BIOLOGI UMUM
BIOLOGI UMUM
Srinatalia Silaen, S.Si., M.Si
BIOLOGI UMUM
© Penerbit Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia (PRCI) Penulis:
Srinatalia Silaen, S.Si., M.Si Editor: Apriani Sijabat, S.Si., M.Pd Cetakan Pertama: Januari 2022 Cover: Rusli Tata Letak: Tim Kreatif PRCI
Hak Cipta 2022, pada Penulis. Diterbitkan pertama kali oleh:
Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia ANGGOTA IKAPI JAWA BARAT Pondok Karisma Residence Jalan Raflesia VI D.151 Panglayungan, Cipedes Tasikmalaya – 085223186009 Website: www.rcipress.rcipublisher.org E-mail: [email protected] Copyright © 2022 by Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia All Right Reserved - Cet. I –: Perkumpulan Rumah Cemerlang Indonesia, 2022
; 14,8 x 21 cm ISBN: 978-623-5847-97-9 Hak cipta dilindungi undang-undang Dilarang memperbanyak buku ini dalam bentuk dan dengan cara apapun tanpa izin tertulis dari penulis dan penerbit Undang-undang No.19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta Pasal 72
Undang-undang No.19 Tahun 2002 Tentang Hak Cipta Pasal 72
Barang siapa dengan sengaja melanggar dan tanpa hak melakukan perbuatan sebagaimana dimaksud dalam pasal ayat (1) atau pasal 49 ayat (1) dan ayat (2) dipidana dengan pidana
penjara masing-masing paling sedikit 1 (satu) bulan dan/atau denda paling sedikit Rp.1.000.000,00 (satu juta rupiah), atau pidana penjara paling lama 7 (tujuh) tahun dan/atau
denda paling banyak Rp.5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).
Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran hak cipta terkait sebagai dimaksud pada ayat (1) dipidana dengan pidana penjara paling lama 5 (lima) tahun dan/atau denda paling
banyak Rp.500.000.000,00 (lima ratus juta rupiah).
KATA PENGANTAR
Puji dan syukur kehadirat Tuhan Yang Maha Kuasa yang telah melimpahkan segala berkat kepada penulis sehingga penyusunan buku ajar ini dapat diselesaikan sebagai mana mestinya. Buku ajar ini dimaksudkan sebagai bahan ajar yang akan mendukung kelancaran proses pembelajaran pada mata kuliah “Biologi Umum” pada Jurusan Pendidikan Biologi Universitas HKBP Nommensen Pematangsiantar. Sebagai suatu bentuk mata kuliah pengantar, maka materi-materi yang disajikan dalam buku ajar ini bersifat umum yang diharapkan dapat memberikan pemahaman konsep-konsep dasar dalam Biologi yang nantinya akan lebih diperdalam pada berbagai mata kuliah spesifik di semester-semester berikutnya.
Penulis menyadari bahwa sudah pasti terdapat kekurangan ataupun kejanggalan di berbagai tempat dalam buku ini. Oleh sebab itu, demi kesempurnaannya di masa mendatang, kritik dan saran yang bersifat membangun sangat penulis harapkan.
Pematangsiantar, Januari 2022 Penulis
DAFTAR ISI
KATA PENGANTAR ... i
DAFTAR ISI ...ii
DAFTAR TABEL ... iv
DAFTAR GAMBAR ... v
1. PENDAHULUAN ...1
2. ASAL USUL MAHLUK HIDUP ...8
3. SEL DAN REPRODUKSI SEL ... 22
4. JARINGAN HEWAN ... 31
5. JARINGAN TUMBUHAN ... 40
6. SISTEM ORGAN TUMBUHAN ... 46
7. FOTOSINTESIS ... 54
8. RESPIRASI TUMBUHAN ... 64
9. TRANSPIRASI DAN GUTASI PADA TUMBUHAN ... 71
10. UNSUR HARA TUMBUHAN ... 78
11. HORMON TUMBUHAN... 87
12. GERAK TUMBUHAN ... 97
13. REPRODUKSI TUMBUHAN ... 103
14. INTEGUMEN, RANGKA DAN OTOT ... 114
15. SISTEM PENCERNAAN ... 120
16. SISTEM RESPIRASI HEWAN ... 126
17. SISTEM SIRKULASI PADA HEWAN ... 135
18. SISTEM EKSKRESI ... 141
19. SISTEM REPRODUKSI ... 147
20. SISTEM KOORDINASI HEWAN (SARAF DAN HORMON) ... 156
21. BIOSISTEMATIKA TUMBUHAN ... 163
22. BIOSISTEMATIK HEWAN ... 172
23. GENETIKA ... 181
24. EVOLUSI... 190
25. EKOLOGI ... 211
26. ETOLOGI (PERILAKU HEWAN) ... 220 DAFTAR PUSTAKA ... 227 TENTANG PENULIS ... 229
DAFTAR TABEL
Tabel 1. Perbandingan struktur dan komponen sel prokariot,
hewan dan tumbuhan ... 26
Tabel 2. Perbedaan macam-macam serat otot ... 36
Tabel 3. Perbandingan Fotosintesis Tumbuhan C3 dan C4 ... 61
Tabel 4. Perbedaan antara Respirasi Aerob dan Anaerob ... 65
Tabel 5. Beberapa parameter pengamatan dalam respon tumbuhan terhadap hormon dan regulator pertumbuhan ... 90
Tabel 6. Gerak tropisme atau gerak nasti dalam kaitannya dengan fakor penyebabnya ... 97
Tabel 7. Persentase Komponen Pulotan dari Kendaraan Bermotor ... 217
DAFTAR GAMBAR
Gambar 1. Sketsa dari alat yang digunakan oleh Stanley Miller
... 8
Gambar 2. Reaksi-reaksi Metabolisme pada Sel Hidup ... 11
Gambar 3. Gambaran umum sel bakteri ... 24
Gambar 4. Struktur umum sel hewan dan sel tumbuhan ... 28
Gambar 5. Tipe-tipe jaringan penyambung ... 34
Gambar 6. Jaringan otot utama pada hewan tingkat tinggi ... 35
Gambar 7. Struktur penyusun jaringan saraf ... 37
Gambar 8. Jaringan Meristem ... 41
Gambar 9. Jaringan epidermis ... 42
Gambar 10. Jaringan Pengangkut ... 44
Gambar 11. Jaringan Gabus ... 45
Gambar 12. Anatomi daun ... 50
Gambar 13. Organ Pada Tumbuhan ... 53
Gambar 14. Reaksi umum fotosintesis ... 54
Gambar 15. Struktur kloroplast ... 56
Gambar 16. Ringkasan Reaksi Gelap (Siklus Kalvin) ... 60
Gambar 17. Kurva hubungan 3 faktor eksternal (cahaya, CO2, suhu) terhadap laju fotosintesis tumbuhan ... 62
Gambar 18. Gambaran Umum Respirasi pada tumbuhan ... 66
Gambar 19. Gambaran tahapan respirasi tumbuhan dan energi yang dihasilkan ... 67
Gambar 20. Transpirasi Tumbuhan ... 71
Gambar 21. Stomata ... 72
Gambar 22. Skema Siklus Nitrogen di Alam ... 84
Gambar 23. Skema daur sulfur ... 86
Gambar 24. Organ Generatif Pada Tumbuhan Berbiji ... 103
Gambar 25. Contoh proses pembuahan tunggal pada Pinus (Gymnospermae) ... 108
Gambar 26. Proses Pembuahan Ganda Pada Tumbuhan ... 109
Gambar 27. Lapisan-lapisan kulit dan turunannya ... 116 Gambar 28. Berbagai Alat Respirasi Pada Hewan dan Manusia
... 127 Gambar 29. Alat-alat ekskresi pada vertebrata yang berupa
ginjal, kulit, paru-paru, dan kelenjar keringat 144 Gambar 30. Struktur kromosom ... 182 Gambar 31. Contoh Perilaku Alami (Mating Dance Pada
Burung Kuau) ... 225 Gambar 32. Contoh Perilaku Belajar (Clasical Conditioning
Pada Anjing-Percobaan Anjing Pavlov) ... 226 Gambar 33. Perilaku Inovasi (Insight Learning) ... 226
1. PENDAHULUAN
A. Hakekat Ilmu Pengetahuan
Ilmu didefinisikan sebagai pengetahuan yang terorganisir, bersifat dinamis dan berkembang terus. Sains (science) berasal dari bahasa latin yaitu scientia yang berarti to know dan secara harfiah berarti ilmu pengetahuan (sains = ilmu).
Pengetahuan dapat diperoleh dengan mengumpulkan pengalaman yang didapatkan dengan cara berfikir dan merasa. Asal Ilmu bersumber dari pandangan yang bersifat:
magis, gaib atau sihir. Kemudian ada perkembangan pemahaman berdasarkan ajaran agama dan ilmu murni (science) dan ilmu terapan (oleh professional).
B. Biologi Sebagai Ilmu Pengetahuan
Biologi merupakan salah satu dari ilmu pengetahuan alam.
Ilmu biologi dirintis oleh Aristoteles yang merupakan ilmuwan berkebangsaan Yunani yang kita sebut juga sebagai bapak perintis biologi Biologi berasal dari kata bios (βiος) dan logos (λόγος) yang merupakan bahasa Yunani, masing- masing artinya hidup dan ilmu. Jadi artinya ilmu alam yang mempelajari tentang organisme hidup dan interaksinya dengan lingkungan.
Biologi adalah ilmu yang mempelajari segala hal yang berhubungan dengan kehidupan. Kata biologi berasal dari pertautan dua patah kata bahasa Yunani, yaitu bios yang berarti hidup atau kehidupan dan logos yang berarti ilmu.
Disini tersirat bahwa hal yang dipelajari dalam biologi adalah semua makhluk hidup yang berada di planet bumi, dari mikroorganisme sampai tumbuhan dan hewan tingkat tinggi,
beserta semua aspek kehidupannya. Segi kehidupan organisme yang umumnya dipelajari dalam biologi umumnya adalah struktur tubuh, proses fisiologi, fungsi organ tubuh, keberagaman hayati, hubungan dengan lingkungan hidupnya, reproduksi, molekuler, serta konservasi. Selain membantu manusia mengenal dirinya sebagai makhluk hidup dan mengenal lingkungannya, biologi juga membantu manusia dalam memecahkan masalah kehidupan yang dihadapinya.
Pemecahan masalah kehidupan tersebut umumnya melalui proses ilmiah (penelitian) yang cermat dan sistematis dengan metode ilmiah seperti penemuan vaksin, bibit unggul, antibiotik, dan transgenik walaupun kadang-kadang ada diantaranya yang diperoleh secara kebetulan. Bertambahnya populasi manusia membawa dampak yang mengejutkan, seperti peningkatan kebutuhan akan pangan dan energi serta bahan-bahan alam yang menyebabkan perusakan lingkungan, penurunan indeks keberagaman flora dan fauna, pemanasan global, serta peningkatan sejumlah masalah dibidang kesehatan manusia.Keadaan tersebut memacu para ahli biologi bekerja keras untuk meningkatkan kualitas lingkungan hidup, melestarikan keberagaman hayati (keanekaragaman hayati/biological diversity/biodiversity), memerangi berbagai macam penyakit, mengusahakan peningkatan produksi pangan dan mencari sumber pangan baru, serta mengungkap rahasia alam dibidang biologi yang belum banyak diketahui oleh manusia.
Pembahasan lebih terperinci dari tersaji pada dua kegiatan belajar, yaitu perkenalan dengan dunia biologi dan proses ilmiah dalam biologi. Dengan demikian, setelah mempelajari buku tersebut, anda diharapkan mampu menjelaskan tentang konsep dasar biologi, secara khusus Anda diharapkan dapat
menjelaskan tentang 1. Dunia biologi,
2. Kaitan metode ilmiah dan pengetahuan biologi, 3. Biologi dan kaitannya dengan ilmu lain.
Biologi termasuk Ilmu Pengetahuan Alam
Sebenarnya aspek yang dipelajari di biologi adalah semua yang berhubungan dengan makhluk hidup itu sendiri. Selain struktur, fungsi, tumbuh-kembang, dan adaptasi terhadap lingkungan tempat hidup, ada juga penggolongan makhluk hidup, habitatnya, peran pada lingkungan, asal-usul dan evolusinya. Biologi sangat luas karena semua makhluk hidup dipelajari, dari yang sekecil bakteri hingga yang sebesar paus putih. Karena begitu luasnya cakupan Biologi, maka dibuatlah cabang-cabang ilmu biologi seperti pada skema berikut ini.
Pada dasarnya ilmu biologi hanya dikategorikan menjadi dua yaitu botani (mempelajari tumbuhan) dan zoologi (mempelajari hewan). Namun kemudian diperluas berdasarkan jenis atau kelompok organisme yang dipelajarinya secara lebih spesifik. Hal tersebut dapat dilihat seperti pada cabang ilmu zoologi yang dibagi menjadi berbagai cabang lagi antaralain :
• Protozoolgi
• Helminthologi
• Malakologi
• Ornitologi
• Herpetologi
• Ichtiologi
• Primatologi
• Entomologi
• Melittologi
• Acarologi
Cabang biologi terus-menerus bertambah, sesuai dengan perkembangan ilmu biologi itu sendiri. Antara lain mikologi (ilmu tentang fungi) yang dahulu disatukan dalam botani, sekarang dipisahkan, kemudian ada fikologi (ilmu tentang alga), lalu ada bryologi (ilmu lumut), ada ichtiologi (ilmu tentang ikan), karsinologi (ilmu tentang krustasea), mammologi (ilmu tentang mammalia), ornitologi (ilmu tentang burung), entomologi (ilmu tentang insekta), parasitologi (ilmu tentang parasit), etnobotani, dan etnozoologi. Cabang biologi yang mempelajari virus disebut virologi, bakteri bakteriologi, mikroorganisme secara umum disebut mikrobiologi, tumbuhan botani, hewan zoologi, hubungan antara makhluk dan lingkungan disebut ekologi.
Cabang yg mempelajari aspek kimia dari kehidupan disebut biokimia. Ilmu Biologi sangat berpengaruh dan berguna bagi kehidupan manusia. Biologi banyak digunakan untuk berbagai bidang kehidupan seperti pertanian, peternakan, perikanan, kedokteran, dan lain sebagainya.
C. Pemecahan Masalah Dengan Metode Ilmiah
Metode ilmiah adalah cara kerja dari ilmu pengetahuan, brsifat ilmiah serta merupakan langkah-langkah sistematis yang digunakan dalam ilmu-ilmu tertentu yang baik direfleksikan atau diterima begitu saja. Metode atau cara kerja Ilmu pengetahuan pertama kali di kemukakan oleh Filsuf Yunani, Aristotelas. Ia memandang penelitian ilmiah sebagai kelanjutan dari observasi-observasi empiris ke prinsip umum (induksi) dan kemudian dari prisip umum ke observasi(deduksi). Jadi, inti dari metode ilmiah adalah dimana seseorang mampu berfikir logis, analistis, (menggunakan analisis), dan empiris (seseai kenyataan).
Dalam melakukan aktivitas ilmiah, kita perlu memperhatikan struktur metode ilmiah, struktur metode penelitian ilmiah, stuktur penulisan ilmiah atau cara penyusun laporan ilmiah, serta bahasa ilmiah. Selain itu kita mampu bersikap ilmiah saat melakukan aktivitas ilmiah.
Penelitian akan berhasil dengan baik apabila dilakukan sesuai dengan struktur metode ilmiah. Sruktur metode ilmiah memiliki beberapa langkah yang terdiri dari:
a. Perumusan masalah : Proses kegiatan ilmiah dimulai ketika kita tertarik pada sesuatu hal. Ketertarikan ini karene manusia memiliki sifat perhatian. Pada saat kita tertarik pada sesuatu, sering timbul pertanyaan dalam pikiran kita. Perumusan masalah merupakan langkah
untuk mengetahui masalah yang akan dipecahkan sehingga masalah tersebut menjadi jelas batasan, kedudukan, dan alternatif cara untuk memecahkan masalah tersebut. Perumusan masalah juga berarti pertanyaan mengenai suatu objek serta dapat diketahui factor-faktor yang berhubungan dengan objek tersebut.
b. Pembuatan kerangka berfikir : Pembuatan kerangka berfikir merupakan argumentasi yang menjelaskan hubungan antar berbagai faktot yang berkaitan dengan objek dan dapat menjawab permasalahan. Pembuatan kerangka berfikir menggunakan pola berfikir logis, analitis, dan sintesis atas keterangan-keterangan yang diperoleh dari berbagai sumber informasi. Hal itu diperoleh dari wawancara dengan pakar atau dengan pengamatan langsung.
c. Penarikan hipotesis : Hipotesis merupakan dugaan atau jawaban sementara terhadap suatu permasalahan.
Penyusunan hipotesis dapat berdasarkan hasil penelitian sebelumnya yang pernah dilakukan oleh orang lain. Dalam penelitian, setiap orang berhak menyusun Hipotesis.
d. Pengujian Hipotesis : Pengujian hipotesis dilakukan dengan cara menganalisis data. Data dapat diperoleh dengan berbagai cara, salah satunya melalui percobaan atau eksperimen. Percobaan yang dilakukan akan menghasilkan data berupa angka untuk memudahkan dalam penarikan kesimpulan. Pengujian hipotesis juga berarti mengumpulkan bukti-bukti yang relevan dengan hipotesis yang diajukan untuk memperlihatkan apakah terdapat bukti-bukti yang mendukung hipotesis.
e. Penarikan kesimpulan : Penarikan kesimpulan merupakan penilaian apakah sebuah hipotesis yang diajukan itu ditolak atau diterima. Hipotesis yang diterima dianggap
sebagai bagian dari pengetahuan ilmiah, sebab telah memenuhi petrsyaratan keilmuan. Syarat keilmuan yakni mempunyai kerangka penjelasan yang konsisten dengan pengetahuan ilmiah sebelumnya serta telah teruji kebanarannya
2. ASAL USUL MAHLUK HIDUP
A. Asal Usul Kehidupan
Kalau kita membicarakan perihal kehidupan di bumi, akan timbul pertanyaan dari manakah asal mula makhluk hidup?
Bahan dasar organisme sedikitnya terdiri atas sebuah sel yang berisi asam amino dan molekul- molekul organik lain.
Molekul-molekul organik tersebut berasal dari persenyawaan bahan atau gas anorganik, seperti hidrogen (H2), metana (CH4), air (H2O), dan amonia (NH3) yang terbentuk sejak atmosfer bumi masih primitif. Persenyawaan gas anorganik menjadi molekul organik terjadi oleh adanya kilat. Kondisi tersebut disimulasikan dengan baik oleh Stanley Miller dan Harold Urey (keduanya adalah pakar biokimia) dalam percobaannya pada tahun 1950 dengan loncatan listrik sebagai pengganti halilintar (Gambar 1.1).
Gambar 1. Sketsa dari alat yang digunakan oleh Stanley Miller Sumber: Barrett, dkk (1986), dengan modifikasi.
Eksperimennya menghasilkan asam amino dari gas-gas anorganik yang kemungkinan ada di bumi sebelum terdapat kehidupan.
Walaupun data terbaru menyebutkan bahwa atmosfer bumi dahulu kala tidak kaya akan gas metana atau amonia, percobaan yang mirip yang menggunakan kombinasi gas yang lain menghasilkan banyak molekul organik, termasuk nukleotida sebagai bahan dasar asam ribonukleat (RNA = Ribonukleic acid) dan asam deoksiribonukleat (DNA = Deoxyribonucleic acid). Jadi, sel yang pertama mungkin terjadi dari persenyawaan molekul- molekul organik tersebut di atas.
Pada bagian pendahuluan Modul 1 dipaparkan bahwa biologi adalah ilmu yang mempelajari kehidupan. Akan tetapi, tahukah kita tentang arti hidup dan kehidupan? Makhluk hidup di planet bumi kita sangat beragam dan kiranya agak sukar untuk menyimpulkannya dalam bentuk definisi yang sederhana. Bagaimanapun semua makhluk hidup memiliki ciri khas dan aktivitas tersendiri. Makhluk hidup yang biasa disebut organisme ataupun sistem kehidupan terdiri atas sebuah sel atau lebih yang dapat melaksanakan semua aktivitas/kegiatan hidupnya, seperti metabolisme, bergerak, reproduksi, merespons rangsangan, dan beradaptasi terhadap perubahan lingkungan.
B. Ciri Makhluk Hidup
Dibandingkan dengan benda tak hidup, makhluk hidup sekurang- kurangnya berciri sebagai berikut.
1. Tubuh Organisme Terdiri atas Sel-Sel
Seperti kita ketahui, semua organisme mempunyai bentuk dan ukuran yang bervariasi. Masing-masing organisme tubuhnya terdiri atas sebuah atau sejumlah sel. Jadi, sel
adalah sebuah unit terkecil dari organisme. Sel-sel inilah yang menjalankan semua aktivitas hidup organisme tersebut. Pada organisme bersel tunggal (uniseluler), semua aktivitas hidupnya dilakukan hanya oleh sel tunggal tersebut.
Sementara itu, pada organisme bersel banyak (multiseluler), proses hidupnya dikerjakan oleh semua sel tubuhnya secara terkoordinasi.
2. Organisme Dapat Tumbuh dan Berkembang
Walau benda tak hidup dapat tumbuh dan berkembang, pertumbuhan dan perkembangannya hanya karena pertambahan atau akumulasi materialnya, seperti bola salju yang menggelinding atau pertambahan debit air di sungai karena hujan. Pertumbuhan makhluk hidup dimulai dari sel telur yang dibuahi diikuti dengan pembuahan sel, kemudian dengan pemasukan materi kasar dari luar tubuh ke dalam tubuh. Di dalam tubuh, materi tadi diubah menjadi bahan- bahan yang spesifik bagi kehidupannya. Penambahan bahan- bahan tersebut akan menyebabkan bertambahnya jumlah sel dan ukuran tubuhnya. Sejalan dengan pertumbuhannya, organisme juga mengalami perkembangan. Perkembangan organisme tersebut berlangsung sejak muda hingga dewasa selama hidupnya.
3. Organisme Dapat Melakukan Metabolisme
Untuk pertumbuhan dan pemeliharaan diri, makhluk hidup harus dapat mengubah nutrien yang berasal dari makanan (materi kasar), untuk proses regenerasi sel-sel hidup.
Pengubahan tersebut melalui penggunaan energi dan reaksi- reaksi kimiawi berupa respirasi seluler (= proses katabolisme) dan sintesis (= proses anabolisme) (Gambar 1.2). Semua aktivitas kimiawi dan transformasi energi
tersebut akan mempertahankan pekerjaan rutin sel yang disebut metabolisme. Proses metabolisme tersebut yang menyebabkan organisme dapat melaksanakan aktivitas- aktivitas hidupnya, seperti tumbuh dan berkembang biak.
Ketika proses-proses metabolisme tersebut berhenti, organisme akan mati.
Gambar 2. Reaksi-reaksi Metabolisme pada Sel Hidup Sumber: Solomon dan Berg (1995), dengan modifikasi.
Sebagian nutrien dari makanan digunakan untuk menyintesis materi yang dibutuhkan sebagai pembangun sel. Sebagian nutrien lainnya digunakan sebagai bahan bakar pada respirasi seluler, yaitu sebuah proses pelepasan energi yang disimpan pada makanan. Energi ini digunakan untuk sintesis dan kegiatan sel lainnya, seperti homeostasis, reproduksi,
tumbuh, dan berkem- bang. Proses pelepasan energi (respirasi seluler) memerlukan energi. Bahan buangan, seperti karbon dioksida dan air, harus dikeluarkan dari tubuh sel.
Aktivitas metabolisme di dalam tubuh organisme dikendalikan sedemikian rupa sehingga organisme dapat mempertahankan keseimbangan lingkungan internal tubuhnya. Pengendalian keseimbangan lingkungan internal tersebut dinamakan homeostasis. Pengendalian suhu tubuh pada manusia adalah salah satu contoh yang baik dari mekanisme homeostasis. Jika suhu tubuh di atas normal, pusat pengendali suhu di otak yang bertindak sebagai thermostat mengirim impuls (rangsangan) ke kelenjar keringat yang menyebabkan produksi keringat meningkat.
Proses penguapan keringat membutuhkan panas sehingga panas tubuh diambil ketika keringat menguap yang berakibat suhu tubuh menurun.
Sebaliknya, jika suhu tubuh di bawah normal, pembuluh darah di kulit menyempit (konstriksi) sebagai akibat datangnya impuls dari thermostat otak sehingga kehilangan panas tubuh menjadi tereduksi. Panas tubuh dapat pula diperoleh dari proses kontraksi otot yang menyebabkan tubuh menggigil. Beberapa jenis hewan bereaksi terhadap kehilangan panas tubuhnya, misalnya dengan berjemur untuk menaikkan suhu tubuhnya.
4. Organisme Dapat Bereaksi terhadap Rangsangan Makhluk hidup bereaksi terhadap rangsangan, baik yang berasal dari lingkungan luar maupun dari dalam tubuhnya sendiri. Reaksi-reaksi tersebut sangat membantu organisme
dalam hal-hal seperti memburu dan menangkap mangsanya, menghindarkan diri dari pemangsanya, menjauhi lingkungan yang rusak, mendatangi tempat sumber makanan, menemukan pasangannya, serta mengubah pola tumbuh disesuaikan dengan musim. Jadi, hampir semua organisme bereaksi terhadap perubahan suhu, tekanan, intensitas cahaya, dan kondisi kimiawi lingkungan. Dibandingkan dengan hewan, tumbuhan umumnya bereaksi tidak nyata dan lebih lambat, tetapi reaksi mereka terhadap rangsangan sangat penting bagi kelangsungan hidupnya.
5. Organisme Dapat Beradaptasi terhadap Perubahan Lingkungan
Organisme dari spesies tertentu bereaksi sebagai respons terhadap perubahan tertentu di lingkungannya. Jika lingkungannya tidak berubah, populasi spesies tersebut tidak akan berubah. Bagaimanapun lingkungan selalu berubah secara terus-menerus dan populasi yang dapat bertahan hidup adalah mereka yang dapat menyesuaikan diri (beradaptasi) terhadap perubahan tersebut. Adaptasi adalah salah satu sifat organisme untuk menyesuaikan diri pada suatu lingkungan tertentu agar mampu bertahan hidup.
Sebagai contoh, hewan mamalia yang dapat bertahan hidup pada iklim dingin adalah hewan yang pada umumnya kulit tubuhnya dilengkapi dengan bulu yang lebat dan tebal serta mempunyai kemampuan hibernasi (tidur selama musim dingin). Karena makanan sangat langka selama musim dingin tersebut, ia menjadi tidak aktif untuk menghemat energi, bahkan laju metabolismenya pun mendekati nol. Suhu tubuh hewan tersebut menjadi hampir sama dengan suhu di luar tubuhnya (lingkungannya). Misalnya, suhu tubuh hewan pengerat (Rodentia) yang melakukan hibernasi dapat turun
sampai 2°C.
Contoh lain dari adaptasi terhadap perubahan suhu ditunjukkan oleh tumbuhan kaktus. Tumbuhan tersebut telah beradaptasi pada lingkungan yang bersuhu tinggi, seperti padang pasir. Daun kaktus bermodifikasi menjadi duri untuk meminimalkan penguapan, sedangkan batangnya beradaptasi dengan mengambil alih tugas daun sebagai tempat untuk melaksanakan proses fotosintesis dan sebagai tempat penyimpanan air.
6. Organisme Dapat Melakukan Reproduksi
Masa hidup organisme bervariasi dari hitungan menit ke abad, tetapi masa hidup selalu terbatas. Organisme yang tua akan mati dan organisme yang baru akan muncul. Begitulah siklus yang selalu terjadi pada setiap individu atau setiap jenis organisme. Munculnya kehidupan baru dipicu oleh proses reproduksi atau proses berkembang biak.
Sampai saat ini, diketahui terdapat dua kelompok organisme berdasarkan cara berkembangbiaknya, yaitu secara aseksual (reproduksi tanpa bantuan organ kelamin, misalnya dengan pembelahan sel, tunas, atau spora) serta secara seksual (dengan persatuan gamet jantan dan gamet betina atau memulai kehidupannya dengan sel telur yang dibuahi) yang kemudian tumbuh dan berkembang menjadi bentuk tubuh tertentu.
Kedua cara reproduksi tersebut akan menghasilkan individu- individu baru. Keturunan yang baru akan mirip induknya karena mereka mewarisi satu set penunjuk genetis dari induk yang disebut DNA (Deoxyribonucleic acid). DNA menandai informasi genetis yang bertanggung jawab terhadap struktur
dan fungsi organisme tersebut. Itulah sebabnya mengapa manusia menghasilkan keturunan yang berupa manusia juga, bayam menghasilkan bayam juga, dan kucing tidak menghasilkan burung misalnya.
Bagaimana makhluk hidup pertama lahir masih merupakan misteri yang belum bisa diungkap para ilmuan. Secara umum Teori asal usul kehidupan ada dua, yaitu abiogenesis (makhluk hidup berasal dari benda mati) dan biogenesis (makhluk hidup brasal dari makhluk hidup juga).
1. Teori Abiogenesis
Pemuka paham ini adalah seorang bangsa Yunani, yaitu Aristoteles (394-322 sebelum masehi). Teorinya mengatakan kalau makhluk hidup yang pertama menghuni bumi ini adalah berasal dari benda mati. Timbulnya makhluk hidup pertama itu terjadi secara spontan karena adanya gaya hidup. Oleh karena itu paham abiogenesis disebut juga paham generatio spontanea. Paham ini bertahan cukup lama, yaitu semenjak zaman Yunani kuno (ratusan tahun sebelum masehi) hingga pertengahan abad ke 17. Pada pertengahan abad ke 17 paham ini seolah-olah diperkuat oleh antonie van Leeuweunhoek, seorang bangsa Belanda. Dia menemukan mikroskop sederhana yang dapat digunakan untuk melihat jentik-jentik (makhluk hidup) amat kecil pada setetes rendaman air jerami.
Hal inilah yang seolah-olah memperkuat paham abiogenesis.
2. Teori Biogenesis
Setelah bertahan cukup lama, paham abiogenesis mulai diragukan. Beberapa ahli kemudian mengemukakan paham biogenesis. Para ahli yang mengemukakan paham biogenesis antara lain:
a. Francesco Redi (Italia, 1626-1697)
Redi menentang teori abiogenesis dengan mengadakan percobaan menggunakan toples dan daging. Toples 1 diisi daging yang ditutup rapat-rapat. Toples 2 diisi daging dan ditutup kain kasa. Toples 3 diiisi daging dan dibuka. Ketiga toples ini dibiarkan beberapa hari. Dari hasil percobaan ini ia mengambil kesimpulan sebagai berikut : Larva (kehidupan) bukan berasal dari daging yang membusuk tetapi berasal dari lalat yang dapat masuk ke dalam tabung dan bertelur pada keratin daging.
b. Lazzaro Spallanzani (Italia, 1729-1799)
Spallanzani menentang pendapat John Needham (penganut paham abiogenesis), menurutnya kehidupan yang terjadi pada air kaldu disebabkan oleh pemanasan yang tidak sempurna. Kesimpulan percobaan spallanzani adalah : pada tabung terbuka terdapat kehidupan berasal dari udara, pada tabung tertutup tidak terdapat kehidupan, hal ini membuktikan bahwa kehidupan bukan dari air kaldu.
c. Louis Pasteur (Perancis, 1822-1895)
Louis Pasteur melakukan percobaan yang menyempurnakan percobaan Spalanzani. Ia mlakukan percobaan menggunakan labu yang penutupnya berbentuk leher angsa, bertujuan untuk membuktikan bahwa mikroorganisme terdapat di udara bersama dengan debu. Hasil percobaannya adalah sebagai berikut: Mikroorganisme yang tumbuh bukan berasal dari benda mati (cairan) tetapi dari mikroorganisme yang terdapat di udara. Jasad renik terdapat di udara bersama dengan debu. Dari percobaan ini, gugurlah teori abiogenesis tersebut. Pasteur terkenal dengan semboyannya “Omne vivum ex ovo, omne ovum ex vivo” yang mengandung pengertian : kehidupan berasal dari telur dan telur dihasilkan makhluk hidup, makhluk hidup sekarang berasal dari
makhluk hidup sebelumnya, makhluk hidup berasal dari makhluk hidup juga.
Di samping dua teori di atas, masih ada lagi beberapa teori tentang asal usul kehidupan. Beberapa teori yang dikembangkan ilmuan antara lain :
a. Teori kreasi khas, yang menyatakan bahwa kehidupan diciptakan oleh zat supranatural ( gaib) pada saat yang istimewa.
b. Teori kosmozoan, yang menyatakan bahwa kehidupan yang ada di planet ini berasal dari mana saja
c. Teori evolusi biokimia, yang menyatakan bahwa kehidupan ini muncul berdasarkan hukum fisika, kimia, dan biologi
d. Teori keadaan mantap, menyatakan bahwa kehidupan tidak berasal usul.
Beberapa ilmuan yang membuktikan teori evolusi kimia antara lain Harold Urey, Stanley Miller, dan Alexander Oparin.
Teori Harold Urey, menurutnya zat hidup yang pertama kali mempunyai susunan menyerupai virus saat ini. Zat hidup tersebut mengalami perkembangan menjadi berbagai jenis makhluk hidup. Urey berpendapat bahwa kehidupan terjadi pertamakali di udara (atmosfer). Pada saat tertentu dalam sejarah perkembangan terbentuk atmosfer yang kaya akan molekul- molekul CH4, NH3, H2, H2O. Karena adanya loncatan listrik akibat halilintar dan sinar kosmik terjadi asam amino yang memungkinkan terjadi kehidupan. Eksperimen Stanley miller, Stanley Miller adalah murid Harold Urey yang juga tertarik terhadap masalah asal usul kehidupan. Dia melakukan percobaan untuk menguji hipotesis Harold Urey.
Dari hasil eksperimennya Miller dapat memberikan petunjuk
bahwa satuan-satuan kompleks di dalam system kehidupan seperti lipida, karbohidrat, asam amino, protein, nukleotida dan lain-lain dapat terbentuk dalam kondisi abiotik. Teori Evolusi Biologi Oparin, dia berpendapat bahwa kehidupan pertama terjadi di cekungan pantai dengan bahan- bahan timbunan senyawa organik dari lautan. Timbunan senyawa organic ini disebut sop purba atau sop primordial.
.
C. Mahluk Hidup dan Cirinya
Aktivitas yang terjadi dalam tubuh makhluk hidup prosesnya tidak dapat diamati secara langsung, tetapi berdasarkan ciri- ciri yang dimilikinya. Makhluk hidup memiliki beberapa ciri, yaitu bernapas, bergerak, makan, tumbuh, peka terhadap rangsangan, dan dapat berkembang biak. Jika ditelisik secara struktural maka semua mahluk hidup tersebut tersusun atas senyawa C, H, O, N, S, dan P. Karakter spesifik lainnya adalah bahwa mahluk hidup memiliki ciri mutlak berupa material genetik DNA atau RNA. Berikut adalah uraian ringkas tentang beberapa ciri mahluk hidup :
1. Bernapas
Semua makhluk hidup melakukan proses pernapasan.
Bernapas adalah proses mengambil udara (O2) dari luar dan mengeluarkan udara (CO2) dari dalam tubuh. Oksigen (O2) sangat diperlukan makhluk hidup untuk pembakaran makanan dalam tubuh dan menghasilkan energi yang diperlukan tubuh atau disebut juga oksidasi tubuh. Energi ini digunakan tubuh untuk bergerak dan melakukan aktivitas lainnya.
2. Bergerak
Bergerak merupakan salah satu ciri makhluk hidup. Gerak pada manusia dan hewan jelas tampak terlihat. Kamu dapat
berjalan, berlari, dan menggerakkan tangan. Begitu juga dengan hewan dapat berlari, terbang, dan lain sebagainya.
Untuk melakukan gerakan tersebut, manusia dan hewan dibantu oleh alat gerak. Pada manusia, misalnya tangan dan kaki. Sedangkan, pada hewan, seperti sayap, sirip, kaki, silia, dan lainnya.
Selain manusia dan hewan, tumbuhan juga melakukan gerakan, tapi gerakan ini tidak mudah dilihat. Contoh gerakan pada tumbuhan adalah menutupnya daun putri malu bila disentuh. Daun-daun pohon petai cina yang menutup pada sore hari, arah tumbuhnya tanaman selalu ke arah datangnya sinar matahari, dan bunga matahari yang selalu menghadap matahari. Gerakan pada tumbuhan disebabkan karena ada rangsangan dari luar.
3. Memerlukan Nutrisi (Makan)
Seluruh makhluk hidup membutuhkan makanan. Makanan yang dimakan harus mengandung zat-zat makanan yang dibutuhkan oleh tubuh. Contohnya, karbohidrat, lemak, protein, vitamin, dan mineral. Karbohidrat sangat diperlukan tubuh untuk menghasilkan energi. Zat makanan ini terdapat dalam umbi-umbian seperti singkong, kentang, dan ketela.
Selain itu, terdapat dalam biji-bijian, seperti jagung, beras, gandum, dan tepung terigu. Lemak berfungsi sebagai cadangan makanan bagi tubuh. Lemak memiliki kalori paling tinggi dibandingkan zat makanan lainnya. Zat makanan ini terdapat dalam susu dan mentega. Protein berfungsi untuk pertumbuhan dan mengganti sel-sel tubuh yang rusak.
Protein dibagi menjadi dua macam, yaitu protein hewani dan protein nabati. Protein hewani adalah protein yang berasal dari hewan, contohnya: telur, daging, susu, dan ikan.
Sedangkan, protein nabati adalah protein yang berasal dari tumbuhan, contohnya: kacang-kacangan, dan buah-buahan.
Vitamin dan mineral diperlukan tubuh kita untuk mengatur proses kegiatan tubuh. Vitamin dapat diperoleh dari buah- buahan dan sayursayuran, seperti: wortel, sayur bayam, kangkung, jeruk, alpukat, apel, dan sebagainya.
4. Iritabilitas
Kemampuan makhluk hidup memberi tanggapan terhadap rangsangan disebut iritabilitas. Hewan memiliki sistem saraf dalam menanggapi adanya rangsangan, sedangkan tumbuhan tidak. Rangsangan dapat disebabkan oleh faktor luar tubuh.
Contohnya, mata kita akan mengedip bila terkena cahaya yang silau. Contoh reaksi rangsangan yang diterima hewan adalah anjing akan menegakkan telinga bila mendengar suara yang asing dan sekelompok rusa akan berlari bila ada pemangsa yang mengintai.
5. Tumbuh
Makhluk hidup mengalami pertumbuhan dan perkembangan.
Pertumbuhan merupakan pertambahan sel-sel tubuh, sehingga ukuran tubuh bertambah dan tidak bisa mengecil kembali. Hewan dan tumbuhan juga mengalami pertumbuhan seperti manusia, yaitu ukuran tubuhnya makin besar.
Pertumbuhan ini dapat diukur.
6. Berkembang Biak
Berkembang biak atau reproduksi adalah kemampuan makhluk hidup untuk memperoleh keturunan.
Perkembangbiakan ini berguna untuk melestarikan jenisnya.
Cara perkembangbiakan pada hewan dibagi menjadi dua macam, yaitu secara generatif (kawin) dan secara vegetatif
(tak kawin). Pada hewan tingkat tinggi umumnya berkembang biak secara kawin, sedangkan pada hewan tingkat rendah berkembang biak dengan vegetatif (tak kawin).
3. SEL DAN REPRODUKSI SEL
Sel merupakan unit dasar dari kehidupan, teori ini dikemukakan oleh dua orang ahli mikroskopis Jerman masing-masingnya adalah T. Schwann dan M. J. Schleiden (1838) dan Theodore Schwaan (1839) yang dikenal sebagai teori sel. Teori ini menyatakan bahwa sel merupakan unit dasar yang penting dari suatu organisme yang baik yang uniseluler maupun yang multiseluler. Teori ini berlaku pada sel hewan ataupun tumbuhan, walaupun ditemukan ada perbedaan dari keduanya tapi dasar pola susunan dan konstruksinya sama. Pada kenyataannya ternyata ada pengecualian terhadap teori sel, dimana organisme hidup tidak selalu berbentuk sel seperti yang dinyatakan pada teori sel tetapi bisa saja bukan sel yang benar atau aseluler.
Suatu sel sebenarnya dapat didefinisikan sebagai kumpulan protoplasma yang memiliki inti yang jelas dan dibungkus oleh membran plasma tetapi pengecualiannya adalah adanya suatu bentuk kehidupan lain yang lebih sederhana yang dikenal sebagai virus karena ternyata tidak memiliki protoplasma dan nukleus dan hanya memiliki DNA dan RNA sebagai material genetiknya.
Bakteri dan alga hijau biru juga bukan sel yang benar karena intinya tidak diselaputi oleh membran dan intinya mempunyai kontak langsung dengan sitoplasma. Demikian juga dengan jamur seperti rhyzopus yang juga tidak dapat diterangkan menurut teori sel karena tubuhnya dibangun hanya oleh sekumpulan protoplasma yang tidak terbagi yang dengan demikian memiliki banyak inti dengan posisi
tersebar.
A. Prokariot
Prokariot (Pro = primitif, karion = inti). Hanya memiliki satu membran pembungkus dan karena itu dikenal sebagai “one envelope sistem”. Bagian tengah sel merupakan daerah inti, inti tidak punya selaput inti, daerah inti hanya merupakan sitoplasma yang mengental. Sitoplasma tidak memiliki organel seperti mitokondria, badan golgi, endoplasmik retikulum dan lainnya. Yang termasuk prokariot antara lain adalah : bakteri, PPLO dan ganggang biru.
Bakteri : Memiliki ukuran mikroskopis, uniselular, reproduksinya dilakukan secara asexual. Penutup luarnya (auto covering) terdiri dari tiga lapisan yang terdiri dari membran plasma, dinding sel dan kapsul. Pada bakteri tertentu. membran plasmanya tipis dan terdiri dari protein dan lipid. Bagian dalam membran plasma mempunyai enzim respirasi berfungsi seperti mitokondria, pada organisme eukariot. bagian ini disebut sebagai mesosom. Dinding sel bakteri kuat, rigid, terdiri dari karbohidrat, lipid, protein, fosfor dan beberapa garam organik dan asam amino tertentu yaitu diaminopimelic acid. Dalam penggolongannya bakteri yang dapat diwarnai dan bila dapat diwarnai dengan pewarnaan gram disebut sebagai bakteri gram positif. Capsul, merupakan lapisan pelindung pada kebanyakan bakteri merupakan slime atau lendir, kapsul sebagian besar terdiri dari polisakarida. Sitoplasma bakteri, memiliki tekstur yang kental (dense), bersifat koloid, dan mengandung sejumlah granul dari glikogen, protein dan lemak. Ribosom yang ada pada sitoplasma terdapat bebas dan ukurannya lebih kecil dari ribosom organisme eukariot. Material genetik, pada
bakteri berada dalam daerah inti pada sitoplasma tanpa membran inti, daerah ini disebut nukleoid.
Gambar 3. Gambaran umum sel bakteri B. Eukariot
Struktur sel eukariot terdiri dari beberapa bagian yaitu bagian yang paling luar adalah dinding sel di ikuti dengan membran plasma, kedua sitoplasma, ketiga adalah inti. Dinding sel merupakan pemisah protoplasma sel dengan lingkungan luar, terdapat setelah membran plasma.
Dinding sel ditemukan pada sel tanaman dan sebagian bakteri dan tidak ditemukan pada sel hewan. Dinding sel strukturnya semi rigid ( semi kaku), lamina, merupakan pelindung yang tidak hidup dari sel, dinding sel di sekresi oleh sel sendiri terdiri dari polisakarida komplek yaitu cellulosa. Membran plasma merupakan tutup luar dari kebanyakan sel eukariot setelah sitoplasma baik pada sel tanaman ataupun hewan.
Nama lainnya adalah plasma membran, cell membran atau membran plasma. Sifat dari membran plasma adalah hidup, tipis, elastis, berpori, dan semipermiabel. Sitoplasma pada sel eukariot terdiri dari dua bagian yaitu bagian tidak hidup dan hidup yaitu butir pada sitoplasma ( cytoplasmic inclusion) dan organel (cytolasmic organel).
1. Cytoplasmic inclusion
Merupakan bagian yang tidak hidup disebut sebagai paraplasma, deutoplasma atau inclusions. Termasuk disini butiran-butiran yang ada dalam sitoplasma antara lain seperti cadangan makanan, dan substansi sekret yang tersuspensi dalam maktrik sitoplasma dalam bentuk granul yang refraktil dan membentuk cytoplasmic inclusion sebagai contoh adalah oil drop, york granules, pigmen, secretory granules dan glycogen granules.
2. Cytoplasmic organel
Merupakan bagian yang hidup yang merupakan struktur yang diselaputi membran dan disebut sebagai organoid atau organel. Organel ini memiliki berbagai aktivitas penting dalam metabolisme seperti biosintetik, respirasi, transportasi, support, dan reproduksi. Termasuk organel sitoplasma adalah mikrotubule dan mikrofilamen, centrosome, basal granules, cilia dan flagella, endoplasmic reticulum, golgi complex, lysosom, cytoplasmic vacuola, ribosom ,microbodies, mitochondria dan plastids.
Nukleus : Nukleus atau inti pada eukariot memiliki dinding dan pada dinding inti ditemukan pori. Inti pada eukariot merupakan inti yang benar. Berperan penting dalam mengontrol seluruh aktivitas dalam sitoplasma dan membawa material genetik yaitu DNA. Inti terdiri dari dari membran inti, cairan inti dan kromosom dan anak inti atau
nukleolus.
Tabel 1. Perbandingan struktur dan komponen sel prokariot, hewan dan tumbuhan
STRUKTUR FUNGSI PROKARIOT TUMBUHAN HEWAN
PERMUKAAN SEL
Dinding sel Perlindungan Ada Ada Tidak ada Membrane
plasma
Mengisolasi komponen dalam sel dengan lingkungan, mengatur
pergerakan materi dari dan ke dalam sel, memungkinkan komunikasi dengan sel lain
Ada Ada ada
KOMPONEN GENETIK Materi genetik
Mengkode informasi yang diperlukan untuk membangun sel dan mengendalikan aktivitas seluler
DNA DNA DNA
Kromosom Mengandung dan mengendalikan penggunaan DNA
Tunggal, sirkuler, tidak ada protein
Banyak, linear, dengan protein
Banyak, linear, dengan
protein Inti sel Struktur yang
mengandung kromosom dan dikelilingi oleh membrane
Tidak ada Ada ada
Membrane inti
Melapisi inti sel, mengatur
Tidak ada Ada ada
STRUKTUR FUNGSI PROKARIOT TUMBUHAN HEWAN pergerakan materi
dari
dank e dalam init sel Nuklelolus Mensintesis
ribosom
Tidak ada Ada ada
STRUKTUR SITOPLASM A
Mitokondria Menghasilkan energy melalui metabolisme aerob
Tidak ada Ada ada
Kloroplas Menjalankan fotosintesis
Tidak ada Ada Tidak ada
Ribosom Tempat sintesis protein
Ada Ada ada
Reticulum endoplasma
Mensintesis komponen membran dan lipid
Tidak ada Ada ada
Komplek golgi
Memodifikasi dan membentuk paket protein dan lipid, mensintesis karbohidrat
Tidak ada Ada Ada
Lisosom Mengandung enzim pencernaan intraseluler
Tidak ada Ada ada
Plastid Menyimpan makanan dan pigmen
Tidak ada Ada Tidak ada
Vakuola tengah
Mengandung air dan sisa metabolisme, memberikan tekanan turgor untuk mendunkung sel
Tidak ada Ada Tidak ada
STRUKTUR FUNGSI PROKARIOT TUMBUHAN HEWAN Vesikel dan
vakuola
Mengandung makanan yang diperoleh dari proses fagositosis, mengandung produk yang akan dibuang ke luar sel
Tidak ada Ada (beberapa)
ada
Sitoskleton Memberikan bentuk dan mendukung struktur sel, memposisikan dan menggerakkan bagian-bagian sel
Tidak ada Ada Ada
Sentriol Mensintesis mikrotubul silia dan flagella, dapat menghasilkan gelendong (spindle) pada sel hewan
Tidak ada Tidak ada (umumnya)
ada
Silia dan flagela
Menggerakkan sel pada cairana atau menggerakkan cairan melewati permukaan sel
Tidak ada* Tidak ada (umumnya)
ada
Gambar 4. Struktur umum sel hewan dan sel tumbuhan
C. Reproduksi Sel
Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.
Mitosis adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase- Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel).
Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti. Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut:
1. Profase: pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi kromatid.
2. Metafase: pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang pembelahan (bidang equator) sehingga pada tahap inilah kromosom/kromatid mudah diamati dan dipelajari.
3. Anafase: pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju ke kutub- kutub pembelahan sel.
4. Telofase: pada tahap ini terjadi peristiwa kariokinesis (pembagian inti menjadi dua bagian) dan sitokinesis (pembagian sitoplasma menjadi dua bagian).
Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.
Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis IIBaik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :
Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interfase. Pada hewan dikenal adanya peristiwa meiosis dalam pembentukan gamet, yaitu Oogenesis dan Speatogenesis. Sedangkan pada tumbahan dikenal Makrosporo-genesis (Megasporo-genesis) dan Mikrosporogenesis.
4. JARINGAN HEWAN
Jaringan merupakan kumpulan massa sel sejenis yang saling bekerja sama dalam menyelenggarakan suatu fungsi tertentu baik secara struktural maupun fungsional. Pada hewan juga ditemukan jaringan meristematis dan jaringan permanen.
Jaringan meristematis misalnya pada sum-sum tulang dan jaringan embrional. Sedangkan sebagian besar jaringan hewan adalah jaringan permanen. Secara struktural, jaringan hewan dibedakan menjadi 4 macam yaitu jaringan epitel, jaringan ikat (penyambung), jaringan otot, dan saraf.
A. Epitel
Epitel (epi = di atas, thelia = putting, pentil) merupakan lapisan sel yang membatasi permukaan badan, kulit dan membran mukosa. Sel-sel itu mungkin tersusun selapis atau dalam beberapa lapisan; mereka terletak di atas suatu membran basal yang terdiri atas substansi amorf non-seluler, terutama mukopolisakarida.
Sel-sel epitel juga membentuk kelenjar, dengan cara invaginasi (eksokrin) atau setelah terbentuk kelenjar lalu hubungan dengan permukaan terputus (endokrin). Kelenjar merupakan derivat epitel dan sel-selnya mengeluarkan substansi spesifik.
Epitel yang terdapat pada membran serosa disebut mesotel karena berasal dari mesoderm dan membatasi pembuluh darah disebut endotel, walaupun bukan berasal dari endoderm.
Penggolongan epitel
1. Berdasarkan susunan lapisan sel a. Selapis – setebal satu lapisan sel b. Berlapis – lebih dari satu lapisan sel
c. Bertingkat – setebal satu lapisan sel tetapi tinggi sel-sel berbeda sehingga memberi gambaran berlapis yang keliru, karena inti-inti terlihat terletak pada lebih dari satu baris.
2. Berdasarkan bentuk sel
a. Pipih / gepeng – tinggi sel tidak seberapa bila dibandingkan dengan lebarnya (epitel pipih / gepeng) b. Kuboid – tinggi dan lebar sel sama
c. Silindris – tinggi sel jauh melebihi lebar sel
B. Jaringan Ikat (Penyambung)
Jaringan ikat berfungsi mengikat dan menyokong jaringan (fungsional aktif) lain. Jaringan ini berguna sebagai penyokong mekanik dan mekanisme pertahanan (fagositik dan fungsi imunologik). Ia berasal dari mesoderm embrional atau mesenkim, yang menyediakan berbagai sel jaringan ikat.
Sel-sel ini mengeluarkan secret ke sekelilingnya berupa matriks dan karenanya terpendam didalamnya. Matriks terdiri atas dua unsur utama yaitu :
1. Substansi dasar – homogen dan amorf; terdiri atas mukopolisakarida dan glikoprotein, dan
2. Serat dan serabut
Berdasarkan kebutuhan fungsionalnya, jaringan penyambung mempunyai gambaran, konsitensi dan komposisi yang berbeda-beda. Perbedaan ini terletak pada banyak tidaknya satu atau lebih jenis serat atau sifat matriks. Berdasarkan hal- hal itu maka kita mengenal macam-macam jaringan penyambung.
1. Jaringan ikat embrional a. Mesenkim
b. Jaringan ikat mukoid (gelatinosa), seperti pada tali pusat
2. Jaringan ikat sejati atau biasa
a. Jaringan ikat longgar atau aerolar b. Jaringan ikat padat
1) Teratur, seperti tendo, ligament, dan aponeurosis 2) Tidak teratur, seperti pada dermis, fasia,
periosteum, perikondrium, dan simpai pelbagai organ
c. Jaringan reticular
d. Jaringan lemak e. Jaringan pigmen
3. Jaringan ikat khusus a. Tulang
b. Tulang rawan
c. Darah – dengan matriks cair
Gambar 5. Tipe-tipe jaringan penyambung
C. Jaringan Otot
Jaringan otot terdiri atas serat-serat yang memiliki sifat kontraktil. Penggolongan jaringan otot terdiri atas 3 macam yaitu :
1. Otot rangka, bergurat melintang (bercorak) atau volunter 2. Otot polos, tidak bergurat melintang (bercorak) atau
involunter 3. Otot jantung
Semua otot berkembang dari mesoderm kecuali otot siliar, sfingter pupil dan dilatator pupil, yang berkembang dari ektoderm. Otot arektor pili berkembang dari sel-sel mesenkim setempat.
Gambar 6. Jaringan otot utama pada hewan tingkat tinggi
Tabel 2. Perbedaan macam-macam serat otot Karakter Serat Otot
Polos
Serat Otot Rangka
Serat Otot Jantung Bentuk Gelondong
kecil, sel fusiform
Silinder panjang
Sel memanjang yang bercabang dan bersinambungan Ukuran Kecil dan
bervariasi
Sangat panjang dan uniform
Panjang, tidak bervariasi Gurat Tidak ada Sangat jelas ada Inti Tunggal tidak
di tengah, lonjong
Banyak gepeng memanjang dekat membran sel
Ada satu atau lebih ditenagh lonjong
Diskus interkalaris
Tidak ada Tidak ada Ada
D. Jaringan Saraf (Neuron)
Jaringan saraf terdiri atas sel-sel spesifik (komponen neuron) yang berperan dalam menyelenggarakan fungsi koordinasi.
Pada sususnan saraf terdapat jenis sel berikut ini : 1. Neuron
2. Neurologia
3. Ependim (da dalam SPP) 4. Sel schwann (diluar SPP)
Neuron merupakan sel fungsional utama pada susunan saraf.
Sel ini dikhususkan untuk resepsi, integrasi dan transformasi keterangan yang tiba padanya sebagaimana rangsangan.
Mereka juga bereaksi terhadap rangsangan ini dan meneruskan informasi berupa impuls elektrokimia.
Neuron terdiri atas :
1. Soma atau badan sel (perikarion) dengan daerah permukaan luas
2. Neurit ; cabang-cabang. Terdapat dua macam cabang a. Dendrit : cabang yang menerima rangsang
b. Akson : cabang eferen. Biasanya terdapat satu akson dan banyak dendrit.
Terdapat tiga macam neuron yaitu :
1. neuron sensory (sensory neuron), neuron ini mengalirkan impuls dari reseptor ke sistem saraf pusat
2. neuron antara (internuron), interneuron selalu ditemukan pada sumsum tulang belakang dan otak. Neuron ini membentuk hubungan antara pada jalur sistem saraf.
3. neuron penggerak (motor neuron), neuron ini mengalirkan impuls dari sistem saraf pusat menuju ke efektor yang berupa otot dan kelenjar. Dapat dikatakan bahwa neuron ini mengantarkan respon dari suatu stimulus.
Gambar 7. Struktur penyusun jaringan saraf
E. Jaringan Tumor Dan Kanker
Hingga saat ini, masyarakat sering mencampuradukkan antara pengertian tumor dan kanker. Padahal keduanya berbeda. Tumor adalah jaringan sel liar berupa benjolan atau pembengkakan di bagian tubuh. Perkembangan tumor lambat dan tetap di satu lokasi, tetapi pasti dan terus membesar.
Apabila muncul benjolan di bagian tubuh kita secara liar, baik terasa sakit maupun tidak, harus diwaspadai karena benjolan tersebut kemungkinan adalah tumor.
Tumor tidak begitu berbahaya bagi kesehatan tubuh.
Perkembangan tumor bisa disebabkan oleh pertumbuhan jaringan baru atau pengumpulan cairan, seperti kista dan benjolan yang berisi darah akibat benturan. Tumor yang awalnya jinak jika tidak diobati secara benar akan meradang dan bukan tidak mungkin akan berubah menjadi tumor ganas alias kanker. Tumor jinak biasanya tumbuh lambat dan hanya di satu tempat. Tumor ini bisa terus membesar, tetapi tidak menyebar ke bagian tubuh lain dan jarang mengganggu kesehatan. Tak heran apabila seseorang yang sudah bertahun- tahun menderita tumor di bagian punggung tidak merasa terganggu dan tidak pernah merasakan sakit apapun.
Berbeda dengan tumor, kanker adalah sel jaringan tubuh yang tumbuh tidak normal, tetapi terus membelah diri dengan cepat dan tidak terkendali. Kanker tidak menular, kecuali kanker hati atau hepatitis C. Sementara itu, ada pendapat yang menyatakan bahwa kanker disebabkan oleh sejenis virus, tetapi virus tersebut berbeda dengan virus pada penyakit lain yang menular. Sel-sel kanker akan terus tumbuh menyusup ke jaringan di sekitarnya, lalu menyebar ke tempat yang lebih jauh melalui pembuluh darah dan pembuluh getah
bening. Sel kanker yang sudah menyebar di berbagai tempat sangat sulit diobati. Bahkan, secara medis sudah tidak memiliki harapan sembuh.
5. JARINGAN TUMBUHAN
Seperti pada hewan, tubuh tumbuhan pun terdiri dari sel-sel.
Sel-sel tersebut akan berkumpul membentuk jaringan, jaringan akan berkumpul membentuk organ dan seterusnya sampai membentuk satu tubuh tumbuhan. Di sini akan dibahas macam- macam jaringan dan organ yang membentuk tubuh tumbuhan. Jaringan tumbuhan dapat dibagi 2 macam : 1. Jaringan meristem
2. Jaringan dewasa A. Jaringan Meristem
Jaringan meristem adalah jaringan yang terus menerus membelah. Jaringan meristem dapat dibagi 2 macam :
1. Jaringan Meristem Primer
Jaringan meristem yang merupakan perkembangan lebih lanjut dari pertumbuhan embrio. Contoh: ujung batang, ujung akar. Meristem yang terdapat di ujung batang dan ujung akar disebut meristem apikal. Kegiatan jaringan meristem primer menimbulkan batang dan akar bertambang panjang.
Pertumbuhan jaringan meristem primer disebut pertumbuhan primer.
2. Jaringan Meristem Sekunder
Jaringan meristem sekunder adalah jaringan meristem yang berasal dari jaringan dewasa yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan jaringan meristem sekunder disebut pertumbuhan sekunder. Kegiatan jaringan meristem menimbulkan pertambahan besar tubuh tumbuhan. Contoh jaringan meristem skunder yaitu kambium. Kambium adalah lapisan sel-sel tumbuhan yang aktif membelah dan terdapat
diantara xilem dan floem. Aktivitas kambium menyebabkan pertumbuhan skunder, sehingga batang tumbuhan menjadi besar . Ini terjadi pada tumbuhan dikotil dan Gymnospermae (tumbuhan berbiji terbuka ). Pertumbuhan kambium kearah luar akan membentuk kulit batang, sedangkan kearah dalam akan membentuk kayu. Pada masa pertumbuhan, pertumbuhan kambium kearah dalam lebih aktif dibandingkan pertumbuhan kambium kearah luar, sehingga menyebabkan kulit batang lebih tipis dibandingkan kayu.
Gambar 8. Jaringan Meristem
Berdasarkan letaknya jaringan meristem dibedakan menjadi tiga yaitu :
a. Meristem apikal adalah meristem yang terdapat pada ujung akar dan pada ujung batang. Meristem apikal selalu menghasilkan sel-sel untuk tumbuh memanjang.
Pertumbuhan memanjang akibat aktivitas meristem apikal disebut pertumbuhan primer. Jaringan yang terbentuk dari meristem apikal disebut jaringan primer.
b. Meristem interkalar atau meristem antara adalah meristem yang terletak diantara jaringan meristem primer dan jaringan dewasa. Contoh tumbuhan yang memiliki meristem interkalar adalah batang rumput- rumputan (Graminae). Pertumbuhan sel meristem interkalar menyebabkan pemanjangan batang lebih cepat, sebelum tumbuhnya bunga.
c. Meristem lateral atau meristem samping adalah meristem yang menyebabkan pertumbuhan skunder.
Pertumbuhan skunder adalah proses pertumbuhan yang menyebabkan bertambah besarnya akar dan batang tumbuhan. Meristem lateral disebut juga sebagai kambium. Kambium terbentuk dari dalam jaringan meristem yang telah ada pada akar dan batang dan membentuk jaringan skunder pada bidang yang sejajar dengan akar dan batang.
B. Jaringan Dewasa
Jaringan dewasa adalah jaringan yang sudah berhenti membelah. Jaringan dewasa dapat dibagi menjadi beberapa macam :
1. Jaringan Epidermis
Gambar 9. Jaringan epidermis
Jaringan yang letaknya paling luar, menutupi permukaan tubuh tumbuhan. Bentuk jaringan epidermis bermacam- macam. Pada tumbuhan yang sudah mengalami pertumbuhan sekunder, akar dan batangnya sudah tidak lagi memiliki jaringan epidermis. Fungsi jaringan epidermis untuk melindungi jaringan di sebelah dalamnya.
2. Jaringan Parenkim
Nama lainnya adalah jaringan dasar. Jaringan parenkim dijumpai pada kulit batang, kulit akar, daging, daun, daging buah dan endosperm. Bentuk sel parenkim bermacam- macam. Sel parenkim yang mengandung klorofil disebut klorenkim, yang mengandung rongga-rongga udara disebut aerenkim. Penyimpanan cadangan makanan dan air oleh tubuh tumbuhan dilakukan oleh jaringan parenkim.
Berdasarkan fungsinya jaringan parenkim dibedakan menjadi beberapa macam yaitu:
a. Parenkim asimilasi (klorenkim) adalah sel parenkim yang mengandung klorofil dan berfungsi untuk fotosintesis.
b. Parenkim penimbun adalah sel parenkim ini dapat menyimpan cadangan makanan yang berbeda sebagai larutan di dalam vakuola, bentuk partikel padat, atau cairan di dalam sitoplasma.
c. Parenkim air adalah sel parenkim yang mampu menyimpan air. Umumnya terdapat pada tumbuhan yang hidup didaerah kering (xerofit), tumbuhan epifit, dan tumbuhan sukulen.
d. Parenkim udara (aerenkim) adalah jaringan parenkim yang mampu menyimpan udara karena mempunyai ruang antar sel yang besar. Aerenkim banyak terdapat pada batang dan daun tumbuhan hidrofit.
3. Jaringan Penguat/Penyokong
Fungsinya untuk menguatkan bagian tubuh tumbuhan.
Terdiri dari kolenkim dan sklerenkim.
a. Kolenkim : Sebagian besar dinding sel jaringan kolenkim terdiri dari senyawa selulosa merupakan jaringan penguat pada organ tubuh muda atau bagian tubuh tumbuhan yang lunak.
b. Sklerenkim : Selain mengandung selulosa dinding sel, jaringan sklerenkim mengandung senyawa lignin, sehingga sel-selnya menjadi kuat dan keras. Sklerenkim terdiri dari dua macam yaitu serabut/serat dan sklereid atau sel batu. Batok kelapa adalah contoh yang baik dari bagian tubuh tumbuhan yang mengandung serabut dan sklereid.
4. Jaringan Pengangkut
Gambar 10. Jaringan Pengangkut
Jaringan pengangkut bertugas mengangkut zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Ada 2 macam jaringan; yakni xilem atau pembuluh kayu dan floem atau pembuluh lapis/pembuluh kulit kayu. Xilem bertugas mengangkut air dan garam-garam mineral terlarut dari akar ke seluruh bagian
tubuh tumbuhan. Xilem ada 2 macam: trakea dan trakeid.
Floem bertugas mengangkut hasil fotosintesis dari daun ke seluruh bagian tubuh tumbuhan.
5. Jaringan Gabus
Fungsi jaringan gabus adalah untuk melindungi jaringan lain agar tidak kehilangan banyak air, mengingat sel-sel gabus yang bersifat kedap air. Pada Dikotil, jaringan gabus dibentuk oleh kambium gabus atau felogen, pembentukan jaringan gabus ke arah dalam berupa sel-sel hidup yang disebut feloderm, ke arah luar berupa sel-sel mati yang disebut felem.
Gambar 11. Jaringan Gabus
6. SISTEM ORGAN TUMBUHAN
Organ pada tumbuhan biji terdiri atas organ vegetatif dan generatif, namun yang utama adalah organ vegetatif yaitu akar, batang, dan daun. Organ lain pada dasarnya merupakan modifikasi dari organ utama tersebut seperti bunga, buah, umbi dan lain- lainnya.
A. Akar (Radix)
Asal akar adalah dari akar lembaga (radix), pada Dikotil, akar lembaga terus tumbuh sehingga membentuk akar tunggang, pada Monokotil, akar lembaga mati, kemudian pada pangkal batang akan tumbuh akar-akar yang memiliki ukuran hampir sama sehingga membentuk akar serabut. Akar monokotil dan dikotil ujungnya dilindungi oleh tudung akar atau kaliptra, yang fungsinya melindungi ujung akar sewaktu menembus tanah, sel-sel kaliptra ada yang mengandung butir-butir amylum, dinamakan kolumela.
1. Fungsi Akar
a. Untuk menambatkan tubuh tumbuhan pada tanah b. Dapat berfungsi untuk menyimpan cadangan makanan c. Menyerap air dam garam-garam mineral terlarut
2. Anatomi Akar
Pada akar muda bila dilakukan potongan melintang akan terlihat bagian-bagian dari luar ke dalam.
a. Epidermis : sel-selnya rapat dan setebal satu lapis sel, dinding selnya mudah dilewati air. Bulu akar merupakan modifikasi dari sel epidermis akar, bertugas menyerap air dan garam-garam mineral terlarut, bulu akar memperluas permukaan akar.
b. Korteks : Letaknya langsung di bawah epidermis, sel- selnya tidak tersusun rapat sehingga banyak memiliki ruang antar sel. Sebagian besar dibangun oleh jaringan parenkim.
c. Endodermis : Merupakan lapisan pemisah antara korteks dengan silinder pusat. Sel-sel endodermis dapat mengalami penebalan zat gabus pada dindingnya dan membentuk seperti titik-titik, dinamakan titik Caspary.
Pada pertumbuhan selanjutnya penebalan zat gabus sampai pada dinding sel yang menghadap silinder pusat, bila diamati di bawah mikroskop akan tampak seperti hutuf U, disebut sel U, sehingga air tak dapat menuju ke silinder pusat. Tetapi tidak semua sel-sel endodermis mengalami penebalan, sehingga memungkinkan air dapat masuk ke silinder pusat. Sel-sel tersebut dinamakan sel penerus/sel peresap.
d. Silinder Pusat/Stele : Silinder pusat/stele merupakan bagian terdalam dari akar. Akar terdiri dari berbagai macam jaringan :
1) Persikel/Perikambium : Merupakan lapisan terluar dari stele. Akar cabang terbentuk dari pertumbuhan persikel ke arah luar.
2) Berkas Pembuluh Angkut/Vasis : Terdiri atas xilem dan floem yang tersusun bergantian menurut arah jari jari. Pada dikotil di antara xilem dan floem terdapat jaringan kambium.
3) Empulur : Letaknya paling dalam atau di antara berkas pembuluh angkut terdiri dari jaringan parenkim.
B. Batang (Caulis)
Terdapat perbedaan antara batang dikotil dan monokotil dalam susunan anatominya.
