Semoga Bermanfaat Bagi Kalian Semua

BAB 1
Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

A. PENDAHULUAN

          Pertumbuhan adalah proses pertambahan volume yang irreversible (tidak dapat balik) karena adanya pembelahan mitosis atau pembesaran sel; dapat pula disebabkan oleh keduanya.

          Perkembangan adalah terspesialisasinya sel-sel menjadi struktur dan fungsi tertentu.

          Perkembangan awal suatu tumbuhan secara garis besar melalui tiga tahap, yaitu pembelahan sel, morfogenesis, dan diferensiasi seluler.

B. PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN

Tumbuhan bertambah tinggi dan besar disebabkan oleh dua hal berikut ini.

J. pertambahan jumlah sel sebagai hasil pembelahan mitosis pada meristem (titik tumbuh) di titik tumbuh primer dan sekunder.

J. pertambahan komponen-komponen seluler dan adanya diferensiasi sel.

1. Perkecambahan

          Perkecambahan adalah munculnya plantula (tanaman keci dari dalam biji).

a. Proses perkecambahan

1) Proses fisika

    Proses fisika, yaitu penyerapan air.

2) Proses kimia

    Proses kimia, yaitu aktivitas enzim.

b. Macam perkecambahan

1) Epigeal

Perkecambahan disebut epigeal jika kotiledonnya terangkat ke atas permukaan tanah.

2) Hipogeal

Perkecambahan disebut hypogeal jika kotiledonnya tetap berada di bawah permukaan tanah.

Biji berkecambah jika mendapat air, suhu, udara, dan cahaya yang cukup. Perkecambahan biji melibatkan proses penyerapan air, pelepasan hormon, dan kerja enzim.

 

c. Pertumbuhan akar

         

Empat daerah pertumbuhan akar, yaitu:

1) Tudung akar

                    Tudung akar merupakan daerah akar yang paling ujung.

2) Daerah meristem

Daerah meristem terletak di belakang tudung akar, yang meliputi meristem apikal (daerah   pusat pembelahan sel) dan derivatnya.

3) Daerah pemanjangan

Daerah pemanjangan sel terletak di belakang daerah meristem. sel-selnya relative lebih tahan terhadap kerusakan yang disebabkan radiasi dan bahan kimia beracun dibandingkan daerah lain. Sel di daerah pemanjangan ini juga berfungsi sebagai penyimpan makanan.

4) Daerah diferensiasi

Daerah diferensiasi terletak di bagian akhir akar, bercampur dengan daerah pemanjangan. Di daerah diferensiasi terdapat tiga sistem jaringan jaringan yang dihasilkan dari sel-sel meristem, yaitu protoderma, meristem dasar, dan prokambium.

2. Pertumbuhan dan Perkembangan Organ Tumbuhan

Bagian akar yang mengalami pertumbuhan paling cepat adalah daerah meristem di belakang ujung akar. Bagian batang yang mengalamai pertumbuhan paling cepat adalah ujung batang.

 

C. FAKTOR-FAKTOR YANG MEMPENGARUHI PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN

1. Faktor Luar

          Faktor luar yang mempengaruhi pertumbuhan pada tumbuhan adalah makanan, air, suhu, kelembapan, dan cahaya.

2. Faktor Dalam

          Faktor dalam yang mempengaruhi pertumbuhan pada tumbuhan adalah gen dan hormon.

Cahaya menghambat pertumbuhan memanjang (tinggi) tanaman dengan menguraikan auksin di meristem ujung akar.

 

Jenis-Jenis Hormon Tumbuhan dan Pengaruhnya pada Tumbuhan

Hormon	Pengaruh	Tempat Produksi
Auksin, misalnya IAA	Mendorong pemanjangan batang, pertumbuhan akar, diferensiasi sel dan percabangan, pertumbuhan buah, dominansi apikal, fototropisme, dan geotropism.	Dihasilkan pada embrio dalam biji, meristem batang, dan daun-daun muda.
Sitokinin, misalnya zeatin	Mempengaruhi pertumbuhan akar dan diferensiasi akar; mendorong pembelahan, pertumbuhan sel, perkecambahan dan pembungaan; menghambat penuaan.	Disintesis pada akar dan diangkut ke organ lain.
Giberelin, misalnya GA3	Mendorong perkecambahan biji dan tunas, pemanjangan batang, pertumbuhan daun, pembungaan, dan perkembangan buah; mempengaruhi pertumbuhan dan diferensiasi akar.	Diproduksi dalam meristem batang, meristem akar, daun muda, dan embrio.
Asam absisat	Menghambat pertumbuhan, menutup stomata selama kekurangan air, menunda pertumbuhan (dormansi).	Disintesis pada daun, batang, buah, dan biji.
Gas etilen	Mendorong pemasakan buah, menyebabkan batang tumbuh menjadi tebal.	Diproduksi di jaringan buah masak, di ruas batang, dan di daun tua.

BAB 2
Metabolisme

Metabolisme adalah proses penyusunan (anabolisme) dan pembongkaran (katabolisme) zat-zat dalam tubuh organisme.

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

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

Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim:

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

B. Respirasi Aerob dan Anaerob

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

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

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

Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui empat tahap, yaitu:
1. Glikolisis

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

2. Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat

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

3. Siklus Kreb’s

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

4. Rantai Transpor Elektron

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

Pada respirasi anaerob jalur yang ditempuh meliputi:

1. glikolisis
2. pembentukkan alhokol (fermentasi alkohol) atau pembentukkan asam laktat (fermentasi asam laktat).
   ∞  Contoh organisme yang melakukan fermentasi alkohol adalah ragi.
   Reaksi fermentasi adalah:
   C6H12O6 (glukosa) → 2 CH3-CH2-OH (etanol) + 2 CO2 + E
   ∞ contoh organisme yang melakukan fermentasi asam susu adalah bakteri asam susu yang menyebabkan asamnya susu.

C. Fotosintesis

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

1. Reaksi Terang

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

2. Reaksi Gelap

• terjadi pada stroma kloroplas,
• reaksi yang dapat (bukan harus) berlangsung dalam gelap karena enzim-enzim untuk fiksasi CO2 pada stroma kloroplas tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan ATP dan NADPH yang dihasilkan dari reaksi terang,
• menggunakan daur Calvin (daur reduksi karbon, daur C-3) yang terdiri atas tiga bagian utama, yaitu:
  ®. karboksilasi adalah penambahan CO2 ke RuBp (Ribulosa Bi Pospat) membentuk dua molekul APG (Asam Pospo Gliserat) dengan bantuan enzim karboksilase,
  ®. reduksi adalah perubahan gugus karboksil dalam APG menjadi gugus aldehid dalam PGAL (Pospo Gliserat Aldehid),
  ®. regenerasi adalah pembentukkan kembali RuBp yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 yang berdifusi ke dalam daun melalui stomata.

D. Kemosintesis

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

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

E. Percobaan Tentang Fotosintesa dan Respirasi

1. Ingenhouz

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

2. Engelmann

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

3. Sachs

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

4. Percobaan Respirasi pada Hewan

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

BAB 3
HEREDITASA.

A. PENDAHULUAN

Hereditas berarti penurunan sifat-sifat genetik dari orang tua ke anak. Ilmu yang mempelajarihereditas disebut genetika. Teori pewarisan sifat atau hukum-hukum hereditas pertama kalidicetuskan oleh Gregor Johann Mendel (1822-1884), anak seorang petani kecil di Moravia Utara. Mendel berpendapat bahwa sifat-sifat dapat diturunkan dari generasi ke generasi melalui faktorpenentu.Pada saat pendapat beliau diakui kebenarannya, beliau sudah wafat. Hal itu dikarenakan pada waktu diterbitkannya buku yang memuat pendapat beliau pada tahun 1866, dunia ilmupengetahuan belum dapat menunjukkan bentuk maupun susunan sifat keturunan yang olehMendel disebut sebagai faktor penentu. Pendapat Mendel barn ditengok kembali pada tahun1900 oleh Hugo De Vries (Belanda), Carl Correns (Jerman), dan Erich von Tschermak (Austria)yang melakukan analisis secara lebih mendalam.

B. MATERI GENETIK

Asam nukleat ini terdapat di dalam nukleoplasma. Nukleoplasma adalah plasma yang terdapat didalam nukleus (inti sel). Nukleoplasma mengandung berma-cam-macam bahan kimia, seperti larutan fosfat, gula ribosa, protein, nukleotida, asam nukleat, serta garam-garam mineral. Selainzat-zat tersebut, bahan dasar nukleus adalah protein yang khas yang disebut protein inti ataunukleoprotein. Nukleo-protein dibangun oleh senyawa protein dan asam nukleat. Dari beberapa macam asam nukleat, yang ada sangkut pautnya dengan hereditas ada dua, yaitu DNA dan RNA. DNA (deoxyribonucleic acid = asam deoksiri bonukleat) dan RNA (ribonucleic acid = asamribonukleat) bertanggung jawab membentuk protein serta mengontrol sifat sifat keturunan. Jadi,gen yang disebut faktor penentu di zaman Mendel itu, akhirnya dapat diketahui strukturkimianya, dan disebut DNA. DNA, RNA, gen, dan kromosom disebut materi genetik karenabertanggung jawab terhadap pewarisan sifat-sifat genetik dari induk kepada keturunannya. Percobaan transformasi pada bakteri Diplococcus pneumoniae yang dilakukan oleh Griffith padatahun 1928, telah memberikan keyakinan bahwa DNA benar-benar merupakan bahan genetik.

1. DNA

a. Struktur dan Penemu DNA dan RNA adalah seorang ahli kimia berkebangsaaan Jerman, Friederich Miescher(1869), yang menyelidiki susunan kimia dari nukleus. Zat yang mengandung fosfor sangat tinggi dalam nukleus mula-mula disebut nuklein. Richard Altmann kemudian mengubah nama nukleinmenjadi asam nukleat karena nuklein bersifat seperti asam. Jadi, nukleosida adalah nukleotidatanpa fosfat, sedangkan nukleotida adalah nukleosida dengan fosfat.

Asam deoksiribonukleat merupakan molekul kompleks yang dibentuk oleh 3 macam molekul,yaitu:

1) gula pentosa (deoksiribosa)

2) fosfat (PO4-)

3) basa nitrogen, terdiri dari: a) purin: guanin (G) dan adenin (A)b)pirimidin: timin (T) dan sitosin (C).Jadi, suatu molekul nukleotida yang terdiri dari ikatan gula basa dan fosfat yang menyusun DNAdapat berbentuk:1) adenin nukleotida = adenin deoksiri bosa fosfat2) guanin nukleotida = guanin deoksiri bosa fosfat3) sitosin nukleotida sitosin deoksiribo sa fosfat4) timin nukleotida timin deoksiribosa fosfat.Berdasarkan hasil penelitian Rosalind Franklin dan Maurice Wilkins pada DNA denganmenggunakan sinar-X, James Watson dan Francis Crick (1953) menge-mukakan suatu modelgen yang terkenal dengan nama double helix (tangga tali berpilin ganda).Struktur kimia gen (DNA) menurut Watson-Crick yang berupa tangga berpilin tersusun atas:1) gula dan fosfat sebagai induk/ibu tangga2) basa nitrogen, dengan pasangan tetapnya sebagai anak tangga:G dengan C dihubungkan oleh ikatan lemah 3 atom H (hidrogen). T dengan Adihubungkan oleh ikatan lemah 2 atom H (hidrogen).

b. Replikasi DNA

Kemampuan DNA untuk membentuk DNA baru yang sama persis dengan DNA asal (replikasi) disebut kemampuan autoka-talitik. Sedangkan kemampuan DNA membentuk molekul kimia laindari salah satu atau sebagian rantainya disebut kemampuan heterokatalitik.Ada tiga hipotesis tentang terjadinya replikasi DNA, yaitu sebagai berikut.
1) Teori konservatiL menyatakan bahwa double helix yang lama tetap (tidak berubah), danlangsung terbentuk dou-ble helix yang baru.

2) Teori dispersif menyatakan bahwa double helix yang lama terputus-putus. Lalupotongan-potongan tersebut memisah dan membentuk potongan-potongan baru yangakan bersambungan dengan potongan-potongan lama; sehingga kembali menjadi duaDNA baru yang sama persis.3) Teori semikonservatit menyatakan bahwa dua pita dari double helix memisahkan diri danmasing-masing pita yang lama mendapatkan pasangan pita baru seperti pasangannyayang lama, sehingga terbentuklah dua DNA baru yang sama persis.Peristiwa replikasi DNA pertama kah diselicliki pada tahun 1957 oleh Taylor clan kawan-kawandengan menggunakan nitro-gen radioaktif N15 yang dilabelkan dalam timidin. Timidin ialah senyawa antara timin dan deoksiribosa. Percobaan Taylor dan kawan-kawan ini diperkuat oleh penelitian Matthew Meselson dan Franklin Stahl (1958). Replikasi berlangsung pada sel-selmuda saat interface pada pembelahan mi-tosis. Proses ryplikasi DNA ini melibatkan beberapaenzim, antara lain :
1) helikase, untuk mempermudah mem buka rantai ganda DNA menjadi dua buah rantai tunggal
2) polimerase, untuk menggabungkan deoksiribonukleosida trifosfat3) ligase, untuk menyambung bagian-bagian rantai tunggal DNA yang baru terbentuk.

2. RNA

Seperti halnya DNA, RNA mempunyai daya absorpsi maksimum terhadap sinar violet denganpanjang gelombang ±260 milimikron, serta menyerap warna yang bersifat basa. Menurut peranan dan tempat terdapatnya, ada macam-macam RNA, antara laina.
J. RNA duta, disebut juga mRNA (messenger RNA), dibentuk oleh DNA di dalam nukleus,berperan membawa kode genetika dari DNAb.
J. RNA ribosom (rRNA) dibentuk oleh DNA, banyak terdapat di dalam ribosomc.
J. RNA transfer (tRNAI, dibentuk oleh DNA, berada dalam sitoplasma, berperan mengikatasam amino.

3. Peran DNA dan RNA dalam Sintesis Protein

Sintesis protein membutuhkan bahan dasar asam amino, dan berlangsung di dalam inti sel danribosom. Secara garis besar, sintesis protein berlangsung melaluui dua tahap yaitu transkripsi dantranlasi. Sintesis ini melibatkan DNA, RNA, dan ribosom.

BAB 4 EVOLUSI

A. Teori Evolusi

           Saat ini, kehidupan masa lampau itu hanya dapat ditemukan bukti-buktinya, yang berupa fosil. Pernahkah Anda melihat film-film tentang kehidupan dinosaurus atau kingkong? Film-film tersebut berusaha untuk memberikan gambaran tentang kehidupan masa lampau. Semua makhluk hidup berasal dari mahkluk hidup sebelumnya yang dapat muncul dengan variasi baru sehingga menyebabkan terjadinya keanekaragaman makhluk hidup. Adanya variasi-variasi tersebut dapat menyebabkan spesies baru. Peristiwa ini dikenal dengan istilah evolusi.
          Jadi,evolusi adalah proses kompleks pewarisan sifat organisme yang berubah dari generasi ke generasi dalam kurun waktu jutaan tahun. Teori tentang evolusi merupakan teori yang tetap hangat dipertentangkan sampai saat ini. Banyak tokoh yang berpendapat tentang hal ini, tetapi belum ada satu teori yang dapat menjawab semua fakta dan kejadian tentang sejarah perkembangan makhluk hidup.
          Beberapa teori dari para ahli yang menjadi dasar dari teori evolusi, di antaranya sebagai berikut.
1. teori evolusi Aristoteles (384-322 SM).
          Aristoteles adalah seorang filosof yang berasal dari Yunani, yang mencetuskan teori evolusi. Ia mengatakan bahwa evolusi yang terjadi berdasarkan metafisika alam, maksudnya metafisika alam dapat mengubah organisme dan habitatnya dari bentuk sederhana ke bentuk yang lebih kompleks.
2. teori evolusi Anaximander (500 SM0.
          Anaximander juga merupakan seorang filosof yang berasal dari Yunani. Ia berpendapat bahwa manusia berawal dari makhluk akuatik mirip ikan dan mengalami proses evolusi.
3. teori evolusi Empedoclas (495-435 SM).
          Empedoclas adalah seorang filosof Yunani. Ia mengemukakan teori bahwa kehidupan berasal dari lumpur hitam yang mendapat sinar dari matahari dan berubah menjadi makhluk hidup. Evolusi terjadi dengan dimulainya makhluk hidup yang sederhana kemudian berkembang menjadi sempurna dan akhirnya menjadi beraneka ragam seperti sekarang ini.
4. teori evolusi Erasmus Darwin (1731-1802).
          Erasmus Darwin adalah kakek dariCharles Robert Darwin, seorang tokoh evolusi berkebangsaan Inggris. Teorinya adalah bahwa evolusi terjadi karena bagian fungsional terhadap stimulasi adalah diwariskan. Ia menyusun buku yang berjudul Zoonamia yang menentang teori evolusi dari Lamarck.
5. teori evolusi Count de Buffon (1707-1788).
          Buffon berpendapat bahwa variasi-variasi yang terjadi karena pengaruh alam sekitar diwariskan sehingga terjadi penimbunan variasi.
6. teori evolusi Sir Charles Lyell (1797-1875).
          Lyell adalah seorang ilmuwan yang berasal dari Skotlandia dengan bukunya yang terkenal berjudul Principles of Geology. Di dalam bukunya tersebut Lyell berpendapat bahwa permukaan bumi terbentuk melalui proses bertahap dalam jangka waktu yang lama.
7. teori evolusi Jean Baptise de Lamarck.
          Jean Baptise de Lamarck (1744 – 1829) seorang ahli biologi kebangsaan Perancis, memiliki suatu gagasan dan menuliskannya dalam bukunya berjudul “Philoshopic”. Dalam bukunya tersebut Lamarck mengatakan sebagai berikut. ‘’Lingkungan mempunyai pengaruh pada ciri-ciri dan sifat-sifat yang diwariskan melalui proses adaptasi lingkungan. Ciri dan sifat yang terbentuk akan diwariskan kepada keturunannya. Organ yang sering digunakan akan berkembang dan tumbuh membesar, sedangkan organ yang tidak digunakan akan mengalami pemendekan atau penyusutan, bahkan akan menghilang’’.
          Contoh yang dapat digunakan oleh Lamarck adalah jerapah. Menurut Lamarck, pada awalnya jerapah memiliki leher pendek. Karena makanannya berupa daun-daun yang tinggi, maka jerapah berusaha untuk dapat menjangkaunya. Karena terbiasa dengan hal ini maka semakin lama, leher jerapah menjadi semakin panjang dan pada generasi berikutnya akan lebih panjang lagi.
          Teori Lamarck ditentang oleh Erasmus Darwin (kakek dari Charles Darwin) yang mengatakan bahwa populasi jerapah adalah heterogen, ada yang berleher pendek dan ada yang berleher panjang. Jerapah-jerapah tersebut berkompetisi untuk mendapatkan makanan. Dari persaingan tersebut jerapah berleher panjang akan menang dan akan tetap hidup, sifat ini akan diwariskan kepada keturunannya. Jerapah yang berleher pendek akan mati dan perlahan-lahan mengalami kepunahan.

8. teori evolusi Charles Robert Darwin (1809–1882).
          Charles Robert Darwin adalah seorang ilmuwan berkebangsaan Inggris yang melakukan pelayaran pada tahum 1831. Dengan menggunakan kapal HMS Beagel, ia melakukan pelayaran menuju ke Kepulauan Galapagos, yang merupakan kepulauan terpencil kurang lebih 1050 km dari dari daratan utama Amerika Serikat. Dalam pelayarannya hingga sampai di Kepulauan Galapagos tersebut Charles Darwin menemukan dan mengamati berbagai macam burung Finch yang memiliki berbagai macam bentuk paruh. Perbedaan morfologi tersebut ternyata menunjukkan adanya hubungan kekerabatan dengan burung yang ada di Amerika Serikat.

          Pada abad ke-18 seorang ahli ekonomi Thomas Robert Malthus seorang berkebangsaan Inggris (1766 – 1834) mengemukakan pendapatnya dalam bukunya yang berjudul ‘’An Essay on the Principle of Population’’. Malthus menyimpulkan bahwa jumlah penduduk naik seperti deret ukur (1, 2, 4, 8, 16, …) sedangkan bahan makanan yang tersedia naik seperti deret hitung (1, 2, 3, 4, 5, …).
          Dari teori tersebut dapat disimpulkan bahwa jumlah kenaikan penduduk lebih cepat daripada kenaikan produksi pangan. Fenomena ini mengakibatkan makhluk hidup harus melakukan perjuangan agar terus bertahan. Sifat-sifat yang mendukung akan dipertahankan, sedangkan sifat-sifat yang tidak mendukung akan hilang. Makhluk hidup yang mampu bertahan hidup dan mampu beradaptasi dengan lingkungannya akan lolos dari seleksi alam.
          Alfred Russel Wallace (1823-1913) mengadakan pengamatan tentang adanya penyebaran flora dan fauna di wilayah oriental yaitu Sumatera, Jawa, dan Kalimantan yang ternyata mempunyai banyak persamaan dengan wilayah Australia dan Maluku serta Sulawesi sebagai daerah transisi.
          Dengan gagasan dan teori kedua tokoh yaitu, Malthus dan Wallace, maka Darwin menggunakan teori evolusinya lebih lanjut. Ide-ide Darwin berdasarkan hasil observasinya antara lain seperti berikut. Tidak ada individu yang sama. Antara individu satu dengan yang lainnya mempunyai perbedaan atau variasi walaupun dalam satu spesies dan variasi tersebut bersifat menurun.
          Setiap populasi cenderung bertambah banyak karena mempunyai kemampuan untuk bereproduksi. Bertambahnya populasi tidak akan berjalan terus-menerus, tetapi kenaikan populasi akan dipengaruhi oleh faktor-faktor pembatas. Jumlah individu yang dilahirkan lebih banyak daripada individu yang dapat bertahan hidup. Individu-individu akan mengadakan persaingan untuk mendapatkan makanan agar dapat mempertahankan hidupnya.
          Adanya seleksi alam akan mengakibatkan individu harus beradaptasi dengan lingkungannya. Individu yang dapat beradaptasi akan dapat terus hidup dan akan mewariskan sifat-sifatnya pada keturunannya. Dalam perkembangannya, individu tersebut akan mengalami perubahan-perubahan secara berangsur-angsur dari generasi ke generasi yang mengarah pada terbentuknya spesies baru, sedangkan yang tidak mampu beradaptasi akan mati dan punah.
          Ide Darwin tersebut dituangkan dalam bukunya yang berjudul ‘’On The Origin Spesies By Means Of Natural Selection’’, yang berarti terjadinya spesies baru melalui proses seleksi alam, dan ‘’The Preservation Of Favored Races In The Strunggla For Live’’ yang berarti, setiap individu harus berusaha mendapatkan kebutuhan untuk kelangsungan hidup. Dari berbagai teori Darwin yang dijelaskan di atas, maka dapat ditarik kesimpulan seperti berikut.
          Spesies yang ada sekarang berasal dari spesies yang hidup di masa lampau. Evolusi yang terjadi melalui proses seleksi alam. Proses evolusi dipengaruhi oleh lingkungan. Bukti evolusi tersebut dapat ditemukan pada kupu-kupu Biston betularia. Spesies kupu-kupu ini hidup pada waktu sebelum revolusi industri di Inggris, hewan ini kebanyakan berwarna putih atau cerah, tetapi setelah terjadi revolusi industri, kupu-kupu yang banyak ditemukan adalah berwarna hitam atau gelap. Coba Anda pikirkan mengapa demikian! Coba Anda kaitkan dengan teori-teori yang sudah dijelaskan sebelumnya.
 9. August Weismann (1934 – 1914).
          Weismann berpendapat bahwa sel-sel tubuh tidak dipengaruhi oleh lingkungan dalam penurunannya, melainkan berdasarkan pada prinsip genetika. Weismann melakukan percobaan untuk membuktikan teorinya tersebut. Perlakuan diberikan kepada dua tikus yang dipotong ekornya dan kemudian kedua tikus tersebut dikawinkan. Hasilnya adalah generasi keturunannya masih berekor panjang sampai generasi ke-21.
          Dari percobaan yang dilakukan tersebut maka akhirnya Weismann menarik kesimpulan seperti berikut. Perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak diwariskan kepada generasi berikutnya. Evolusi merupakan masalah genetika, artinya evolusi adalah gejala seleksi alam terhadap faktor-faktor genetika.

B. Macam-macam Evolusi.

Berbagai macam teori evolusi yang dicetuskan oleh para tokoh tersebut, akan menjadi dasar pemikiran tentang evolusi selanjutnya.
Proses evolusi dapat dibedakan atas dasar faktor-faktor berikut.
          1. Evolusi berdasarkan arahnya.
          Berdasarkan arahnya evolusi dibedakan menjadi dua.
                   a. Evolusi progresif => evolusi menuju pada kemungkinan yang dapat bertahan hidup (survival). Proses ini dapat dijumpai melalui peristiwa evolusi yang terjadi pada burung Finch.
                   b. Evolusi regresif => proses menuju pada kemungkinan kepunahan. Hal ini dapat dijumpai melalui peristiwa evolusi yang terjadi pada hewan dinosaurus.
          2. Evolusi berdasarkan pada skala perubahannya.
          Berdasarkan skala perubahannya, evolusi dapat dibedakan menjadi dua.
                   a. Makro evolusi => perubahan evolusi yang dapat mengakibatkan perubahan dalam skala besar. Adanya makroevolusi dapat mengarah kepada terbentuknya spesies baru.
                   b. Mikro evolusi. Berkebalikan dengan makroevolusi, mikroevolusi adalah proses evolusi yang hanya mengakibatkan perubahan dalam skala kecil. Mikroevolusi ini hanya mengarah kepada terjadinya perubahan pada frekuensi gen atau kromosom.
          3. Evolusi berdasarkan hasil akhir.
Berdasarkan hasil akhir, evolusi dapat dibedakan menjadi dua.
                   a. Evolusi divergen => proses evolusi yang perubahannya berasal dari satu spesies menjadi banyak spesies baru. Evolusi divergen ditemukan pada peristiwa terdapatnya lima jari pada vertebrata yang berasal dari nenek moyang yang sama dan sekarang dimiliki oleh bangsa primata dan manusia.
                   b. Evolusi konvergen => proses evolusi yang perubahannya didasarkan pada adanya kesamaan struktur antara dua organ atau organisme pada garis sama dari nenek moyang yang sama. Hal ini dapat ditemukan pada hiu dan lumba-lumba. Ikan hiu dan lumba-lumba terlihat sama seperti organisme yang berkerabat dekat, tetapi ternyata hiu termasuk dalam pisces, sedangkan ikan lumba-lumba termasuk dalam mamalia.

C. Mekanisme Evolusi.

          Proses evolusi dapat terjadi karena variasi genetik dan seleksi alam. Adanya variasi genetik akan memunculkan sifat-sifat baru yang akan diturunkan. Variasi genetik ini disebabkan karena adanya mutasi gen. Seleksi alam juga merupakan mekanisme evolusi. Individu-indivu akan beradaptasi dan berjuang untuk mempertahankan hidupnya, sehingga individu akan mengalami perubahan morfologi, fisiologi, dan tingkah laku.
Faktor-faktor yang berpengaruh di dalam mekanisme evolusi antara lain seperti berikut.
          a. Evolusi. Peristiwa mutasi akan mengakibatkan terjadinya perubahan frekuensi gen, sehingga akan mempengaruhi fenotipe dan genotipe. Mutasi dapat bersifat menguntungkan dan merugikan. Sifat menguntungkan maupun merugikan tersebut terjadi jika: dapat menghasilkan sifat baru yang lebih menguntungkan, dapat menghasilkan spesies yang adaptif, memiliki peningkatan daya fertilitas dan viabilitas. Selain menguntungkan, ada kemungkinan mutasi bersifat merugikan yaitu menghasilkan sifat-sifat yang berkebalikan dengan sifat-sifat di atas.
          b. Seleksi alam dan adaptasi. Proses adaptasi akan diikuti dengan proses seleksi. Individu yang memiliki adaptasi yang baik akan dapat mempertahankan hidupnya, memiliki resistensi yang tinggi dan dapat melanjutkan keturunannya. Sedangkan individu yang tidak dapat beradaptasi akan mati selanjutnya akan punah. Untuk memahami adaptasi dan seleksi alam.
          c. Aliran gen. Dengan adanya aliran gen maka akan terjadi perpindahan alel di antara populasi-populasi melalui migrasi dan individu yang kawin.
          d. Perkawinan yang tidak acak. Perkawinan tak acak dapat mengakibatkan alel yang membawa sifat lebih disukai akan menjadi lebih sering dijumpai dalam populasi, sedangkan alel dengan sifat yang tidak disukai akan berkurang dan mungkin akan hilang dari populasi. Perkawinan yang terjadi antar keluarga dekat dapat mengakibatkan frekuensi gen abnormal atau gen resesif.
          e. Genetik drift. Genetik Drift merupakan perubahan secara acak pada frekuensi gen dari populasi kecil yang terisolasi. Keadaan ini dapat Anda jumpai pada populasi terisolir kaum Amish di Amerika, ternyata ada yang membawa alel yang menyebabkan sifat cebol satu dari setiap seribu kelahiran. Hasil perkawinan secara acak tidak akan mengubah populasi tertentu. Penghitungan populasi secara acak tersebut dapat ditentukan dengan hukum Hardy Weinberg.
          Hukum Hardy Weinberg menyatakan bahwa frekuensi gen dalam populasi dapat tetap distabilkan dan tetap berada dalam keseimbangan dari satu generasi. Syarat terjadinya prinsip ini adalah: perkawinan secara acak, tidak ada seleksi alam, jumlah populai besar, tidak terjadinya mutasi maju atau surut, tidak ada migrasi. Secara umum, hukum Hardy Weinberg dapat dirumuskan sebagai berikut. Bila frekuensi alel A di dalam populasi diumpamakan p Frekuensi alel a diumpamakan q Hasil perkawinan heterozigote antara Aa × Aa akan diperoleh hasil sebagai berikut:
 1) Homozigot dominan AA = p × p = p2
 2) Heterozigot 2 Aa = 2p × q = 2pq
3) Homozigot resesif = aa = q × q = q2 Sehingga persamaan rumusnya adalah: p2 (AA) + 2 pq (Aa) + q2 (aa) karena (p + q)2 = 1, maka p + q = 1, sehingga p = 1 – q D. Spesiasi. Makhluk hidup selalu mengalami perubahan secara perlahan-lahan dalam jangka waktu yang lama. Perubahan yang terjadi sedikit demi sedikit dapat menghasilkan struktur yang menyimpang dari aslinya, dan akhirnya terbentuk spesies baru. Proses terbentuknya spesies baru disebut spesiasi.
          Hal-hal yang mempengaruhi terbentuknya spesies baru antara lain sebagai berikut.

1. Domestikasi. Domestikasi merupakan bagian dari usaha pemuliaan tanaman dan hewan. Usaha yang dilakukan yaitu dengan cara membudidayakan tumbuhan dan hewan yang liar untuk dijinakkan. Misalnya budidaya ayam hutan dengan cara dikawinkan dengan ayam kampung akan menghasilkan ayam bekisar. Ayam bekisar merupakan pembentukan spesies baru yang sifatnya mandul. Pada proses domestikasi, tumbuhan dan hewan dapat memiliki sifat yang menyimpang dari jenis aslinya sehingga akan terbentuk spesies yang baru.

2. Poliploidi. Coba Anda ingat pengertian poliploid pada bab 6 tentang mutasi! Poliploid merupakan peristiwa penggandaan jumlah kormosom yang melebihi aslinya, misalnya dari 2n menjadi 3n. Poliploid dapat terjadi melalui dua cara antara lain seperti berikut.
          a. Autopoliploidi Peristiwa ini terjadi pada kromosom homolog atau terjadi dengan sendirinya, mungkin disebabkan karena faktor alam. Faktor-faktor yang menyebabkan autopoliploid antara lain radiasi alam, sinar ultraviolet matahari, dan lain-lain. Adanya faktor-faktor alami tersebut dapat menyebabkan kromosom gagal berpisah. Misalnya bunga Oenthera lamarchiaus yang memiliki kromosom 24 kemudian mengalami poliploid menjadi spesies yang baru yaitu Oenathera gigas yang memiliki kromosom berjumlah 28. Spesies baru yang dihasilkan bersifat mandul.
          b. Allopoliploid Peristiwa ini terjadi pada kromosom nonhomolog yang merupakan peristiwa penggandaan jumlah kromosom akibat peristiwa persilangan. Misalnya semangka dengan kromosom 2n disilangkan dengan semangka yang berkromosom 4n, akan dihasilkan spesies baru yang memiliki kromosom 3n yang bersifat mandul (tidak menghasilkan biji).

3. Mekanisme isolasi. Mekanisme isolasi merupakan proses pembentukan individu baru dengan batasan-batas tertentu. Faktor-faktor yang menjadi pembatas adalah habitat yang berbeda, iklim yang berbeda, gunung yang tinggi, pematangan sel kelamin yang tidak bersama. Mekanisme isolasi dibedakan menjadi tiga.
          a. Mekanisme yang mencegah terbentuknya hibrida. Penyebab tidak terbentuknya hibrida antara lain tidak dimungkinkannya adanya pembuahan karena sel sperma tidak dapat mencapai sel telur. Dalam hal ini harus dilakukan pembuahan dengan inseminasi buatan. Peristiwa ini dapat Anda temui pada tanaman tembakau. Kegagalan terbentuknya hibrid juga disebabkan karena embrio yang tidak dapat tumbuh, misalnya pada Rana pipiens.
          b. Mekanisme yang mencegah terjadinya perkawinan. Faktor-faktor yang menyebabkan gagal mengadakan perkawinan antara lain seperti berikut.
          1) Populasi terpisah secara fisik, misalnya dipisahkan gunung, laut, padang pasir, dan lain-lain. Individu yang spesiesnya sama apabila terpisah habitatnya dan memiliki lingkungan yang berbeda maka akan menghalangi terjadinya perkawinan secara alamiah.
          2) Mengalami iklim yang berbeda. Apabila pematangan sel kelamin dari dua individu tidak bersamaan maka hal ini menyebabkan gagal kawin secara alami. Misalnya pada tumbuhan Pinus radiata yang berbunga setiap bulan Februari dan Pinus muricata yang berbunga pada bulan April.
          3) Perbedaan perilaku pada spesies mengakibatkan dua spesies terpisah sehingga tidak dapat saling melakukan perkawinan.

Bab 5
Bioteknologi

Pengertian Bioteknologi

Bioteknologi merupakan teknologi yang memanfaatkan organisme atau bagian-bagiannya untuk mendapatkan barang dan jasa. Dalam perkembangan lebih lanjut, bioteknologi didefinisikan sebagai pemanfaatan prinsip-prinsip dan rekayasa terhadap organisme, sistem atau proses biologis untuk manghasilkan atau meningkatkan potensi organisme maupun menghasilkan produk dan jasa bagi kepentingan hidup manusia.

Jenis Bioteknologi

1. Bioteknologi Konvensional

Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi sederhana yang menerapkan ilmu biologi, biokimia. Rekayasa yang terjadi masih dalam tingkat yang terbatas. Bioteknologi konvensional menggunakan jasad hidup secara utuh. Proses biokimia dan proses genetik terjadi secara alami. Manipulasi yang dilakukan dalam bioteknologi ini hanya sebatas manipulasi pada lingkungan dan media tumbuh serta tidak sampai pada tahap rekayasa genetika. Seandainya ad, rekayasa yang berlangsu

ng bersifat sederhana dan perubahan yang terjadi tidak tepat sasaran. Biotektologi

konvensioanal tidak dipakai untuk pembuatan produk secara mahal dan menggunakan biaya yang relatif rendah, selain itu ilmu yang digunakan pun biasanya diwariskan secara turun-temurun.

2. Bioteknologi Modern

Bioteknologi modern telah menggunakan teknik rekayasa tingkat tinggi dan terarah sehingga hasilnya dapat dikendalikan dengan baik. Teknik yang sering digunakan adalah dengan melakukan manipulasi genetik pada suatu jasad hidup secara terarah sehingga diperoleh hasil sesuai dengan yang diinginkan.

Teknik yang digunakan dalam bioteknologi modern adalah teknik manipulasi bahan genetik (DNA) secara in vitro, yaitu proses biologi yang berlangsung di luar sel atau organisme, misalnya dalam tabung percobaan. Oleh karena itu, bioteknologi modern juga dikenal dengan rekayasa genetika, yaitu proses yang ditujukan untuk menghasilkan organism transgenik. Organisme transgenik adalah organisme yang urutan informasi genetik dalam kromosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki.  

Berbeda dengan bioteknologi konvensional,bioteknologi modern sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir, yaitu :

1.)  Kultur Jaringan Tumbuhan

Kultur jaringan tumbuhan merupakan teknik menumbuhkembangakan bagian tanaman, baik berupa sel, jaringan, atau organ dalam kondisi aseptik secara in vitro. Kultur jaringan dapat dilakukan karena adanya sifat totipotensi, yaitu kemampuan setiap sel tanaman untuk tumbuh menjadi individu baru bila berada dalam lingkungan yang sesuai. Teori ini pertama kali dikemukakan oleh G. Haberlandt (ahlli fisiologi Jerman pada tahun 1898). Teori kemudian diuji ulang oleh F.C. Steward pada tahun 1969 dengan menggunakan satu sel emplur wortel.
lihat gambar berikut 

Dalam percobaannya, Steward dapat menumbuhkan satu sel empulur tersebut menjadi satu individu wortel.

Dalam kultur jaringan, tanaman yang akan dikulturkan sebiknya berupa jaringan muda yang sedang tumbuh, misalnya akar, daun muda, dan tunas. Bagian tumbuhan yang akan dikultur disebut sebagai eksplan.

a)  Teknik Kultur Jaringan

Tanaman dengan teknik kultur jaringan dapat diperoleh dengan empat tahap sebagai berikut.

1.  Tahap inisiasi adalah tahap penanaman eksplan ke dalam media. Media yang digunakan adalah media cair yang terdiri dari zat nutrisi dan zat pengatur tumbuh.

2.  Tahap multiplikasi (perbanyakan kultur), eksplan akan tumbuh menjadi jaringan seperti kalus berwarna putih disebut protocorm like body (PLB).

3.  Tahap menghasilkan plantlet, PLB berkembang menjadi tanaman kecil yang disebut plantlet.

4.  Tahap aklimatiasi, plantlet dipisah-pisahkan dan dikultur dalam media padat. Setelah plantlet tumbuh menjadi tanaman yang sempurna, maka tanaman tersebut dipindah ke polybag.

Kultur jaringan akan berhasil dengan baik apabila syarat-syarat yang diperlukan terpenuhi. Syarat-syarat tersebut antara lain, yaitu :

1.  Pemilihan eksplan sebagai bahan dasar untuk pembentukan kalus.

2.  Penggunaan medium yang cocok.

3.  Keadaan aseptik.

4.  Pengaturan udara yang baik.

b)  Manfaat dan Kelemahan Kultur Jaringan

Dengan melakukan kultur jaringan tumbuhan dapat diperoleh manfaat sebagai berikut.

1.  Mendapat bibik banyak dalam waktu singkat yang identik dengan induknya.

2. Bibit terhindar dari hama dan penyakit.

3.  Menghasilkan varietas baru seperti yang dikehendaki.

4.  Mendapat hasil metabolisme tumbuhan (metabolit sekunder), misalnya karet, resin, tanpa areal tanaman yang luas dan tidak perlu menunggu tumbuhan dewasa.

5.  Melestarikan tanaman-tanaman  yang hampir punah.

Selain memiliki manfaat, kultur jaringan juga memiliki kelemahan-kelemahan yaitu sebagai berikut.

1.  Diperlukan biaya yang relatif tinggi.

2.  Hanya mampu dilakukan oleh orang-orang tertentu saja, karena memiliki keahlian khusus.

3.  Bibit hasil kultur jaringan memerlukan proses aklimatiasi, karena terbiasa dalam kondisi lembap dan aseptik.

2.)   Rekayasa Genetika

Rekayasa genetika adalah suatu proses perubahan gen-gen dalam tubuh makhluk hidup. Rekayasa genetika dilakukan dengan cara mengisolasi dan mengidentifikasi serta memperbanyak gen yang dikehendaki.

Berbagai teknik rekayasa genetika berkembang dimungkinkan karena ditemukannya :

a)  Enzim restriksi endonuklease yang dapat memotong benang DNA.

b)  Enzim ligase yang dapat menyambung kembali benang DNA.

c)   Plasmid yang dapat digunakan sbagai wahana memindahkan potongan benang DNA tertentu ke dalam sel mikroorganisme.

contohnya:

Teknik rekayasa genetika  dapat dilakukan melalui :

1.   Rekombinasi DNA

Rekombinasi DNA adalah proses penyambung 2 DNA dari organisme yang berbeda. Hasil penggabungan DNA dari individu yang tidak sama inj disebut dengan DNA rekombinan. Gen dari satu individu yang disisipi atau digabungkan pada gen individu yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik. Rekombinasi DNA dapat terjadi secara alami dan buatan. Secara alami dapat terjadi dengan cara :

a)  Pindah silang, yaitu tukar menukar kromatid pada kromosom homolog sehingga DNA terputus dan tersambungkan secara silang.

b)  Transduksi,yaitu bersambungnya DNA bakteri yang satu dengan bakteri yang lain dengan prantara virus.

c)  Tranformasi, yaitu pemindahan sifat-sifat dari satu mikroba ke mikroba lainnya melalui bagian-bagian DNA tertentu dari mikroba pertama.

Rekombinasi DNA secara buatan dilakukan dengan penyambungan DNA secara in vitro. Alas an dilakukan rekombinasi DNA ini adalah :

a)  Strutur DNA semua spesies sama.

b)  DNA dapat disambung-sambungkan.

c)   Ditemukan enzim pemotong dan penyambung.

d)  Gen dapat terekspresi  di sel apapun.

Teknologi rekombinasi DNA memerlukan suatu prantara atau vektor untuk memasukkan gen ke dalam sel target berupa plasmid bakteri, sehingga merupakan bentuk teknologi plasmid. Plasmid adalah lingkaran kecil DNA bakteri atau eukariota bersel satu yang dapat bereplikasi. Alasan dipilihnya plasmid bakteri adalah :

a)  Memiliki kemampuan memperbanyak diri melalui proses replikasi dan mudah disisipi gen lain.

b)  Pasmid dapat dipindah ke sel bakteri lain.

c)   Sifat plasmid pada keturan bakteri sama dengan induknya karena plasmid tidak terikat dengan kromosom inti.

d)  Merupakan molekul DNA yang mengandung gen tertentu.

Metode rekombinasi DNA adalah :

a)  Identifikasi gen yang diinginkan, dilakukan pada gen donor.

b)  Isolasi gen donor, dilakukan dengan cara memotong gen donor dari DNA sekitar yang mengelilinginya.

c)  Ekstrasi plasmid (cincin DNA) dari sel bakteri.

d)  Membuka plasmid dan menyisipkan potongan DNA pembawa informasi yang dikehendaki.

e)  Memasukkan plasmid berisi DNA rekombinan ke dalam sel bakteri.

f)   Membiakkan bakteri yang telah direkayasa di dalam tabung fermentasi.

Contoh rekombinasi DNA pada bakteri adalah pada pembuatan insulin oleh bakteri E. coli.

2.   Teknik Hibridoma/Fusi Sel.

Teknik hibridoma adalah penggabungan 2 sel dari organisme berbeda ataupun sama (fusi sel) sehingga menghasilkan sel tunggal berupa sel hybrid (hibridoma) yang memiliki kombinasi sifat dari kedua sel tersebut. Proses penggabungan sel menggunakan tenaga listrik, sehingga prosesnya disebut elektrofusi.

Hal-hal yang diperlukan dalam teknik hibridoma, yaitu :

a)  Sel umber gen adalah sel-sel yang memiliki sifat yang diinginkan.

b)  Sel wadah adalah sel yang mampu membelah dengan cepat (misalnya sel mieloma).

c)  Fusi gen adalahza-zat yang mempercepat fusi sel (misalnya NaNO₃).

Teknik hibridoma dapat dimanfaatkan untuk pembuatan produk penting, misalnya antibodi monoclonal, pembentukan spesies baru, dan pemetaan kromosom.

3.   Kloning

Kloning berasal dari bahasa inggris clonning yang berarti suatu usaha untuk menciptakan duplikat suatu organisme melalui proses aseksual. Tujuan utama kloning adalah untuk mengisolasi gen yang diinginkan dari seluruh gen yang ada (kromoson) pada organisme donor. Untuk mencapai tujuan tersebut, kloning dapat dilakukan dengan kloning embrio dan transfer inti. Kloning embrio dilakukan dengan fertilisasi in vitro, misalnya kloning pada sapi yang secara genetik identik untuk memproduksi hewan ternak.

 Sedangkan kloning dengan tanspfer inti yaitu pemindahan inti sel yang satu ke sel lain sehingga diperoleh individu baru yang memiliki sifat baru sesuai inti yang diterimanya. Kloning dengan transfer inti dilakukan dengan menggunakan sel somatis sebagai sumber gen. Contoh kloning dengan transfer inti adalah domba Dolly.

Penerapan Bioteknologi pada Beberapa Bidang

1. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Medis dan Kesehatan

Penerapan ini disebut sebagai bioteknologi merah, diawali dengan tahap analisa atau diagnosa suatu penyakit dan pengobatan sebuah penyakit. Beberapa contoh bioteknologi di bidang medis dan kesahatan misalnya penggunaan mikroorganisme pada antibiotik atau vaksin, penggunaan mikroorganisme pada hormon pada penyakit diabetes mellitus, bayi tabung, Antibodi Monoklonal, penggunaan sel intuk untuk pengibatan penyakit sroke, dan terapi gen untuk penyembuhan penyakit genetis.

2. Penerapan Bioteknologi dalam Bidang Pertanian dan Peternakan

Bioteknologi ini bioteknologi hijau, dilakukan dengan memodifikasi genetik dan rekayasa genetika untuk memperoleh varietas unggul, produksi tinggi, kandungan gizi tinggi, tahan hama, patogen, dan herbisida. Hal ini memberikan sumbangan besar terhadap kemajuan ilmu pemuliaan tanaman (plant breeding) dan kehidupan manusia bahkan berdampak pada kemajuan ekonomi manusia itu sendiri.

3. Penerapan Bioteknologi dalam bidang pertambangan (biometalurgi)

Di bidang pertambangan berkembang bioteknologi untuk memisahkan logam dari bijihnya yaitu dengan pemanfaatan bakteri Thiobacillus ferroxidans. Bakteri ini merupakan bakteri kemolitotrof yang mampu memisahkan logam dari bijihnya. Energy yang digunakan Thiobacillus ferroxidans dalam memisahkan logam dari bijihnya berasal dari hasil oksidasi senyawa anorganik khususnya senyawa besi dan belerang. Asam sulfat dari besi sulfat melarutkan logam dari bijihnya.

Berikut ini adalah tahapan bakteri dalam memisahkan tembaga dari bijihnya, yaitu :

a.  Bakteri bereaksi dengan melarutkan senyawa belerang dan besi dalam batuan. Selanjutnya, bakteri mengoksidasi Fe²⁺ menjadi Fe^3+.

b.  Unsure S dalam FeS₂ bereakasi dengan ion hydrogen dan molekul oksigen membentuk H₂SO₄.

c.  Ion Fe³⁺ pada bijih yang mengandung CuSO₄ mengoksidasi ion Cu⁺ menjadi Cu²⁺ dan bereaksi dengan SO₄^2- dari H₂SO₄ sehingga membentuk CuSO_4.

d.  Reaksi selanjutnya adalah sebagai berikut :

CuSO₄  + 2Fe + H₂SO₄ → 2FeSO₄ + Cu + 2H⁺

4. Penerapan Bioteknologi dalam  Bidang Lingkungan (Biromediasi)

a.  Pengolahan Limbah Cair

Limbah cair organic dapat diuraikan oleh bakteri anaerob menghasilkan bahan bakar alternative (biogas). Limbah cair yang mengandung protein, lemak, dan karbohidrat difermentasikan oleh metanobakterium secara anaerob sehingga mampu menghasilkan biogas.

b.  Pengolahan Sampah/Limbah padat

Pengolahan sampah dengan bantuan mikroba adalah dengan cara pengomposan sampah-sampah organic. Pengomposan dapat dilakukan dengan aerobic maupun anaerobik.

c.  Plastik Biodegradable

Salah satu usaha untuk mengurangi limbah plastic yang menimbulkan pencemaran adalah dengan cara memproduksi plastic yang mudah terurai (biodegradable) melalui bioteknologi. Mikroba yang mampu membuat plastic biodegradable antara lain Alxaligenes eutrophus. Plastic biodegradable lainnya adalah pululan yang diproduksi oleh Aureobasidium pullulans.

d.  Pengolahan Limbah Minyak

Mikroorganisme yang berperan dalam mengatasi limbah minyak, yaitu :

1)  Pseudomonas hasil rekayasa genetika oleh Dr. Chakrabarty mampu membersihkan senyawa hodrokarbon dalam tumpahan minyak bumi dengan cara memecah ikatan hidrokarbon minyak.

2)  Acinetobacter calcoacetinius mampu memproduksi emulsan yang menyebabkan minyak bercampur dengan air sehinggga dapat dipecah oleh mikroba.

3)  Zhantomonas campestris dapat mengumpulkan tumpahan minyak setelah sebelumnya minyak diberi gum xanthan untuk mengentalkan.

Dampak Bioteknologi dan Cara Pencegahan Terhadap Dampak Negatif Bioteknologi

Bioteknologi memiliki dampak positif  dan juga dampak negatif.

1.  Dampak Positif  Bioteknologi

Dampak positif dari bioteknologi adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkatan kesejahtraan manusia.

a.  Bioteknologi pengelolahan limbah menghasilkan produk biogas, kompos, dan lumpur aktif.

b.  Bioteknologi di bidang kedokteran dapat menghasilkan obat-obatan, antar lain vaksin , antibiotik, antibodi monoklat, dan interferon

c.  Bioteknologi dapat meningkatkan variasi dan hasil pertanian melalui kultur jaringan, fiksasi nitrogen pengendalian hama tanaman, dan pemberian hormon tumbuhan.

d.  Bioteknologi dapat menghasilkan bahan bakar dengan pengelolahan biommasa menjadi etanol (cair) dan metana (gas)

e.  Bioteknologi di bidang industri dapat menghasilkan makanan dan minuman, antara lain pembuatan roti, nata decoco, brem, mentega, yoghurt, tempe, kecap, bir dan anggur

2.   Dampak negatif bioteknologi

a.  Menimbulkan penyakit pada manusia

Gen-gen yang mengkode untuk pembentukan antibiotic dapat saja mengalami kecelakaan di dalam tubuh bakteri sehingga menyebabkan penyakit pada manusia.

b.  Menimbulkan reaksi alergi

Timbulnya alergi yang disebabkan karena mengkomsumsi produk transgenic.

c.  Mengancam kelestarian alam

• Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak berbahaya.  
•   Rekayasa genetika dapat menghasilkan gluma-gluma super.  
• Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung yang memakannya.   
• Menyebabkan kepunahan sebagian plasma nuftah asli karena yang dikembangkan sekarang hanya produk rekayasa genetika saja.

d.  Berpotensi digunakan sebagai alat perang

Beberapa orang mungkin dengan sengaja menciptakan kombinasi gen-gen baru untuk kepentingan perang (semacam senjata kimia dan senjata biologi).

Bab  Bioteknologi

Bioteknologi ialah pemanfaatan mikroba untuk membuat berbagai barang dan jasa yang diperlukan manusia.

TUJUAN BIOTEKNOLOGI

1.        Menghasilkan produk dan jasa

2.        Meningkatkan nilai tambah bahan mentah dengan memanfaatkan kemampuan mikroorganisme atau bagian‑bagiannya.

KARAKTER BIOTEKNOLOGI

1.        Adanya agen biologi

2.        Adanya penggunaan tehnologi (aplikasi penemuan ilmu)

3.        Menghasilkan produk dan jasa

               

Bioteknologi untuk terlaksananya membutuhkan bantuan,

1.        Mikrobiologi

2.        Biokimia

3.        Rekayasa Genetika

4.        Genetika

5.        Sitologi

MANFAAT BIOTEKNOLOGI

1.        Sebagai pembuatan bahan pangan seperti,

         Yoghurt dengan Lactobacillus bulgaricus

         Keju Swiss dengan Lactobacillus bulgaricus

         Mentega susu dengan Streptococcus lactis

         Sayur asin dengan ragi

         Asam sitrat dengan Aspergillus niger

         Asam amino untuk MSG dengan Corynebacterium glutamicum

2.        Sebagai protein sel tunggal (PST) sebagai bahan makanan

3.        Sebagai obat

         Antibiotika Penisilin dengan Penicillium notatum, P. chrysogenum.

         Hasil temuan Alexander Flemming tahun 1929.

         Antibodi monoklonal sebagai obat anti kanker

         Dengan ciri:

a.        Monospesifik

b.       Cepat bereaksi

c.         Membentuk antibodi yang tepat dan spesifik

4.        Sebagai pembasmi hama, menghasilkan bioinsektisida yaitu Bacillus thuringiensis untuk larva Lepidoptera dan larva Coleoptera.

5.        Sebagai pengolah pencemaran dengan Pseudomonas yang mengkonsumsi hidrokarbon.

6.        Sebagai pengolah limbah

7.        Sebagai biohidrometalurgi

 

Bioteknologi produksi pangan

Tape – tempe –brem bali – bir – anggur – cuka – keju – yoghurt – roti

Bioteknologi produksi bahan organik

Etanol – asam asetat – asam laktat – asam sitrat – butanol / aseton – gliserol – pengolahan limbah – pembuatan kompos padat

Bioteknologi produksi-produk steril

Penisilin – streptomisin – tetrasiklin – vitamin B12 – giberelin – kortison – steroid – asam amino (asam glutamat) - enzim

 

REAKSI DALAM PROSES BIOTEKNOLOGI

1.        Dapat sebagai reaksi Katabolik

2.        Dapat sebagai reaksi Anabolik

KEUNGGULAN PROTEIN SEL TUNGGAL

1.        Pembiakannnya yang sangat cepat

2.        Dapat dibiakkan pada berbagai medium tumbuh

3.        Pembiakannya tidak dipengaruhi iklim dan medium

4.        Mempunyai kandungan protein yang tinggi (   80 %)

Spirullina adalah alga biru yang merupakan sumber makanan baru dengan kadar protein 45-49%. Spirullina termasuk Divisio Cyanophyta dan Class Cyanobacter.

KULTUR JARINGAN/KULTUR SEL

Yaitu proses perbanyakan vegetatif sel/jaringan tubuh tanaman menjadi tanaman baru dengan sifat yang sama dengan tanaman asalnya.

SYARAT‑SYARAT KULTUR JARINGAN

1.        Pengaturan udara yang baik

2.        Penggunaan medium yang cocok

3.        Pemilihan eksplan (bagian tanaman) yang akan di kultur yang baik yaitu jaringan meristem

MANFAAT KULTUR JARINGAN

1.        Menghasilkan keturunan baru sesuai keinginan manusia misalnya nilai ekonomis yang tinggi dsbnya.

2.        Mendapatkan benih yang banyak dalam waktu yang singkat dan identik semuanya.

KRITERIA EKSPLAN YANG BAIK UNTUK KULTUR JARINGAN

Bagian yang selnya aktif membelah yaitu sel yang meristematis.

TUJUAN PEMANFAATAN SIFAT TOTIPOTENSI TANAMAN

1.        Untuk memperoleh anakan yang SERAGAM

2.        Untuk memperoleh anakan dalam jumlah BESAR

3.        Untuk memperoleh anakan dengan CEPAT

  

REKAYASA GENETIKA/ REKOMBINAN DNA

Yaitu penggunaan tehnik biologi yang teliti untuk menata kembali gen‑gen dengan cara menyisipkan, menambahkan, mentransfer gen dari satu individu ke individu yang lain.

Untuk dapat berlangsungnya rekayasa genetika dibutuhkan DNA sebagai satuan terkecil dari gen (pembawa sifat).

LANGKAH‑LANGKAH REKAYASA GENETIKA/TEKNOLOGI PLASMID SECARA SEDERHANA

1.        Identifikasi gen yang diinginkan (misal gen untuk insulin pada    manusia).

2.        Pemotongan kromosom dengan menggunakan enzim khusus untuk melepaskan gen

3.        Ekstraksi plasmid dari sel bakteri

4.        Pembukaan plasmid dengan menggunakan enzim lain

5.        Pemasangan gen ke dalam cincin plasmid

6.        Pemasukan plasmid ke dalam sel bakteri

7.        Menumbuhkembangkan sel bakteri

8.        Pembentukan duplikat plasmid yang mengandung gen yang dipasang baru dan menghasilkan produk yang diharapkan seperti insulin.

FAKTOR UTAMA PENYISIPAN GEN

1.        Adanya vektor (pembawa)

2.        Adanya sel bakteri

3.        Adanya enzim yang berfungsi untuk memotong dan menyambung