 15 -16.40 CCR 1.04 Ivan Permana P (IVP) Hilda Akmal (HIL) Jumat 7 - 8.40 CCR 1.04 Tri Heri Widarto (THW) Dorly (DRY)
Jumat 7 - 8.40 CCR 1.05 Windra P (WPP) Hirmas F Putra (HFP) Jumat 9 - 10.40 CCR 1.01 Rika Indri Astuti (RIA) Rita Megia (RMG) Jumat 9 - 10.40 CCR 1.02 Nisa RM (NRM) Taruni SP (TSP) Jumat 9 - 10.40 CCR 2.16 Hadisunarso (HDS) Sulistijorini (SRN)
C. Kuliah dan Ujian
• Perkuliahan dilaksanakan dalam 14 kali pertemuan, 1 kali UTS, dan 1 kali UAS.
• Jadwal perkuliahan dan ujian sesuai dengan jadwal yang
dikeluarkan oleh Program Pendidikan Kompetensi Umum (PPKU).
• Dalam satu kelas, perkuliahan diasuh oleh tim dosen.
• Setiap pertemuan, perkuliahan dilaksanakan dalam 2 x 50 menit.
• Kehadiran mahasiswa dalam perkuliahan minimal 11 kali (80%) dari 14 kali (100%)
• Bagi mahasiswa yang kehadiran perkuliahan kurang dari 11 kali, tidak diperbolehkan mengikuti UAS dan nilai UAS adalah 0 (nol).
• Mahasiswa yang ditemukan nitip tanda tangan pada waktu tidak hadir kuliah maupun mahasiswa yang memalsukan tanda tangan kehadiran teman akan mendapatkan sanksi berupa nilai E
6
Kontrak Kuliah
C. Kuliah dan Ujian (lanjutan)
• Pertanyaan menggunakan bahasa inggris diakhir slide kuliah pada beberapa pertemuan akan dikeluarkan dalam UTS ataupun UAS (bergantung materinya) dan Dosen TIDAK akan membahas
pertanyaan tersebut, namun jawabannya dapat dicari pada alamat web yang dicantumkan
• Mata kuliah BIO100 Biologi TIDAK melakukan ujian perbaikan, her ataupun remedial.
• Bagi mahasiswa yang tidak dapat mengikuti UTS dan/atau UAS, dapat mengikuti UJIAN SUSULAN dengan alasan yang dapat diterima.
• Ujian susulan (baik UTS maupun UAS) akan dilaksanakan setelah UAS, waktunya akan diatur oleh PPKU IPB, dan mahasiswa yang akan mengikuti ujian susulan harus segera mendaftar terlebih
dahulu untuk pengurusannya di ruang teaching lab PPKU
7
Kontrak Kuliah
C. Kuliah dan Ujian (lanjutan)
• Buku Teks: (beberapa tersedia di Perpustakaan IPB)
Jane B. Reece, Lisa A. Urry, Michael L. Cain, Steven A.
Wasserman, Peter V. Minorsky, Robert B. Jackson. 2014.
Campbell Biology.10th. Pearson Education, Inc.
Neil A. Campbell, Jane B. Reece. 2008. Biology 8th. Pearson Benjamin Cummings: San Francisco.
8
Kontrak Kuliah
Slide kuliah dapat didownload di Lecture Management System - http://lms.ipb.ac.id
- all courses
- Common First Year Program - Biologi
Enrolment Key: BIO100_genap_2017/2018
D. Penilaian
• Nilai Akhir ditentukan dari:
35% UTS + 35% UAS + 30% Praktikum
• Selang nilai huruf mutu mengikuti rataan kelas dan penentuan selang nilai berdasarkan standar deviasi.
• Huruf Mutu: A, AB, B, BC, C, D, dan E.
9
Kontrak Kuliah
Disamping itu, mahasiswa juga dapat mengkopi materi kuliah (PDF) dan modul dengan menghubungi Pak Sunaryo di
laboratorium Biologi, Gedung Teaching Laboratory
Program Pendidikan Kompetensi Umum 2018
Cakupan Biologi dan Asal Muasal Kehidupan
Kuliah 1
Topik Bahasan
• Cakupan dalam studi biologi
• Bagaimana mempelajari kehidupan?
• Keanekaragaman mahluk hidup
• Asal muasal kehidupan
Cakupan Biologi
• Biologi: studi saintifik tentang kehidupan
• Beberapa pertanyaan dalam studi kehidupan:
– Bagaimana sel dapat membentuk organisme – Bagaimana sistem kerja pada tubuh manusia
– Bagaimana organisme berinteraksi dalam komunitas
• Biologi berkaitan dengan dengan isu-isu utama dunia:
– Masalah lingkungan dan penyelesaiannya – Kedokteran, rekayasa genetik, dan lainnya
Cakupan Biologi
Struktur hirarki kehidupan: molekul sampai ekosistem (cakupan biologi)
• Ekosistem
- Mencakup semua organisme dalam area - komponen fisik (tanah, air, dll)
• Komunitas: semua organisme dalam suatu area
• Populasi: kelompok organisme pada spesies yang sama dalam suatu area
• Organisme tersusun atas sistem organ, organs, jaringan, sel, molekul
Cakupan Biologi
biosphere
communities
populations
organisms ecosystems
organs and
organ systems Cell
Organelles
Atoms
molecules tissues
10 µm
1 µm 50 µm
Cakupan Biologi
Dinamika dalam ekosistem mencakup dua proses utama:
– Siklus materi (materi yang dibutuhkan tanaman akan kembali ke tanah)
– Aliran energi dari matahari – produsen - konsumen
Inflow of light energy
Air Chemical
energy
Organisms
Soil
ECOSYSTEM
Loss of heat energy
Cakupan Biologi: Ekosistem
Jejaring kehidupan dalam ekosistem hutan tropis
Cakupan Biologi: Ekosistem
Interaksi antar organisme berpengaruh pada kehidupan:
– Pohon Eucalyptus menyediakan makanan dan habitat bagi kelelawar
– Kelelawar membantu penyerbukan dan penyebaran biji Eucalyptus
Cakupan Biologi: Komunitas
Order
Evolutionary adaptation
Response to the
environment
Reproduction Growth and
development Energy
processing Regulation
Cakupan Biologi: sifat-sifat organisme
- Struktur tulang sayap burung berpori (ringan ) - fungsi untuk terbang - Daun tipis dan datar – memaksimalkan menangkap cahaya matari oleh
kloroplas
(a) Wings
(c) Neurons
(b) Bones Infoldings of membrane
Mitochondrion
(d) Mitochondria
0.5 µm
Cakupan Biologi: struktur dan fungsi
Pendekatan dalam Studi Biologi
• Deskripsi beberapa aspek kehidupan dan menggunakan pendekatan induksi untuk mengambil kesimpulan umum
• Pengamatan spesifik secara berulang untuk mengambil kesimpulan umum
• Contoh:
- Semua organisme tersusun atas sel (kesimpulan umum)
- Pendekatan induksi yang dipakai: pengamatan spesimen biologi dengan bantuan mikroskop.
Discovery Science (Sains berbasis penemuan)
Sains berbasis hypothesis
Observation
Question
Hypothesis
Prediction
Test:
Experiment or additional observation Test does not
support hypothesis;
revise hypothesis or pose new one
Test supports hypothesis; make
additional predictions and
test them
• Observasi
• Mengajukan pertanyaan
• Mengajukan hipotesis
• Prediksi hasil
• Tes hipotesis
Pendekatan dalam Studi Biologi
Observations
Question
Hypothesis #1:
Dead batteries
Hypothesis #2:
Burnt-out bulb
Prediction:
Replacing batteries will fix problem
Prediction:
Replacing bulb will fix problem
Test prediction Test prediction
Test falsifies hypothesis Test does not falsify hypothesis
Contoh: lampu senter mati
–Observasi: lampu senter mati
–Pertanyaan: Mengapa lampu senter mati?
–Hipotesis 1: Baterai mati –Hipotesis 2: lampu putus
Pendekatan dalam Studi Biologi
Sains berbasis hypothesis
Sel: unit dasar kehidupan
• Sel: level paling rendah dalam organisasi kehidupan yang dapat melakukan aktivitas
• Semua sel:
– Dibungkus oleh membran – DNA sebagai bahan genetik
• Kemampuan sel dalam membelah merupakan dasar selular
reproduksi, pertumbuhan, dan regenerasi organisme multiselular
• Sel prokariot: sederhana, berukuran kecil, tanpa nukleus atau organel bermembran (bakteri dan arkea)
• Sel eukariot: mempunyai organel bermembran, ukuran besar, memiliki nukleus (tumbuhan, hewan, cendawan, protista)
Sel: unit dasar kehidupan
1 µm Organelles
Nucleus (contains DNA) Cytoplasm
Membrane
DNA
(no nucleus) Membrane Eukaryotic cell
Prokaryotic cell
Kontinuitas kehidupan tergantung pada Informasi Genetik dalam DNA
• Kromosom mengandung material genetik (DNA)
DNA: deoxyribonucleic acid• Kromosom memiliki molekul DNA dengan ratusan-ribuan gen
•
Gen: unit pewarisan yang mentransfer informasi dari tetuake keturunan
• DNA diwariskan dari tetua pada keturunannya
• DNA mengontrol perkembangan organisme
Nucleus DNA
Cell
Nucleotide
(a) DNA double helix (b) Single strand of DNA
Kontinuitas kehidupan bergantung pada
Informasi Genetik dalam DNA
Nuclei containing DNA
Sperm cell
Egg cell
Fertilized egg with DNA from both parents
Embryo’s cells with copies of inherited DNA
Offspring with traits inherited from
both parents
Kontinuitas kehidupan bergantung pada
Informasi Genetik dalam DNA
Organisasi Diversitas Kehidupan
• Sekitar 1.8 juta spesies telah teridentifikasi dan diberi nama
• Spesies baru teridentifikasi setiap tahunnya.
• Perkiraan jumlah spesies di dunia: 10-100 juta
• Taksonomi: cabang ilmu biologi yang mempelajari penamaan dan klasifikasi spesies.
Species Genus Family Order Class Phylum Kingdom Domain
Ursus americanus (American black bear)
Ursus
Ursidae
Carnivora
Mammalia
Chordata
Animalia
Eukarya
Organisasi Diversitas Kehidupan
Tiga Domain Mahluk Hidup
• Domain Bacteria
• Domain Archaea (prokariot)
• Domain Eukarya (eukariotik)
- Protista - Cendawan - Tumbuhan - Hewan
(a) DOMAIN BACTERIA
(b) DOMAIN ARCHAEA
(c) DOMAIN EUKARYA
Protists
Kingdom Fungi
Kingdom Plantae
Kemiripan dan Keragaman Mahluk Hidup
– DNA: “bahasa genetik” universal pada semua organisme – Kemiripan ditunjukkan pada struktur sel
Cilia of Paramecium
Cross section of a cilium, as viewed with an electron microscope
Cilia of windpipe cells
15 µm 5 µm
0.1 µm
Seleksi Alam
• Fosil dan material lain yang terawetkan merupakan dokumen penting dalam evolusi kehidupan di bumi dalam jutaan tahun lalu.
• Charles Darwin mempublikasikan tulisan On the Origin of Species by Means of Natural Selection pada tahun 1859
• Dua poin utama dalam teori Darwin:
– Spesies diwariskan dengan modifikasi dari tetuanya
– Seleksi alam merupakan mekanisme dari pewarisan dengan modifikasi
• Teori Darwin menjelaskan tentang unity and diversity
Population with varied inherited traits.
Elimination of individuals with certain traits.
Reproduction of survivors.
Increasing frequency of traits that enhance survival and reproductive success.
Seleksi Alam
Asal-Muasal Kehidupan
Kondisi bumi purba memungkinkan terbentuk kehidupan
Proses kimia dan fisika pada bumi purba memungkinkan terbentuk sel sederhana melalui tahapan:
1. Sintesis molekul organik secara abiotik
2. Penggabungan/ikatan molekul organik kecil membentuk makromolekul
3. Pembentukan “protobionts”
4. Origin of self-replicating molecules
(1) Sintesis Senyawa Organik pada Awal Bumi Purba
• Bumi terbentuk sekitar 4.6 milyar tahun yang lalu
• Atmosfer bumi purba mengandung air dan senyawa-senyawa kimia dari gunung berapi (kemungkinan H2O, CO, CO2, N2, dan CH4, namun sedikit atau tidak ada O2)
• Aktivitas gunung berapi, halilintar, dan radiasi ultra violet sangat intens.
Kehidupan kemungkinan berkembang dari benda tak hidup (3.9 milyar tahun yang lalu)
= 500 juta tahun yang lalu
Hewan awal, keragaman algae
Eukariot multiselular awal
Eukaryot awal
Akumulasi oksigen dari cyanobacteria
Fosil prokariot tertua Awal kehidupan?
Pembentukkan bumi
Billions of years ago
Bagaimana Kehidupan Berawal?
• Percobaan Stanley Miller menunjukkan bahwa bahan organik terbentuk dari bahan-bahan anorganik
• Hasil eksperimen Miller: terbentuk senyawa-senyawa organik (asam amino, gula, basa nukleotida)
Water vapor
CH4 Electrode
Condenser
Cold water
Cooled water containing organic compounds
Sample for chemical analysis H2O
(2) Polimer Pertama Kemungkinan Terbentuk dari Bebatuan atau Tanah yang Panas
• Molekul-molekul mengalamai polimerisasi pada batu atau tanah panas.
• Dihasilkan polipeptida dan asam nukleat pendek
• Gen pertama merupakan molekul RNA
• Molekul-molekul tersebut dapat mengkatalisis replikasi RNA.
Monomers Formation of short RNA
polymers: simple “genes”
1
Assembly of a complementary RNA chain, the first step in replication of the original “gene”
2
(3) Kerjasama Molekular
• Molekul RNA
digunakan sebagai cetakan (template) untuk
pembentukkan polipeptida
• Polipeptida tersebut membantu replikasi RNA
Self-replication of RNA
RNA
Self-replicating RNA acts as template on which polypeptide forms.
Polypeptide
Polypeptide acts as primitive enzyme that aids RNA replication.
• Terbentuk membran sel – terbentuk sel awal
• Sel awal tersebut berevolusi membentuk sel prokariot awal
Membrane
RNA
Polypeptide
(4) Molekul Hasil Kerjasama dibungkus Membran sehingga Terbentuk Sel Awal
