Ilmu Alamiah Dasar

            Biologi merupakan ilmu tentang kehidupan. Dengan biologi kita akan mempelajari kehidupan, mengorek lebih dekat bentuk-bentuk dan semua proses dalam suatu kehidupan, yang kita kenal dengan organisme. Suatu organisme selalu melakukan kerja sebagai unit dasar dari kehidupan. Unit dasar terkecil dari kehidupan baik secara fungsional maupun structural dinamakan dengan Sel.

I. ASAL-USUL KEHIDUPAN

            Ada beberapa teori yang berkembang tentang asal-usul kehidupan yang pernah berkembang :

1. Teori Abiogenesis

Teori ini mengemukakan bahwa makhluk hidup berasal dari benda/materi tak hidup/mati dan terjadi secara spontan, dikenal dengan istilah Generatio sponania.

2. Teori Biogenesis

Teori ini membantah teori abiogenesis, dalam teori biogenesis dikemukakan bahwa semua kehidupan berasal dari telur (omne vivo ex ovum), dan semua telur berasal dari kehidupan (omne ovum ex vivo), sehingga dapat dikatakan bahwa semua kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya (omne vivo ex vivum).

3. Teori Cosmozoa

Dalam teori ini mengungkapkan bahwa asal mula makhluk hidup berasal dari “spora” yang berasal dari luar angkasa.

4. Teori Ciptaan

Teori ciptaan (special creation) mengemukakan bahwa yang diciptakan bukan makhluk hidup tetapi materi pembentuknya. Faham ini mengemukakan tentang proses perkembangan materi yang pada akhirnya membentuk makhluk hidup tanpa menyinggung asal mula materi pembentuknya.

5. Teori Naturalistik

Teori ini dikenal juga dengan istilah Neobiogenesis, yang memandang bahwa terbentuknya makhluk hidup pertama di bumi ini melalui tahapan-tahapan tertentu, mulai dari molekul CH₄, NH₃, H₂, dan  H₂O, unsure-unsur yang terdapat pada atmosfir bumi purba. Pendapat ini dikemukakan oleh A.I. Oparin, sebagai titik tolak gagasannya tentang cirri makhluk hidup pertama yang heterotrof.

1.    Tahap pertama

Pada tahap ini makhluk hidup pertama disusun oleh molekul-molekul yang terdapat dalam atmosfir bumi seperti CH₄, NH₃, H₂, dan  H₂O yang saling bereaksi hingga membentuk persenyawaan organic kompleks setelah melalui beberapa tahapan, energi dinyatakan dalam keadaan melimpah, seperti energi panas dan energi radioaktif, energi matahari dan sinar kosmis.

2.    Tahap kedua

Tahap ini terjadi reaksi yang membentuk senyawa organik :

CH₄-                                                          - monosakarida

                                                                  - Gliserol dan asam lemak

NH₃ –                                                        - Asam amino

                                                                  - purin

 H₂O-                                                         - pirimidin

3.    Tahap ketiga

Selanjutnya terjadi reaksi lanjutan dari tahap kedua:

Monosakarida + monosakarida menjadi polisakarida

Asam lemak + gliserol menjadi lemak

Purin + pirimidin + asam fosfat menjadi Nukleotida

Nukleotida + nukleotida menjadi Asam nukleat.

4.    Tahap keempat

Reaksi selanjutnya adalah : Asam nukleat + Protein akan menjadi Nukleoprotein. Nukleoprotein sudah menunjukkan gejala mampu mengadakan/mengalami reproduksi, mutasi dan nutrisi.

5.    Tahap kelima

Tahap ini menunjukkan perkembangan yang lebih lanjut dari protein, yaitu protein mendapatkan selubung bahan organic dan menjadi protovirus dan atau sel awal.

Produk akhir ini mampu mengadakan sintesis, pertumbuhan, perkembangan, pengendalian internal dan melakukan fermentasi.

6.    Tahap keenam

Pada tahap ini protovirus akan menjadi virus. Sel awal yang memiliki klorofil menjadi tumbuhan, sel awal menjadi saprofitik, sel awal mampu mengadakan khemosintesis, dan sel awal ada yang memnajdi makhluk parasiter.

            Beberapa tahap dalam teori naturalistic tersebut dibuat suatu percobaan secara ilmiah dan dilakukan oleh Stanley Miller, hasil gagasan dari Harold Urey, seperti gambar yang tampak di bawah ini.

II. CIRI-CIRI KEHIDUPAN

            Makhluk hidup dapat dibedakan dengan benda mati karena organisme hidup memiliki cirri-ciri sebagai berikut:

1. Keteraturan : Semua karakteristik kehidupan yang lain muncul dari organisasi kehidupan organisme yang kompleks.
2. Reproduksi.: Organisme menghasilkan sendiri keturunannya. Kehidupan berasala dari kehdupan sebelumnya.
3. Pertumbuhan dan Perkembangan: Program-program yang dapat diwariskan yang berbentuk DNA menentukan pola pertumbuhan dan perkembangan, membentuk organisme dengan karakteristik yang hanya dimiliki oleh spesiesnya.
4. Metabolisme/Pemanfaatan energi. Organisme mengambil energi dan mentransformasinya sehingga dapat digunanakan untuk melakukan berbagai pekerjaan.
5. Respon terhadap lingkungan. Organisme akan mengadakan reaksi terhadap stimulus dari lingkungannya.
6. Homeostatis. Mekanisme-mekanisme pengatur akan menjaga agar lingkungan internal suatu organisme tetap berada pada batas-batas yang sewajarnya, walaupun lingkungan eksternalnya selalu berubah-rubah.
7. Adaptasi evolusioner. Kehidupan terus berkembang sebagai hasil dari interaksi antara organisme dengan lingkungannya. Salah satu konsekuensi dari evolusi adalah adaptasi organisme terhadap lingkungannya.

III. EVOLUSI DAN KEANEKARAGAMAN MAKHLUK HIDUP

            Evolusi merupakan suatu proses perubahan cirri sebuah spesies dalam kurun waktu yang lama, yang akhirnya sampai kepada pembentukan spesies baru. Dalam konsep evolusi tubuh suatu individu suatu populasi berubah secara structural, hal ini dapat terjadi baik pada tumbuhan maupun hewan karena setiap individu memiliki tipe-tipe yang berbeda dalam kemampuan beradaptasi (menurut Darwin, Selekasi alam) terhadap lingkungan di sekitarnya agar tetap survive.

            Suatu organisme mengalami perubahan dari generasi ke generasi (pada abad ke 20 dikenal dengan istilah prinsip-prinsip genetika). Pada organisme memiliki informasi genetic tertentu yang diturunkan (aliran gen/gen flow) dan terjadi penyimpangan genetic (genetic drift) sehingga terjadi perubahan populasi yang mengakibatkan terjadinya spesies baru (spesiasi). Beberapa proses Spesiasi dapat terjadi sebagai berikut:

1. Spesiasi Filetik, pertubahan komposisi genetic pada anggota sebuah populasi yang terjadi secara turun temurun.
2. Spesiasi allopatrik, Terjadi pemisahan populasi karena adanya penghalang fisik seperti sungai gunung, laut.
3. Spesiasi parapatrik, adanya variasi lingkungan yang mengakibatkan ketidakmampuan suatu anggota populasi melakukan reproduksi/perkawinan. (isolasi reproduksi)
4. Spesiasi simpatrik, karena terjadi poliploidi
5. Hibridisasi, sebagai hasil persilangan.

Evolusi organik sampai kepada evolusi Manusia

            Molekul CH₄, NH₃, H₂, dan  H₂O secara teori neobiogenesis akan menjadi materi organic komplek yang kemudian menjadi sel pertama yang akhirnya mampu untuk melakukan fotosintesis dan menghasilkan gas oksigen.

1. Era proteozoic (2,5 milyar –544 juta tahun yang lalu), mulai muncul prokariota sehingga terbentuknya gas oksigen.
2. Era paleozoic (544 – 250 juta tahun yang lalu), muncul eukariota yang multiseluler, pada tahap ini ditemukan 250 ribu fosil.

-          perioda kambrium, munculnya mimi purba, Trilobita

-          perioda ordovisi, munculnya lamprey, sejenis ikan

-          perioda silur, munculnya agnatha, ikan bertulang rawan (Chondricthyes), dan munculnya tumbuhan di darat

-          perioda devoni, munculnya amfibia dan serangga

-          perioda karbon, munculnya paku-pakuan dan tubuhan biji dan fungi

-          perioda perm, sebagian mengalami kepunahan dan munculnya pinus dan cemara.

3. Era Mesozoikum (250 – 65 juta tahun yang lalu) Masa keemasan reptil, dinosaurus.

-          perioda trias, mamalia mulai ada

-          perioda jura, munculnya dinosaurus, burung (archerpthyrex)

-          perioda kreta, munculnya tumbuhan berbunga (angiospermae)

Pada periode akhir ini terjadi kepunahan dan muncul plankton, bivalvia, gurita bercangkang.

4. Era senozoikum  (mulai 65 juta tahun yang lalu). Masa keemasan mamalia. Diperkiraka mulai 75 juta tahun yang lalu kera mirip manusia purba pertama muncul. Era ini terbagi dalam perioda tersier dan perioda kuartener

Evolusi Manusia

            Evolusi manusia didasarkan hanya pada fakta-fakta ditemukannya fosil-fosil yang mirip manusia, seperti :

1. Ditemukannya fosil Australopitesin (kera mirip manusia) diperkirakan hidup pada 10 – 8 juta tahun yang lalu.
2. Ditemukannya fosil Australopithecus africanus (Kenya) diperkirakan hidup pada 5,5 juta tahun yang lalu.
3. Ditemukannya fosil Australopithecus aferensis (Ethopia) diperkirakan hidup pada 3,5 juta tahun yang lalu.
4. Ditemukannya fosil Australopithecus robustus, Australophithecus boisei, diperkirakan hidup pada 2 - 1 juta tahun yang lalu. Pada masa hidupnya diperkirakan sudah hominid, suka berburu, dan mampu membuat alat, sehingga dinamakan juga Homo habilis ( tukang, pembuat alat).
5. Ditemukannya fosil Homo erectus (Pithecanthropus erectus) diperkirakan hidup pada 700.000 tahun yang lalu.
6. Ditemukannya fosil Homo erectus pekinensis diperkirakan hidup pada 500.000 tahun yang lalu.
7. Ditemukannya fosil manusia Lembah Neanderthal, diperkirakan hidup pada 150.000 – 60.000 tahun yang lalu.
8. Ditemukannya fosil manusia Cro-magnon, diperkirakan hidup pada 40.000 – 10.000 tahun yang lalu.
9. Manusia Modern (Homo sapiens), diperkirakan mulai ada sekitar 10.000 – 6.000 tahun yang lalu. Tetapi antara Manusia Cro-magnon ke Manusia Modern, masih diperlukan lagi fosil yang menunjukkan perantara dan sampai saat ini belum bisa dijelaskan atau dikenal dengan istilah rantai yang hilang atau Missing link.

IV. DASAR-DASAR TAKSONOMI DAN KLASIFIKASI

           

Setiap jenis tumbuhan maupun hewan terdiri atas sejumlah individu, sehingga seluruh jenis terdiri atas berjuta-juta individu. Anatara jenis yang satu dengan jenis yang lain berbeda/terdapat perbedaan sehingga secara keseluruhan tampak adanya keanekaragaman yang sangat besar. Oleh karena jumlah individu dan keanekaragaman begitu besar ditambah lagi dengan daya ingat manusia sanngat terbatas sehingga tidak mungkinuntuk mengenal dan mempelajari satu per satu individu, perlu diciptakan suatu cara untuk memudahkan mempelajari.

            Cara yang dipandang tepat ialah menyusun tumbuhan dan hewan ke dalam kelompok-kelompok tertentu. Kegiatan pengelompokkan ini disebut klasifikasi. Dari  klasifikasi ini dihasilkan kelompok-kelompok organisme dengan jenjang yang berbeda-beda. Jenjang yang lebih tinggi memiliki persamaan sifat lebih sedikit diantara para warganya. Jenjang yang lebih rendah memiliki persamaan sifat yang lebih banyak.

Kelompok-kelompok organismedalam berbagai jenjang ini masing-masing disebut Takson (susunan). Ilmu tentang takson dinamakan Taksonomi (hukum).

            Taksonomi merupakan teori atau praktek klasifikasi mencakup pemberian nama dan penyusunan yang sistematis dari tumbuh-tumbuhan dan hewan ke dalam kelompok-kelompok. Tata nama mulai dikenalkan oleh Linnaeus (1753) untuk tumbuhan dan 1758  untuk hewan. Selanjutnya dipakai secara umum mulai tahun 1867 (tumbuhan) dan 1898 untuk hewan. Bahasa yang digunakan adalah bahasa latin. Untuk nama spesies terdiri atas dua kata (binomial nomenclature), kata pertama menunjukka genus/marga, kata kedua menunjukkan petunjuk spesies/jenis.

Contoh klsifikasi macan tutul :

Kingdom          : Animalia

Phylum            : Chordata

Kelas               : Mamalia

Ordo                : Karnivora

Familia                        : Felidae

Genus                         : Panthera

Spesies           : Panthera tigris (macan tutul)

V. EKOLOGI

            Ekologi merupakan cabang ilmu biologi. Pada ekologi dipelajari tentang hubungan timbang balik antara makhluk hidup dan lingkungannya. Organisme merupakan suatu sistem terbuka yang terus menerus berinteraksi baik dengan lingkungan di sekitarnya maupun dengan makhluk hidup lain. Dalam proses interaksi tersebut akan terjadi aliran energi dan siklus materi.

            Energi akan mengalir dari sumber utamanya yaitu cahaya matahari, kemudin diubah oleh tumbuhan menjadi energi kimia dalam bentuk glukosa dan enregi kimia yang tersimpan dalam bahan makanan tersebut akan digunakan untuk aktivtas/kerja dalam proses kehidupan baik oleh tumbuhan itu sendiri maupun oleh organisme lain yang mengambil dari tumbuhan tersebut. Aktivitas/kerja dalam proses kehidupan membutuhkan energi dan energi tersebut ke luar sebgai panas. Sedangkan materi akan selalu bersiklus dan akan tetap ada, seperti siklus karbon dan siklus nitrogen yang tampak pada gambar berikut.

             Contoh, pohon yang tumbuh akarnya akan menyerap air dan mineral, akar pohon juga berinteraksi dengan lingkungan didekatnya. Daun pohon tersebut akan menyerap energi matahari dan mengambil CO₂ untuk menghasilkan gula dan gas oksigen, disamping itu daun tumbuhan dapat dijadikan sumber makanan bagi organisme lain. Buah dari pohon akan dimanfaatkan oleh organisme lain sebagai makanan. Hubungan tersebut terdiri atas berbagai individu yang membentuk komunitas dan berinteraksi dengan lingkungan abiotiknya sehingga terbentuk sebuah ekosistem.

            Ekosistem memiliki struktur tropik, dalam struktur tersebut dikenal istilah produsen, konsumen primer, konsumen sekunder, konsumen tersier, konsumen kuarterner dan detritivora (bakteri pengurai, jamur, fungi).

            Lingkungan suatu organisme terdiri atas komponen abiotik dan komponen biotik. Komponen-komponen abiotik (kimia, fisik tak hidup) seperti suhu, cahaya, air, nutrien. Komponen biotik (hidup) merupakan semua organisme lain yang merupakan bagian dari lingkungan suatu individu.

Komponen abiotik yang utama :

-          Suhu, diantaranya dapat mempengaruhi persebaran, proses boilogis, dan pengaturan suhu tubuh makhluk hidup. Suhu 0⁰C dapat mengakibatkan suatu sel pecah, sedangkan suhu di atas 45⁰C dapat mengakibatkan protein terdenaturasi.

-          Air, sangat penting bagi kehidupan, ketersediaan air dalam berbagai habitat bervariasi, akibatnya organisme harus mampu beradaptasi terhadap tempat hidupnya. Contoh, adanya perbedaan tekanan osmosis antara air laut dan air tawar mengharuskan ikan-ikan yang hidup di tempat tersebut mampu beradaptasi terhadap lingkungannya.

-          Cahaya, sangat berguna untuk fotosintesis dan fotoperiodism,panjang relatif siang dan malam dapat berpengaruh terhadap perbungaan, migrasi suatu hewan, atau siklus birahi/estrus hewan.

-          Angin, berpengaruh terhadap suhu lingkungan dengan menghilangkan panas melalui evaporasi.

-          Batu dan tanah, struktur fisik, pH dan komposisi mineral batuan dan tanah membatasi persebaran tumbuhan yang tumbuh dan hewan yang memakan tumbuhan tersebut.

-          Iklim. Suhu, air, cahaya dan angin merupakan komponen iklim, merupakan kondisi cuaca yang dominan pada suatu lokasi.

VI. REPRODUKSI TINGKAT SEL

            Reproduksi atau perkembangbiakan pada tingkat sel atau lebih sering jua dinamakan pebelahan sel terbagi dalam dua jenis, yaitu pembelahan langsung dan pembelahan tak langsung. Pembelahan langsung, yaitu pembelahan sel tanpa melalui tahapan-tahapan pembelahan, contohnya, terjadi pada organisme bersel tunggal/bersel satu atau sel-sel prokariotik. Sedangkan pembelahan tak langsung merupakan pembelahan sel yang melalui tahapan-tahapan, yaitu tahap profase, metafase, anafase, dan telofase. Tejadi pada sel-sel pada organisme multiseluler.

            Pembelahan sel tak langsung terdiri dari dua jenis, yaitu mitosis dan meiosis. Perbedaan keduanya dapat dilihat pada tabel berikut.

Pembeda	Mitosis	Meiosis
Sel yang membelah	Sel somatik	Sel gamet
Jumlah sel anak	Asal satu sel menjadi dua sel	Asal satu sel menjadi empat sel
Jumlah kromosom sel anak	Diploid (2n, sama dengan jumlah kromosom induk)	Haploid (n, setengah jumlah kromosom induk)
Tahapan pembelahan	Profase, metafase, anafase, dan telofase	Profase I, metafase I, anafase I, telofase I,   profase II, metafase II, anafase II, dan telofase II

           

            Proses mitosis dan meiosis secara lebih terperinci dapat dilihat pada gambar-gambar berikut.

Gambar. Siklus Sel

                                                                                              

Gamabar. Pembelahan sel secara langsung (Biner)

Gambar. Bagian-baigan sel yang membelah

Gambar. Tahap-tahap Mitosis

 

VII. Embriologi Dasar

            Secara keseluruhan dalam embriologi dipelajari mulai dari proses terbentuknya suatu embrio, kemudian embrio tersebut berkembang menjadi suatu individu yang utuh dan tumbuh serta berkembang hingga dewasa. Secara garis besar tahapan proses tersebut dapat digambarkan sebagai berikut.

                                                            Gametogenesis

 

                        Spermatogenesis                                Oogenesis

                                                        Fertilisasi

                                                Pembalahan, morulasi

       dan Blastulasi

        Gastrulasi

        Neurulasi

 

      Organogenesis

Perkembangan Pasca Lahir

Gametogenesis : Proses pembentukan gamet (jantan/betina)

Spermatogenesis : Proses pembentukan sperma dari bakal sel sperma (Spermatogonia)

Oogenesis: Proses pembentukan ovum/sel telur dari bakal sel telur (oogonia)

Fertilisasi: Proses peleburan dua sel gamet (sperma dan ovum) untuk menghasilkan  zigot denngan membawa materi genetik dari kedua tetuanya.

Pembelahan: proses pertambahan jumlah sel embrio dari satu sel hingga mencapai jumlah tertentu agar mencapai tahap morula, selnya disebut blastomer.

Morulasi: Proses terbentuknya embrio menjadi berbentuk bola yang padat, penuh dengan sel.

Blastulasi: proses pembentukan rongga blastula (Blastosoel). Embri tahap ini dinamakan tahap Blastula.

Gastrulasi: proses reorganisasi sel-sel embrio, sel-sel embrio tersebut bergerak secara morfogenetik untuk menempatkan sel-sel tersebut ke tempat semestinya berada, sehingga akhir proses ini akan terbentuk tiga lapisan lembaga, yaitu endoderm (di dalam), mesoderm (di tengah) dan ektoderm (di luar).

Organogenesis: proses pembentukan organ-organ tubuh sebagai turunan dari ketiga lapisan lembaga pada tahap gastrula. Seperti saluran pencernaan berasal dari endoderm, tulang dan otot berasal dari lapisan mesoderm, kulit dan saraf berasal dari lapisan ektoderm.

VIII. METABOLISME SEL

            Metabolisme berasal dari bahasa yunani metabole, berarti berubah. Metabolisme merupakan keseluruhan proses reaksi kimia dalam makhluk hidup dengan melibatkan energi dan enzim. Metabolisme dibagi dua, yaitu anabolisme dan katabolisme.

Anabolisme: penyusunan atau sintesis, merupakan proses sintesis bahan organik dari materi-materi anorganik, atau proses penyusunan bahan organik yang kompleks dari bahan organik yang sederhana. Proses ini memerlukan energi.

Contoh, Fotosintesis dan Sintesis protein.

Katabolisme: Perombakan atau pembongkaran, merupakan proses pembongkaran senyawa kompleks menjadi lebih sederhana atau proses pembongkaran senyawa organik menjadi anorganik. Pada proses ini dikeluarkan energi.           

Contoh, Respirasi sel.

Reaksi kimia Fotosintesis :

 _{Energi cahaya}

         6 CO₂   +    12 H₂O            _Klorofil             C₆H₁₂O₆    +    6 O₂    +    6 H₂O

Tahapan fotosintesis terdiri atas dua tahap, yaitu reaksi terang dan reaksi gelap.

Reaksi terang :

-          Memerlukan cahaya

-          Mengeksitasi elektron klorofil

-          Menghasilkan ATP, NADPH untuk siklus Calvin dan O₂

Reaksi gelap / siklus Calvin:

-          Tidak memerlukan cahaya

-          Berlangsung bila ada ATP dan NADPH hasil dari reaksi terang.

-          Memerlukan CO₂

-          Membentuk gula

Proses keseluruhan dan tempat terjadinya di dalam sel tumbuhan dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar. Fotosintesis

In the light reactions, light is absorbed by chlorophyll and other pigment molecules, exciting their electrons. The energy of excited electrons is then used by electron carriers to produce NADPH molecules and generate a concentration gradient that powers the synthesis of ATP. This process splits water and releases oxygen.
In the Calvin cycle, energy from ATP, electrons from NADPH, and carbon from carbon dioxide are combined to produce sugar molecules

Reaksi kimia Respirasi Sel :

           C₆H₁₂O₆    +    6 O₂                      6 CO₂   +   6 H₂O  + Energi (ATP + panas)

Reaksi tersebut berlangsung dalam tiga tahap :

1.    Glikolisis: Glukosa menjadi 2 molekul asam piruvat.

- Dekarboksilasi oksidatif (asam piruvat menjadi asetil koenzim A)

2.    Siklus Krebs

3.    Rantai transpor elektron.

Proses keseluruhan dan tempat terjadinya di dalam sel dapat dilihat pada gambar berikut.

Gambar. Respirasi Sel

IX. ASAM NUKLEAT

Asam nukleat merupakan polimer dari monomer-monomer nukleotida (polinukleotida). Berfungsi sebagai penyimpan dan dalam menghantarkan informasi herediter (turun-temurun) sehingga dikatakan juga sebagai materi genetika. Asam nukleat terdapat di dalam inti sel (Eukariota) atau sebagai materi inti (Prokariota). Asam nukleat mampu menduplikasi/mereplikasi diri.

Terdapat dua jenis asam nukleat yaitu ADN/DNA (Asam Deoksiribo Nukleat) dan ARN/RNA (Asam Ribo Nukleat).

Nukleotida terdiri atas 3 bagian :

1.      Basa Nitrogen (terdiri dari purin dan pirimidin)

2.      Gula Pentosa (gula berkarbon lima, deoksiribosa/ribosa)

3.      Fosfat.

Perbedaan antara DNA dan RNA

PEMBEDA	DNA	RNA
- Rantai	-  Double heliks (ganda berpilin)	- Tunggal
-    Basa Nitrogen -    Purin -    Pirimidin	-          Adenin (A) dan Guanin (G) -          Sitosisn (C) dan Timin (T)	-          Adenin (A) dan Guanin (G) -          Sitosisn (C) dan Urasil (U)
- Gula Pentosa	-  Deoksiribosa	-  Ribosa

DNA   RNA

Bagian-bagian Nukleotida :

Perbedaan Gula Pentosa Antara DNA dan RNA :

Antara satu nukleotida berikatan dengan satu nukleotida lainnya terjadi pada atom karbon (C) nomor 3 dan nomor 5 membentuk di/tri/kuarta-nukleotida, lebih banyak lagi disebut polinukleotida, sedangkan arah pembentukan polinukleotida yaitu dari C nomor 5 ke nomor 3. 

Pembentukan rantai pada DNA dan RNA dan tampak Basa Nitrogennya :

Struktur Kimia Basa Nitrogen :

X  PROTEIN DAN SINTESIS  PROTEIN

Protein Merupakan suatu polipeptida, bisa terdiri atas satu atau lebih rantai polipeptida. Polipeptida merupakan polimer dari dari asam amino (asam amino ada 20 macam). Setiap protein memiliki urutan asam amino yang spesifik dalam rantai polipeptidanya. Urutan asam amino dalam rantai tersebut menentukan struktur protein baik primer, sekunder, tersier, maupun kuarter. Struktur protein dapat menentukan fungsi dari protein itu sendiri.

Asam Amino

Dua puluh (20) macam asam amino, yaitu :

1.      Glisin (Gly)           6.  Isoleusin (Ile)         11. Theonin (Thr)        16. As. Aspartat (Asp)

2.      Alanin (Ala)          7.  Fenilalanin (Phe)    12. Sistein (Cys)          17. As. Glutamat (Glu)

3.      Valin (Val)            8.  Triptofan (Trp)       13. Tirosin ( Tyr)         18. Lisin (Lys)

4.      Leusin (Leu)          9.  Prolin (Pro) 14. Asparagin (Asn)    19. Arginin (Arg)

5.      Metionin (Met)      10.Serin (Ser)              15. Glutamin (Gln)      20. Histidin (His)

Struktur asam amino dan ikatan peptida yang dibentuknya menjadi rantai polipeptida dapat dilihat pada gambar berikut :

Urutan asam amino untuk setiap rantai polipeptida adalah tertentu atau spesifik. Urutan tersebut merupakan hasil translasi dari urutan basa nitrogen pada mRNA. Urutan basa nitrogen pada mRNA merupakan hasil transkripsi dari sepotong DNA. Dengan demikian sepotong DNA yang ditranskripsi menjadi mRNA kemudian ditranslasi menjadi rantai polipeptida dinamakan gen. Proses tersebut merupakan proses sintesis protein.

Transkripsi merupakan sintesis RNA pada suatu cetakan DNA

Translasi merupakan sintesis polipeptida berdasarkan kode-kode informasi genetik pada suatu molekul _mRNA. Terdapat perubahan “bahasa” dari nukleotida menjadi polipeptida.

Tahapan-tahapan dalam sintesis protein :

Proses Trankripsi :

Proses Translasi :

Hasil Translasi :

Tabel : Kamus Kode Genetik (Kodon)

	U		C		A		G
U	UUU	Phe	UCU	Ser	UAU	Try	UGU	Cys	U
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	Leu	UCA		UAA	Stop	UGA	stop	A
	UUG		UCG		UAG		UGG		G
C	CUU	Leu	CCU	Pro	CAU	His	CGU	Arg	U
	CUC		CCC		CAC		CGC		C
	CUA		CCA		CAA	Gln	CGA		A
	CUG		CCG		CAG		CGG		G
A	AUU	Ile	ACU	Thr	AAU	Asn	AGU	Ser	U
	AUC		ACC		AAC		AGC		C
	AUA		ACA		AAA	Lys	AGA	Arg	A
	AUG	Met /Star	ACG		AAG		AGG		G
G	GUU	Val	GCU	Ala	GAU	Asp	GGU	Gly	U
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	GUA		GCA		GAA	Glu	GGA		A
	GUG		GCG		GAG		GGG		G

XII. MUTASI

            Mutasi merupakan perubahan dalam DNA atau gen yang akhirnya terjadi perubahan urutan basa nitrogen sehingga terciptanya keragaman genetic. Secara garis besar terdapat dua jenis mutasi, yaitu mutasi kromosom (aberasi/mutasi besar) dan mutasi gen.

Mutasi Kromosom

            Mutasi kromosom merupakan mutasi yang terjadi pada kromosom, dapat berupa perubahan jumlah atau perubahan struktur kromosom.

·         Prubahan jumlah kromosom, berupa aneuploidi atau poliploidi. Baik aneuploidi maupun poliploidi dapat terjadi karena gagal berpisah (nondisjungsi) pada proses meiosis.

Contoh aneuploidi : Trisomi 21/Sindrom Down (kelebihan kromosom pada nomor 21), Sindrom Klinefelter (XXY), monosomi/Sindrom Turner (X0).

Contoh poliploidi : triploid dan tetraploid.

·         Perubahan pada struktur kromosom, berupa delesi (kehilangan), duplikasi (penggandaan), inversi (berbalik), dan translokasi (perpindahan antar kromosom).

Mutasi Gen

            Mutasi gen merupakan perubahan yang terjadi pada urutan basa nitrogen dalam rantai DNA atau RNA. Akibatnya dapat merubah atau tidak susunan asam amino yang dibentuk sewaktu gen tersebut terekspresi dalam membentuk rantai polipeptida. Dengan demikian mutasi gen dapat mempengaruhi struktur dan fungsi protein. Mutasi gen dapat terjadi melalui substitusi basa, penyisipan (insersi), atau delesi (penghilangan) basa.

            Apabila gen-gen yang mengalami mutasi terdapat pada kromosom yang sama dan kromosom tersebut kromosom tubuh serta diturunkan kepada generasi berikutnya dinamakan penurunan terangkai autosom. Sedangkan apabila gen hasil mutasi tersebut terdapat pada kromosom seks dinamakan dinamakan penurunan terangkai seks, seperi hemofilia dan buta warna.

Tabel : Kamus Kode Genetik (Kodon)

	U		C		A		G
U	UUU	Phe	UCU	Ser	UAU	Try	UGU	Cys	U
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	Leu	UCA		UAA	Stop	UGA	stop	A
	UUG		UCG		UAG		UGG		G
C	CUU	Leu	CCU	Pro	CAU	His	CGU	Arg	U
	CUC		CCC		CAC		CGC		C
	CUA		CCA		CAA	Gln	CGA		A
	CUG		CCG		CAG		CGG		G
A	AUU	Ile	ACU	Thr	AAU	Asn	AGU	Ser	U
	AUC		ACC		AAC		AGC		C
	AUA		ACA		AAA	Lys	AGA	Arg	A
	AUG	Met /Star	ACG		AAG		AGG		G
G	GUU	Val	GCU	Ala	GAU	Asp	GGU	Gly	U
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	GUA		GCA		GAA	Glu	GGA		A
	GUG		GCG		GAG		GGG		G

Tabel : Kamus Kode Genetik (Kodon)

	U		C		A		G
U	UUU	Phe	UCU	Ser	UAU	Try	UGU	Cys	U
	UUC		UCC		UAC		UGC		C
	UUA	Leu	UCA		UAA	Stop	UGA	stop	A
	UUG		UCG		UAG		UGG		G
C	CUU	Leu	CCU	Pro	CAU	His	CGU	Arg	U
	CUC		CCC		CAC		CGC		C
	CUA		CCA		CAA	Gln	CGA		A
	CUG		CCG		CAG		CGG		G
A	AUU	Ile	ACU	Thr	AAU	Asn	AGU	Ser	U
	AUC		ACC		AAC		AGC		C
	AUA		ACA		AAA	Lys	AGA	Arg	A
	AUG	Met /Star	ACG		AAG		AGG		G
G	GUU	Val	GCU	Ala	GAU	Asp	GGU	Gly	U
	GUC		GCC		GAC		GGC		C
	GUA		GCA		GAA	Glu	GGA		A
	GUG		GCG		GAG		GGG		G