SEL

SEL

1.Introduksi sel

Sel merupakan unit terkecil yang masih dapat menjalankan proses yang berhubungan dengan kehidupan. Kata sel itu sendiri ditemukan oleh Robert Hooke, seorang saintis Inggris pada tahun 1665. Ketika ia meneliti suatu irisan dari gabus (kulit batang dari pohon oak dengan menggunakan mikroskop yang memiliki perbesaran 30 kali).

Penerusnya seorang saintist Belanda bernama Anton van Leeuwenhoek (1674), menemukan organisme yang sekarang kita kenal sebagai organisme bersel tunggal. Dengan menggunakan butiran-butiran pasir yang telah ia ubah menjadi kaca pembesar berkekuatan 300x, Leeuwenhoek menemukan suatu dunia mikroba di dalam tetesan-tetesan air kolam dan juga meneliti sel-sel darah dan sel sperma hewan.

Pada tahun 1839, hampir dua abad setelah penemuan Hooke dan Leeuwenhoek, sel akhirnya diakui sebagai unit kehidupan yang terdapat di mana saja oleh Matthias Schleiden dan Theodor Schwann dua ahli biologi Jerman. Schleiden dan Schwann merangkum penelitian mikroskopik mereka sendiri dan hasil-hasil penelitian saintis lainnya dengan menyimpulkan bahwa semua bentuk kehidupan tersusun dari sel. Kesimpulan umum ini menjadi dasar bagi teori sel. Teori ini kemudian dikembangkan untuk memasukkan gagasan bahwa semua sel berasal dari sel-sel lain.

2.Ultrastruktur sel

Ultrastruktur, adalah struktur yang tampak dengan  menggunakan ME (mikroskop elektron). Dengan mengamati sel secara ultrastruktur dapatlah dibedakan adanya berbagai macam organel (organ sel) yang dikandungnya :

a.  Membran sel

Membran sel adalah suatu struktur membranosa yang sangat tipis, yang membungkus setiap sel, memisahkan isi sel dengan lingkungannya. Membran sel ini hampir seluruhnya terdiri dari protein dan lipid. Perkiraan komposisi adalah protein 55%, fosfolipid 25%, kolesterol 13%, lipid lain 4%, dan karbohidrat 3%. Membran sel berfungsi memisahkan cairan intrasel dan ekstrasel, dan menyelenggarakan transportasi zat dari sel yang satu ke sel yang lain

b.  Sitoplasma

Sitoplasma adalah bagian interior sel yang tidak ditempati oleh nukleus. Sitoplasma  dipenuhi oleh partikel-partikel dan organel-organel berukuran besar dan kecil yang tersebar, berkisar dari beberapa nanometer sampai beberapa mikrometer. Bagian cairan bening dari sitoplasma yang merupakan tempat dimana partikel-partikel itu tersebar disebut sebagai sitosol, yang terutama terdiri atas protein yang larut, elektrolit, dan glukosa, serta sejumlah kecil senyawa lipid.

c.     Retikulum Endoplasma (RE)

            RE adalah struktur berbentuk benang-benang yang bermuara di inti sel. RE dibagi menjadi dua bagian

1.RE kasar

Ditempeli ribosom, berfungsi mensintesis dan melepaskan berbagai protei baru ke dalam lumen RE. Protein-protein tersebut ada yang di ekspor ke luar sebagai produk sekretorik dan ada yang di angkut ke tempat-tempat didalam sel untuk pembentukan membran sel baru dan komponen protein pada organel lain.

 2.RE halus

            RE halus sebagai pusat pengemasan dan pengeluaran molekul-molekul yang akan dipindahkan dari RE kasar.

d.  Aparatus Golgi

Aparatus golgi erat hubungannya dengan retikulum endoplasma. Aparatus golgi memiliki membran yang mirip dengan membran pada RE kasar. Aparatus golgi biasanya terdiri atas empat atau lebih tumpukan lapisan vesikel tipis dan gepeng yang terletak dekat dengan nukleus. Aparatus ini penting pada sel sekretoris. Pada sel sekretoris aparatus golgi terletak di sebelah sel tempat substansi sekretorik akan dikeluarkan.

Aparatus golgi ini dalam fungsinya bekerjasama dengan retikulum endoplasma. Vesikel pengangkut kecil yang juga disebut vesikel retikulum endoplasma atau secara singkat disebut sebagai vesikel RE, secara terus menerus ditarik dari retikulum endoplasma dan segera setelah itu bergabung dengan aparatus golgi. Dengan cara ini, substansi yang terjerat dalam vesikel RE diangkut dari retikulum endoplasma menuju ke aparatus golgi. Substansi yang diangkut ini selanjutnya diproses di dalam aparatus golgi untuk membentuk lisosom, vesikel sekretoris, atau komponen sitoplasmik yang lainnya.

e.      Lisosom

Lisosom merupakan organel vesikular yang dibentuk oleh aparatus golgi yang kemudian tersebar di seluruh sitoplasma. Lisosom ini merupakan sistem pencernaan intraselular yang memungkinkan sel untuk mencernakan bahan-bahan dan struktur intraseluler, khususnya struktur sel yang telah rusak, partikel-partikel makanan yang telah dicernakan sel, dan bahan-bahan yang tidak diinginkan tubuh, misalnya bakteri.

f.        Peroksisom

Peroksisom secara fisik mirip dengan lisosom, tetapi berbeda dalam dua hal penting; Pertama, peroksisom diyakini dibentuk dari replikasi-sendiri (atau mungkin melalui pertunasan dari retikulum endoplasmik halus) dan bukan dibentuk oleh aparatus golgi. Kedua, peroksisom lebih mengandung oksidase daripada hidrolase. Beberapa oksidase mampu menggabungkan oksigen dengan ion hidrogen dari zat kimia intraseluler yang berbeda untuk membentuk hidrogen peroksida (H­2O2). Hidrogen peroksida sendiri sebaliknya merupakan suatu substansi yang sangat mudah beroksidasi, dan dipergunakan berkaitan dengan katalase, suatu enzim oksidase lain yang ditemukan dalam jumlah besar di dalam peroksisom, untuk mengoksidasi banyak substansi yang bila tidak, akan menjadi racun bagi sel. Sebagai contoh, kira-kira setengah dari alkohol yang diminum seseorang didetoksifikasi oleh peroksisom sel-sel hati.

g.       Vesikel sekretoris

Salah satu fungsi penting dari banyak sel adalah menyekresi substansi-substansi khusus. Hampir semua substansi sekretorik dibentuk oleh retikulum endoplasmik – sistem aparatus golgi dan kemudian dilepaskan dari aparatus Golgi ke dalam sitoplasma di dalam vesikel penyimpan, yang disebut vesikel sekretoris atau granula sekretoris. Misalnya vesikel sekretoris khusus di dalam sel-sel asini pankreas yang menyimpan proenzim protein (enzim yang belum aktif); proenzim kemudian akan disekresikan ke membran sel bagian luar, masuk ke duktus pankreatikus dan kemudian ke duodenum, dimana proenzim akan menjadi aktif dan melakukan fungsi pencernaan.

h.      Mitokondria

Mitokondria disebut sebagai rumah energi sel. Tanpa mitokondria, sel tidak akan dapat menyadap jumlah energi yang bermakna dari bahan makanan dan oksigen, dan sebagai akibatnya, semua fungsi sel akan berhenti. Pada dasarnya, mitokondria terdapat di semua bagian sitoplasma, tetapi jumlah total per sel sangat bervariasi, mulai kurang dari seratus sampai beberapa ribu, bergantung pada jumlah energi yang dibutuhkan oleh masing-masing sel. Selanjutnya mitokondria terkonsentrat dalam bagian-bagian sel yang bertanggung jawab terhadap metabolisme energi. Mitokondria juga bervariasi dalam ukuran dan bentuk; beberapa mitokondria diameternya hanya beberapa ratus nanometer dan bentuknya granula, sedangkan yang lain lebih panjang – diameternya 1 mikrometer dan panjangnya 7 mikrometer – dan yang lain bercabang dan berbentuk filamen.

i.         Struktur filamen dan tubular sel

Biasanya protein fibrilar sel disusun membentuk filamen atau tubulus. Keduanya merupakan molekul protein prekursor yang disintesis oleh ribosom di dalam sitoplasma. Molekul prekursor berpolimerisasi membentuk filamen. Sebagian besar filamen aktin seringkali terdapat di sisi luar sitoplasma, yang merupakan daerah yang disebut sebagai ektoplasma, untuk membentuk suatu penunjang elastik bagi membran sel. Juga, di dalam sel-sel otot, filamen aktin dan miosin tersusun menjadi suatu mesin kontraktil khusus yang merupakan dasar timbulnya kontraksi otot di seluruh tubuh.

Ada satu filamen khusus yang terdiri atas molekul-molekul tubulin yang digunakan dalam semua sel untuk membentuk struktur tubulus, yaitu mikrotubulus. Sebagian mikrotubulus mengandung 13 protofilamen tubulin yang terletak sejajar satu sama lain dalam satu lingkaran untuk membentuk sebuah silinder panjang sempit yang kira-kira berdiameter 25 nanometer dan panjang 1 sampai beberapa mikrometer. Silinder ini sering tersusun dalam bentuk berkas yang menyebabkan mikrotubulus seluruhnya merupakan suatu massa struktural yang sangat kuat. Akan tetapi, mikrotubulus merupakan suatu struktur kaku yang akan pecah bila terlalu dibengkokkan. Jadi fungsi primer mikrotubulus adalah sitoskeleton, yang membentuk suatu struktur fisik yang kaku untuk beberapa bagian sel yang khusus. Juga, sitoplasma sering mengalir di sekitar mikrotubulus, yang mungkin disebabkan oleh pergerakan lengan yang menonjol keluar dari mikrotubulus.

j.        Nukleus

Nukleus merupakan pusat pengaturan sel. Secara singkat, nukleus mengandung sejumlah besar DNA, yang telah kita sebut bertahun-tahun sebagai gen. Gen menentukan karakteristik protein sel, termasuk enzim-enzim sitoplasma yang mengatur aktivitas sitoplasma. Nukleus juga mengatur reproduksi; gen-gen ini pertema bereproduksi sendiri, dan kemudian, sel dipecahkan oleh proses khusus yang disebut mitosis untuk membentuk dua sel anak, yang masing – masing menerima satu dari dua set gen.

Penampilan nukleus di bawah mikroskop cahaya tidak memberikan gambaran yang cukup mengenai mekanisme nukleus melakukan kerja pengontrolannya. Penampilan sebuah nukleus dalam fase interfase (periode di dalam mitosis) dengan menggunakan mikroskop cahaya, memperlihatkan bahan kromatin yang terpulas gelap di seluruh nukleoplasma. Selama mitosis, bahan kromatin menjadi sangat mudah diidentifikasi sebagai kromosom yang tersusun baik, yang dapat dilihat dengan mudah dengan mikroskop cahaya.

k.       Membran nukleus

Membran nukleus, yang juga disebut selubung inti, sebenarnya merupakan dua membran yang terpisah, satu membran terdapat di dalam membran yang lain. Membran luar bersambung dengan retikulum endoplasmik, dan ruang antara kedua membran nukleus juga bersambung dengan ruang di sebelah dalam retikulum endoplasmik.

Kedua lapisan membran nukleus ditembus oleh beberapa ribu pori-pori nukleus. Pori-pori ini besar, hampir berdiameter 100 nanometer. Akan tetapi, kompleks molekul protein yang besar berlekatan di sekitar tepi pori sehingga bagian pusat pori hanya berdiameter kira-kira 9 nanometer. Walaupun demikian, ukuran ini cukup besar sehingga memungkinkan sejumlah molekul sampai dengan berat molekul 44.000 dapat lewat dan molekul dengan berat molekul kurang dari 15.000 lewat dengan sangat cepat.

l.         Nukleoli

Nukleus sebagian besar sel memiliki satu atau lebih struktur yang terpulas pucat disebut nukleoli. Nukleolus, tidak seperti organel lainnya, tidak memiliki sebuah membran pembatas, sebaliknya, nukleoli hanya merupakan suatu struktur yang mengandung sejumlah besar RNA dan protein dari jenis yang ditemukan di dalam ribosom. Nukleolus menjadi sangat membesar bila sebuah sel secara aktif mensintesis protein. Gen dari lima pasangan kromosom yang terpisah akan mensintesis RNA ribosomal dan kemudian menyimpannya di dalam nukleolus, yang dimulai dengan sebuah RNA fibrilar longgar yang kemudian memadat membentuk sub unit ribosom granula. Sub unit ribosom granula ini selanjutnya diangkut melalui pori-pori membran nukleus ke dalam sitoplasma, berkumpul untuk membentuk ribosom “matang” yang memainkan peranan penting dalam pembentukan protein.

3.Jenis-jenis sel

Dua jenis utama sel, yaitu sel prokariotik dan sel eukariotik dapat dibedakan berdasarkan organisasi strukturalnya.

Sel-sel dari mikroorganisme yang biasa disebut bakteri adalah sel prokariotik. Semua bentuk kehidupan lainnya tersusun dari sel-sel eukariotik. Sel eukariotik jauh lebih kompleks daripada sel prokariotik, karena dibagi-bagi oleh membran-membran internal menjadi ruangan-ruangan fungsional, atau organel yang berbeda-beda. Pada sel eukariotik, DNA tersusun bersama-sama dengan beberapa jenis protein tertentu menjadi struktur yang disebut sebagai kromosom yang terdapat di dalam sebuah nukleus, organel terbesar pada sebagian besar sel eukariotik. Cairan kental yang mengelilingi nukleus tersebut adalah sitoplasma, tempat tersuspensinya berbagai jenis organel yang menjalankan sebagian besar fungsi sel tersebut. Beberapa sel eukariotik, termasuk sel eukariotik tumbuhan, memiliki dinding kokoh yang terletak di luar membran sel. Sel hewan tidak memiliki dinding.

Pada sel prokariotik yang jauh lebih sederhana, DNA tidak terpisah dari bagian-bagian lain sel tersebut yang ada di dalam nukleus. Sel prokariotik juga tidak memiliki organel sitoplasma seperti yang dimiliki oleh sel eukariotik. Hampir semua sel prokariotik (bakteri) memiliki dinding sel eksternal yang kuat.

Walaupun sel eukariotik dan sel prokariotik memiliki kompleksitas yang jauh berbeda, kita akan melihat bahwa keduanya ternyata memiliki beberapa kesamaan yang penting. Sel memiliki ukuran, bentuk, dan ciri-ciri struktural khusus yang sangat bervariasi, tetapi kesemuanya merupakan struktur yang sangat teratur yang bertugas menjalankan proses-proses rumit yang harus berlangsung demi kelangsungan hidup sel tersebut.

4.   Fungsi spesifik sel

a.       Fungsi Masing-masing Struktur Sel

Sel saraf berfungsi mengirimkan pesan (impuls) yang berupa rangsang atau tanggapan.

Sel otot berfungsi sebagai alat gerak aktif. Sel darah berfungsi mengangkut oksigen yang diperlukan oleh sel-sel di seluruh tubuh. Darah juga menyuplai jaringan tubuh dengan nutrisi, mengangkut zat-zat sisa metabolism. Sel tulang berfungsi sebagi alat gerak pasif.

b.       Metabolisme Sel

Metabolisme adalah proses-proses kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup/sel. Metabolisme disebut juga reaksi enzimatis, karena metabolisme terjadi selalu menggunakan katalisator enzim.

Berdasarkan prosesnya metabolisme dibagi menjadi 2, yaitu :

1.         Anabolisme / AsimilasI / Sintesis,

yaitu proses pembentakan molekul yang kompleks dengan menggunakan energi tinggi.

Contoh : fotosintesis (asimilasi C)

energi cahaya

6 CO2 + 6 H2O ———————————> C6H1206 + 6 02

klorofil glukosa (energi kimia)

Pada kloroplas terjadi transformasi energi, yaitu dari energi cahaya sebagai energi kinetik berubah menjadi energi kimia sebagai energi potensial, berupa ikatan senyawa organik pada glukosa. Dengan bantuan enzim-enzim, proses tersebut berlangsung cepat dan efisien. Bila dalam suatu reaksi memerlukan energi dalam bentuk panas reaksinya disebut reaksi endergonik. Reaksi semacam itu disebut reaksi endoterm.

2.         Katabolisme (Dissimilasi),

yaitu proses penguraian zat untuk membebaskan energi kimia yang tersimpan dalam senyawa organik tersebut. Contoh : enzim

C6H12O6 + 6 O2 ———————————> 6 CO2 + 6 H2O + 686 KKal.

energi kimia

Saat molekul terurai menjadi molekul yang lebih kecil terjadi pelepasan energi sehingga terbentuk energi panas. Bila pada suatu reaksi dilepaskan energi, reaksinya disebut reaksi eksergonik. Reaksi semacam itu disebut juga reaksi eksoterm.

5.TRANSFOR TRANS MEMBRAN

Transportasi Pasif adalah proses transportasi pada membran sel yang tidak menggunakan Energi. Berikut diantaranya :

Difusi : peristiwa mengalirnya/berpindahnya suatu zat dalam pelarut dari bagian berkonsentrasi tinggi ke bagian yang berkonsentrasi rendah. Contoh yang sederhana adalah pemberian gula pada cairan teh tawar. Lambat laun cairan menjadi manis. Contoh lain adalah uap air dari cerek yang berdifusi dalam udara.

Osmosis : perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran. Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Gaya per unit luas yang dibutuhkan untuk mencegah mengalirnya pelarut melalui membran permeabel selektif dan masuk ke larutan dengan konsentrasi yang lebih pekat sebanding dengan tekanan turgor. Tekanan osmotik merupakan sifat koligatif, yang berarti bahwa sifat ini bergantung pada konsentrasi zat terlarut, dan bukan pada sifat zat terlarut itu sendiri.

6.REPRODUKSI SEL

Kita mengenal tiga jenis reproduski sel, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis (pembelahan reduksi). Amitosis adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap pembelahan sel. Pembelahan cara ini banyak dijumpai pada sel-sel yang bersifat prokariotik, misalnya pada bakteri, ganggang biru.

Mitosis adalah cara reproduksi sel dimana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur, yaitu Profase Metafase-Anafase-Telofase. Antara tahap telofase ke tahap profase berikutnya terdapat masa istirahat sel yang dinarnakan Interfase (tahap ini tidak termasuk tahap pembelahan sel). Pada tahap interfase inti sel melakukan sintesis bahan-bahan inti.

Secara garis besar ciri dari setiap tahap pembelahan pada mitosis adalah sebagai berikut:

1..        Profase :

pada tahap ini yang terpenting adalah benang-benang kromatin menebal menjadi kromosom dan kromosom mulai berduplikasi menjadi kromatid.

2.         Metafase:

pada tahap ini kromosom/kromatid berjejer teratur dibidang pembelahan (bidang     equator) sehingga pada tahap inilah kromosom kromatid mudah diamati dan dipelajari.

3.           Anafase:

pada fase ini kromatid akan tertarik oleh benang gelendong menuju ke kutub-kutub pembelahan sel.

4.         Telofase:

pada tahap ini terjadi peristiwa KARIOKINESIS (pembagian inti menjadi dua bagian) dan SITOKINESIS (pembagian sitoplasma menjadi dua bagian).

Meiosis (Pembelahan Reduksi) adalah reproduksi sel melalui tahap-tahap pembelahan seperti pada mitosis, tetapi dalam prosesnya terjadi pengurangan (reduksi) jumlah kromosom.

Meiosis terbagi menjadi due tahap besar yaitu Meiosis I dan Meiosis II Baik meiosis I maupun meiosis II terbagi lagi menjadi tahap-tahap seperti pada mitosis. Secara lengkap pembagian tahap pada pembelahan reduksi adalah sebagai berikut :

Berbeda dengan pembelahan mitosis, pada pembelahan meiosis antara telofase I dengan profase II tidak terdapat fase istirahat (interface). Setelah selesai telofase II dan akan dilanjutkan ke profase I barulah terdapat fase istirahat atau interface.

7.GENETIKA

A.      Pengertian Genetika

Genetika adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu yang berhubungan dengan pemindahan informasi dari satu sel ke sel lain dan ewarisan sifat (Hereditas) dari induk ke anaknya.

B.      Istilah Genetika

1.         Parental (Induk P)

Merupakan induk atau orang tua.

2.         Filial

Filial adalah keturunan (generasi) yang diperoleh sebagai hasil dari perkawinan parental. Keturunan pertama disingkat F1. Keturunan kedua disingkat F2 dst.

3.         Dominan

Dominan adalah sifat yang muncul pada keturunannya, yang artinya dalam suatu         perkawinan sifat ini dapat mengalahkan sifat pasangannya.

Gen dominan adalah gen yang dapat mengalahkan atau menutupi gen lain yang merupakan pasangan alelnya.

4.         Resesif

Resesif adalah sifat yang tidak muncul pada keturunannya, yaitu dalam suatu perkawinan sifat ini dapat dikalahkan (ditutupi) oleh sifat pasangannya.

Gen Resesif adalah gen yang dikalahakan atau ditutupi oleh gen lain yang merupakan pasangan alelnya.

5.         Genotipe

Genotipe adalah sususnan genetic suatu sifat yang dikandung suatu individu yang menyebabkan munculnya sifat-sifat pada fenotipe.

Contoh: T gen untuk tinggi, t adalah gen untuk pendek, tinggi dominan terhadap pendek.

Maka: TT atau Tt adalah genotype dengan fenotipe tinngi, tt adalah genotype dengan fenotipe pendek.

6.         Fenotipe

Fenotipe adalah sifat lahiriah yang merupakan bentuk luar yang dapat dilihat atau diamati.

Fenotipe merupakan gabungan antara genotype dan lingkungan, maka dapat dituliskan:

F = Fenotipe

G = Genotipe

L = Lingkungan

7.         Alel

Alel adalah anggota pasangan gen yang mempunyai sifat alternative sesamanya. Gen-gen tersebut terletak pada lokus yang bersesuaian dari suatu kromosom yang homolog.

Contoh: Untuk pasangan gen Bb, B adalah alel b dan b adalah alel B.

8.         Homozigot

Homozigot adalah pasangan kedua alel dengan gen yang sama.

Contoh:

Homozigot dominan: BB, AA, TT, MM

Homozigot Resesif: bb, aa, tt, mm.

9.         Heterozigot

Heterozigot adalah pasangan kedua alel dengan gen yang tidak sama.

Contoh: Bb, Aa, Tt, Mm

10.       Pembastaran

Pembastaran adalah perkawinan antara kedua individu yang mempunyai sifat beda.

Hibrida adalah keturunan hasil persilanagn dengan sifat yang berbeda.

Monohibrida    : hibrida yang memiliki satu sifat beda.

Dihibrida         : hibrida yang memiliki dua sifat beda

Trihibrida         : hibrida yang memiliki tiga sifat beda

Polihibrida       : hibrida yang memiliki banyak sifat beda

C. Substansi Genetika

Setiap sel eukariotik mempunyai substansi genetika berupa kromosom yang mengandung gen. Gen mempunyai peranan penting dalam mengatur pertumbuhan dan sifat-sifat turunan.

Gen mengandung senyawa kimia asam nukleat yaitu DNA (Deoxyribosanucleic Acid atau Asam Deooksiribonukleat) dan RNA (Ribonucleic Acid atau Asam Ribonukleat).

1.         Kromosom

Kromosom terdapat di dalam inti sel (nucleus) dan baru tampak bila sel sedang membelah diri. Jumlah dan bentuk spesies sudah tentu dan tetap.

Struktur Kromosom

1.         Sentromer (kinetokor)

 yaitu bagian kepala kromosom. Sentromer tidak mengandung kromonema dan gen. Melalui sentromer ini, kromosom menggantung pada benang-benang spindle (serabut gelendong) pada saat pembelahan sel.

2.         Lengan

yaitu badan kromosom yang mengandung kromonema dan gen. Lengan terdiri atas selaput matriks dan kromonema. Di dalam kromonema terdapat manic-manik yang berjejer tidak teratur di sebut kromomer. Di dalam kromomer terdapat Protein Histon yang mengikat DNA.

Bentuk Kromosom

1.         Telosentrik, letak sentromer di ujung dan mempunyai satu atau dua lengan yang salah satunya pendek sekali (disebut bentuk batang atau I)

2.         Akrosentrik, letak sentromer mendekati ujung dan mempunyai 2 lengan, salah satunya pendek (disebut bentuk J atau L).

3.         Submetasentrik, letak sentromer agak jauh dari ujung dan mempunyai 2 lengan yang satunya agak pendek sehingga kromosom berbentuk L atau J.

4.         Metasentrik, sentromer terletak ditengah dan memiliki 2 lengan yang sama panjang sehingga kromosom berbentuk huruf V.

Macam Kromosom

1.         Kromosom Tubuh (Autosom)

Autosom selalu dalam keadaan berpasangan (kromosom homolog). Kromosom homolog adalah kromosom yang mempunyai bentuk, ukuran, fungsi dan komposisi yang sama. Kromosom yang berpasang-pasangan terdiri atas 2 set disebut diploid (2n).

2.         Kromosom Seks (Gonosom)

Kromosom seks berperan dalam menentukan jenis kelamin. Kromosom dalam sel kelamin (gamet) tidak berpasang-pasangan atau hanya satu set kromosom disebut haploid (n).Satu set kromosom disebut genom. Contoh:gonosom mempunyai satu genom (haploid).

Contoh penulisan kromosom pada manusia:

a.         Sel tubuh: 46, terdiri atas 44 autosom + 2gonosom atau 22 pasang autosom homolog + 2 gonosom.

b.         Sel tubuh pria: 44 autosom + XY (22 pasang autosom homolog + X

Gen

Gen merupakan senyawa kimia yang mengandung informasi genetic. Gen dapat menduplikasi diri dan menyampaikan informasi genetic pada generasi berikutnya.

Sifat Gen

Thomas Hunt Morgan (1866-1945) menyatakan bahwa gen mempunyai sifat-sifat:

a.         Terdapat pada kromonema di dalam kromosom dan tempat gen di dalam kromosom disebut lokus.

b.         Sebagai zarah yang kompak dan gen mengisi lokus di dalam kromosom.

c.         Mengandung satuan informasi genetik.

d.         Mengatur sifat-sifat yang diturunkan.

Susunan Gen

Secara kimia, gen terdiri atas DNA. Di dalam DNA terdapat 4 macam basa, gula deoksiribosa dan fosfat. Keempat macam basa tersebut dibedakan menjadi 2 kelompok yaitu:

1.         Basa purin, terdiri atas adenine dan guanine.

2.         Basa pirimidin, terdiri atas sitosin dan timin.

Bentuk molekul DNA seperti seuntai tangga yang berpilin ganda disebut heliks ganda (double helix). RNA memiliki basa purin sama dengan DNA, sedangkan basa pirimidinnya terdiri atas urasil dan sitosin.

Fungsi Gen

1. Menyampaikan informasi genetic kepada keturunannya.

2. Mengendalikan perkembangan dan metabolism sel atau individu.

3. Sebagai zarah tertentu yang terdapat di dalam kromosom.

Simbol Gen

Gen disimbolkan dengan huruf.

Gen bersifat dominan disimbolkan huruf capital.

Gen bersifat resesif disimbolkan huruf kecil, contoh: Bulat dominan terhadap lonjong (resesif). Bulat dituliskan B dan lonjong ditulis b.

Alel

Gen-gen yang terletak pada lokus yang bersesuaian pada kromososm homolog disebut alel. Alel selalu berpasangan dan disimbolkan dengan huruf yang sama, misalnya AA, Aa, dan aa. Gen A alel dari a dan sebaliknya gen a alel A.

Umumnya sebuah gen hanya memiliki sebuah alel. Misalnya gen dominan M (merah) mempunyai alel m (putih). Tetapi kenyataannya menunjukkan bahwa sebuah gen dapat memiliki lebih dari satu alel (multiple alelomorfi) sedangkan alel-alelnya disebut alel ganda. Jadi, alel ganda merupakan sejumlah alel yang menempati lokus tertentu yang sama pada kromosom. Contoh alelganda adalah golongan darah.

Golongan Darah

Golongan darah bersifat menurun (genetis). Menurut Landsteiner, golongan darah manusia dapat dibagi menjadi golongan darah A. B, AB dan O.

1.         O x O   O

2.         O x B   O, A

3.         O x B   O, B

4.         O x AB            A, B

5.         A x A   O, A

6.         A x B   O, A, B, AB,

7.         A x AB            A, B, AB

8.         B x B   O, B

9.         B x AB            A, B, AB

10.       AB x AB          A, B, AB

D.      Hukum-Hukum Mendel

Hukum Mendel I

Hukum Mendel I (Hukum segregasi bebas atau pemisahan gen sel alel) yaitu pada pembentukan sel gamet, 2 gamet yang berpasangan akan dipisahkan ke dalam dua sel anak secara bebas.

Hukum mendel II

Hukum pengelompokan gen secara bebas yaitu bila dua individu berbeda satu dengan yang laindalam dua macam sifat atau lebih, maka penurunan sifat yang satu tidak tergantung pada sifat yang lain.

Penyimpangan Hukum Mendel

Perbandingan rasio fenotipe F2 pada persilangan dihibrid Mendel adalah 9:3:3:1. Hal ini terjadi bila setiap gen mengendalikan sifat sendiri-sendiri.

Tapi ada kalanya gen-gen saling berinteraksi atau dipengaruhi oleh gen-gen lain. Dengan demikian maka perbandingan fenotipe F2 dapat berubah-ubah walaupun sebenarnya masih mengikuti Hukum Mendel.

E.      DNA

DNA merupakan persenyawaan kimia yang membawa informasi genetic dari suatu generasi ke generasi berikutnya. DNA merupakan penyusun gen, sehingga secara kimia dapat dikatakan bahwa gen adalah DNA.

Semua organism (kecuali beberapa virus) memiliki DNA. Bagian terbesar DNA terdapat di nucleus. Terutama pada kromosom.

Struktur Kimia DNA

DNA terdiri atas 3 komponen dasar yaitu:

a.         Gugusan gula (gula pentose yang dikenal sebagai deoksiribosa)

b.         Asam fosfat

c.         Basa nitrogen ada 2 macam, yaitu:

1.         Golongan purin, terdirimatas Guanin (G) dan adenine (A)

2.         Golongan Pirimidin, terdiri atas CytosinelSitosin (C) dan Tunin (T)

Fungsi DNA

1.         Membawa informasi genetic dari suatu generasi kepada generasi berikutnya.

2.         Mengontrol aktivitas hidup secara langsung dan tidak langsung.

3.         Mensintesis RNA.

4.         Berperan dalam proses sintesis protein.

Nitrogen berikatan dengan gula (deoksiribosa) membentuk nukleosida (deoksiribonukleosida). Nukleosida berikatan dengan gugus fosfat membentuk suatu nukleotida (deoksiribosa). Molekul DNA merupakan sebuah polimer panjang yang terdiri dari rangkaian (ratusan atau ribuan) nukleotida yang dinamakan polinukleotida.

Menurut Watson dan Crick, gen-gen (DNA) terangkai membentuk kromosom seperti tangga tali terpilin (double helix atau helix ganda). Ibu tngga terdiri atas denretan rantai gugusan gula deoksiribosa dan gugusan fosfat. Anak tangga terdiri atas basa nitrogen (N) yang dihubungkan oleh ikatan hidrogen (atom) yang lemah.

Pasangan basa nitrogen pada DNA selalu tetap, yaitu:

a.         Adenin dengan Timin (A = T) dihubungkan oleh 2 ikatan hydrogen.

b.         Sitosin dengan Guanic ( C = G) dihubungkan oleh 3 ikatan hydrogen.

Replikasi DNA

Replikasi DNA yaitu kemampuan DNA membentuk atau mensintesis DNA yang persis dirinya sendiri (DNA sendiri). Kemampuan DNA mensintesis dirinya sendiri disebut bersifat autokatalis. DNA juga mampu membentuk molekul kimia lain seperti mensintesis RNA dan protein sehingga disebut heterokatalis.

Ada 3 hipotesis mengenai replikasi DNA.

1.         Hipotesis Konservatif, rantai polinukleotida induk tidak terpisah dan kedua rantai polinukleotida yang dibentuk terdiri atas rantai polinukleotida baru.

2.         Hipotesis disersif, rantai polinukleotida induk terputus-putus kemudian memisah dan akhirnya membentuk rangkaian baru.

3.         Hipotesis semikonservatif, sepasang rantai polinukleotida memisah kemudian masing-masing membentuk rantai polinukleotida sebagai pasangannya yang baru. Jadi, setiap DNA yang baru terbentuk terdiri dari polinukleotida lama dan baru. Sebagian besar ahli bilogi menyetujui hipotesis ini.

RNA

RNA adalah suatu polimer asam nukleotida dari 4 ribonukleotida. Tiap ribonukleotida terdiri atas molekul gula D-ribosa, molekul gugus fosfat dan sebuah basa-nitrogen. Berbeda dengan DNA, RNA tidak mempunyai basa timin (T), tetapi mempunyai basa urasil (U).

Macam-macam RNA

Berdasarkan tempat dan fungsinya, RNA dapat dibedakan menjadi 3 macam:

1.              RNA messenger (m RNA)

·         mRNA berbentuk pita tunggal dan merupakan RNA yang terbesar atau       terpanjang.

·         mRNA terdapat di dalam nucleus dibuat (dicetak) oleh DNA.

·         Setelah mRNA selesai dicetak (setelah menerima informasi genetic dari DNA), mRNA keluar dari nucleus menuju ke Ribosom di dalam Sitoplasma. Didalam ribosom, mRNA berfungsi sebagai cetakan untuk membentuk (mensintesis) protein.

·         Fungsi mRNA adalah sebagai pembawa kode-kode informasi genetic yang berasal dari DNA, sehingga disebut kodom.

2.              RNA transfer (tRNA)

·         Dibuat didalam nucleus sebelum masuk dalam sitoplasma.

·         Merupakan RNA terpendek yang bertugas menerjemahkan kodon dari mRNA.

·         Fungsi tRNA adalah mengikat asam amino yang akan disusun menjadi proteindi dalam ribosom. Setiap asam amino memerlukan tRNA khusus.

·         Pada tRNA terdapat bagian yang mengandung 3 basa yang dapat berbeda susunannya disbanding tRNA lainnya. 3 Basa tersebut dinamakan antikodon. Antikodon akan berpasangan dengan 3 basa yang terdapat pada mRNA yang disebut kodon.

3.              RNA ribose (rRNA)

·         Merupakan rRNA yang terdapat di dalam ribosom, meskipun dibuat di dalam nucleus.

·         Diduga berperan penting dalam sintesis protein.

Sintesis protein

Sintesis protein diatur oleh gen (DNA). Sintesis protein terjadi di ribosom.

Secara garis besar, langkah pencetakan protein terjadi melalui 2 tahap yaitu transkripsi dan translasi.

·         Transkripsi adalah pencetakan RNA messenger (mRNA) oleh DNA.

·         Translasi adalah penerjemahan kode-kode oleh RNA transfer (tRNA) berupa urutan asam-asam amino yang dikehendaki.

Tahap-tahap Sintesis Protein.

·         DNA melakukan transkripsi (mencetak dRNA) untuk membawa kode-kode pembentuk protein, berdasarkan pada urutan basa nitrogennya.

·         mRNA melepaskan diri dari DNA dan membawa kode-kode genetic (kodon) keluar dari nucleus menuju ke ribosom di dalam sitoplasma. mRNA ini bertindak sebagai cetakan (matriks). Di ribosom ini mRNA melekat pada RNA ribosom (rRNA).

·         tRNA yang ada di dalam sitoplasma dating dengan membawa asam amino yang sesuai dengan kode-kode yang dibawa oleh mRNA. tRNA ini melekat (berpasangan) dengan mRNA sesuai dengan pasangan-pasangan basa nitrogennya (dengan tripel dari basa nitrogen tRNA).

·         Asam-asam amino yang dibawa oleh tRNA akan saling bergandengan dan membentuk rangkaian rantai polipeptida sampai terbentuk protein yang diharapkan di dalam ribosom. Protein yang terbentuk ini merupakan suatu enzim yang mengatur metabolism sel.

Kode Genetik

Kode genetic adalah kode yang dibawa oleh RNA messenger (mRNA) untuk disampaikan kepada RNA transfer (tRNA). Kode genetic merupakan urutan 3 basa nitrogen yang membentuk suatu tripet dan disebut kodon (kodogen).

Mekanisme Penyampaian Kode Genetik

Setiap kode (satu kodon) terdiri atas 3 basa nitrogen yang letaknya berurutan pada mRNA. Kodon-kodon pada mRNA tersebut harus diterjemahkan oleh tRNA, agar dapat diketahui asam amino yang harus diangkatnya.

F.         Pola-Pola Hereditas

Pada semua organism yang berkembang biak secara seksual, sifat-sifat induk diwariskan kepada keturunannya melalui sel gamet.

W.S Sutton (1902) seorang ahli genetika Amerika memberikan pemikiran tentang pola-pola penurunan sifat sebagai berikut:

1. Jumlah kromosom sel sperma dan ovum adalah setengah dari jumlah kromosom sel tubuh.

2. Organisme baru hasil fertilisasi ovum oleh sperma mengandung dua perangkat kromosom (diploid; 2n) pada setiap selnya.

3. Dalam pembelahan niosis kedua perangkat kromosom memisah secara bebas.

4. Setelah melalui proses mitosis dan miosis, bentuk dan identitas setiap kromosom adalah tetap.

Penentuan Jenis Kelamin

Pada umumnya, makhluk hidup mempunyai 2 macam kromosom yaitu kromosom tubuh (autosom) dan kromosom kelamin (kromosom seks).

Determinasi seks pada berbagai organisme tidak sama. Beberapa tipe penentuan jenis kelamin yang dikenal adalah:

1.         Tipe XX XY

a.         Manusia

Sel tubuh manusia terdiri dari 23 pasang kromosom (46 kromosom) yaitu 22 pasang autosom (44 autosom) dan 1 pasang kromosom seks (2 gonosom). Kromosom seks dibedakan atas kromosom X dan kromosom Y.

Kariotipe dari setiap sel tubuh manusia normal adalah:

Wanita : 44 A + XX atau 22 AA + XX

Pria : 44 A + XY atau 22 AA + XY

Spermatozoa pada pria normal terdiri atas 2 macam yaitu:

1.         Spermatozoa yang terdiri atas 22 autosom + X disebut ginospermium

2.         Spermatozoa yang terdiri atas 22 autosom + Y disebut androspermium.

Sel telur (ovum) pada wanita normal hanya terdiri satu macam yaitu 22 autosom + x.

Fertilisasi (pembuahan):

1.         22 autosom + X (ginospermium) + 22 autosom + X (ovum)

44 autosom + XX menjadi wanita. Wanita normal mempunyai susunan kromosom seks XX.

2.         22 autosom + Y (androspermium) + 22 autosom + X (ovum)

Autosom + XY menjadi pria. Pria normal mempunyai susunan kromosom-kromosom seks XY.

8.HOMEOSTATIS

Homeostasis merupakan salah satu konsep yang paling penting dalam biologi, di mana Homeostasis merupakan kemampuan suatu organisme dalam mengatur dan menjaga keseimbangan lingkungan internalnya di bawah pengaruh perubahan lingkungan eksternalnya. Pengaturan keseimbangan ini dapat mempengaruhi fungsi-fungsi sel hingga sistem organ dari suatu organisme.

Homeostasis dipertahankan oleh mekanisme fisiologis yang mengontrol fungsi tubuh dan memantau organ tubuh. Untuk sebagian besar mekanisme ini dikontrol oleh sistem saraf dan endokrin dan tidak mencakup perilaku sadar. Tubuh membuat penyesuaian dalam frekwensi jantung, frekwensi pernapasan, tekanan darah, suhu tubuh, keseimbangan cairan dan elektrolit, sekresi hormon dan tingkat kesadaran yang semuanya ditujukan untuk mempertahankan adaptasi.

Homeostasis adalah suatu kondisi keseimbangan internal yang ideal, di mana semua sistem tubuh bekerja dan berinteraksi dalam cara yang tepat untuk memenuhi semua kebutuhan dari tubuh. Semua organisme hidup berusaha untuk homeostasis. Ketika homeostasis terganggu (misalnya sebagai respon terhadap stressor), tubuh mencoba untuk mengembalikannya dengan menyesuaikan satu atau lebih proses fisiologis dari mulai pelepasan hormon-hormon sampai reaksi fisik seperti berkeringat atau terengah-engah. Sebagai contoh sederhana dari homeostasis, tubuh manusia menggunakan beberapa proses untuk mengatur suhu agar tetap dalam rentang yang optimal untuk kesehatan. Kenaikan atau penurunan suhu tubuh mencerminkan ketidakmampuan untuk mempertahankan homeostasis, dan masalah terkait. Stres berat atau lama dapat menyebabkan ketidakseimbangan parah kondisi keseimbangan ini. Hal ini dapat menyebabkan tidak hanya tekanan psikologis tetapi juga gangguan psikosomatis.

Terdapat 2 jenis keadaan konstan atau mantap dalam homeostasis, yaitu:

Sistem tertutup – Keseimbangan statis

Di mana keadaan dalam yang tidak berubah seperti botol tertutup.

Sistem terbuka – Keseimbangan dinamik

Di mana keadaan dalam yang konstan walaupun sistem ini terus berubah contohnya seperti sebuah kolam di dasar air terjun.