Iswadi, M.Pd.
Hak Cipta ©2019
Iswadi, M.Pd.
Diterbitkan oleh : CV. Bunda Ratu
: cvbundaratu2015@gmail.com
Hak cipta dilindungi undang-undang. Dilarang memperbanyak sebagian atau seluruh isi buku ini
dalam bentuk apa pun, baik secara elektronik maupun mekanik, termasuk memfotokopi,
merekam, atau dengan menggunakan sistem penyimpanan lainnya, tanpa izin tertulis dari
Penerbit.
UNDANG-UNDANG NOMOR 19 TAHUN 2002 TENTANG HAK CIPTA
1. Barang siapa dengan sengaja dan tanpa hak mengumumkan atau memperbanyak suatu
ciptaan atau memberi izin untuk itu, dipidana dengan pidana penjara paling lama 7 (tujuh)
tahun dan/atau denda paling banyak Rp 5.000.000.000,00 (lima miliar rupiah).
2. Barang siapa dengan sengaja menyiarkan, memamerkan, mengedarkan, atau menjual
kepada umum suatu ciptaan atau barang hasil pelanggaran Hak Cipta atau Hak Terkait
sebagaimana 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).
Penerbit CV. Bunda Ratu
1 jil.,14,8 x 21 cm, 380 hal.
ISBN : 978-623-91247-1-7
Perpustakaan Nasional : Katalog dalam Terbitan (KDT)
1. Pendidikan
2. Biologi Umum
Puji Syukur kita persembahkan kepada Allah SWT dengan limpahan Rahmat dan petunjuk-Nyalah kita masih diberikan sedikit ilmu yang dapat berguna bagi Agama, Bangsa dan seluruh umat manusia. Tak lupa selawat beriring salam kita haturkan kepada junjungan kita NABI besar Muhammad SAW yang telah membimbing umat manusia dari alam kebodohon kealam yang penuh dengan ilmu pengetahuan.
D e n g a n p e n u h S e m a n g a t d a n p e r j u a n g a n a k h i r n y a P e n u l i s b i s a menyelesaikan buku Biologi Umum dengan harapan dapat dijadikan bekal bagi para Mahasiswa untuk menyelesaikan studinya.
Kehadiran Buku ini Akan menambah dan melengkapi khasanah buku nasional yang telah ada dengan informasi dan metode penyampaian lebih Muktakir dan terkini , penyebaran buku Biologi Umum Telah menyebar keseluruh Perguruan Tinggi di Indonesia sehingga sangat tepat buku ini dijadikan sebagai panduan dan pegangan bagi mahasiswa untuk menyelesaikan studi nya
Penulis Berkeinginan mengucapkan terima kasih yang tulus kepada semua pihak yang telah mendukung terciptanya Buku Biologi Umum , Semoga buku ini mampu memberikan manfaat yang berarti b agi mahasiswa Dalam rangka
Insyaallah Penulis akan mempertahankan ilmu yang berguna yang telah Penulis dapatkan dan dapat Penulis transfer melalui Buku ini.
Akhirnya dengan segala kerendahan hati Penulis mohon maaf lahir batin jika dalam Buku Biologi Umum ini terdapat kekurangan serta kekeliruan untuk perbaikan dikemudian hari, semua saran dan kritik yang membangun semangat, Penulis terima dengan terbuka.
Jakarta P enulis,
BAB 1 BIOLOGI SEBAGAI ILMU ...1
A. Pengertian Biologi ... 1
B. Cabang-Cabang Ilmu Biologi... 2
C. Ruang Lingkup ... 3
1. Karkteristik Biologi sebagai ilmu (Sains) ... 3
2. Ruang Lingkup Biologi ... 5
D. Metode Ilmiah ... 30
E. Teori tentang Asal Mula Kehidupan... 38
BAB 2 SEL SEBAGAI SATUAN FUNGSIONAL DAN UNIT DASAR DALAM ORGANISME...43
A. Definisi Sel ... 43
BAB 3 ORGANEL-ORGANEL SEL DAN FUNGSINYA...57
BAB 4 STRUKTUR DAN ORGANISASI TUBUH ORGANISME ...61
BAB 5 SISTEM ORGAN DAN MEKANISME ORGAN SERTA SISTEM ORGAN ...76
A. Sistem Organ Pada Manusia ... 76
B. Sistem gerak pada manusia ... 77
C. Sistem Pencernaan pada manusia ... 89
D. Sistem pernapasan pada manusia ... 94
E. Sistem peredaran darah pada manusia...102
BAB 6 METABOLISME...113
A. Metabolisme ...113
E. Pemanfaatan Asam Lemak...133
F. Metabolisme FFA...134
G. Fotosintesis...151
BAB 7 REPRODUKSI SEL ...168
A. Reproduksi Sel...160
1. Pengertian Reproduksi Sel...160
2. Bentuk-Bentuk Pembelahan Sel ...171
B. Morfologi Sel ...180
1. Pengertian Biologi Sel ...180
2. Teori-teori tentang sel ...181
3. Macam Sel Berdasarkan Keadaan Inti ...182
4. Macam Sel Berdasarkan Keadaan Kromosom dan Fungsinya ...183
BAB 8 PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN DAN HEWAN ...198
A. Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan Pada Tumbuhan ...198
1. Perkecambahan Pada Tumbuhan ...199
B. Faktor-Faktor Yang Mempengaruhi Pertumbuhan Dan Perkembangan Pada Tumbuhan ...204
1. Faktor Internal ...204
2. Faktor Eksternal ...209
C. Pertumbuhan Dan Perkembangan Pada Hewan ...224
1. Fase Embrionik ...224
1. Keanekaragaman jenis ...231
2. Keanekaragaman genetis/gen/genetika232 B. Karakteristik Makhluk hidup ...235
1. Organisasi ...235
2. Homeostatis ...236
3. Adaptasi ...236
4. Reproduksi dan Hereditas...236
5. Pertumbuhan dan Perkembangan ...236
6. Perolehan energi dan pelepasan...237
7. Deteksi dan Respons ...237
8. Interaksi...237
C. Tingkatan Organisasi Kehidupan ...238
D. Klasifikasi Makhluk Hidup...239
1. Monera ...240
BAB 10 EVOLUSI ...277
BAB 11 GENETIKA ...302
BAB 12 BIOTEKNOLOGI ...331
BAB 13EKOLOGI ...346
BAB 14 MAKHLUK HIDUP DAN LINGKUNGAN ....357
1
BAB 1
BIOLOGI SEBAGAI ILMU
A. Pengertian Biologi
Biologi (Yunani : Bios = hidup ; Logos = ilmu) adalah cabang ilmu pengetahuan alam (natural science) yang mempelajari tentang kehidupan dari semua makhluk hidup dalam ilmu biologi tidak terdefinisikan, dengan kata lain makhluk hidup dapat dilihat dari ciri yang dimilikinya. Adapun ciri-ciri yang dimiliki oleh makhluk hidup adalah sebagai berikut: - Nutrisi - Tumbuh - Regulasi - Adaptasi - Sintesis - Reproduksi - Bergerak - Iritabilitas - Respirasi - Berkembang
Walaupun demikian ciri makhluk hidup yang tidak dapat pada badan mati adalah:
2
Sebagai ilmu pengetahuan alam, biologi lahir dan berkembang melalui pengamat dan eksperimen, perkembangan ini dapat dilihat dari banyaknya hal yang perlu dicoba, sehingga seseorang sanggup mendalami salah satu cabang biologi saja.
B. Cabang-Cabang Ilmu Biologi
Cabang-cabang biologi antara lain:
- Botani : mempelajari tentang tumbuhan - Zoologi : mempelajari tentang hewan - Sitologi : sel-sel makhluk hidup - Anatomi : struktur tubuh organisme
- Genetika : sifat-sifat penurunan pada makhluk hidup
- Patologi : tentang penyakit
- Fisiologi : fungsi tubuh makhluk hidup
- Embriologi : pertumbuhan dan perkembangan janin dalam kehidupan
3
C. Ruang Lingkup
1. Karkteristik Biologi sebagai ilmu (Sains)
Biologi sebagai sebuah mata pelajaran memiliki
karakteristik berbeda daripada mata pelajaran lain
yang diajarkan di sekolah. Obyek biologi yang
berupa makhluk hidup merupakan daya tarik
tersendiri yang dapat menarik perhatian dan minat
siswa untuk mempelajarinya. Kesalahan klasik
yang selalu muncul dalam memahami mata
pelajaran ini adalah dianggapnya biologi adalah
materi yang harus dihafalkan, sehingga bagi
sebagian siswa menganggap biologi sebagai
pelajaran yang membosankan.
Biologi
merupakan
ilmu
yang
mengkaji/mempelajari makhluk hidup dengan
segala permasalahannya. Biologi dari sains yang
memiliki karakteristik yang sama dengan sains
lainnya. Teknologi menentukan perkembangan
ilmu biologi. Sebagai sains, biologi lahir dan
berkembang melalui pengataman dan eksperimen
yang merupakan langkah-langkah dalam kerja
ilmiah. Perkembangan biologi dapat dilihat dari
4
banyaknya objek yang diamati serta semakin
banyaknya
permasalahan
yang
perlu
dieksperimenkan/diujicobakan.
Dari
hasil
pengamatan
yang
teliti dan pelaksanaan
eksperimen yang semakin mendalam telah
diperoleh banyak sekali penemuan pengetahuan
tentang biologi, yang pada akhirnya seorang
ilmuan tidak sanggup lagi mempelajari secara
mendalam seluruh biologi sebagai satu objek studi
untuk dikuasai. Seseorang hanya sanggup
mendalami sebagian saja objek beserta segala
permasalannya.
Biologi bagian dari sains yang memiliki
karakteristik yang sama dengan ilmu sains lainnya.
Adapun karakteristik ilmu pengetahuan alam
termasuk biologi (SAINS/IPA) yaitu:
Obyek kajian berupa benda konkret dan dapat
ditangkap indera.
Dikembangkan
berdasarkan
pengalaman
empiris (pengalaman nyata).
5
Memiliki langkah-langkah sistematis yang bersifat
baku.
Menggunakan cara berfikir logis, yang bersifat
deduktif artinya berfikir dengan menarik
kesimpulan dari hal-hal yang khusus menjadi
ketentuan yang berlaku umum. Bersifatdeduktif
artinya berfikir dengan menarik kesimpulan dari
hal-hal yang umum menjadi ketentuan khusus.
Hasilnya bersifat obyektif atau apa adanya,
terhindar dari kepentingan pelaku (subyektif).
Hasil berupa hukum-hukum yang berlaku umum,
dimanapun diberlakukan.
2. Ruang Lingkup Biologi
Struktur keilmuan biologi salah satunya adalah
yang didefinisikan oleh Biological Science
Curriculum Study (BSCS) . Secara umum mata
pelajaran biologi ditinjau dari 3 sudut pandang
yaitu: Obyek Biologi, Tema Persoalan Biologi, dan
Tingkatan organisasi Kehidupan. Ketiga sudut
6
pandang ini diterapkan secara bersama-sama
sebagai sebuah satu kesatuan (Depdiknas, 2003).
1. Obyek Biologi
Objek atau kajian dalam biologi adalah berupa
makhluk hidup. Makhluk hidup yang ada di bumi
ini sangatlah luas dan beraneka ragam, sehingga
untuk mempermudah dalam mempelajarinya, para
ahli
mengelompokkan/mengklasifikasikan
menjadi beberapa kelompok (kingdom/ kerajaan).
Perkembangan Sistem Klasifikasi Makhluk Hidup.
Semula para ahli hanya mengelompokkan makhluk
hidup menjadi 2 kerajaan, yaitu kerajaan
tumbuhan dan kerajaan hewan. Dasar para ahli
mengelompokkan makhluk hidup menjadi 2
kerajaan adalah :
Kenyataan bahwa kelompok tumbuhan memiliki
dinding sel yang tersusun dari selulosa.
Tumbuhan memiliki klorofil sehingga dapat
membuat makanannya sendiri melalui proses
7
fotosintesis dan tidak dapat berpindah tempat dan
hewan tidak memiliki dinding sel sementara
hewan tidak dapat membuat makanannya sendiri,
dan umumnya dapat berpindah tempat.Namun ada
tumbuhan yang tidak dapat membuat makanannya
sendiri, yaitu jamur (fungi). Berarti, tumbuhan
berbeda dengan jamur. Maka para ahli taksonomi
kemudian mengelompokkan makhluk hidup
menjadi tiga kelompok, yaitu Plantae (tumbuhan),
Fungi (jamur), dan Animalia (hewan).
Setelah para ahli mengetahui struktur sel (susunan
sel) secara pasti, makhluk hidup dikelompokkan
menjadi empat kerajaan, yaitu Prokariot, Fungi,
Plantae, dan Animalia, Pengelompokan ini
berdasarkan ada tidaknya membran inti sel. Sel
yang memiliki membran inti disebut sel eukariotik
sedangkan sel yang tidak memiliki membran inti
disebut sel prokariotik
Pada tahun 1969 Robert H. Whittaker
mengelompokkan makhluk hidup menjadi lima
kingdom, yaitu Monera, Protista, Fungi, Plantae,
8
dan Animalia. Pengelompokan ini berdasarkan
pada susunan sel, cara makhluk hidup memenuhi
makanannya, dan tingkatan makhluk hidup.
Makhluk hidup yang dimasukkan dalam kerajaan
Monera memiliki sel prokariotik. Kelompok ini
terdiri dari bakteri dan ganggang hijau biru
(Cyanobacteria). Makhluk hidup yang dimasukkan
dalam kerajaan Protista rnemiliki sel eukariotik.
Protista memiliki tubuh yang tersusun atas satu sel
atau banyak sel tetapi tidak berdiferensiasi.
Protista umumnya memiliki sifat antara hewan
dan tumbuhan. Kelompok ini terdiri dari Protista
menyerupai hewan (Protozoa) dan Protista
menyerupai tumbuhan (ganggang), dan Protista
menyerupai jamur. Fungi memiliki sel eukariotik.
Fungi tak dapat membuat makanannya sendiri.
Cara makannya bersifat heterotrof, yaitu menyerap
zat organik dari lingkungannya sehingga hidupnya
bersifat parasit dan saprofit. Kelompok ini terdiri
dari semua jamur, kecuali jamur lendir
(Myxomycota) dan jamur air (Oomycota).
Tumbuhan memiliki sel eukariotik. Tubuhnya
9
terdiri dari banyak sel yang telah berdiferensiasi
membentuk
jaringan.
Tumbuhan
memiliki
kloroplas sehingga dapat membuat makanannya
sendiri (bersifat autotrof). Kelompok ini terdiri
dari tumbuhan lumut, tumbuhan paku, tumbuhan
berbiji terbuka, dan tumbuhan berbiji tertutup.
Hewan memiliki sel eukariotik. Tubuhnya tersusun
atas banyak sel .yang telah berdiferensiasi
membentuk jaringan. Hewan tidak dapat membuat
makanannya sendiri sehingga bersifat heterotrof.
Kelompok ini terdiri dari semua hewan, yaitu
hewan tidak bertulang belakang (invertebrata) dan
hewan bertulang belakang (vertebrata).
Ada lagi yang mengelompokkan menjadi enam
kingdom (virus, monera, protista, fungi, plantae,
dan animalia), atau (archaebacteria, eubacteria,
protista, fungi, plantae, animalia). Ada juga yang
mengelompokkan menjadi tujuh kingdom, yaitu
(virus, archaebacteria, eubacteria, protista, fungi,
plantae, animalia).
10
Berdasarkan struktur keilmuan menurut BSCS
(Biological Science Curricullum Study, Mayer
1980) bahwa ruang lingkup biologi meliputi obyek
biologi berupa kingdom (plantae, animalia,
protista, fungi, archebacteria, eubacteria).
Dari keterangan di atas menunjukkan bahwa
terdapat
beberapa
pandangan
jumlah
pengelompokan makhluk hidup, tetapi pada
hakekatnya adalah sama, hanya perbedaan dasar
pengelompokan saja.
2. Tema Persoalan Biologi
Persoalan biologi menurut BSCS meliputi 9 tema
dasar yaitu :
Biologi (sains) sebagai proses inkuiri.
Sejarah konsep biologi
Evolusi
Keanekaragaman dan keseragaman
Genetika dan kelangsungan hidup
11
Organisme dan lingkungan
Perilaku (etologi)
Struktur dan fungsi
Regulasi (sistem pengaturan)
Sejalan dengan perkembangan ilmu pengetahuan,
obyek dan persoalan biologi terus berkembang
melalui penelitian ilmiah.
3. Struktur Organisasi Kehidupan
Organisme yang terdiri atas satu sel disebut juga
uniseluler dan yang terdiri atas banyak sel disebut
multiseluler. Pada organisme uniseluler segala
fungsi hidupdijalankan oleh sel itu sendiri. Karena
fungsi hidup tidak hanya satu, maka terjadilah
suatu sistem yang terdiri atas
subsistem-subsistem.makin
banyak
subsistem
yang
menyusun organisme maka semakin kompleks
organisme tersebut.
12
Tubuh organisme hidup tersusun atas molekul
organik, yaitu molekul yang mengandung atom
karbon (C), hidrogen (H), dan aksigen (O). Molekul
organik ini ada 4 macam atau golongan yaitu:
Molekul lipid. Molekul ini mengandung sejumlah
besar atom karbon, hidrogen, serta oksigen, dan
kadang kala ditambah Nitrogen dan Posfor. Di
dalam sel terdapat bermacam jenis lipid,
diantaranya adalah lemak, fosfolipid dan steroid.
Molekul karbohidrat. Molekul ini mengandung
atom karbon, hidrogen dan oksigen. Contoh
karbohidrat
adalah
glukosa.
Glukosa
ini
merupakan sumber energi atau bahan bakar
terpenting bagi organisme hidup.
Molekul protein. Molekul ini adalah makro molekul
yang polimer (dibangun oleh asam amino sebagai
monomernya) dan tidak bercabang. Tersusun dari
unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H) oksigen (O)
dan nitrogen (N), dan kadang-kadang disertai
unsur sulfur (S), dan posfor (P). Kira-kira 50% dari
13
berat kering organisme hidup adalah protein.
Protein dalam organisme hidup ini ada yang
berperan sebagai enzim, sebagai sumber energi
misalnya untuk pergerakan otot, ada yang
bertanggung jawab atas pengangkutan materi
melalui peredaran darah misalnya hemoglobin dan
zat anti bodi, ada pula yang berperan sebagai
persediaan makanan misalnya ovalbumin pada
putih telur dan kasein pada susu. Protein juga
merupakan bahan untuk perbaikan, pertumbuhan
dan pemeliharaan struktur sel dari organ tubuh.
Terdapat 20 macam asam amino yang membentuk
berbagai macam protein dalam tubuh organisme
hidup.
Molekul asam nukleat. Molekul ini merupakan
satu-satunya molekul yang membawa informasi
genetik organisme hidup. Terdapat 2 golongan
besar asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat
(DNA) dan asam ribonukleat (RNA).
Pada organisme hidup, atom-atom berikatan
membentuk molekul. Molekul-molekul ini tersusun
14
ke dalam sistem interaksi yang kompleks yang
kemudian membentuk sebuah sel. Dengan kata
lain, molekul-molekul organik tersebut bergabung
membentuk
organel-organel sel, kemudian
berbagai organel tersebut saling berinteraksi
membentuk satu kesatuan terkecil dari makhluk
hidup/organisme yang disebut Sel.
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa
sebuah sel dibangun oleh komponen-komponen
berikut: air, ion-ion anorganik, makromolekul
(protein,
lipid,
asam
nukleat,
dan
karbohidrat/polisakarida), dan mikromolekul
(asam amino, asam lemak, nukleotida, dan
glukosa).
Sel sebagai unit fungsional dan unit struktural
terkecil pada organisme multiseluler akan selalu
memperlihatkan ciri-ciri hidup, diantaranya
adalah:
15
Mampu
bereproduksi
atau
menghasilkan
keturunan melalui pembelahan diri secara mitosis
atau meiosis.
Mampu memperoleh atau menghasilkan energi
untuk kehidupannya melalui serangkaian proses
respirasi sel di dalam mitokondria, energi ini
berbentuk adenosin triphosphat (ATP).
Mampu memberikan respons/tanggapan terhadap
stimulus/rangsang.
Mampu melakukan pencernaan intra seluler
(digestive) dan pengeluaran (ekskresi) melalui
serangkaian proses.
Mampu bertumbuh dan berkembang bahkan
berdiferensiasi. Sel-sel anak hasil pembelahan sel
(mitosis) akan tumbuh hingga mencapai ukuran
tertentu,
kemudian
mulai
berkembang,
berdiferensiasi atau berspesialisasi (berubah
bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu). Sebagai
contoh; di dalam tubuh manusia terdapat
16
bermacam-macam
sel yang berdiferensiasi
menyusun suatu jaringan.
b. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan dan
Organ, Sistem Organ
Organisasi kehidupan tingkat ini tidak dimiliki oleh
organisme uniseluler, tetapi hanya dimiliki oleh
organisme multiseluler. Karena seluruh aktivitas
hidup pada organisme uniseluler dilaksanakan
oleh sel itu sendiri. Sedangkan pada organisme
multiseluler aktivitas hidup dilaksanakan oleh
banyak sel yang terorganisasi atau teratur dan
saling berhubungan dengan baik hingga menjadi
satu kesatuan fungsi membentuk satu tubuh
individu. Organisasi kehidupan setelah tingkat
molekul dan sel adalah tingkat jaringan dan organ.
Apakah yang dimaksud dengan jaringan dan
organ?
Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang bentuknya
sama untuk melaksanakan suatu fungsi tertentu.
Sedangkan Organ adalah kumpulan beberapa
17
jaringan yang mampu melaksanakan satu fungsi
tertentu. Pada dunia hewan tingkat tinggi dan
manusia terdapat 5 macam jaringan dasar
penyusun tubuhnya. Kelima jaringan tersebut
adalah jaringan: epitelium, otot, ikat, tulang dan
saraf. Sedangkan pada dunia tumbuhan terdapat 7
macam jaringan dasar penyusun tubuh. Ketujuh
jaringan dasar tersebut adalah jaringan: epidermis,
parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis,
xilem dan floem.
Contoh jaringan pada hewan dan manusia adalah
jaringan saraf. Jaringan saraf ini tersusun oleh
sel-sel saraf (neuron), yang bertugas menghantarkan
impuls. Dan contoh jaringan pada tumbuhan
tingkat tinggi adalah jaringan xilem yang tersusun
oleh sel-sel xilem, yang bertugas membawa air dan
garam mineral dari tanah sampai ke daun.
Organ pada hewan dan manusia meliputi usus,
jantung, paru-paru, hati, lambung, mata, dan
sebagainya. Usus halus tersusun oleh beberapa
macam jaringan yang masing-masing mempunyai
18
fungsi tertentu, yaitu jaringan: epitelium, ikat, otot
polos, dan saraf. Jaringan epitelium berfungsi
membungkus villi, mensekresikan mukus dan
mengabsorpsi air serta zat-zat gizi makanan.
Jaringan ikat yang dalam hal ini berupa pembuluh
darah bersama dengan epitelium berfungsi
mengangkut sari makanan. Jaringan otot berfungsi
untuk melakukan gerak peristaltis dibawah
stimulus saraf otonom. Dan jaringan saraf
berfungsi mengorganisir kerja ketiga jaringan tadi.
Struktur kompleks usus halus ini mempunyai satu
fungsi yakni untuk mencerna dan menyerap
sari-sari makanan, sehingga membentuk sistem organ
(sistem pencernaan).
macam sistem organ
c. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu, Populasi
dan Komunitas
Sistem organ tersebut saling berinteraksi, saling
menunjang atau saling berpengaruh dan
membentuk satu tubuh yang dikenal dengan istilah
19
individu. Apabila terjadi gangguan pada salah satu
sistem organ pada individu maka sistem organ
yang lain juga mengalami gangguan. Oleh karena
itu, menjaga keseimbangan fungsi suatu sistem
organ berarti menjaga keselarasan kerja antara
sistem organ, dan dapat menjadikan tubuh tetap
sehat. Jadi individu merupakan satu organisme
yang tubuhnya tersusun oleh berbagai sistem
organ yang saling berhubungan. Di lingkungan
yang lebih luas, individu diartikan sebagai satuan
makhluk hidup tunggal, misalnya seekor burung,
seekor sapi, sebatang pohon kelapa, sebatang
tanaman padi, seorang anak, seorang ibu, dan
sebagainya.
Kata individu berasal dari bahasa Latin, yaitu
Individuum yang artinya ‘tidak dapat dibagi’.
Individu tinggal pada suatu tempat (habitat). Di
lingkungan habitatnya individu tentu tidak sendiri.
Ia akan hidup bersama dengan individu lain, baik
yang jenisnya sama maupun yang jenisnya
berbeda. Individu-individu dikatakan sejenis atau
20
satu species jika mampu melakukan perkawinan
dan menghasilkan keturunan yang fertile,
contohnya ayam betina dan ayam jantan
merupakan satu jenis/species.
Perhatikanlah contoh berikut; dalam sebidang
kebun teh, tumbuhan yang hidup di sana tentu
bukan hanya sebatang tanaman teh, melainkan
tentu ada ratusan tanaman teh. Di sana tentu juga
hidup beberapa jenis hewan, misalnya kodok,
cacing tanah, bekicot, ular, ulat, tikus, belalang,
capung, dan semut yang jumlahnya lebih dari satu.
Kumpulan dari individu sejenis yang secara
bersama-sama menempati suatu habitat disebut
populasi. Jadi, seluruh tanaman teh pada sebidang
kebun tersebut merupakan populasi tanaman teh,
seluruh cacing tanah pada sepetak kebun tersebut
merupakan populasi cacing tanah, dan seterusnya.
Sedangkan kumpulan populasi yang tinggal
bersama pada suatu areal tertentu, dimana terjadi
suatu bentuk hubungan atau interaksi, baik antara
individu sejenis (intraspecies) maupun antara
21
jenis yang berbeda (antarspecies) disebut
komunitas. Contoh : Sepetak sawah, sebuah kolam
ikan, sebidang kebun, dan sebagainya.
Keadaan populasi di dalam suatu komunitas selalu
berubah-ubah atau bersifat dinamis. Dinamika
populasi ini dipengaruhi oleh 3 faktor yaitu
kelahiran,
kematian,
dan
perpindahan.
Sesungguhnya banyak persoalan yang dapat
dipelajari dari tingkatan populasi hingga
komunitas ini.
d. Organisasi Kehidupan Tingkat Ekosistem,
Bioma, dan Biosfer
Ekosistem adalah tingkatan organisasi kehidupan
yang mencakup organisme dan lingkungan tak
hidup, dimana kedua komponen tersebut saling
mempengaruhi dan berinteraksi. Pada ekosistem,
setiap organisme mempunyai suatu peranan, ada
yang berperan sebagai produsen, konsumen,
dekomposer maupun detritivor. Produsen terdiri
dari organisme-organisme berklorofil (autotrof)
22
yang mampu memproduksi zat-zat organik dari
zat-zat anorganik (melalui fotosintesis). Zat-zat
organik ini kemudian dimanfaatkan oleh
organisme-organisme heterotrof (manusia dan
hewan) yang berperan sebagai konsumen. Sebagai
konsumen, hewan ada yang memakan produsen
secara langsung, tetapi ada pula yang mendapat
makanan secara tidak langsung dari produsen
dengan memakan konsumen lainnya. Karenanya
konsumen dibedakan menjadi beberapa macam
yaitu konsumen I, konsumen II, dan seterusnya
hingga konsumen puncak. Konsumen II, III, dan
seterusnya tidak memakan produsen secara
langsung tetapi tetap tergantung pada produsen,
karena sumber makanan konsumen I adalah
produsen. Peranan makan dan dimakan di dalam
ekosistem akan membentuk rantai makanan
bahkan jaring-jaring makanan. Perhatikan contoh
sebuah rantai makanan ini : daun berwarna hijau
(Produsen) ―→ ulat (Konsumen I) ―→ayam
(Konsumen II) ―→ musang (Konsumen III) ―→
macan (Konsumen IV/Puncak).
23
Dalam
ekosistem rantai makanan jarang
berlangsung dalam urutan linier seperti di atas,
tetapi membentuk jaring-jaring makanan (food
web).
Peran dekomposer ditempati oleh organisme yang
bersifat saprofit, yaitu bakteri pengurai dan jamur
saproba. Keberadaan dekomposer sangat penting
dalam ekosistem. Oleh dekomposer, hewan atau
tumbuhan yang mati akan diuraikan dan
dikembalikan ke tanah menjadi unsur hara (zat
anorganik) yang penting bagi pertumbuhan
tumbuhan. Aktivitas pengurai juga menghasilkan
gas karbondioksida yang penting bagi fotosintesis.
Detritivor merupakan organisme yang memakan
detritus (hancuran organisme mati).
Pada hakikatnya dalam organisasi kehidupan
tingkat ekosistem terjadi proses-proses sirkulasi
materi, transformasi, akumulasi energi, dan
akumulasi materi melalui organisme. Ekosistem
juga merupakan suatu sistem yang terbuka dan
dinamis. Keluar masuknya energi dan materi
24
bertujuan mempertahankan organisasinya serta
mempertahankan fungsinya. Zat-zat anorganik
dalam suatu ekosistem tetap konstan atau
seimbang, karena unsur-unsur kimia esensial
pembentuk protoplasma beredar dalam biosfer
melalui siklus biogeokimiawi. Contoh siklus
biogeokimiawi adalah siklus carbon, siklus
oksigen, siklus nitrogen, siklus fosfor, dan siklus
sulfur. Maka dari itulah keseimbangan dalam
ekosistem sangat penting untuk selalu terjaga.
Namun keseimbangan ekosistem dapat terganggu
jika komponen-komponen penyusunnya rusak
atau bahkan hilang. Apakah yang menjadi
penyebab rusaknya keseimbangan ekosistem?
selain karena bencana alam, ekosistem dapat rusak
akibat perbuatan manusia. Contoh kerusakan
ekosistem akibat bencana alam adalah letusan
gunung berapi, dimana lahar panasnya dapat
mematikan organisme (hewan dan tumbuhan) dan
mikroorganisme
yang
dilaluinya.
Contoh
kerusakan ekosistem karena perbuatan manusia
25
adalah penggundulan hutan, serta pencemaran air,
tanah dan udara.
Anda telah ketahui bahwa antara faktor abiotik
dengan faktor biotik dalam ekosistem dapat saling
mempengaruhi. Namun ada faktor abiotik yang
tidak dapat dipengaruhi oleh faktor biotik. Faktor
abiotik ini berada pada lingkup yang lebih luas,
bahkan sangat menentukan jenis biotik baik
tumbuhan ataupun hewan yang mampu hidup di
dalamnya. Faktor abiotik tersebut adalah iklim
regional atau iklim suatu tempat di permukaan
bumi, yang dapat menentukan jenis Bioma.
Tahukah Anda apakah Bioma itu?
Istilah Bioma berhubungan dengan kumpulan
species (terutama tumbuhan) yang dapat hidup di
tempat tertentu di muka bumi, tergantung pada
iklim regionalnya. Jadi Bioma adalah kumpulan
species (terutama tumbuhan) yang mendiami
tempat tertentu di bumi yang dicirikan oleh
vegetasi tertentu yang dominan dan langsung
terlihat jelas di tempat tersebut. Oleh karena itu
26
biasanya Bioma diberi nama berdasarkan
tumbuhan yang dominan di daerah tersebut. Di
permukaan bumi ini terdapat 7 macam bioma,
yaitu: tundra, taiga (targe), gurun (padang pasir),
padang rumput, savana, hutan hujan tropis, dan
hutan decidous.
Jenis Bioma, Ciri dan Karakteistik
Tundra
Terdapat di daerah kutub, tumbuhan dominannya
adalah lumut kerak (Lichenes), lumut Sphagnum,
rumput dan tumbuhan pendek lainnya yang
biasanya hanya berumur 4 bulan. Hewan yang
hidup di bioma ini adalah rusa, serigala dan
beruang kutub. Taiga Bioma ini disebut pula bioma
dengan hutan berawa atau hutan boreal.
Tumbuhan dominannya adalah konifer atau
tumbuhan berdaun jarum (pinus). Hewan yang
hidup di sini adalah ajax, beruang hitam, dan
serigala.
27
Bioma Padang pasir atau Gurun
Terdapat di daerah kering dengan curah hujan
sedikit. Tumbuh-tumbuhan yang tumbuh adalah
tumbuhan yang teradaptasi dengan keadaan
kering, misalnya tubuhnya ditutupi oleh kutikula
yang tebal dan akar yang panjang. Juga tumbuhan
sukulen atau kaktus, yang menyimpan banyak air
pada batangnya dan daunnya menyempit menjadi
duri. Hewan yang hidup pada bioma ini adalah
unta, tikus,ular, kadal, kalajengking, dan semut
Bioma Padang Rumput
Pada bioma ini terdapat cukup curah hujan, tetapi
tidak cukup untuk menumbuhkan hutan.
Tumbuhan dominannya adalah rumput, sedangkan
pohon dan semak terdapat di sepanjang sungai di
daerah tersebut. Macam padang rumput adalah
prairi rumput pendek, prairi rumput tinggi dan
padang rumput tropis. Prairi adalah padang
rumput yang luas tanpa pohon.
28
Bioma Savana
Savanna merupakan padang rumput yang diselingi
dengan sebaran pohon yang tumbuh jarang.
Hewan yang hidup pada bioma padang rumput dan
savana adalah bison, gajah, jerapah, zebra, domba,
biri-biri, harimau, cheetah, serigala dan ular.
Bioma Hutan Hujan Tropis (hutan basah)
Terdapat di daerah tropis yang banyak turun
hujan. Vegetasinya tumbuh sangat rapat. Jenis
tumbuhan pada bioma ini sangat beraneka
ragam/heterogen, mulai dari tumbuhan pendek
yang hidup di dasar hutan hingga tumbuhan yang
berukuran tinggi. Juga ada tumbuhan epifit
(tumbuhan yang tumbuh pada pohon yang
mempunyai naungan/kanopi, seperti anggrek) dan
liana (tumbuhan yang memanjat pada tumbuhan
lain, seperti rotan). Hewan-hewan yang hidup pada
hutan ini antara lain monyet, macan kumbang,
harimau, tapir, gajah, dan bermacam-macam
burung
29
Hutan decidous (Hutan Gugur)
Terdapat di daerah yang memilki 4 musim (musim
semi, panas, gugur dan dingin). Tumbuhan yang
dominan adalah tumbuhan berdaun lebar, seperti
pohon oak, elm, maple dan beech. Pohon-pohon di
hutan ini menghijau pada musim panas, dan
menggugurkan daunnya pada musim gugur, dan
pada musim dingin daunnya ‘habis’. Memasuki
musim semi pohon-pohon tersebut mulai
menumbuhkan daunnya.
Selanjutnya interaksi antar bioma di permukaan
bumi membentuk lapisan makhluk hidup di bumi
yang disebut Biosfer. Seluruh bioma di permukaan
bumi ini pada hakikatnya terdiri atas produsen,
konsumen dan dekomposer, dimana di dalamnya
terjadi aliran materi dan energi yang selalu dimulai
dari tumbuhan hijau.
D. Metode Ilmiah
Metode ilmiah atau dalam bahasa inggris dikenal
sebagai scientific method adalah proses berpikir
30
untuk
memecahkan
masalah
secara
sistematis,empiris, dan terkontrol.
Metode ilmiah merupakan proses berpikir untuk
memecahkan masalah
Metode ilmiah berangkat dari suatu permasalahan
yang perlu dicari jawaban atau pemecahannya.
Proses berpikir ilmiah dalam metode ilmiah tidak
berangkat dari sebuah asumsi, atau simpulan,
bukan pula berdasarkan data atau fakta khusus.
Proses berpikir untuk memecahkan masalah lebih
berdasar kepada masalah nyata. Untuk memulai
suatu metode ilmiah, maka dengan demikian
pertama-tama harus dirumuskan masalah apa
yang sedang dihadapi dan sedang dicari
pemecahannya. Rumusan permasalahan ini akan
menuntun proses selanjutnya.
Pada Metode Ilmiah, proses berpikir dilakukan
secara sistematis
Dalam metode ilmiah, proses berpikir dilakukan
secara sistematis dengan bertahap, tidak zig-zag.
31
Proses berpikir yang sistematis ini dimulai dengan
kesadaran akan adanya masalah hingga terbentuk
sebuah kesimpulan. Dalam metode ilmiah, proses
berpikir dilakukan sesuai langkah-langkah metode
ilmiah secara sistematis dan berurutan.
Metode ilmiah didasarkan pada data empiris
Setiap metode ilmiah selalu disandarkan pada data
empiris. maksudnya adalah, bahwa masalah yang
hendak
ditemukan
pemecahannya
atau
jawabannya itu harus tersedia datanya, yang
diperoleh dari hasil pengukuran secara objektif.
Ada atau tidak tersedia data empiris merupakan
salah satu kriteria penting dalam metode ilmiah.
Apabila sebuah masalah dirumuskan lalu dikaji
tanpa data empiris, maka itu bukanlah sebuah
bentuk metode ilmiah.
Pada metode ilmiah, proses berpikir dilakukan
secara terkontrol
Di saat melaksanakan metode ilmiah, proses
berpikir
dilaksanakan
secara
terkontrol.
32
Maksudnya terkontrol disini adalah, dalam
berpikir secara ilmiah itu dilakukan secara sadar
dan terjaga, jadi apabila ada orang lain yang juga
ingin membuktikan kebenarannya dapat dilakukan
seperti apa adanya. Seseorang yang berpikir ilmiah
tidak melakukannya dalam keadaan berkhayal
atau bermimpi, akan tetapi dilakukan secara sadar
dan terkontrol.
Langkah-Langkah Metode Ilmiah
Karena metode ilmiah dilakukan secara sistematis
dan berencana, maka terdapat langkah-langkah
yang harus dilakukan secara urut dalam
pelaksanaannya. Setiap langkah atau tahapan
dilaksanakan secara terkontrol dan terjaga.
Adapun langkah-langkah metode ilmiah secara
umum adalah sebagai berikut:
a) Merumuskan masalah.
b) Merumuskan hipotesis.
c) Mengumpulkan data.
d) Menguji hipotesis.
33
e) Merumuskan kesimpulan.
Merumuskan Masalah
Berpikir ilmiah melalui metode ilmiah didahului
dengan kesadaran akan adanya masalah.
Permasalahan ini kemudian harus dirumuskan
dalam bentuk kalimat tanya. Dengan penggunaan
kalimat tanya diharapkan akan memudahkan
orang yang melakukan metode ilmiah untuk
mengumpulkan
data
yang
dibutuhkannya,
menganalisis
data
tersebut,
kemudian
menyimpulkannya.Permusan
masalah
adalah
sebuah
keharusan.
Bagaimana
mungkin
memecahkan sebuah permasalahan dengan
mencari jawabannya bila masalahnya sendiri
belum dirumuskan?
Merumuskan Hipotesis
Hipotesis adalah jawaban sementara dari rumusan
masalah yang masih memerlukan pembuktian
berdasarkan data yang telah dianalisis. Dalam
metode ilmiah dan proses berpikir ilmiah,
34
perumusan hipotesis sangat penting. Rumusan
hipotesis
yang
jelas
dapat
memabntu
mengarahkan pada proses selanjutnya dalam
metode ilmiah. Seringkali pada saat melakukan
penelitian, seorang peneliti merasa semua data
sangat penting. Oleh karena itu melalui rumusan
hipotesis yang baik akan memudahkan peneliti
untuk mengumpulkan data yang benar-benar
dibutuhkannya. Hal ini dikarenakan berpikir
ilmiah dilakukan hanya untuk menguji hipotesis
yang telah dirumuskan.
Mengumpulkan Data
Pengumpulan data merupakan tahapan yang agak
berbeda dari tahapan-tahapan sebelumnya dalam
metode ilmiah. Pengumpulan data dilakukan di
lapangan.
Seorang
peneliti
yang
sedang
menerapkan metode ilmiah perlu mengumpulkan
data
berdasarkan
hipotesis
yang
telah
dirumuskannya. Pengumpulan data memiliki
peran penting dalam metode ilmiah, sebab
berkaitan dengan pengujian hipotesis. Diterima
35
atau ditolaknya sebuah hipotesis akan bergantung
pada data yang dikumpulkan.
Menguji Hipotesis
Sudah disebutkan sebelumnya bahwa hipotesis
adalah
jawaban
sementaradari
suatu
permasalahan yang telah diajukan. Berpikir ilmiah
pada hakekatnya merupakan sebuah proses
pengujian hipotesis. Dalam kegiatan atau langkah
menguji hipotesis, peneliti tidak membenarkan
atau menyalahkan hipotesis, namun menerima
atau menolak hipotesis tersebut. Karena itu,
sebelum pengujian hipotesis dilakukan, peneliti
harus
terlebih
dahulu menetapkan taraf
signifikansinya. Semakin tinggi taraf signifikansi
yang tetapkan maka akan semakin tinggi pula
derjat kepercayaan terhadap hasil suatu
penelitian.Hal ini dimaklumi karena taraf
signifikansi berhubungan dengan ambang batas
kesalahan suatu pengujian hipotesis itu sendiri.
Merumuskan Kesimpulan
36
Langkah paling akhir dalam berpikir ilmiah pada
sebuah metode ilmiah adalah kegiatan perumusan
kesimpulan. Rumusan simpulan harus bersesuaian
dengan masalah yang telah diajukan sebelumnya.
Kesimpulan atau simpulan ditulis dalam bentuk
kalimat deklaratif secara singkat tetapi jelas. Harus
dihindarkan untuk menulis data-data yang tidak
relevan dengan masalah yang diajukan, walaupun
dianggap cukup penting. Ini perlu ditekankan
karena banyak peneliti terkecoh dengan temuan
yang dianggapnya penting, walaupun pada
hakikatnya tidak relevan dengan rumusan masalah
yang diajukannya.
Contoh Pembahasan Masalah Ilmu Biologi Secara Ilmiah.
Untuk mengetahui dan memecahkan masalah-masalah yang timbul, digunakan metode ilmiah. Tahap-tahap metode ilmiah dalam biologi adalah sebagai berikut:
1. Menentukan masalah 2. Observasi (pengamatan)
37
3. Pengumpulan data/ analisa data 4. Hipotesa/ dugaan sementara 5. Eksperimen (percobaan) 6. Kesimpulan
Sebagai contoh metode ilmiah ialah dalam kasus penyakit malaria yang dipecahkan oleh Charles Laveran (1880) :
1. Menentukan masalah
yaitu : tentang penyakit malaria 2. Observasi (pengalaman)
Charles Laveran menerima darah penderita dengan mikroskop dan menemukan badan yang disebutnya aneh berbentuk cincin.
3. Pengumpulan data
Laveran mengamati darah penderita dan orang yang sehat lalu membandingkan. Ternyata pada darah orang sehat tidak ditemukan benda aneh berbentuk cincin
4. Hipotesa
Dia menduga benda aneh berbentuk cincin itulah penyebab penyakit malaria
38 5. Eksperimen
Dengan menyuntikan darah orang sakit ke dalam tubuh orang sehat. Ternyata setelah beberapa hari orang yang sehat menjadi sakit. 6. Kesimpulan
Dari hasil eksperimennya. Laveran membuat suatu kesimpulan bahwa benda aneh berbentuk cincin tersebut menyebabkan penyakit malaria. Oleh Ronald Ross dan Grasi menamakan benda aneh berbentuk cincin tersebut adalah PLASMODIUM.
E. Teori tentang Asal Mula Kehidupan
1. Asal-usul kehidupan
Semenjak awal penciptaan bumi ini. Tuhan telah menciptakan kehidupan awal organisme hingga sekarang. Namun pada awal adanya kehidupan organisme. Organisme yang ada (organisme pionir) berkembang sampai sat ini kita mengenal adanya keanekaragaman hayati. Berawal dari itu para peneliti mencoba melihat tentang awal mula terbentuknya kehidupan
39
tadi. Berikut di antaranya teori-teori tentang asal-usul kehidupan.
2. Alexander Oparin dan Maidani
Menyatakan bahwa makhluk hidup yang pertama kali ada tercipta di laut. Hal ini dibuktikan melalui percobaannya yang melihat cairan sel pada makhluk hidup memiliki kandungan Natrium Klorida (NaCl), sama seperti yang terdapat pada air laut.
3. Harold Urey dan Stanley Uniler
Termasuk dalam teori biologi modern. Harold Urey mengatakan bahwa atmosfer bumi pada awal kehidupan mengandung metana (CH4), amonia (NH3), gas hidrogen (H2) dan uap air (H2O), yang oleh energi halilintar dari sinar-sinar kosmis akan berubah menjadi zat-zat hidup. Zat-zat hidup tersebut setelah berjuta-juta tahun akan mengalami proses evolusi dan berkembanglah berbagai jenis organisme. Teori ini diuji oleh Stanley Killer, murid Harold Urey.
40
Dalam percobaannya, aliran listrik bertekanan tinggi dialihkan ke dalam tabung berisi, molekul metana, amoniak, hidrogen dan uap air, misalnya : ASAM AMINO. Diketahui asam amino merupakan komponen protein dan protein adalah zat penting pembentuk proto plasma. Dan protoplasma adalah sebagai substansi dasar kehidupan.
4. Teori Abiogenesis dan Biogenesis Teori Abiogenesis
Disebut teori abiogenesis, yaitu artinya bahwa adanya kehidupan berasal dari benda mati. Teori ini disebut juga GENERATIO PONTANAE Pendukung teori Abiogenesis :
1. Aristoteles 2. John Needham 3. A.V. Leuwemhook
41
- Ulat yang timbul dari daging yang membusuk,
- Cacing yang berasal dari lumpur, - Tikus dari perca yang membusuk, - Dll.
Teori ini bertahan hingga abad ke-17. Teori Biogenesis
Setelah Leuwenhoek menemukan mikroskop di mana dia mengatakan bahwa dia melihat adanya mikroorganisme dalam air jernih yang membusuk. Penemuan Leuwnhoek ini menimbulkan masalah di kalangan ahli-ahli biologi yang mencoba membuktikan, yaitu : 1. Francesso Redi
Alat : tabung biasa Bahan : daging segar 2. Lazzaro Spallanzani
Alat : tabung biasa Bahan : air kaldu
Pada percobaan Francesso Risi dan Lazarro Spallanzani tidak dapat membuktikan
42
ketidakbenaran teori abiogenesis karena dalam percobaan mereka tidak dijumpai adanya gaya hidup (oksigen).
3. Louis Pasteur
Alat : tabung biasa Bahan : air kaldu
Dari percobaan tersebut ditemui adanya gaya hidup (oksigen), namun pada akhirnya kaldu tidak ditemukan adanya mikro organisme. Maka muncullah ajaran baru yang dikenal “Omne vivum ex ovo, Omne ovum ex vovo”, artinya bahwa kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya. Dikenal dengan TEORI BIOLOGI MODERN.
43
BAB 2
SEL SEBAGAI SATUAN FUNGSIONAL DAN
UNIT DASAR DALAM ORGANISME
A. Definisi Sel
Sel adalah unit struktur terkecil dan fungsional yang terdapat dalam tubuh suatu organisme. Setiap organisme tersusun atas sel, baik organisme monoseluler (besel tunggal) maupun multiseluler (bersel banyak), di mana sel-sel tersebut memiliki peran-peran tersendiri dalam melaksanakan proses hidup yang mendukung kelangsungan kehidupan berbagai makhluk hidup.
1. Teori Sel dan Struktur Sel
Pada awal penemuan mikroskop, banyak ahli yang meneliti jaringan-jaringan hidup muncul penemuan mengenal teori sel.
- Pertama kali penemuan sel ialah ROBERT HOOKE (1665) yang mengamati sayatan gabus dan melihat struktur kosong seperti kotak yang disebutnya dengan SEL.
44
- ROBERT BROWN melaporkan bahwa bagian-bagian yang terpenting dari sel itu adalah bagian-bagian yang terpenting dari sel itu adalah inti sel yang dinamakannya NUKLEUS.
- FELIX DUJARDIN mengatakan bahwa cairan itulah yang terpenting yang penyusunannya disebut “SARCODE”.
- Terakhir JOHANNES PURKINJE menambahkan cairan sel itu sebagai bahan embrional dalam telur.
TEORI SEL
- Yang pertama kali menemukan teori sel adalah SCHLEIDEN & T. SCHWANN. Teori sel ini mengatakan bahwa semua makhluk hidup terdiri dari sel-sel yang merupakan satuan terkecil dari makhluk hidup.
Dengan perkataan lain bahwa sel merupakan kesatuan struktur terkecil dari makhluk hidup.
- MAX SCHULTZ mengatakan protoplasma merupakan dasar-dasar fisik kehidupan, sehingga teorinya menyatakan bahwa sel
45
itu merupakan kesatuan fungsional dari kehidupan.
- RUDILF VIRCHOW mengemukakan “Omne Celulla Cellulae” artinya semua sel berasal dari sel. Dengan kata lain sel itu merupakan kesatuan heerditas dari makhluk hidup.
- Seiring pengetahuan tentang inti sel yang mengandung faktor-faktor keturunan. GEORGE MENDEL menyebut sel merupakan kesatuan hereditas dari makhluk hidup.
STRUKTUR SEL
Sel yang belum terdiri atas sel → VIRUS Sel yang terdiri atas 1 sel → PROTISTA Sel yang terdiri dari banyak sel → MULTISELULER a. Dinding Sel
Pada sel tumbuhan membran sel, pada hewan plasma membran yang termasuk organel sel. Terdiri atas 3 lapisan, yaitu :
46
- Lapisan tengah → lemak hidrofolik - Lapisan luar → protein hidrofolik Sifat dinding sel hewan : SELEKTIF PERMIABEI Sifat dinding sel tumbuhan: IMPERMIABEI b. Protoplasma, terdiri dari :
1. Protoplast (bag. Yang hidup) Protoplast, dibagi atas :
a. Cytoplasma, terdapat diluar nukleus. Di dalamnya terdapat :
Organella Sel, yaitu : - Mitochondria
Untuk memproses respirasi sel untuk menghasilkan energi.
- Ribosom
Tempat sintesa protein dalam sel. - Retikulum Endoplasma
Saluran yang menghubungkan inti sel dengan sitoplasma/ transportasi protein. - Sentrosom
47 - Golgi Apparatus
Alat sekresi/ ekskreasi dalam sel. - Lisosom
Menghasilkan enzim pencernaan. Sistem imunitas tubuh - Plastisida
Hanya terdapat pada sel tumbuhan, sebagai pembawa zat warna
Chloroplast : zat warna hijau
Chromopplast : pembawa zat warna lain, misalnya xantofil berwarna kuning merah Leukoplast/ Atmosplast : tidak menghasilkan
warna, tempat pembentukannya amilum. Vacuola
Fungsinya sebagai tempat menyimpan makan dan sisa metabolisme.
Vocuola berisi :
- Karbohidrat : tepung, glikogen - Lemak : fospolipida
48 - Zat warna antocyanin
- Alkalida : - Cafsin - Lycopesin - Kinine - heobromin - Enzim
- Unsur anorganik
b. Nukleus (Inti Sel), terdiri dari : 1. Nukleoplasma
2. Nukleolus 3. Membran Inti
4. Benang-benang kromatin
Protoplasma
Susunan kimia protoplasma dapat diketahui dengan melakukan “Analisa Abu” yang menyimpulkan bahwa protoplasma terdiri dari :
1. Air, merupakan susunan kimia terbanyak 2. Zat organik :
- karbohidrat - protein
49 - Lemak
- As, Nukleat 3. Zat Organik :
- Unsur C, H, O, dan N (dalam jumlah besar) - Unsur-unsur lain
Sifat Kimia Protoplasma
Protoplasma adalah sistem yang kompleks dan terdiri dari bagian-bagian yang heterogen (banyak zat penyusunnya). pH antara 6,8 – 7,2 karena terdapat ion bufffer, antara lain : HCO3, CO3, PO6.
Sifat Fisik Protoplasma
Protoplasma adalah sistem koloid dengan molekul-molekul pembentuk yang berukuran 0,001 – 0,1
. Sifat koloid berada di antara fase sel dan gel yang dapat bereaksi secara reversibel. Molekul-molekul ini selalu dalam keadaan bergerak yang disebut gerak Brown, dan terkandung juga50
terputar dalam gerakan Sikloid. Energi yang dipergunakan untuk memulai suatu reaksi kimia dalam sel berasal dari Energi Pengaktifan dalam sel.
2. Sel Tumbuhan Dan Sel Hewan
Perbedaan Sel Tumbuhan dengan Sel Hewan : Sel Hewan : Sel Tumbuhan : - Membran Sel ( + ) - Dinding Sel ( + ) Dinding Sel ( - )
- Plastisida ( - ) - Plastisida ( + ) - Vacuola ( - ) Kecuali protozoa
- Lisosome ( + ) - Lisosome ( - ) - Bentuk Fleksibel - Bentuk tetap 3. Metabolisme Sel
Metabolisme : Seluruh reaksi-reaksi kimia dan perubahan-perubahan energi yang menyertainya
51
a. Anabolisme : sintesa zat organik dalam rangka penyusunan energi (pembentukan energi),
Misalnya : fotosintesa
b. Katabolisme : penguraian zat organik dalam rangka membebaskan energi untuk keperluan hidup,
Misalnya : respirasi Fotosintesa
- Terjadi pada tumbuhan yang berklorofil - Menggunakan energi sinar matahari - Bahan bakunya terdiri dari air dan CO2 - Tujuan : membentuk zat organik (amilum) Tahapan-tahapan reaksi fotosintesa akan diterangkan dalam topik METABOLISME TUMBUHAN berikutnya.
Respirasi
Terjadi di mitokondria dalam sel - Penembakan zat organik - Membebaskan energi
52
- Diperlukan oksigen sebagai bahan bakar
- Dihasilkan CO2 dan H2O
- Terjadi pada siang dan malam hari
Sel Menggunakan Energi Respirasi
ENERGI + H2O + CO2 ADP + P
4. Reproduksi Sel
Reproduksi sel ialah sel untuk memperbanyak (berkembang biak).
Reproduksi sel dibagi atas :
1. Amitosis, pembelahan sel tanpa melalui tahapan-tahapan pembelahan sel ( langsung membelah).
Contoh : Amuba
2. Pembelahan Tidak Langsung, termasuk mitosis dan meiosis artinya pembelahan sel melalui tahapan-tahapan pembelahan sel.
53 Mitosis
- Definisi mitosis adalah pembelahan sel yang terjadi pada bagian tubuh makhluk yang masih tumbuh, misalnya jaringan embrional, titik tumbuh akar, batang, dan kambium.
- Terjadi pada sel somatis (sel tubuh).
- Hasil pembelahan dari sel induk akan membelah menjadi 2 anak.
- Tujuan : - memperbanyak sel - pertumbuhan
- mengganti sel yang rusak - mitosis mempunyai 4 fase,
yaitu : 1. Profase 2. Metafase 3. Anafase 4. Telofase
54
Antara siklus terdapat fase interfase, dimana terjadi sintesa zat-zat baru dalam rangka penimbunan energi yang akan dipakai pada proses mitosis selanjutnya.
Proses-proses yang Terjadi Pada Setiap Fase MITOSIS
Profase
- Terjadi perubahan kromatin menjadi kromosom dan kemudian menggandakan diri menjadi 2 kromatid.
- Nukleus hilang, karyotecha hilang
- Sentriol bergerak ke kutub berseberangan membentuk bintang kutub
- Terbentuk sentromer dan masih bersatu - Menggunakan energi dan waktu yang lama. Metafase
- Pasangan kromatid tersebut berada dalam bidang pembelahan ( bidang equator ) - Terjadi proses pindah saling (crossing
over)
- Fase yang terbaik untuk melihat karakter kromosom.
55
- Menggunakan energi yang paling sedikit Anafase
- Kromatid-kromatid merenggang menjauhi bidang pembelahan
- Setromen membelah
- Terjadi proses gagal berpisah (non-disjunction)
- Menggunakan waktu tersingkat Telofase
- Kromatid kembah berubah menjadi kromatid
- Terbentuk nuklius, karyotheca nuleolus - Terjadi pembagian sitoplasma
(sitokinesisa) - Terbentuk sentriol
- Terbentuk 2 sel anak baru MEIOSIS
- Disebut juga pembelahan reduksi - Terjadi pada sel-sel gamet (kelamin) - Hasil pembelahan : dari satu sel induk
menghasilkan 4 sel anak
- Jumlah kromosom anak sama dengan setengah jumlah kromosom induk dari
56
bentuk diploit (2n) menjadi bentuk haploit (n)
- Tujuan : meneruskan keturunan ke generasi selanjutnya
- Terjadi 2 kali pembelahan dalam siklus meiosis tanpa interfase
Contoh : - Spermatogenesis - Oogenesis Spermatogenesis
Spermatogenesis adalah proses pem-bentukan sperma dalam testes. Satu sel induk sperma (spematogonia) akan menghasilkan 4 sel sperma fungsional.
Oogenesis
Oogenesis adalah proses pembentukan sel telur (ovum) dalam ovarium. Sel induk ovum (oogenia) akan menghasilkan 4 sel anak, 3 diantaranya polosit (mati) dan satu yang menjadi sel telur yang fungsional.
57
BAB 3
ORGANEL-ORGANEL SEL DAN FUNGSINYA
Struktur Sel Prokariotik Fungsi Organel - Semua sel prokariotik mempunyai membran plasma, nukleoid berupa DNA dan RNA, serta sitoplasma yang mengandung ribosom. Sel prokariotik tidak memiliki membran inti sehingga bahan inti yang berada dalam sel mengadakan kontak langsung dengan protoplasma. Sel prokariotik juga tidak memiliki sistem endomembran (membran dalam), seperti retikulum endoplasma dan kompleks Golgi. Selain itu, sel prokariotik juga tidak memiliki mitokondria dan kloroplas, tetapi mempunyai struktur yang berfungsi sama dengan keduanya, yaitu mesosom dan kromatofor. Contoh sel prokariotik adalah bakteri (Bacteria) dan Sianobakteri (Cyanobacteria). Perhatikan gambar struktur sel bakteri Escherichia coli yang mewakili sel prokariotik
Struktur sel Escherichia coli
58 a. Dinding Sel
Dinding sel bakteri dan Archae tersusun atas peptidoglikan, lipid, dan protein. Dinding sel berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk yang tetap. Pada dinding sel terdapat pori-pori sebagai jalan keluar masuknya molekul-molekul.
b. Membran Plasma
Membran sel atau membran plasma tersusun atas molekul lipid dan protein. Membran plasma berfungsi sebagai pelindung molekular sel terhadap lingkungan di sekitarnya, dengan jalan mengatur lalu lintas molekul dan ion-ion dari dalam.
c. Sitoplasma
Sitoplasma tersusun atas air, protein, lipid, mineral, dan enzim-enzim. Enzim-enzim digunakan untuk mencerna makanan secara ekstraselular dan untuk melakukan proses metabolisme sel. Metabolisme sel meliputi proses penyusunan (anabolisme) dan penguraian (katabolisme) zat-zat.
59 d. Mesosom
Kadang-kadang pada tempat tertentu, membran plasma melekuk ke dalam membentuk bangunan yang disebut mesosom. Mesosom berfungsi sebagai penghasil energi. Biasanya mesosom terletak dekat dinding sel yang baru terbentuk pada saat pembelahan biner sel bakteri. Pada membran mesosom terdapat enzim-enzim pernapasan yang berperan dalam reaksi-reaksi oksidasi untuk menghasilkan energi.
e. Ribosom
Ribosom merupakan organel tempat berlangsungnya sintesis protein. Ukurannya sangat kecil, berdiameter antara 15–20 nm (1 nanometer = 10–9meter). Di dalam sel E. coli terkandung 15.000 butir ribosom atau sekitar 25% massa total sel bakteri.
f. DNA
DNA atau asam deoksiribonukleat merupakan persenyawaan yang tersusun atas gula deoksiribosa, fosfat, dan basa-basa nitrogen. DNA berfungsi sebagai pembawa informasi genetik, yaitu sifat-sifat yang harus
60
diwariskan kepada keturunannya. Oleh sebab itu, DNA disebut pula sebagai materi genetik.
g. RNA
RNA atau asam ribonukleat merupakan persenyawaan hasil transkripsi DNA. Jadi, bagian tertentu DNA melakukan transkripsi membentuk RNA. RNA membawa kode-kode genetik sesuai pesanan DNA. Selanjutnya, kode-kode genetik itu akan diterjemahkan dalam bentuk urutan asam amino dalam proses sintesis protein.
Demikianlah struktur sel prokariotik pada bakteri E. coli. Ternyata, bakteri mempunyai bagian-bagian sel yang rumit. Setiap bagian sel ini mempunyai peranan yang penting bagi kelangsungan hidup sebuah sel. Namun, bagian-bagian sel itu tidak dapat berdiri sendiri dalam menjalankan fungsi sebuah sel, melainkan harus bekerja sama dengan bagian sel lain membentuk satu kesatuan.
61
BAB 4
STRUKTUR DAN ORGANISASI TUBUH
ORGANISME
JARINGAN PADA TUMBUHAN
Jaringan tumbuhan dapat dibagi 2 macam : 1. Jaringan meristem
2. Jaringan dewasa JARINGAN MERISTEM
Jaringan meristem adalah jaringan yang terus menerus membelah.
Jaringan meristem dapat dibagi 3 macam: 1. Promeristem
Jaringan meristem yang ada pada saat tumbuhan masih dalam tingkat embrio.
62
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.
3. 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.
Jaringan Dewasa
Jaringan dewasa adalah jaringan yang sudah berhenti membelah.
63
Jaringan dewasa dapat dibagi menjadi beberapa macam:
1. 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.
64 3. Jaringan Penguat/Penyokong
Nama lainnya stereon. 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
Jaringan pengangkut bertugas mengangkut zat-zat yang dibutuhkan oleh tumbuhan. Ada 2 macam jaringan;
65
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.
JARINGAN PADA HEWAN JARINGAN EMBRIONAL
Jaringan embrional, merupakan jaringan dari hasil pembelahan sel zigot. Jaringan embrional mengalami spesialisasi menjadi 3 lapisan jaringan (triploblastik),
66
lapisan luar (ektoderm), lapisan tengah (mesoderm), dan lapisan dalam (entoderm).
Contoh hewan triploblastik : Annelida, Mollusca, Arthropoda, Chordata.
Atau menjadi 2 lapisan jaringan (diploblastik), lapisan ektoderm dan endoderm.
Contoh hewan diploblastik : Coelenterata.
Lapisan-lapisan jaringan tersebut di atas kemudian akan berkembang menjadi organ-organ tubuh dari suatu hewan.
Ada empat tipe jaringan dasar yang membentuk tubuh semua hewan, termasuk tubuh manusia dan organisme multiseluler tingkat rendah seperti serangga.
Jaringan epitel : jaringan yang disusun oleh lapisan sel yang melapisi permukaan organ seperti permukaan kulit. Jaringan ini berfungsi untuk melindungi organ yang dilapisinya, sebagai organ sekresi dan penyerapan.
67
Jaringan pengikat : sesuai namanya, jaringan pengikat berfungsi untuk mengikat jaringan dan alat tubuh. Contoh jaringan ini adalah jaringan darah.
Jaringan otot : jaringan otot terbagi atas tiga kategori yang berbeda yaitu otot polos yang dapat ditemukan di organ tubuh bagian dalam, otot lurik yang dapat ditemukan pada rangka tubuh, dan otot jantung yang dapat ditemukan di jantung.
Jaringan saraf : adalah jaringan yang berfungsi untuk mengatur aktivitas otot dan organ serta menerima dan meneruskan rangsangan.
1. Jaringan Epithelium
Jaringan epitel terdiri atas satu atau banyak lapis sel, yang menutupi permukaan dalam dan luar suatu organ. Secara embriologi, jaringan ini berasal dari lapisan ektoderm, mesoderm atau endoderm. Di bagian tubuh luar, epitel ini membentuk lapisan pelindung, sedangkan pada bagian dalam tubuh, jaringan epitel terdapat disepanjang sisi organ. Jaringan epitel dibedakan berdasarkan bentuk dan jumlah lapisan sel penyusunnya, yaitu :
