Buku Biologi SMA Kelas XII [BSE] 2009 – Siti Nur Rochimah

lRochmah
Siti Nur
l
Sri Widayati
l
Mazrikhatul Miah

BIOLOGI
SMA/MA Kelas XI I

Hak Cipta pada Departemen Pendidikan Nasional
Dilindungi Undang-undang

Biologi SMA/MA Kelas XII

Penulis: Siti Nur Rochmah, Sri Widayati, Mazrikhatul Miah
Editor: Eti Arinastiti, Yunita Retnosari, Arif Kurniawan
Pembaca ahli: Maizer Said Nahdi
Desainer sampul: Aji Galarso Andoko
Desainer perwajahan: Sri Basuki
Ilustrator: Indradi Budi Santosa, Dwi Purwanto
Penata letak: Erwin Ariyanto, Sabjan Badio
Pengarah artistik: Sudaryanto

574.07
SIT SITI Nur Rochmah
b Biologi : SMA dan MA Kelas XII /penulis, Siti Nur Rochmah, Sri
Widayati, Mazrikhatul Miah ; editor, Eri Arinastiti, Yunita Retnosari,
Arif Kurniawan ; illustrator, Indradi Budi Santosa, Dwi Purwanto
.-- Jakarta : Pusat Perbukuan, Departemen Pendidikan Nasional,
2009.
vii, 282 hlm, : ilus. ; 30 cm

Bibliograﬁ : hlm. 281-282
Indeks
ISBN: 978-979-068-831-5 (no jilid lengkap)
ISBN: 978-979-068-845-2

1. Biologi-Studi dan Pengajaran I. Judul II. Sri Widayati
III. Mazrikhatul Miah IV. Eri Arinastiti V. Yunita Retnosari
VI. Arif Kurniawan VII. Indradi Budi Santosa
VIII. Dwi Purwanto

Hak cipta buku ini telah dibeli oleh Departemen Pendidikan Nasional
dari Penerbit PT. Pustaka Insan Madani

Diterbitkan oleh Pusat Perbukuan
Departemen Pendidikan Nasional
Tahun 2009

Diperbanyak oleh ...

ii
ii Biologi Kelas XII

Kata Sambutan
Puji syukur kami panjatkan ke hadirat Allah SWT, berkat rahmat
dan karunia-Nya, Pemerintah, dalam hal ini, Departemen Pendidikan
Nasional, pada tahun 2008, telah membeli hak cipta buku teks pelajaran
ini dari penulis/penerbit untuk disebarluaskan kepada masyarakat
melalui situs internet (website) Jaringan Pendidikan Nasional.
Buku teks pelajaran ini telah dinilai oleh Badan Standar Nasional
Pendidikan dan telah ditetapkan sebagai buku teks pelajaran yang
memenuhi syarat kelayakan untuk digunakan dalam proses pembelajaran
melalui Peraturan Menteri Pendidikan Nasional Nomor 27 Tahun 2007
tanggal 25 Juni 2007.
Kami menyampaikan penghargaan yang setinggi-tingginya kepada para
penulis/penerbit yang telah berkenan mengalihkan hak cipta karyanya
kepada Departemen Pendidikan Nasional untuk digunakan secara luas
oleh para siswa dan guru di seluruh Indonesia.
Buku-buku teks pelajaran yang telah dialihkan hak ciptanya kepada
Departemen Pendidikan Nasional ini, dapat diunduh (down load),
digandakan, dicetak, dialihmediakan, atau difotokopi oleh masyarakat.
Namun, untuk penggandaan yang bersifat komersial harga penjualannya
harus memenuhi ketentuan yang ditetapkan oleh Pemerintah.
Diharapkan bahwa buku teks pelajaran ini akan lebih mudah diakses
sehingga siswa dan guru di seluruh Indonesia maupun sekolah Indonesia
yang berada di luar negeri dapat memanfaatkan sumber belajar ini.
Kami berharap, semua pihak dapat mendukung kebijakan ini. Kepada
para siswa kami ucapkan selamat belajar dan manfaatkanlah buku
ini sebaik-baiknya. Kami menyadari bahwa buku ini masih perlu
ditingkatkan mutunya. Oleh karena itu, saran dan kritik sangat kami
harapkan.

Jakarta, Juni 2009
Kepala Pusat Perbukuan

Kata Pengantar
iii

Kata Pengantar
Biologi adalah ilmu hafal-menghafal. Barangkali itulah yang
tertanam dalam benak kalian selama ini. Maka, yang dikejar oleh
kalian bukanlah pemahaman, namun bagaimana menghafal materi
sebanyak mungkin. Nah, untuk menghentikan kondisi seperti itu,
kami menghadirkan Seri Biologi SMA/MA ini. Melalui pendekatan
kontekstual, diharapkan pembelajaran biologi terasa mengasyikkan,
dan merangsang rasa ingin tahu.
Dalam buku ini, kami menyajikan beragam elemen dan rubrikasi
antara lain: Apersepsi, berisi judul bab, gambar, serta keterangan
gambar yang terkait dengan materi yang akan dipelajari. Peta Konsep,
berupa konsep-konsep inti yang akan diberikan pada setiap bab. Tujuan
Pembelajaran, yakni target yang ingin dicapai pada setiap bab. Kata
Kunci, berisi kata-kata yang merupakan inti materi dalam bab terkait.
Telisik, yaitu rubrik berisi kegiatan siswa yang terkait dengan materi.
Percobaan, yakni kegiatan siswa yang dilakukan di dalam kelas atau
laboratorium, untuk membuktikan suatu teori yang terkait dengan
materi. Diskusi, yaitu rubrik yang menyajikan suatu tema menarik untuk
didiskusikan oleh siswa. Galeri, berisi aneka informasi tambahan. Uji
Kompetensi, merupakan soal-soal akhir subbab. Kilas, berisi cuplikan
informasi penting yang telah dipelajari oleh siswa pada materi ataupun
kelas sebelumnya. Senaraikata, berisi penjelasan istilah-istilah penting
dalam materi. Ikhtisar, yaitu rubrik khusus berisi ringkasan materi
dalam satu bab. Ulangan Harian, berisi soal-soal tes di akhir bab,
untuk menguji pemahaman siswa atas keseluruhan materi bab yang
bersangkutan.
Selain rubrik-rubrik tersebut, masih ada ulangan blok yang
meliputi Latihan Ulangan Tengah Semester, Latihan Ulangan Akhir
Semester, dan Latihan Ulangan Kenaikan Kelas. Ketiganya berfungsi
menguji ketercapaian kompetensi.
Demikianlah, buku ini telah kami upayakan agar dapat tampil
maksimal. Untuk itu, kami mengucapkan terima kasih kepada Fakultas
Sains dan Teknologi Universitas Islam Negeri (UIN) Sunan Kalijaga
Yogyakarta, penerbit Pustaka Insan Madani, dan semua pihak atas
perbagai bentuk dukungannya.

Tim Penulis

iv Biologi Kelas XII

Daftar Isi
Kata Sambutan iii
Kata Pengantar iv
Daftar Isi v

Bab I Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

A. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan 2
1. Perkecambahan 2
2. Pertumbuhan dan Perkembangan 6
B. Faktor-faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan 11
1. Faktor Internal 11
2. Faktor Eksternal 14
C. Merancang Percobaan Pengaruh Faktor Luar Terhadap Pertumbuhan
dan Perkembangan 20
1. Menemukan Masalah 20
2. Merumuskan Masalah 20
3. Merumuskan Hipotesis 21
4. Merancang Percobaan 21

Bab II Metabolisme

A. Enzim pada Proses Metabolisme 32
1. Komponen-komponen Enzim 32
2. Fungsi dan Cara Kerja Enzim 33
3. Sifat-sifat Enzim 35
4. Penghambat Kerja Enzim 36
5. Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim 37
6. Penamaan dan Pengelompokan Enzim 38
7. Pembentukan Enzim 39
B. Katabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Enzim 41
1. Katabolisme Karbohidrat 41
2. Hubungan antara Katabolisme Lemak, Protein, dan Katabolisme Kar-
bohidrat 52
C. Anabolisme 55
1. Fotosintesis 55
2. Kemosintesis 63

Latihan Ulangan Tengah Semester I 69

Bab III Genetika

A. Materi Genetik 72

Daftar Isi
v

1. Kromosom 72
2. DNA 77
3. RNA 80
4. Hubungan Gen dengan Kromosom, DNA, dan RNA 81
B. Sintesis Protein 83
1. Tahapan Sintesis Protein 84
2. Kode Genetik dalam Sintesis Protein 90

Bab IV Pembelahan Sel

A. Reproduksi Sel 98
1. Pembelahan Sel secara Langsung 98
2. Pembelahan Sel secara Tidak Langsung (Mitosis dan Meiosis) 100
B. Tahapan Pembelahan Mitosis 101
1. Interfase (Fase Istirahat) 102
2. Pembelahan Mitosis 103
C. Pembelahan Meiosis 109
1. Tahap Meiosis I 109
2. Tahap Meiosis II 112
D. Gametogenesis dan Pewarisan Sifat 114
1. Gametogenesis pada Hewan 114
2. Gametogenesis pada Tumbuhan Tingkat Tinggi 116
3. Pewarisan Sifat dan Variasi Genetis 117

Bab V Prinsip Hereditas

A. Hukum Pewarisan Sifat Mendel 124
1. Hukum Mendel I (Hukum Segregasi) 125
2. Hukum Mendel II (Hukum Asortasi) 130
3. Penyimpangan Semu Hukum Mendel 135
B. Pola-pola Hereditas 142
1. Tautan Autosomal 143
2. Pindah Silang 144
3. Tautan Seks 147
4. Determinasi Seks 148
5. Gen Letal 150
6. Non-disjunction 152
C. Hereditas pada Manusia 154
1. Kelainan atau Cacat Menurun 155
2. Golongan Darah 158
3. Gen-gen yang Ekspresinya Dipengaruhi oleh Jenis Kelamin 161
4. Upaya Menghindari Kelainan Menurun 163

Bab VI Mutasi

A. Macam-macam Mutasi dan Penyebabnya 172
1. Mutasi Gen 172
2. Mutasi Kromosom 174
3. Mutasi Somatis dan Mutasi Germinal 179
4. Mutasi Alami dan Mutasi Buatan 181

vi Biologi Kelas XII

5. Mutasi Missenses, Non-sense, Netral, dan Diam 183
B. Dampak Mutasi pada Salingtemas (Sains, Lingkungan, Teknologi dan
Masyarakat) 184
1. Dampak Positif Mutasi Buatan dan Mutasi Alam 184
2. Dampak Negatif Mutasi 185

Latihan Ulangan Akhir Semester I 193

Bab VII Evolusi
A. Konsep Dasar Evolusi 200
1. Teori-teori Evolusi 200
2. Pro dan Kontra Evolusi 203
B. Bukti-bukti Adanya Evolusi 206
1. Bukti Paleontologi 206
2. Anatomi Perbandingan 208
3. Struktur Vestigial 209
4. Embriologi 209
5. Biokimia Perbandingan 209
6. Biogeografi 210
7. Domestikasi 211
C. Mekanisme Evolusi 212
1. Perubahan (Variasi) Genetik 212
2. Seleksi Alam 215

Bab VIII Kecenderungan Baru Teori Evolusi
A. Asal Usul Bumi dan Kehidupan 224
1. Teori Asal Usul Bumi 224
2. Teori Asal Usul Kehidupan 225
B. Kecenderungan Baru Teori Evolusi 230
1. Pandangan Baru Teori Evolusi 230
2. Pandangan Harun Yahya Tentang Teori Evolusi 231

Latihan Ulangan Tengah Semester II 237

Bab IX Bioteknologi

A. Pengertian dan Jenis-jenis Bioteknologi 240
1. Arti dan Prinsip Dasar Bioteknologi 240
2. Jenis-jenis Bioteknologi 240
B. Implikasi (Dampak) Bioteknologi pada Sains, Lingkungan, Teknologi,
dan Masyarakat 249
1. Dampak Positif 249
2. Dampak Negatif 253
3. Solusi untuk Mengatasi Kontroversi Rekayasa Genetika 255

Latihan Ujian Akhir Sekolah 261
Kunci Jawaban 267
Indeks 278

Daftar Isi
vii

Bab
I
Pertumbuhan dan
Perkembangan pada
Tumbuhan

50,000 PhotoArt

S etiap makhluk hidup termasuk tumbuhan, akan mengalami pe-
rubahan bentuk, ukuran, maupun volumenya. Dalam jangka
waktu tertentu, biji yang kalian tanam di kebun akan memunculkan
akar, batang, dan daun. Akhirnya, bentuk tersebut berubah menjadi
tumbuhan dewasa yang lengkap dengan bagian akar, batang, dan daun.
Bahkan, ada yang sampai menghasilkan bunga dan buah. Dengan
demikian, tentunya ada suatu proses yang menyebabkan perubahan
tersebut. Oleh karena itu, kalian perlu mengetahui, proses apakah yang
menyebabkan perubahan dari bentuk biji menjadi tumbuhan dewasa?
Di materi inilah kalian menemukan penjelasan.

Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan
1

Pada bab ini, kalian akan mempelajari pertumbuhan dan perkem-
Ka taK u n c i bangan pada tumbuhan serta mempelajari faktor-faktor yang memen-
• Pertumbuhan
• Perkembangan
garuhi pertumbuhan dan perkembangan.
• Perkecambahan Setelah mempelajarinya, kalian diharapkan dapat membedakan
• Pertumbuhan primer bagaimana tumbuhan dikatakan tumbuh dan berkembang, mengiden-
• Pertumbuhan sekunder
tiﬁkasi faktor-faktor yang memengaruhi pertumbuhan dan perkem-
bangan, dan membedakan ciri-ciri serta akibat pertumbuhan primer
dan pertumbuhan sekunder. Selanjutnya, kalian diharapkan mampu
merancang, melaksanakan percobaan dan mengamati hasil percobaan.

A. Pertumbuhan dan Perkembangan pada
Tumbuhan
Tumbuhan kelapa berkembang biak dengan biji. Jika biji bera-
da pada persemaian yang sesuai, tumbuhlah bibit tumbuhan kelapa.
Setelah bibit tersebut ditanam, tumbuhan akan bertambah tinggi,
besar, berbunga dan berbuah. Perubahan itu disebabkan oleh adanya
fase-fase pertumbuhan dan perkembangan. Tumbuhan kelapa yang
telah tumbuh tersebut tidak akan dapat kembali ke bentuk semula.
Pertumbuhan adalah proses pertambahan volume yang irreversible
(tidak dapat balik) karena adanya pembesaran sel dan pertambahan
jumlah sel atau pembelahan sel (pembelahan mitosis) atau keduanya.
Pertumbuhan pada tumbuhan dapat dinyatakan secara kuantitatif
karena pertumbuhan dapat diketahui dengan mengukur besar dan
tinggi batang, menimbang massa sel baik berupa berat kering maupun
berat basahnya, menghitung jumlah daun, jumlah bunga, maupun
jumlah buahnya.
Selama pertumbuhan, tumbuhan juga mengalami proses diferen-
siasi, pematangan organ, serta peningkatan menuju kedewasaan. Pada
saat itulah, tumbuhan mengalami proses yang disebut perkembangan.
Serangkaian proses perubahan bentuk tumbuhan ini disebut juga mor-
fogenesis. Dari hasil perkembangan inilah tumbuhan menjadi sema-
kin dewasa dan lengkap organnya. Proses pembentukan organ tersebut
disebut sebagai organogenesis, yang merupakan bagian dari proses
Kilas perkembangan atau morfogenesis.
Pada pelajaran biologi SMP ,
Perkembangan tidak dapat dinyatakan secara kuantitatif, tetapi
telah kalian pelajari tentang
ciri-ciri makhluk hidup. Selain dilihat dengan adanya peningkatan menuju pada kesempurnaan. Per-
mengalami pertumbuhan tumbuhan dan perkembangan tersebut berjalan secara simultan (ber-
dan perkembangan, ciri-ciri
sama). Salah satu fase atau tahapan dari pertumbuhan dan perkembang-
lain dari makhluk hidup
adalah mampu bergerak, an adalah poses perkecambahan.
bernapas, peka terhadap
rangsangan atau faktor
1. Perkecambahan
luar, bermetabolisme atau Biji dibungkus oleh kulit biji. Setelah biji dibelah, kalian akan
membutuhkan makanan
dan minuman, serta mampu
menemukan bagian-bagian berupa cadangan makanan dan embrio
berkembangbiak. atau calon individu baru yang disebut juga lembaga tumbuhan. Em-
brio terdiri dari akar lembaga (calon akar = radikula), daun lembaga

2 Biologi Kelas XII

Selaput biji Epikotil
(kotiledon) dan batang lembaga (kaulikulus). Untuk mem-
peroleh penjelasan lebih lengkap, perhatikan Gambar 1.1. Hipokotil
Kotiledon pada biji tumbuhan monokotil seperti padi (Oryza Plumula

sativa), jagung (Zea mays) maupun rumput-rumputan (Gramineae
Radikula Kotiledon
atau Poaceae) disebut sebagai skutelum. Skutelum mempunyai
permukaan yang luas dan tipis. Pada bagian akar embrionya, ter- (a)
bungkus oleh lapisan yang disebut koleorhiza, sedangkan pada
ujung tunas embrioniknya dibungkus oleh koleoptil. Selaput biji

Embrio pada biji tumbuhan dikotil seperti kacang atau Endosperma
buncis, melekat pada kotiledon disebut kuncup embrionik. Kotiledon
Kaulikulus terdiri dari hipokotil (“hypo”= di bawah) yaitu ba- Ujung tunas
gian bawah (pangkal) yang melekat pada kotiledon dan epikotil Hipokotil

(“epi”= di atas), yang terdapat di sebelah atas hipokotil. Epiko- Radikula
til akan tumbuh menjadi batang dan daun serta hipokotil akan (b)
tumbuh menjadi akar.
Skutelum
Pada ujung epikotil terdapat plumula (pucuk lembaga) (kotiledon)
yang terdiri dari ujung tunas dengan sepasang pucuk daun. Ra-
Endosperma
dikula berada pada bagian ujung pangkal hipokotil. Koleoptil
Pada biji terdapat suatu bagian yang berfungsi untuk me- Plumula
Radikula
masukkan air dan O2. Bagian itu disebut hilum (Gambar 1.2). Koleorhiza

Selain melewati hilum, air dan gas-gas terlarut dapat masuk (c)
lewat mikropil. Mikropil juga merupakan pintu masuknya inti
Gambar 1.1 Struktur biji setelah dibelah
sperma dan inti vegetatif pada saat pembuahan berlangsung. (a) biji buncis, (b) biji jarak (c) biji jagung

Hilum
Tjitroepomo, Morfologi
Tumbuhan, hlm. 246

Mikropil
Gambar 1.2 Ovarium
Galeri
Bagian apakah yang kita
Setelah biji ditanam dan daerah persemaian telah memenuhi syarat, makan dari buah kelapa?
biji akan dapat berkecambah. Pada saat biji berkembang (sebelum
Sebenarnya, yang kita
berkecambah), kotiledon maupun skutelum menyerap makanan dari
makan dari buah kelapa
endosperma. Pada saat perkecambahan tiba, kotiledon memindahkan adalah bagian endosper-
makanannya ke embrio. Akibatnya kotiledon semakin mengecil. manya. Bagian ini berda-
Perkecambahan adalah proses perubahan ﬁsiologi biji dari bentuk ging, berwarna putih dan
merupakan endosperma
dorman (“istirahat” atau tidak aktif ) ke bentuk semai setelah melalui padat yang biasanya dapat
perkembangan sedemikian rupa, ditandai dengan pembentukan radi- dibuat es kelapa muda. Air
kula, kaulikulus dan plumula. kelapanya merupakan endo-
sperma cair. Pada monokotil,
a. Masa Dormansi Biji umumnya endospermanya
cair dulu kemudian menjadi
Persyaratan pertama agar biji dapat berkecambah adalah berakhir- padat.
nya masa dormansi biji. Dormansi biji adalah kondisi biji yang masih www.kimianet.lipi.go.id
(dengan pengembangan)
hidup tetapi tidak aktif, berada dalam kondisi kering (kelembabannya
kurang) dan tidak dapat (gagal) berkecambah selama periode waktu

3

tertentu karena faktor internal biji. Biji kuisen (quiscence) adalah biji
yang tidak dapat berkecambah apabila faktor luar tidak memenuhi
persyaratan. Keadaan ini akan berakhir hingga adanya kondisi yang
menguntungkan untuk perkembangan.
b. Proses Perkecambahan
Pertumbuhan dan perkembangan telah dimulai sejak biji terkena
air. Setelah terjadi proses imbibisi (masuknya air ke dalam biji), em-
brio di dalam biji melakukan perbanyakan sel. Pada tahapan tertentu,
sel mengalami proses diferensiasi. Pada tahapan ini, sel-sel mengalami
proses penambahan jenis dan fungsi sel menjadi jelas. Tahap berikut-
nya adalah proses pembentukan organ-organ yang disebut organogen-
esis. Dengan organogenesis ini, struktur dan fungsi menjadi semakin
lengkap. Proses ini disebut perkembangan atau morfogenesis.
Proses perkecambahan diawali dengan berubahnya struktur em-
brio biji menjadi tumbuhan kecil di dalam biji yaitu terlihat daun ke-
cil, calon batang, dan calon akar.
Dua faktor yang memengaruhi perkecambahan yaitu faktor inter-
nal (dari dalam) dan faktor eksternal (dari luar atau lingkungan). Fak-
tor internal meliputi tingkat kemasakan biji, ukuran biji, absorbansi
(daya serap biji terhadap air), dan ada tidaknya zat penghambat. Faktor
eksternal meliputi suhu, O2, dan air.
Mengapa setelah biji terinduksi oleh air, embrio biji memiliki ke-
mampuan untuk tumbuh? Setelah biji menyerap air (imbibisi), biji
membesar sehingga kulit biji pecah. Secara umum, proses perkecamba-
han terjadi secara kimiawi. Dengan masuknya air ke dalam biji, enzim
akan bekerja dengan aktif. Jika embrio terkena air, embrio menjadi
aktif dan melepaskan hormon giberelin (GA). Hormon ini memacu
aleuron untuk membuat (mensintesis) dan mengeluarkan enzim. En-
zim yang dikeluarkan antara lain: enzim amilase, maltase, dan enzim
pemecah protein. Perhatikan Gambar 1.3.

Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 2, hlm. 365
Gambar 1.3 Proses perke- aleuron
cambahan biji. Gambar biji
jagung yang dibuka hingga
terlihat bagian aleuron, embrio GA amilase
embrio enzim
dan endosperma. Gambar
tersebut menggambarkan urutan
gula
proses.
(a) embrio menyerap air,
(b) embrio mengeluarkan GA ke
aleuron, air
endosperma
(c) aleuron mengeluarkan
radikula
enzim dan enzim menuju ke
endosperma, (a) (b) (c) (d)
(d) enzim bekerja menguraikan
zat makanan hingga
diperoleh energi untuk Amilase merubah amilum (pati) menjadi maltosa. Maltosa dihi-
perkecambahan.
drolisis oleh maltase menjadi glukosa. Metabolisme glukosa menghasil-
kan energi dan atau senyawa-senyawa untuk menyusun struktur tubuh
tumbuhan. Pembentukan energi ini membutuhkan oksigen (O2). Oleh
sebab itu, proses perkecambahan membutuhkan oksigen. Protein yang
ada dipecah menjadi asam amino yang berfungsi menyusun struktur

4 Biologi Kelas XII

sel dan enzim-enzim baru. Enzim-enzim di dalam biji dapat bekerja
dengan baik pada suhu tertentu, sedangkan suhu yang tinggi dapat
merusak enzim.
Cahaya pada proses perkecambahan dapat memengaruhi hormon
auksin. Hormon ini rusak atau terurai jika terkena intensitas cahaya
yang tinggi. Dengan demikian, pertumbuhan kecambah akan ke arah
datangnya cahaya.
Ada dua tipe perkecambahan berdasarkan letak kotiledonnya pada
saat berkecambah:
1) Perkecambahan hipogeal
Pada perkecambahan ini, bakal batang tumbuh memanjang ke
permukaan tanah, kotiledon tetap berada di dalam tanah. Contoh:
perkecambahan kacang kapri (Pisum sativum), dan jagung (Zea
mays). Perhatikan Gambar 1.4(b).
2) Perkecambahan epigeal
Pada perkecambahan ini hipokotil tumbuh menembus permukaan
tanah sehingga kotiledon terangkat ke permukaan tanah.
Contoh: perkecambahan pada kacang hijau (Phaseolus sp.), kacang
tanah (Arachis hypogaea) dan kapas (Gossypium sp). Perhatikan
Gambar 1.4 (a).
plumula

Laren, et al., Heath Biology, hlm. 357
hipokotil

epikotil

hipokotil

radikula
selaput biji kotiledon

(a) (b)
Gambar 1.4
(a) Perkecambahan epigeal pada kacang hijau,
(b) Perkecambahan hipogeal pada kacang kapri

Setelah kalian mengetahui proses perkecambahan, kalian perlu
menambah pengetahuan melalui rubrik Telisik di bawah ini.
T e l i s i k
Mengumpulkan Informasi Cara Budidaya Kecambah
Lakukanlah tugas berikut ini bersama kelompok kalian. Langkah-langkah yang kalian lakukan adalah:
1. Kunjungi pedagang kecambah di pasar. Lakukan transaksi kapan kalian dapat berkunjung ke
rumahnya untuk melihat langsung proses budidaya kecambah.
2. Sebelum berkunjung, siapkan lembar kerja untuk mencatat alat-alat yang diperlukan dan cara budi-
dayanya.
3. Buatlah laporan hasil survei kalian.
Agar laporan kalian dapat dipahami orang lain, gambarlah alat yang diperlukan dan deskripsikan
dengan jelas. Susunlah dengan kalimat yang mudah dipahami. Sebelum dikumpulkan, mintalah orang
lain membaca laporan kalian untuk menilainya.

5

2. Pertumbuhan dan Perkembangan
Setelah fase perkecambahan, tumbuhan akan tumbuh membentuk
akar, batang dan daun. Setelah tanaman memiliki daun yang sempur-
na, akar tumbuhan segera berfungsi sebagai organ penyerap unsur-un-
sur hara dari media tanamnya. Pertumbuhan pada tanaman dibedakan
menjadi pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder.
a. Pertumbuhan Primer
Jaringan khusus yang mengalami pertumbuhan dengan cara pembe-
lahan dan pembesaran sel, disebut meristem. Sel-sel pada jaringan meris-
tem primer membelah terus-menerus, 1 sel menjadi 2 sel, 2 sel menjadi
4 sel, 4 sel menjadi 8 sel, 8 sel menjadi 16 sel dan seterusnya. Hal inilah
yang disebut pertumbuhan primer. Selain membelah, sel juga menga-
lami penambahan ukuran (membesar dan memanjang). Pertumbuhan
primer terjadi pada ujung akar dan ujung batang. Pada jaringan meri-
stem ini terdapat bagian titik tumbuh akar dan titik tumbuh batang.
1) Titik Tumbuh Akar
Kilas Pada tahun 1758, Henri Louis dkk dilaporkan sebagai orang yang
Pada pelajaran Biologi
kelas X, pertumbuhan dan pertama kali mengamati pertumbuhan sel di daerah akar, dengan me-
perkembangan tumbuhan nyisipkan perak tipis pada akar. Pada tahun 1980, Erickson dan Silk
meliputi dua kelompok, yaitu melaporkan hasil percobaannya bahwa pada daerah pemanjangan jarak
fase vegetatif dan fase
generatif.
tinta semakin berjauhan.
Pada bagian meristem apikal (meristem ujung), akar tumbuhan dil-
Fase vegetatif meliputi
fase perkecambahan biji, indungi oleh tudung akar (kaliptra). Tudung akar juga berfungsi untuk
pertumbuhan dan perkem- menembus tanah karena sel-sel di bagian ini mengeluarkan cairan poli-
bangan batang, daun, tunas
sakarida. Akibat cairan inilah tanah menjadi lunak. Titik tumbuh akar
samping, dan akar. Fase
generatif meliputi pembu- adalah pada bagian jaringan meristem yang memiliki tudung akar.
ngaan, pembentukan biji, Berdasarkan strukturnya, titik tumbuh akar dibedakan menjadi dae-
pertumbuhan biji, dan buku-
rah pembelahan sel, daerah pemanjangan sel dan daerah diferensiasi.
buku reproduktif.
Daerah pembelahan sel terdapat pada bagian ujung, di belakang tu-
dung akar. Pada daerah ini terdapat meristem primer dan meristem api-
kal dengan sel-sel yang aktif membelah (meristematik). Meristem primer
terdiri atas tiga sistem jaringan yaitu protoderm (lapisan terluar yang
akan menjadi jaringan epidermis), meristem dasar (lapisan kedua yang
berada di sebelah dalam protoderm dan akan menjadi jaringan dasar),
dan prokambium (merupakan lapisan dalam yang akan menjadi stele
atau silinder pusat). Meristem apikal merupakan pusat pembelahan sel.
Daerah pemanjangan sel terdapat di belakang daerah pembelah-
an. Sel-sel pada daerah ini memiliki kemampuan untuk membesar dan
memanjang. Perhatikan Gambar 1.5.
Pada daerah diferensiasi, sel-sel pada tiga sistem jaringan meristem
mengalami proses diferensiasi, sehingga memiliki struktur dan fungsi
khusus. Epidermis pada daerah diferensiasi sudah terdiferensiasi dan
tumbuh bulu-bulu akar yang berfungsi untuk menyerap unsur-unsur
hara dari dalam tanah. Oleh sebab itu, daerah diferensiasi dikatakan
mengalami organogenesis secara sempurna.

6 Biologi Kelas XII

rambut akar yang telah
tumbuh maksimum
t

daerah diferensiasi
epidermis

rambut akar
Salisbury & Ross, Fisiologi Tumbuhan 3, hlm. 21

r
rambut akar muncul
s
sel endodermis berdifersensiasi
p
pemanjangan berhenti
daerah pemanjangan sel

unsur pembuluh
pertama berdifersensiasi protoderm prokambium
daerah pembelahan sel

laju maksimum pemanjangan sel
meristem meristem apikal
pembelahan sel berhenti pada dasar
sebagian besar lapisan sel tudung akar
t
tabung tapis pertama mendewasa
meristem
apikal

laju maksimum pembelahan sel
tudung akar
Gambar 1.5 Irisan membujur daerah pertumbuhan akar

Untuk membuktikan bahwa pada akar kecambah terdapat daerah-
daerah yang memiliki kecepatan pertumbuhan berbeda, kalian dapat
melakukan percobaan sebagai berikut:

Percobaan
Mengamati Letak Daerah Tumbuh pada Akar

A. Dasar teori
Titik tumbuh akar adalah pada bagian jaringan meristem yang memiliki tudung akar. Berdasar-
kan struktur sel penyusun jaringan akar, titik tumbuh akar dibedakan menjadi daerah pembela-
han sel, daerah pemanjangan sel dan daerah diferensiasi sel.
B. Tujuan
Mengamati dan mengetahui letak daerah tumbuh
pada akar
C. Alat dan Bahan
1. Cawan petri
2. Lempeng kaca
3. Gelas ukur atau tabung gelas
4. Jepit rambut atau karet gelang
5. Penggaris
6. Tinta tahan air (tinta cina)
7. Air
8. Kertas tisu atau kapas
9. Biji kacang tanah atau kacang merah yang telah
direndam 12 jam

7

D. Langkah Percobaan
1. Siapkan sebuah cawan petri. Gunakan kapas basah untuk meletakkan 10 biji kacang yang
telah direndam selama 12 jam, kemudian tutuplah rangkaian tersebut dengan selapis
kapas basah.
2. Sisakan sebuah kecambah untuk kalian amati pertumbuhan bulu-bulu akar, kemudian
gambarlah.
3. Simpanlah di tempat yang aman, cukup cahaya dan aerasi baik.
4. Pada hari ke 3, amatilah apakah kecambah telah tumbuh? Lakukan pengamatan daerah
tumbuh apabila kecambah mencapai panjang ± 3 cm. Bekerjalah bersama-sama dengan
demonstrasi yang dilakukan gurumu.
5. Pilih 3 buah kecambah yang akarnya lurus.
6. Berilah tanda atau garis menggunakan tinta mulai dari ujung kecambah, sebanyak 10 garis
masing-masing dengan interval 1 mm.
7. Kecambah diletakkan dengan kedudukan tegak pada lempeng kaca yang telah dibalut
kertas tisu atau kapas menggunakan karet gelang.
8. Sebagai kontrol, ambilah 3 buah kecambah lagi. Kemudian berilah tanda garis pada 10
mm dari ujungnya.
9. Letakkan pada lempeng kaca seperti pada langkah 8 dan masukkan lempeng kaca pada
tabung gelas yang berisi sedikit air, kemudian simpan di tempat gelap.
10. Sisakan sebuah kecambah untuk kalian amati pertumbuhan bulu-bulu akar. Gambarlah,
tunjukkan letak daerah diferensiasi.
11. Setelah 24 jam, amatilah tanda tinta pada setiap kecambah dan ukurlah masing-masing
interval garisnya dan dirata-rata. Kemudian masukkan data pada tabel pengamatan.

Tabel pengamatan daerah tumbuh

Gambar Awal Kecambah Gambar Kecambah 3 Hari Kemudian
Kontrol Perlakuan Kontrol Perlakuan
1.

2.

3.

E. Pembahasan
1. Untuk kecambah no. 1, daerah manakah yang mengalami pertumbuhan paling cepat?
Bagaimana pula untuk kecambah no. 2 dan 3? Tunjukkan daerah-daerah itu pada gambar.
(daerah pemanjangan dan daerah diferensiasi)
2. Pada umur berapa hari daerah diferensiasi terbentuk?
Catatan: daerah diferensiasi biasanya ditandai dengan munculnya rambut akar.
3. Buatlah kesimpulah daerah tumbuh pada akar kecambah.
4. Presentasikan hasil kegiatan ini di depan kelas.

8 Biologi Kelas XII

Setelah kalian menyelesaikan percobaan dan mempresentasikan
hasil pengamatan daerah tumbuh, kalian memahami bahwa kecepatan
pertumbuhan pada akar berbeda-beda. Pertumbuhan tercepat terjadi
pada daerah meristem.
2) Titik Tumbuh Batang
Titik tumbuh batang terdapat pada ujung batang.
Ujung batang merupakan jaringan meristem yang
sel-selnya aktif membelah. Pada ujung batang ter- daun

dapat meristem apikal sebagai daerah pertumbuhan. meristem apikal
Jaringan meristem membelah membentuk bangunan primordia daun
seperti kubah. Jaringan meristem pada batang dibagi

Salisbury & Ross, Fisiologi Tumbuhan 3, hlm. 23
jaringan
menjadi 2 yaitu meristem embrional dan meristem pembuluh
kambium. Meristem embrional ditemukan pada saat
perkecambahan, sedangkan meristem kambium dite-
mukan setelah tanaman tumbuh dan berkembang
secara lengkap. kuncup
Primordia daun tumbuh di kanan kiri meristem ketiak

apikal. Tunas samping yang akan membentuk ca-
bang disebut tunas aksiler. Batang memiliki daerah
pemanjangan dan daerah diferensiasi. Gambar 1.6 Titik tumbuh
Daerah pembelahan pada batang yang sedang batang dan bagian-bagiannya.
tumbuh lebih jauh letaknya dari ujung, dibanding-
kan dengan daerah pembelahan pada akar. Pada beberapa jenis Gym-
nospermae (tumbuhan berbiji terbuka) dan dikotil terletak beberapa
sentimeter di bawah ujung.
Pertumbuhan primer batang dapat diukur menggunakan alat yang
disebut auksanometer.
b. Pertumbuhan Sekunder
Telah disebutkan sebelumnya bahwa ujung akar dan ujung batang
memiliki jaringan meristem yang mengalami proses pembelahan,
pemanjangan, dan diferensiasi. Sebagai hasil diferensiasi sel-sel ujung Gambar 1.7 Auksanometer
akar dan ujung batang, dihasilkan jaringan epidermis, jaringan dasar
dan stele yang kesemuanya adalah jaringan permanen. Jaringan kam-
bium masih tetap bersifat meristematik.
Jaringan kambium memiliki kemampuan membelah ke arah
dalam, membentuk xilem sekunder dan ke arah luar membentuk ﬂo-
em sekunder. Dengan penambahan sel sekunder ini mengakibatkan
batang bertambah besar. Perhatikan Gambar 1.8.
Pembelahan sel-sel jaringan kambium dipengaruhi oleh musim. Pada
musim penghujan terbentuk lapisan yang lebih tebal, sebaliknya pada
musim kemarau lapisan yang dibentuk lebih tipis. Dengan demikian,
selama satu tahun terdapat dua lapisan. Perbedaan ketebalan pertumbuhan
membentuk garis melingkar (membentuk lingkaran) dan disebut lingkaran
tahun. Dengan mengamati lingkaran tahun, dapat diketahui umur
tanaman tersebut. Pertumbuhan yang diakibatkan adanya pembelahan sel-
sel pada jaringan kambium inilah yang disebut pertumbuhan sekunder.
9

empulur
xilem primer
kambium vaskuler epidermis
floem primer
korteks

han
pertumbu

xilem primer
xilem sekunder
xilem sekunder
floem sekunder
floem primer

www.ualr.edu.botany.stemanatomy
tahun kedua
tahun pertama

xilem sekunder (setelah
pertumbuhan 2 tahun)
Gambar 1.8 Pertumbuhan sekunder kambium vaskuler
pada batang dikotil floem sekunder
kulit kayu kambium gabus
gabus

Akibat aktivitas kambium yang kadang-kadang tidak diimbangi
oleh pertumbuhan kulit batang tumbuhan, maka jaringan epidermis
batang dan korteks pecah dan rusak. Kerusakan jaringan ini memba-
hayakan jaringan-jaringan di dalamnya. Untuk itu tumbuhan mem-
bentuk kambium gabus (felogen) atau jaringan gabus. Jaringan gabus
ke arah dalam membentuk parenkim (feloderm) dan ke arah luar mem-
bentuk felem. Felem (lapisan gabus) tersusun atas sel-sel mati, sedang
feloderm (korteks sekunder) tersusun oleh sel-sel hidup. Pada jaringan
gabus terdapat celah-celah gabus yang merupakan penghubung antara
lingkungan luar dan lingkungan dalam sel tumbuhan yang disebut len-
tisel. Lentisel berfungsi sebagai pintu masuknya udara dan air ke dalam
sel-sel tumbuhan.
Kalian telah mempelajari tentang perkecambahan, pertumbuhan
primer dan pertumbuhan sekunder. Untuk menguji pemahaman ka-
lian, ikutilah Uji Kompetensi berikut.

Uji Kompetensi 3. Jelaskan pengertian pertumbuhan dan
perkembangan. Beri contoh masing-ma-
sing.
Kerjakanlah soal-soal berikut ini.
4. Jelaskan pengertian pertumbuhan primer
1. Jelaskan perbedaan dormansi biji dengan dan pertumbuhan sekunder.
biji yang kuisen (quissence). 5. Gambarkanlah pertumbuhan primer dan
2. Jelaskan tahapan yang terjadi pada proses sekunder pada batang. Sebutkan bagian-
perkecambahan. bagiannya.

10 Biologi Kelas XII

B. Faktor-faktor yang Memengaruhi Pertumbuhan
dan Perkembangan
Pertumbuhan dan perkembangan merupakan hasil kerja sama
antara faktor dalam dan faktor luar. Faktor dalam (faktor internal)
meliputi sifat genetik tumbuhan tersebut yang diperoleh secara turun
menurun, yang berupa gen dan hormon. Faktor luar (faktor eksternal)
meliputi faktor lingkungan. Faktor genetis pada bab ini hanya akan
dibahas secara sekilas. Pengetahuan tentang gen secara panjang lebar
akan diuraikan pada Bab 3.
1. Faktor Internal
Adapun faktor-faktor internal yang memengaruhi pertumbuhan
dan perkembangan tumbuhan adalah sebagai berikut.
a. Gen
Ukuran batang, bentuk daun, biji, dan bunga tumbuhan padi ber-
beda dengan tumbuhan kacang. Perbedaan pertumbuhan dan perkem-
bangan tanaman padi dengan kacang tersebut dipengaruhi oleh faktor
genetik. Tumbuhan padi yang banyak dijumpai ternyata memiliki ba-
nyak jenis, antara lain: IR, rojolele, mentik, dan bramo. Antar jenis
yang ada tersebut memiliki faktor genetis yang berbeda-beda pula.
Faktor genetis ini banyak digunakan dalam hal pemilihan bibit ung-
gul. Gen pada tumbuhan berperan pada pengaturan reaksi-reaksi kimia Galeri
dalam sel (metabolisme sel). Berkait dengan gen ini, pemerhati tana-
man budidaya mengembangkan penelitian-penelitian yang bertujuan Frits W. Went

memperoleh biji yang baik untuk bibit, misalnya berapa lama menyim-

Salisbury & Ross, Fisiologi tumbuhan 3, hlm. 58
pan biji, berapa lama penjemuran (pengeringan), dan suhu berapakah
yang paling cocok untuk penyimpanan.
b. Hormon
Hormon merupakan zat spesiﬁk berupa zat organik yang dihasil-
kan oleh suatu bagian tumbuhan untuk mengatur pertumbuhan dan
perkembangannya. Hormon juga dapat menghambat pertumbuhan
dan perkembangan tumbuhan.
Hormon-hormon tumbuhan yang telah dikenal pada saat ini me-
Auksin ditemukan Went saat
liputi auksin, giberelin, sitokinin, asam absisat, kalin, etilen, dan asam
masih menjadi mahasiswa.
traumalin. Gelar doktor pun disandang-
1) Auksin nya. Ia menetap di Jawa
(saat itu masih jajahan
Auksin atau asam indol asetat ditemukan pada tahun 1926 oleh Belanda) selama 5 tahun, ke-
Frits Went. Dia menemukan auksin di ujung koleoptil kecambah Av- mudian di California Institute
ena (sejenis gandum). Perhatikan Gambar. Auksin juga ditemukan di of Technology. Tahun 1964, ia
melanjutkan penelitian gurun
ujung akar dan ujung batang. Beberapa peran auksin dapat dijelaskan pasir di Desert Biology Labo-
sebagai berikut: ratory University of Nevada.
a. Menghambat pembentukan tunas samping. Pertumbuhan tunas Sang professor ini meninggal
pada 1 Mei 1990.
ujung menghambat pertumbuhan tunas samping. Keadaan ini Salisbury & Ross, Fisiologi tumbuhan
disebut dominansi pucuk atau dominansi apikal. 3, hlm. 58

11

b. Memacu pertumbuhan akar liar pada batang, misalnya pada tana-
man apel ditemukan akar pada bawah cabang pada daerah antar
nodus.
c. Memacu pertumbuhan akar pada tanaman yang dikembangbiak-
kan dengan stek.
d. Memacu berbagai sel tumbuhan untuk menghasilkan etilen.
Gambar 1.9 Peragaan
Went. Auksin mengakibatkan
bengkoknya ujung koleoptil.
a. Ujung koleoptil (Avena sp.) (b)
(a) (c)
dipotong dan dipindahkan

Salisbury & Ross, Fisiologi
(d)
diatas potongan agar

Tumbuhan 3, hlm. 45
b. Pemotongan ujung kecambah
(koleoptil) yang lain.
c. Potongan agar (yang
menyerap auksin)
ditempelkan pada sisi
koleoptil.
d. Koleoptil membengkok akibat
pemanjangan satu sisi yang
menyerap auksin.

Gambar 1.10

Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 2, hlm. 384.

(a) Pertumbuhan akar pada
stek yang dipacu dengan
auksin.
(b) Auksin masih bekerja
pada bagian pucuk
batang,
Salisbury & Ross, Fisiologi

(c) Bila pucuk dipangkas
Tumbuhan 3, hlm. 45

maka pucuk samping akan
tumbuh.
Bonggol setelah
Tunas aksiler pemotongan
tunal apikal

Percabangan lateral

(a) (b) (c)

2) Giberelin
Giberelin pada tumbuhan terdapat pada biji (terutama kacang-
kacangan), daun, dan akar. Giberelin berfungsi untuk:
a. Memacu pemanjangan batang.
b. Mematahkan dormansi biji atau mempercepat perkecambahan.
Salisbury & Ross, Fisiologi tumbuhan 3, hlm. 55

c. Mempercepat munculnya bunga.
d. Merangsang proses pembentukan biji.
e. Menyebabkan perkembangan buah tanpa biji (parteno karpik).
f. Menunda penuaan daun dan buah.
3) Sitokinin
Sitokinin bisa ditemukan di jaringan pembuluh. Sitokinin ber-
fungsi untuk:
a. Memacu pembelahan sel pada tahapan sitokinesis.
Gambar 1.11 Eksperimen pada b. Memacu pembentukan kalus menjadi kuncup, batang, dan daun.
tanaman Phaseolus Vulgaris
yang dipacu dengan giberelin. c. Menunda penuaan daun dan buah.


d. Memacu pertumbuhan kuncup samping atau menghambat pen-
garuh dominansi apikal.
e. Memperbesar daun muda.
4) Asam Absisat

Salisbury & Ross, Fisiologi Tumbuhan 3, hlm.94
Asam absisat (ABA) dapat ditemukan pada buah. Hormon ini
berfungsi untuk:
a. Mempertahankan masa dormansi, sehingga menghambat perke- kuncup ketiak
cambahan biji. serat
berkas pembuluh
b. Mempertahankan diri jika tumbuhan berada pada lingkungan zone absisi
yang tidak sesuai antara lain saat kekurangan air, tanahnya berga-
ram, dan suhu dingin atau suhu panas.
c. Merangsang penutupan mulut daun (stomata) sehingga mengu-
Gambar 1.12 Zona absisi.
rangi penguapan. Pada zona inilah daun, bunga,
d. Berperan dalam pembentukan zona absisi (Gambar 1.12), sehing- buah terlepas dari cabang atau
batangnya.
ga menyebabkan pengguguran daun, bunga, dan buah.
5) Kalin
Hormon kalin berperan dalam merangsang pertumbuhan organ
(organogenesis). Berdasarkan organ tumbuhan yang dibentuk, hor-
mon kalin dibedakan menjadi: antokalin (memengaruhi pembentukan
bunga), ﬁlokalin (memengaruhi pembentukan daun), kaulokalin (me-
mengaruhi pembentukan batang), dan rizokalin (memengaruhi pem-
bentukan akar).
6) Etilen
Gas etilen dikeluarkan oleh bagian tumbuhan yang busuk, teru-
tama buah. Apakah kalian pernah melakukan proses pemeraman buah?
Jika buah yang telah tua dimasukkan di tempat yang hangat (bukan
dipanggang) dalam posisi tertutup rapat, buah cepat masak.
Gas etilen juga berperan pada pengguguran bunga, daun (peran
gas etilen pada pengguguran lebih kuat dibanding asam absisat (ABA)).
Pada bunga dimulai dengan memudarnya warna, pengkerutan. Pada
daun dimulai dengan hilangnya kloroﬁl. Gas etilen yang diberikan ber-
sama auksin dapat merangsang proses pembungaan.
7) Asam traumalin
Asam traumalin berperan dalam proses pembentukan kembali sel-
sel yang rusak, jika jaringan tumbuhan terluka.
8) Batasin
Batasan ini ditemukan pada tumbuhan gadung. Jika batasin ter-
kumpul pada bagian kuncup atau tunas, pertumbuhannya akan ter-
hambat.
9) Asam jasmonat
Asam jasmonat ditemukan di dalam minyak melati. Asam jasmo-
nat berfungsi untuk memacu proses penuaan.
Setelah kalian mempelajarai tentang hormon, lakukanlah Telisik
di bawah ini.

13

T e l i s i k
Diskusikan dengan teman sekelompok kalian.
1. Lengkapi tabel berikut ini!
No Nama Hormon Terdapat pada bagian Fungsi
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.

2. Jelaskan hasilnya di depan kelas kalian.

2. Faktor Eksternal
Faktor internal dan faktor eksternal membentuk suatu interaksi
dalam hal memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan. Faktor
eksternal (faktor lingkungan) yang memengaruhi pertumbuhan dan
perkembangan tumbuhan meliputi faktor iklim, edafik, dan biologis.
a. Faktor iklim
Yang termasuk faktor iklim yaitu cahaya, suhu, air, panjang hari,
angin, dan gas (CO2, N2, SO2, O2, dan nitrogen oksida). Pada bab
ini tidak semua faktor dibahas tetapi hanya membahas sebagian fak-
tor saja. Untuk faktor iklim misalnya, akan dibahas faktor cahaya atau
sinar, suhu udara, oksigen, kelembaban, dan air.
1) Faktor cahaya
Tumbuhan hijau membutuhkan cahaya untuk proses fotosintesis.
Proses Fotosintesis menghasilkan zat-zat makanan bagi tumbuhan. Zat
makanan inilah yang digunakan oleh tumbuhan sebagai sumber energi
untuk melakukan kegiatan-kegiatan hidupnya. Cahaya dapat memicu
pembentukan klorofil, perkembangan akar, dan pembukaan daun. Akan
tetapi, intensitas cahaya yang terlalu tinggi dapat merusak klorofil.

D i s k u s i
Menurut kalian, pertumbuhan yang lebih cepat itu terjadi pada tempat gelap ataukah di tempat terang?
Berdasarkan bentuk luar tumbuhan dan kualitas tumbuhan yang dihasilkan, pertumbuhan manakah yang
dikatakan normal, di tempat gelap ataukah di tempat terang? Diskusikan hal tersebut bersama teman
kalian.

Pertumbuhan batang kecambah di tempat gelap lebih cepat (lebih
panjang) dibandingkan di tempat terang. Pertumbuhan yang cepat di
tempat gelap ini disebut etiolasi.


Lama penyinaran matahari memengaruhi per-
tumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Banyak
penelitian melaporkan bahwa lama penyinaran ini
berpengaruh pada fase pembungaan tumbuhan. Lama
penyinaran (panjang hari) diterjemahkan sebagai waktu
dari matahari terbit sampai dengan matahari terbenam.
Di daerah katulistiwa, panjang hari kurang lebih 12,1
jam. Respon tumbuhan terhadap lama penyinaran
(a) (b)
(panjang hari) disebut fotoperiodisme.
Berdasarkan lamanya siang, tumbuhan dibedakan menjadi : Gambar 1.13 (a) tumbuhan ka-
cang di tempat terang, (b) tum-
a) Tumbuhan hari pendek buhan kacang di tempat gelap.

Tumbuhan hari pendek adalah tumbuhan yang berbunga pada
saat lamanya siang kurang dari 12 jam (lamanya siang lebih
pendek dibanding lamanya malam). Contoh: ubi jalar, krisan,
aster, mangga (Gambar 1.14a), dan apokat.
b) Tumbuhan hari panjang
Tumbuhan ini berbunga pada saat lama siang lebih dari 12 jam
(lamanya siang lebih panjang dari lamanya malam). Contoh:
kentang, slada (Gambar 1.14b), gandum, dan bayam.
c) Tumbuhan hari netral
Tumbuhan ini berbunga hampir sepan-
jang musim, tidak tergantung lamanya

15,000 Educational Images
siang hari. Contoh: kapas, mawar (Gambar
1.14c), tumbuhan sepatu, tomat, cabe,
dan bunga matahari.
dok. PIM

d) Tumbuhan hari sedang
Tumbuhan ini berbunga pada saat lama
siang sekitar 12 jam. Contoh: tebu (Gam-
bar 1.14d) dan kacang.
Tumbuhan memiliki zat yang berfungsi
50,000 Photo Art

mengontrol respon tumbuhan terhadap
dok. PIM
penyinaran yang disebut pigmen ﬁtokrom.
Pigmen ini sebenarnya adalah suatu protein
Gambar 1.14
yang mampu menyerap cahaya merah dan infra (a) Tumbuhan hari pendek (mangga)
merah dari sinar matahari. (b) Tumbuhan hari panjang (slada)
(c) Tumbuhan hari netral (mawar)
2) Oksigen (d) Tumbuhan hari sedang (tebu)

Oksigen diperlukan oleh semua tumbuhan untuk pertumbuhan
dan perkembangannya. Oksigen diperlukan oleh tanaman baik pada
bagian tanaman yang ada di permukaan tanah maupun bagian yang ada
di dalam tanah, misalnya akar. Aerasi tanah yang cukup, memberikan
kesempatan sel-sel akar untuk melakukan respirasi sehingga peredaran
unsur-unsur hara dapat meningkat. Oleh karena itu, para petani sering
melakukan upaya-upaya penggemburan tanah. Dengan adanya oksigen
dalam tanah, organisme-organisme aerob mampu hidup sehingga
proses penyediaan unsur-unsur hara tumbuhan lebih meningkat.

15

jagung 3) Suhu udara
Beberapa proses yang terjadi di dalam tum-

nu
lupine

im
buhan sangat tergantung kerja enzim. Enzim

nt
tomat

me
suhu siang
26 C
bekerja dipengaruhi oleh suhu. Proses respirasi,
transpirasi, dan fotosintesis dipengaruhi oleh
laju tumbuh relatif

suhu
suhu. Suhu yang terlalu tinggi menyebabkan
tumbuhan tidak tumbuh, bahkan mati.
Suhu yang tinggi menyebabkan keter-
sediaan O2 untuk respirasi rendah, dan CO2
dalam sel tinggi, sehingga menghambat respirasi
0 10 20 30 40
selanjutnya. Suhu yang tinggi juga menyebabkan
Suhu ( C) transpirasi tumbuhan meningkat.
Gambar 1.15 Grafik pertumbuhan berbagai tanaman pada Pengaruh suhu pada fotosintesis lebih
kisaran suhu. banyak pada kerja enzim-enzim fotosintetik.
Perhatikan Gambar 1.16.

hari panjang
hari panjang hari pendek hari pendek

Gambar 1.16 Pembungaan
hanya terjadi karena pengaruh
penyimpanan suhu rendah yang
diikuti hari panjang.

(a) suhu tinggi (b) suhu rendah

4) Kelembaban
Kelembaban tanah dan kelembaban udara memengaruhi per-
tumbuhan dan perkembangan tumbuhan. Tanah yang kaya humus
mampu menyimpan air lebih banyak, sehingga tanaman tumbuh lebih
baik. Tanaman yang tumbuh dengan baik menghasilkan seresah lebih
banyak dan meningkatkan bahan organik tanah.
Udara mampu menyimpan air. Kadar air yang ada di udara disebut
kelembaban udara. Kadar air di udara yang tinggi, berpeluang untuk
menjadi awan dan hujan. Air hujan masuk ke dalam tanah dan akan
disimpan dalam tanah, menjamin ketersediaan air bagi tumbuhan.
Kalian telah belajar tentang pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan serta faktor-faktor luar yang memengaruhinya, bahkan telah
melakukan percobaan tentang pengaruh lama perendaman biji kacang
tanah terhadap perkecambahannya. Di akhir kegiatan tersebut kalian
diminta untuk membuat rancangan percobaan dengan judul tertunjuk
(telah disediakan oleh gurumu).
b. Faktor Edaﬁk (Tanah)
Faktor edaﬁk meliputi struktur, tekstur, bahan organik, pH dan
ketersediaan nutrisi. Pada bab ini hanya dibahas faktor nutrisi saja.
Ilmu nutrisi tanaman telah diterapkan sejak 160 tahun yang lalu ber-
dasar eksperimen klasik Liebig, Lauwes, dan Gilbert.


Ada banyak unsur yang diperlukan oleh tumbuhan. Seperti hal-
nya makhluk hidup yang lain, tumbuhan memerlukan nutrisi atau
makanan untuk hidupnya. Tumbuhan hijau mengambil nutrisi dari
udara, air, dan dari dalam media tumbuhnya. Misalnya dari dalam ta-
nah, nutrisi diambil dalam bentuk ion. Unsur-unsur yang dibutuh-
kan oleh tumbuhan dalam jumlah yang banyak disebut unsur makro
(makronutrien) dan yang dibutuhkan dalam jumlah sedikit disebut
unsur mikro (mikronutrien).
Sumber-sumber nutrisi bagi tumbuhan berupa zat-zat organik
dan zat-zat anorganik. Perbaikan kesuburan tanah secara alami dengan
pemupukan, baik menggunakan pupuk alami maupun pupuk buatan
banyak dilakukan oleh para petani.
Disamping penambahan zat-zat organik dan zat-zat anorganik,
nutrisi yang ada dalam tanah berasal dari hasil pelapukan mineral an-
organik dan hasil biodegradasi bahan organik.
Unsur-unsur yang telah tersedia dalam media tanam (misalnya
tanah) tidak segera dapat dipergunakan oleh tumbuhan apabila faktor-
faktor lain tidak terpenuhi, misalnya adanya mikrobia dalam tanah.
Unsur makro terdiri dari: C (karbon), H (hidrogen), O (oksigen),
N (nitrogen), S (sulfur), P (fosfor), K (kalium), Mg (magnesium), dan
Ca (kalsium). Unsur mikro terdiri dari: Cl (klor), Fe (besi), B (boron),
Mn (mangaan), Zn (seng), Co (koper), dan Mo (molibdeum).
Tumbuhan yang kekurangan nutrien pada media tanamnya akan
mengalami defisiensi. Apabila hal ini terjadi, maka pertumbuhan dan
perkembangannya tidak sempurna.
Berikut adalah tabel fungsi unsur dan penyakit tumbuhan akibat
kekurangan unsur.

Tabel 1.1. Unsur-unsur yang dibutuhkan tumbuhan, fungsi, dan pe-
nyakit akibat kekurangan unsur (defisiensi)
Bentuk Senyawa dan Penyakit Akibat dari
Nama Unsur Fungsi
Ion Kekurangan Unsur
Unsur Makro
C (karbon) CO2 Menyusun hasil fotosintesis Metabolisme terhambat, per-
H (hidrogen) H2O tumbuhan terhambat.
O (oksigen) O2
N (nitrogen) Ion NH4+ (ammoni- Komponen penyusun protein, Daun muda warnanya pu-
um), ion NO3– (nitrat), asam nukleat, klorofil, vitamin, cat, daun tua kekuningan
Urea (CO(NH2)2), dan beberapa hormon tumbuh- dan biasanya gugur. Pe-
NaNO3 an. nyakit ini disebut klorosis.
S (sulfur) Ion Sulfat (SO4–2) dan Komponen penyusun protein Warna daun pucat atau ku-
Sulfida dan vitamin, mempercepat ning kehijauan dan pertumbu-
perkembangan akar, dan meng- han lambat.
aktifkan enzim.

17

P (fosfor) Ion H2PO4–2 dan Komponen penyusun asam Pertumbuhan terhambat,
H2PO4– nukleat (RNA dan DNA), buah dan biji yang dihasilkan
ATP, pembuatan karbohidrat, sedikit.
protein dan lemak.
K (kalium) Ion K+ Penyusun karbohidrat, protein Daun tua menggulung, ada
dan klorofil, mengaktifkan enz- bercak-bercak, tepi daun hang-
im (aktivator enzim), mengatur us, tumbuhan mudah roboh,
keseimbangan kelarutan air, dan pertumbuhan lambat.
dan mempengaruhi osmosis.
Mg (magne- MgSO4, ion Mg2+ Menyusun klorofil dan meng- Menderita klorosis dan daun
sium) aktifkan enzim. mudah gugur.
Ca (kalsium) CaCl2, CaNO3, ion Menguatkan dinding sel, Tunas ujung mati, tidak
Ca++ pencegah keracunan sel, dan terbentuk daun dan pertum-
berperan pada kegiatan titik buhan akar terhambat.
tumbuh.
Unsur Mikro
Cl (klor) ion Cl– Mengatur pertumbuhan akar Klorosis, daun layu, akar
batang, mengatur fotolisio, pendek dan menebal.
metabolisme karbohidrat.
Fe (besi) ion Ferro (Fe2+) dan Berperan dalam pembentukan Daun pucat, klorosis dan
Ferri (Fe3+), FeCl3, serta klorofil, menyusun enzim sitok- mati.
Fe(SO4) rom dan peroksidase
B (boron) ion B2–, H3BO3 (asam Pembentukan bintil akar, Pertumbuhan tunas tergang-
borak) proses fotosintesis, pemecahan gu, daun tebal dan keriting.
protein, perkecambahan, pem-
bungaan.
Mn (manga- ion Mn, MnSO4 Menyusun klorofil dan vitamin Warna daun memutih dan
an) C serta menggiatkan koenzim. gugur.
Zn (seng) ion Zn2+, ZnSO4 Aktivator enzim, prekusor Daun mengecil dan ruas-ruas
auksin, kloroplas, amilum dan menjadi lebih pendek.
berperan dalam sintesa protein.
Indrianto, Kultur Jaringan Tumbuhan (dengan pengembangan).
Co (koper) ion Co2+ dan Co3+, Fiksasi N dari udara dan kom- Klorosis, pertumbuhan
CoCl2 ponen vitamin B kompleks. terhambat.
ion Mo dan MoO42–,
+
Mo (molibde- Berperan pada fiksasi N dari Daun pucat.
num) Na2MO4 udara, metabolisme besi, dan
kofaktor enzim.

Unsur-unsur tersebut dapat segera digunakan oleh tanaman apa-
bila didukung oleh faktor pH tanah yang sesuai. Pada umumnya pH
yang baik untuk banyak tanaman adalah 6,0 - 7,0. Tanaman kentang,
ubi jalar cocok pada pH 4,5 - 5,5 sedangkan seledri, kubis pada pH
6,5 - 7,5.
Dari manakah unsur-unsur tersebut diperoleh? Di depan telah
disebut bahwa unsur-unsur tersebut ada yang diambil dari tanah, ada
pula yang diambil dari udara dan air seperti C, H dan O.


Apakah kalian pernah melihat para petani
membiarkan batang padinya berada di sawah setelah
selesai dipanen? Batang-batang padi tersebut dapat
berfungsi sebagai pupuk organik. Semua bagian
tubuh tumbuhan dapat dipakai sebagai pupuk
organik. Bahkan beberapa tumbuhan dari jenis
tumbuhan polong-polongan, selain sebagai sumber
pupuk organik, akar tumbuhan tersebut memiliki
bintil-bintil akar yang kaya mikroorganisme
Rhizobium yang dapat mengikat N dari udara.
Pupuk organik yang lain, berasal dari kotoran
hewan atau bangkai hewan (hewan yang telah
mati). Kotoran hewan meliputi kotoran sapi, ko-
toran domba, kambing, kuda, dan kerbau. Pupuk
organik digunakan sebagai pupuk dasar. Rekombi- Gambar 1.17 (a) tanaman dengan sistem
perakaran buruk, tanah tidak dicampur
nasi penggunaan pupuk kandang untuk tanaman dengan pupuk organik, (b) tanah dicampur
dan kandungan unsur N, P, dan K pada pupuk or- dengan pupuk organik.

ganik dapat dilihat pada Tabel 1.2 dan 1.3.

Tabel 1.2. Kandungan N, P, K pada berbagai
pupuk organik
Pupuk Organik N(%) P(%) K(%)
Kerbau 0,7 2,5 0,4 Tabel 1.3. Penggunaan pupuk kandang pada
Sapi 1,6 2 0,5 padi, jagung, kedelai, dan tebu
Kuda 1,7 – 4,0
Jenis Tanaman Pupuk Kandang
Ayam 2,1 3,9 0,4
(Ton/Ha)
Azolla 4 10 3
Jerami 0,8 1,5 – Padi (per tanaman 1) 20 – 30
Limbah tapioka 0,9 0,2 – Padi (per tanaman 1) 15 – 30
Limbah tahu 4,2 – – Jagung 20 – 25
Blotong 0,2 – 1,5 Kedelai 20 – 30
Daun lamtoro 4,3 4,0 4,0 Tebu 40 – 60
Sutanto, Penerapan Pertanian Organik Sutanto, Penerapan Pertanian Organik

Tanah yang cukup mengandung pupuk organik, mampu mengi-
kat air lebih banyak untuk memenuhi kebutuhan tumbuhan.
Beberapa mikrofauna dan mikroflora yang ada dalam tanah ber-
peran dalam penyedia unsur-unsur yang dibutuhkan oleh tumbuhan
untuk memenuhi kebutuhannya. Mikroorganisme tersebut adalah Galeri
bakteri nitrifikasi, bakteri Rhizobium, Azotobakter, Nitrosomonas, dan Kandungan N pada
Nitrosococcus. Tumbuhan paku air Azolla pinata dan ganggang hijau Azolla
biru dapat mengikat N dari udara. Cendawan merupakan organisme Diketahui bahwa paku air
pembusuk bahan organik. Beberapa hewan kecil penyedia unsur adalah Azolla pinata merupakan
dari kelompok insekta (semut, rayap), dan cacing tanah. Mikrofauna sumber N yang potensial.
Dari setiap 10 ton Azzola me-
dan mikroflora tersebut dapat hidup di dalam tanah apabila syarat- ngandung N sebesar 30 kg.
syarat hidupnya terpenuhi seperti aerasi dalam tanah, kelembaban ta-
Sutanto, Penerapan Pertanian Organik
nah, temperatur tanah, ketersediaan bahan organik, dan pH tanah.

19

c. Faktor Biologis
Meliputi gulma, serangga, organisme penyebab penyakit, nema-
toda, maupun mikroorganisme tanah (misalnya: bakteri Rhizobium
dan Mikorhiza).

Uji Kompetensi
3. Jelaskan fungsi dari unsur Nitrogen.
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 4. Jelaskan akibat yang ditimbulkan pada
1. Jelaskan perbedaan antara faktor iternal tumbuhan jika mengalami kekurangan un-
dan faktor eksternal? Sebutkan contohnya sur kalium.
masing-masing. 5. Sebutkan dan jelaskan pengaruh hormon
2. Apa yang dimaksud dengan unsur makro pada pertumbuhan dan perkembangan
(makronutrien) dan unsur mikro (mikronutrien)? tumbuhan.

C. Merancang Percobaan Pengaruh Faktor Luar
terhadap Pertumbuhan dan Perkembangan
Sebelum meneliti pengaruh faktor luar terhadap pertumbuhan
dan perkembangaan, kalian perlu melakukan langkah-langkah metode
ilmiah. Tahapan atau langkah-langkahnya adalah sebagai berikut.
1. Menemukan Masalah
Masalah adalah segala sesuatu yang tidak sama atau tidak sesuai
dengan harapan pengamat. Masalah yang terkait dengan pertumbuh-
an dan perkembangan tumbuhan dapat muncul setelah pengamat
melakukan pengamatan tentang pertumbuhan dan perkembangan,
atau memperoleh informasi dari orang lain yang pernah mengamati
(dapat berupa informasi tertulis misalnya informasi yang ditulis di
buku dan media masa, atau dapat pula berupa informasi lisan).
Contohnya, pengamat melihat beberapa pot tanaman lidah
buaya di sebuah taman yang memperoleh sinar matahari sepanjang
hari. Daun dan batangnya menguning, kecil-kecil, dan terlihat tidak
subur. Dari kenyataan ini, pengamat menemukan masalah apakah
menguningnya daun dan batang lidah buaya disebabkan oleh terik
matahari sepanjang hari? Bukankah tanaman itu membutuhkan
cahaya? Sebenarnya, seberapa banyak cahaya yang dibutuhkan?
Seorang pengamat yang ingin meneliti harus memilih masalah yang
ingin diteliti. Pemilihan masalah menentukan langkah-langkah
berikutnya.
2. Merumuskan Masalah
Dari beberapa masalah yang muncul dari pengamatan kemudian
dipilih dan disusun menggunakan kalimat yang padat dan jelas.
Misalnya, apakah ada pengaruh lama penyinaran matahari terhadap
pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan lidah buaya? Dapat pula


masalahnya dipersempit lagi misalnya, apakah ada pengaruh lama
penyinaran matahari terhadap pertumbuhan dan perkembangan
daun lidah buaya? Rumusan masalah selalu menggunakan kalimat
tanya.
3. Merumuskan Hipotesis
Hipotesis merupakan dugaan sementara yang ditetapkan oleh
seorang peneliti. Kebenaran hipotesis dibuktikan dengan penelitian
lebih lanjut. Hipotesis muncul setelah peneliti merumuskan masalah.
Contohnya jika rumusan masalahnya apakah ada pengaruh lama
penyinaran matahari terhadap pertumbuhan dan perkembangan
tumbuhan lidah buaya? Maka hipotesis nol (H0) adalah tidak ada
pengaruh lama penyinaran matahari terhadap pertumbuhan dan
perkembangan tumbuhan lidah buaya.
Rumusan kalimat pada hipotesis bukan kalimat tanya. Pada
saat peneliti merumuskan hipotesis, sebaiknya peneliti melakukan
pengamatan lebih mendalam lagi tentang hal yang akan diteliti. Contoh
jika rumusan masalahnya adalah apakah ada pengaruh lama penyinaran
matahari terhadap pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan lidah
buaya, maka peneliti terlebih dahulu mengamati pertumbuhan lidah
buaya di tempat yang teduh atau di tempat amat terlindung. Peneliti
mencari informasi lebih lanjut, berapa lama tumbuhan lidah buaya
berada di tempat itu.
4. Merancang Percobaan
Rancangan percobaan meliputi menetapkan variabel penelitian,
alat dan bahan, cara kerja, dan bentuk format tabel data. Di samping
itu, penting pula menetapkan waktu dan tempat percobaan.
a. Menetapkan variabel penelitian
Ada 3 macam variabel penelitian yaitu variabel bebas, variabel
terikat (variabel tergayut), dan variabel kontrol.
1) Variabel bebas
Variabel bebas adalah uji coba atau perlakuan (treatment) yang
dikenakan pada objek yang diteliti. Pada contoh di atas, objek
yang diteliti adalah tumbuhan lidah buaya. Uji cobanya adalah
pemberian lama penyinaran sinar matahari yang bervariasi misalnya
disinari sepanjang hari, disinari pagi hari (tumbuhan diletakkan di
sebelah timur bangunan), disinari sore hari (diletakkan di sebelah
barat bangunan), diletakkan dalam ruangan yang tetap terang,
dan diletakkan di bawah pohon rindang. Jadi ada 5 perlakuan.
Setiap perlakuan disediakan minimal 3 ulangan (3 pot tanaman).
2) Variabel terikat
Variabel terikat adalah sesuatu yang ingin diamati karena
perlakuan yang diberikan atau dampak dari uji coba. Menetapkan
variabel terikat dengan cara menetapkan hal yang dilakukan saat
mengamati dampak uji coba.

21

Contoh: pada penelitian di atas, hal yang diamati adalah
pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan lidah buaya.
Tumbuhan lidah buaya dikatakan tumbuh dan berkembang
dengan baik, jika daun yang ada bertambah panjang, besar,
tumbuh anakan baru, daunnya hijau segar, lebih tebal, beratnya
tambah dan lainnya.
3) Variabel kontrol
Meliputi semua kondisi yang harus sama atau relatif sama dalam
suatu penelitian. Kondisi ini harus dijaga terus oleh peneliti selama
penelitian berlangsung.
Contoh: kondisi awal tumbuhan (kekuningannya), jumlah daun
(kalau tidak sama, peneliti harus lebih teliti mencatat kondisi
awal), jenisnya (dapat dengan mengambil dari satu tempat),
medium tanam, besar pot, campuran pupuk, penyiraman, dan
kondisi udara.
b. Menetapkan Alat dan Bahan
Untuk dapat menetapkan alat yang digunakan, peneliti harus
memiliki gambaran utuh pelaksanaan percobaan, apakah dengan be-
dengan-bedengan sawah atau pekarangan, apakah dengan polibag
atau dengan pot. Kemudian juga gambaran tentang alat perlengkapan
bercocok tanam, alat pengukur variabel kontrol, variabel terikat, serta
variabel bebas. Sedangkan jumlah pot atau bedengan tergantung pada
jumlah ulangan.
Adapun bahan yang digunakan ditetapkan berdasarkan
permasalahan. Contoh bahan meliputi tumbuhan lidah buaya,
air untuk menyiram, dan pupuk. Jumlah bahan yang diperlukan
tergantung pada jumlah ulangan setiap perlakuan. Jika ada 5
perlakuan, dan setiap perlakuan menggunakan 3 ulangan, maka
jumlah pot yang dibutuhkan adalah 3 5 = 15 dengan setiap pot
minimal satu tanaman.
Agar kalian memahami tentang rancangan percobaan, perhatikan
rancangan percobaan pengaruh faktor luar berikut.
Ada informasi bahwa air merupakan zat yang dapat menghenti-
kan masa dormansi biji. Petani melakukan perendaman biji selama satu
malam sebelum menanamnya. Dari informasi tersebut, muncul:
a. Rumusan masalah : Seberapa banyak air yang dapat menyebabkan
masa dormansi biji berakhir? Apakah semakin lama biji direndam,
semakin banyak air yang masuk sehingga semakin cepat pertum-
buhan kecambahnya?
b. Hipotesa : Tidak ada pengaruh lama perendaman biji terhadap
perkecambahan biji kacang.
Rancangan percobaan untuk mencari jawaban hipotesa sebagai
berikut:
a. Judul penelitian : Pengaruh lama perendaman biji terhadap perke-
cambahan biji kacang.


b. Variabel bebas : Berbagai lama perendaman biji (6 jam, 12 jam, 18
jam, dan 24 jam). Jadi, ada empat perlakuan.
c. Variabel terikat : Perkecambahan biji, yang diamati adalah pert-
ambahan panjang kecambah hingga hari ke-15 setelah ditanam.
d. Variabel kontrol : Cahaya, volume air rendaman, tempat peneli-
tian, dan penyiraman. Variabel ini sama untuk semua perlakuan
yang telah ditetapkan.
Lakukanlah percobaan berdasarkan rancangan percobaan di atas,
melalui rubrik Percobaan berikut.

Percobaan
Mengetahui Pengaruh Air terhadap Proses Perkecambahan
A. Dasar teori
Perkecambahan dipengaruhi oleh faktor internal dan faktor eksternal. Salah satu faktor ekster-
nal yang memengaruhi perkecambahan adalah air. Persyaratan awal perkecambahan adalah
berakhirnya masa dormansi biji. Air merupakan zat yang dapat menghentikan masa dormansi
biji. Tahap awal perkecambahan adalah masuknya air ke dalam biji (imbibisi).

B. Tujuan
Mengetahui pengaruh lama perendaman biji dalam air terhadap perkecambahan
C. Alat dan Bahan
1. Gelas ukur
2. Cawan Petri 8 buah atau piring 4 buah
3. Tempat merendam biji (mangkok atau gelas atau cangkir) 4 buah
4. Empat puluh biji kacang tanah yang sehat dan cukup umur
5. Kapas secukupnya
6. Air sumur (bukan air ledeng atau pam)
1. Siapkan masing-masing 10 biji kacang tanah yang telah direndam selama 6 jam, 12 jam,
18 jam, dan 24 jam. Siapkan cawan Petri 8 buah, berilah kapas basah (air tidak perlu
terlalu menggenang). Jumlah air untuk setiap Petri sama.
Catatan: Jika menggunakan piring cukup 4 buah, perhatikan pada saat mempersiapkan
kapas, usahakan pada bagian piring yang rata.
2. Cawan petri dikelompokkan menjadi 4 kelompok :
• Kelompok A (cawan 1 dan 2): masing-masing diisi dengan 5 biji kacang yang diren-
dam 6 jam.
• Kelompok B (cawan 3 dan 4): masing-masing diisi dengan 5 biji kacang yang diren-
dam 12 jam.
• Kelompok C (cawan 5 dan 6): masing-masing diisi dengan 5 biji kacang yang diren-
dam 18 jam.
• Kelompok D (cawan 7 dan 8): masing-masing diisi dengan 5 biji kacang yang diren-
dam 24 jam.
Catatan: Jika menggunakan piring, sebuah piring untuk 10 biji kecambah.
Piring untuk kelompok A,B, C, dan D masing-masing diisi dengan biji yang direndam 6 jam,
12 jam, 18 jam, dan 24 jam.
3. Amati jumlah biji yang berkecambah setiap hari sekali. Biji disebut berkecambah jika
telah muncul tunas minimal 1 cm.

23

Catat hasil pengamatanmu pada Tabel (a).
Setelah biji berkecambah, tunggulah sampai berumur 15 hari. Ukur tinggi batang, jumlah
daun, warna batang, warna daun, dan timbanglah. Catat pada Tabel (b).

Tabel (a) Jumlah Biji yang Berkecambah
Jumlah biji yang berkecambah

Pengamatan Direndam 6 Jam Direndam 12 Jam Direndam 18 Jam Direndam 24 Jam
ke
Cawan Cawan Cawan Cawan Cawan Cawan Cawan Cawan
1 2 3 4 5 6 7 8

Hari ke 1

Hari ke 2

dst s/d hari
ke 15

Tabel (b). Kualitas Kecambah Umur 15 hari
Warna Jumlah Warna Rata-rata Berat
Gambar Tanaman Tinggi
Batang Daun Daun Ukuran Daun Kecambah

E. Pembahasan
1. Sebutkan cara-cara mengukur pertumbuhan.
2. Pada perendaman berapa jam, biji paling cepat berkecambah?
3. Jelaskan tahapan perkecambahan biji.
Catatan:
a. Jika penelitiannya diganti dengan pengaruh cahaya terhadap proses perkecambahan
biji, cobalah rancang penelitiannya.
b. Jika penelitiannya tentang pengaruh ukuran biji terhadap proses perkecambahan, co-
balah rancang penelitiannya.
c. Jika penelitiannya tentang pengaruh kedalaman penanaman biji terhadap proses perke-
cambahan, cobalah rancang penelitiannya.
d. Ketiga rancangan penelitian tersebut bisa kalian jadikan proyek penelitian. Rancangan
penelitian, memuat rumusan masalah, hipotesa, variabel penelitian, alat dan bahan, cara
kerja dan tabel data pengamatan. Mintalah bimbingan guru apabila kalian mengalami
kesulitan. Kalian dapat menentukan sendiri jumlah perlakuan dan jumlah ulangannya.
e. Komunikasikan hasil percobaan (eksperimen) kalian dengan berbagai cara antara
lain presentasi kelompok, seminar, laporan tertulis, dan pameran display hasil-hasil
eksperimen.


Tentunya kalian sudah memahami bagaimana langkah-langkah
merancang suatu percobaan, bukan? Untuk menambah pemahaman,
kalian bisa melakukan kegiatan pada rubrik Telisik berikut.

TELISIK
Merancang Percobaan Pertumbuhan dan Perkembangan

Kerjakan kegiatan ini dengan berkelompok.

1. Lengkapi tabel di bawah ini, untuk berlatih menemukan masalah, merumuskan masalah, merumus-
kan hipotesis, menetapkan variabel penelitian, serta alat dan bahan.

Masalah- Variabel-
Rumusan Rumusan
Informasi masalah yang variabel
Masalah Hipotesis
muncul Penelitian
Para ibu penggemar
tanaman anggrek
Dendrobium sp., setiap
pagi dan sore hari,
menyiram tanaman
anggreknya dengan air
beras yang diencerkan.
Komentar mereka adalah
tanaman anggreknya
rajin berbunga, sehat, dan
memiliki anakan banyak.
Anggrek Dendrobium sp.,
sekalipun batangnya tidak
berdaun, tetap dapat
berbunga. Setiap batang
dapat tumbuh lebih dari
satu tandan bunga.
2. Tetapkan jumlah perlakuan, jumlah ulangan untuk setiap perlakuan.
3. Tetapkan alat dan bahan yang digunakan.
4. Tetapkan cara kerja dengan urut dan jelas.
5. Rancanglah tabel data pengamatannya.
6. Lakukan percobaan dengan penuh ketelitian dan kesabaran.
7. Kumpulkan data pengamatanmu.
8. Bandingkan tanaman Dendrobium sp. yang diberi perlakuan berbeda.
10. Buatlah kesimpulan dari hasil percobaanmu.
11. Carilah informasi (dari buku, media massa) yang terkait dengan pembungaan tanaman Dendrobium sp.
12. Laporkan hasil kegiatanmu secara tertulis.
Kelompok yang lain dapat meneliti atau merancang percobaan yang berbeda. Berikut ini ada
beberapa tawaran yang berupa informasi-informasi yang dapat memberikan inspirasi untuk memperoleh
permasalahan. Lakukan langkah-langkahnya seperti pada diskusi sebelumnya. Informasi-informasi itu
sebagai berikut :
a. Pak Amir telah beberapa musim padi ini, menanam padi dengan menggunakan pupuk alami (pupuk
kandang dan kompos). Dia memupuk lahannya sebelum tanam. Menurut pengalaman Pak Amir,
ternyata hasil panennya lebih banyak dibanding ketika menggunakan pupuk buatan (Urea dan
TSP). Pada saat menggunakan pupuk buatan, satu kali musim tanam memupuknya 3x yaitu 10 hari
setelah tanam, 35 hari setelah tanam, dan 50 hari setelah tanam.

25

Tanaman padi termasuk tanaman air. Setiap batang padi menghasilkan 1 bulir padi. Jumlah gabah
yang dihasilkan tergantung banyak sedikitnya bulir (tergantung jumlah batang setiap rumpunnya)
dan panjang tiap bulirnya. Tanaman padi yang dipupuk dengan pupuk kandang dan kompos tidak
mudah roboh dan perakarannya lebih banyak.
b. Pengalaman petani kacang panjang adalah melakukan pengurangan daun kacang agar tanaman-
nya berbuah lebat. Hal ini telah mereka lakukan berkali-kali.
c. Pak Slamet, ketika bercocok tanam bayam, menggunakan pupuk alami (kompos dan kandang).
Bayam ia tanam dengan stek (bukan jenis bayam cabut). Ketika memanen bayam, ia selalu mem-
perhatikan saat pemetikannya, yaitu dilakukan sebelum tanamannya berbunga.
d. Pengrajin tanaman hias SEMBOJA JEPANG, meletakkan tanamannya di tempat yang memperoleh
sinar matahari sepanjang hari. Tanamannya semuanya sedang berbunga. Jumlah bunganya me-
lebihi jumlah daunnya hingga dari kejauahan tampak seperti tidak berdaun.
Menurut Pak Slamet, dengan begitu tanaman bayamnya bercabang banyak sehingga hasil panen
pun lebih banyak. Di samping itu umur tanamannya lebih panjang, meski daun bayam yang tua memiliki
cita rasa yang kurang enak.

Setelah melakukan rubrik Telisik, lanjutkan dengan mengikuti rubrik Diskusi dan Uji Kompe-
tensi berikut.

D i s k u s i
Dapatkah kalian melakukan kegiatan penelitian tanpa memperhatikan langkah-langkah metode ilmiah?
Bagaimanakah hasilnya jika kalian melakukan hal tersebut? Diskusikan dengan kelompok kalian.

Uji Kompetensi 3. Jelaskan upaya yang dilakukan peneliti
pada saat menentukan hipotesis.
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 4. Apa yang dimaksud dengan variabel be-
bas, variabel terikat dan variabel kontrol?
1. Sebutkan tahapan yang dilakukan dalam
menentukan metode ilmiah. 5. Salah satu tahapan dalam metode ilmiah
adalah merumuskan masalah. Jelaskan.
2. Apa yang dimaksud dengan hipotesis?

Ikhtisar
1. Pertumbuhan pada makhluk hidup ditandai dengan adanya pertambahan tinggi dan besar tubuh
tumbuhan.
2. Perkembangan adalah suatu proses menuju ke arah kedewasaan.
3. Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan berbiji dimulai dengan patahnya dormansi biji,
pembelahan sel, perbesaran dan pemanjangan sel, diferensiasi, dan organogenesis.
4. Ada dua tipe perkecambahan yaitu perkecambahan hipogeal dan perkecambahan epigeal.
5. Pertumbuhan tumbuhan karena pembelahan sel pada jaringan meristem primer disebut pertumbuhan
primer, sedangkan hasil pembelahan sel pada jaringan meristem kambium disebut pertumbuhan
sekunder.


6. Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan merupakan hasil interaksi antara faktor internal dan
faktor eksternal. Faktor internal meliputi faktor gen, dan hormon, sedang faktor eksternal berupa
iklim, tanah, dan organisme pengganggu.
7. Hormon adalah senyawa organik yang dihasilkan oleh bagian tubuh tumbuhan yang berfungsi
mengatur pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan itu sendiri.
8. Pemupukan merupakan suatu usaha manusia untuk memberi atau menambahkan unsur-unsur
yang diperlukan oleh tumbuhan. Pupuk tanaman meliputi pupuk organik (pupuk alami) dan pupuk
anorganik (buatan).
9. Pupuk organik berupa kotoran hewan, hijauan (tanaman atau bagian tanaman) yang telah diproses
dengan teknik-teknik pengolahan tertentu, atau vdapat pula berupa bangkai. Tumbuhan tertentu
dapat digunakan untuk menyediakan bahan organik bagi tumbuhan budidaya.
10. Langkah-langkah metode ilmiah dilakukan dalam rangka memperoleh ilmu dan sikap ilmiah.

S e n a r a i k a ta
Aleuron Selaput tipis yang berbentuk kantung, Morfogenesis Serangkaian proses perubahan
kaya protein, tersusun oleh sel-sel yang hidup, dan bentuk tumbuhan sehingga dengan perkembangan
sebagai pembungkus biji tersebut, tumbuhan menjadi semakin dewasa dan
lengkap organnya
Dormansi Kondisi biji yang masih hidup tetapi tidak
aktif, berada dalam kondisi kering (kelembabannya Organogenesis Pembentukan organ tumbuhan
kurang) dan tidak dapat (gagal) berkecambah yang merupakan bagian dari morfogenesis
selama periode waktu tertentu karena faktor internal Ruas Disebut juga internodus yaitu jarak antara dua
biji buku (nodus) pada akar atau batang
Diferensiasi Perubahan sel-sel tumbuhan untuk Pucuk Istilah yang diperuntukkan kolektif batang
membentuk sel-sel baru atau bentuk yang berbeda utama penyangga daun, batang, daun, dan kadang
dari bentuk atau sel tumbuhan yang lain bunga
Epikotil Bagian dari tumbuhan, di atas kotiledon, Titik tumbuh akar Bagian yang ada pada jaringan
jika tumbuh menjadi batang dan daun meristem akar yang memiliki tudung akar
Fotoperiodisme Suatu respon tumbuhan terhadap Titik tumbuh batang Jaringan meristem yang ada
rangsang periode penyinaran pada batang sebagai penentu pertumbuhan batang

Hilum Disebut juga dengan pusar biji, merupakan Tumbuhan hari panjang Tumbuhan yang
bagian yang berfungsi untuk memasukkan air dan berbunganya pada saat panjang penyinaran setiap
O2. Biasanya terdapat pada buah polong (kacang) siangnya lebih dari 12 jam

Hipokotil Bagian embrio, di bawah kotiledon Tumbuhan hari pendek Tumbuhan yang
berbunganya pada saat panjang penyinaran siang
Imbibisi Proses awal perkecambahan, dimana air
harinya lebih pendek dari 12 jam
masuk ke dalam biji lewat kulit biji
Meristem Bagian tumbuhan yang aktif membelah.
Mikropil Pintu masuknya air dan gas-gas terlarut
serta inti sperma dan inti vegetatif pada saat
pembuahan berlangsung

27

Ulangan Harian
A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 6. Tumbuhan yang memiliki kemampuan
membentuk tunas samping sangat maksi-
1. Kotiledon pada tumbuhan monokotil dise- mal, dimungkinkan adanya peran hormon
but …. ….
a. embrio a. auksin
b. skutelum b. giberelin
c. radikula c. sitokinin
d. kaulikulus d. asam absisat
e. aleuron e. traumalin
2. Perkecambahan epigeal dan hipogeal dibe- 7. Tubuh tumbuhan mampu memperbaiki
dakan berdasarkan letak …. bagian tubuhnya yang terkena luka karena
a. hipokotil memiliki hormon ….
b. epikotil a. auksin
c. radikula b. giberelin
d. keluarnya pucuk c. sitokinin
e. kotiledon d. asam absisat
3. Dengan mencermati bagian-bagian ti- e. traumalin
tik tumbuh akar, diketahui bahwa daerah 8. Suhu tidak berpengaruh pada pertumbuhan
pemanjangan sel terdapat pada bagian …. dan perkembangan tumbuhan untuk proses
a. tudung akar ....
b. meristem apikal a. aktivitas enzim
c. meristem kambium b. transpirasi
d. di belakang meristem apikal c. fotosintesis
e. dekat pucuk d. turgor
4. Tanaman yang terlindung memiliki pertum- e. respirasi
buhan dan perkembangan yang berbeda de- 9. Klorosis pada tumbuhan dapat dicegah de-
ngan tanaman yang terkena sinar matahari. ngan cara memupuk tanah menggunakan
Faktor yang memengaruhinya adalah …. pupuk yang mengandung ….
a. suhu udara a. C, H, O, N
b. kelembaban udara b. N, P, K
c. sinar matahari c. Posfat
d. ketiganya d. Urea
e. pH e. N, Mg, Fe
5. pH tanah memiliki peranan dalam mengatur 10. Hormon pada tumbuhan yang peranannya
penyerapan unsur hara oleh akar tanaman. Ke- besar sekali pada cuaca buruk adalah ….
banyakan tumbuhan, tumbuh dan berkem- a. traumalin
bang dengan maksimal jika pH tanah …. b. sitokinin
a. kurang dari 4 c. etilen
b. 4 – 5 d. absisat
c. 5 – 6 e. jasmonat
d. 6 – 7
e. lebih dari 7


11. Saat ini banyak pengrajin tanaman yang c. ﬂoem
khusus untuk dinikmati keindahan bun- d. jaringan dasar
ganya, kemungkinan yang dapat mereka e. stele
lakukan adalah menggunakan hormon …. 17. Pada pertumbuhan sekunder batang, jarin-
a. auksin gan gabus akan membentuk celah-celah ga-
b. giberelin bus yang disebut ….
c. sitokinin a. felem
d. traumalin b. feloderm
e. etilen c. felogen
12. Agar buah cepat masak, para pedagang d. korteks
sering menggunakan …. e. lentisel
a. traumalin 18. Hormon kalin yang berperan dalam mem-
b. sitokinin bentuk organ tumbuhan berupa bunga dise-
c. giberelin but ….
d. etilen a. antokalin
e. absisat b. ﬁlokalin
13. Pada embrio biji terdapat calon akar yang c. ABA
disebut dengan …. d. kaulokalin
a. radikula e. rizokalin
b. aleuron 19. Salah satu peran dari asam absisat adalah ….
c. kaulikulus a. mempercepat pemasakan buah
d. epikotil
b. merangsang penutupan stomata (mulut
e. hipokotil
daun)
14. Tanaman yang mengalami perkecambahan c. mempercepat munculnya bunga
epigeal adalah …. d. merangsang proses pembentukan biji
a. kacang kapri dan kacang tanah e. menyebabkan partenokarpi
b. kacang hijau dan kacang kapri
c. kapas dan jagung 20. Berikut ini yang merupakan langkah-lang-
d. jagung dan kacang kapri kah dalam metode ilmiah adalah ….
e. kacang tanah dan jagung a. menemukan masalah
b. merumuskan masalah
15. Yang termasuk unsur mikro (mikronutrien) c. menetapkan judul penelitian
adalah …. d. menyusun kesimpulan
a. karbon e. semuanya benar
b. fosfor
c. mangaan
d. kalium B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
e. hidrogen
1. Untuk memacu pertumbuhan tunas sam-
16. Pada daerah diferensiasi, terdapat sistem
ping, dilakukan pemotongan tunas pucuk.
jaringan hasil dari sel-sel meristem disebut
Jelaskan.
dengan meristem dasar yang akan menjadi
…. 2. Jelaskan pengaruh cahaya terhadap pertum-
a. epidermis buhan dan perkembangan tumbuhan.
b. xilem

29

3. Kelembaban udara dan kelembaban tanah 9. Sebutkan dan jelaskan tiga sistem jaringan
memengaruhi pertumbuhan dan perkem- pada daerah diferensiasi akar.
bangan tumbuhan. Jelaskan.
10. Seorang siswa melihat kenyataan bahwa
4. Apa yang kalian ketahui tentang lingkaran tanaman pisangnya tidak mau tumbuh di
tahun. Jelaskan. pekarangannya. Diketahui pekarangannya
merupakan tampungan pupuk kandang se-
5. Perkecambahan dibedakan menjadi perke-
jak tiga tahun yang lalu.
cambahan hipogeal dan epigeal. Jelaskan
a. Rumuskan masalah yang berpeluang
dan berikan contoh masing-masing.
untuk dicari jawabannya lewat peneli-
6. Sebutkan peranan hormon auksin. tian.
b. Tetapkan judul penelitiannya.
7. Jelaskan dan berilah contoh tumbuhan hari
pendek dan tumbuhan hari panjang. c. Tentukan variabel-variabel penelitian-
nya.
8. Apa yang kalian ketahui tentang felem dan
feloderm?


Bab
II

Metabolisme

dok. PIM

A ktivitas kehidupan seperti berolah raga, berpikir, berjalan, berlari,
tertawa, tidur, atau bekerja memerlukan energi. Energi tersebut
diperoleh dari hasil penguraian makanan yang dicerna. Proses
penguraian zat makanan ini disebut katabolisme. Baik tumbuhan,
hewan, maupun manusia memerlukan proses tersebut untuk
melangsungkan kehidupannya. Proses fotosintesis pada tumbuhan
hijau menghasilkan suatu senyawa organik sebagai sumber energi
kimia. Proses penyusunan energi ini disebut anabolisme. Katabolisme
dan anabolisme itulah yang disebut metabolisme. Nah, kalian perlu
mengetahui proses-proses yang terjadi selama metabolisme tersebut.
Mari pelajari bersama.

Metabolisme
31

Ka taK u n c i Pada bab berikut, kalian akan mempelajari enzim pada proses
metabolisme (katabolisme dan anabolisme). Kalian juga akan mem-
• Metabolisme
• Katabolisme
pelajari katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein, serta hubungan
• Anabolisme katabolisme ketiga molekul tersebut.
• Enzim Selanjutnya, kalian diharapkan dapat menjelaskan pengertian me-
• Respirasi
• Fotosintesis
tabolisme, menemukan faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim,
• Kemosintesis dan proses respirasi sel. Selain itu kalian diharapkan dapat menjelaskan
tahapan masuknya senyawa sederhana terhadap siklus glikolisis.

A. Enzim pada Proses Metabolisme
Kilas
Pada bab sistem pencer-
Kalian telah mengetahui sekelumit tentang metabolisme, bu-
naan yang telah kalian kan? Metabolisme (dari bahasa Yunani, metabole = ‘berubah’), meru-
pelajari di kelas XI, makanan pakan suatu rangkaian atau proses yang terarah dan teratur di dalam
yang masuk ke dalam organ
pencernaan dicerna secara
sel tubuh melalui reaksi-reaksi kimiawi, sehingga diperlukan atau di-
kimia dan secara fisika. hasilkan bahan-bahan tertentu seperti unsur, molekul, senyawa, atau
Pencernaan makanan secara energi.
kimia dilakukan oleh enzim-
enzim pencernaan seperti
Berdasarkan proses dan hasilnya, metabolisme dibedakan menjadi
enzim amilase, protase, li- dua yaitu katabolisme dan anabolisme. Sebagaimana telah kalian keta-
pase, tripsin maupun pepsin. hui bahwa katabolisme adalah proses perombakan senyawa-senyawa
yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana melalui reaksi-
reaksi kimiawi, sehingga dihasilkan energi. Sementara itu, anabolisme
Galeri adalah proses pembentukan senyawa-senyawa kompleks dari senyawa-
Sejarah Enzim senyawa yang lebih sederhana melalui reaksi-reaksi kimiawi sehingga
Tahukah kalian, kapan istilah
diperlukan adanya energi.
enzim dipakai oleh orang? Selanjutnya, tahukah kalian apakah enzim itu? Enzim merupa-
Pada awalnya, Kuhne (1878) kan senyawa organik yang tersusun oleh protein (spesialisasi protein)
memberi nama zat yang
berperan dalam proses
untuk menjalankan proses-proses biokimiawi dalam sisitem hayati.
pengubahan atau pembong- Dengan demikian, reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh, baik
karan dan penyusunan yaitu anabolisme maupun katabolisme selalu melibatkan enzim. Kom-
ferment atau enzim. Enzim
ponen-komponen, fungsi, cara kerja, sifat-sifat, faktor-faktor yang
dari kata “in” dan “zyme”
yang artinya sesuai yang mempengaruhi kerja enzim, penamaan dan pengelompokkan enzim,
ada di dalam ragi. serta bagaimana pembentukan enzim akan kalian pelajari pada ma-
Buchner (1896), memberi
teri berikut.
nama zat yang diperoleh
dari sel-sel ragi yang telah 1. Komponen-komponen Enzim
dihancurkan yaitu zimase
karena zat itu berasal dari Sebagian besar enzim tersusun oleh dua bagian, yaitu bagian yang
ragi (zyme). berupa protein, disebut apoenzim dan bagian non protein yang dise-
Pada tahun 1926, Sumner
berhasil memisahkan enzim
but kofaktor. Ada juga beberapa enzim yang hanya terdiri dari kom-
dari biji polong-polongan ponen protein saja. Kofaktor dapat berupa molekul anorganik mau-
tumbuhan Canavalia ensifor- pun molekul organik. Molekul anorganik berupa mineral seperti ion
mis dalam bentuk kristal.
Setelah itu, berhasil dipisah-
Fe, ion Zn, dan ion Mn. Molekul organik misalnya NAD+, vitamin
kan beberapa enzim seperti B1, B2, B6, niasin, dan biotin. Kofaktor yang berupa molekul organik
katalase, papain, tripsin, dan disebut koenzim, sedangkan kofaktor yang berupa molekul anorganik
pepsin. Semuanya dalam
disebut gugus prostetik. Apoenzim dan koenzim yang bersatu mem-
bentuk kristal.
bentuk enzim yang lengkap, disebut holoenzim. Perhatikan Gambar
suharjawanasuria.tripod.com
2.2. dan 2.3.


2. Fungsi dan Cara Kerja Enzim
Di dalam reaksi kimia, antara suatu bahan (zat, unsur, molekul
atau senyawa) yang satu dapat mengadakan reaksi dengan bahan (zat,
unsur, molekul atau senyawa) yang lain sehingga dihasilkan suatu se-
nyawa yang baru. Hal tersebut terjadi di dalam proses metabolisme,
sehingga dihasilkan bahan yang diperlukan untuk tubuh. Nah, dalam
proses metabolisme tersebut, tentunya diperlukan waktu tertentu un-
tuk dapat mengubah bahan baku menjadi bahan yang baru (produk).

AB + CD AC + BD Urutan reaksi oleh enzim mengurangi penggunaan EA
(reaktan) (produk)
Urutan reaksi tanpa enzim memerlukan
lebih banyak EA
Selama terjadi reaksi kimia tersebut, diperlukan adanya

Energi bebas
suatu bahan yang berperan dalam mengatur waktu untuk ter-
jadinya reaksi yaitu enzim. Enzim tersebut diperlukan untuk EA tanpa adanya enzim
EA dengan adanya enzim
mempercepat terjadinya reaksi kimia (katalis), sehingga enzim
Reaktan
disebut sebagai katalisator. Enzim yang berperan untuk mem- DG
percepat reaksi kimia dalam metabolisme suatu sistem hayati
atau organisme disebut sebagai biokatalisator. Molekul- Produk
molekul yang dikatalis oleh enzim dinamakan substrat. Kemajuan reaksi
Gambar 2.1 Penurunan energi
Reaktan memerlukan energi (panas) untuk memutuskan ikatan- aktivasi oleh enzim.
ikatan antar atomnya, sehingga atom-atom tersebut dapat membentuk
ikatan baru (produk). Energi bebas yang diperlukan untuk memu-
tuskan ikatan ini disebut energi aktivasi (EA), sedangkan perbedaan
antara energi bebas produk dengan energi bebas reaktan disimbolkan
dengan ΔG.
Reaksi kimia yang dikatalis oleh enzim, menunjukkan bahwa
reaksi tersebut membutuhkan energi untuk reaksi lebih sedikit diban-
ding reaksi yang tidak dikatalis oleh enzim. Oleh karena itu, enzim bagian non protein atau
kofaktor (gugus prostetik)
berperan penting dalam menurunkan energi aktivasi untuk memulai
suatu reaksi, sehingga reaksi dapat berjalan sangat cepat, eﬁsien, dan
substrat
tidak menimbulkan suhu yang tinggi. Perhatikan Gambar 2.1.
Setelah mengetahui fungsi enzim dalam metabolisme, tahukah ka-
lian di mana enzim dihasilkan atau ditemukan?
Enzim dihasilkan di dalam sel dan dapat bekerja di dalam sel mau- enzim
pun di luar sel. Enzim yang bekerja di dalam sel disebut enzim intra- bagian protein
seluler. Misalnya, enzim yang berfungsi menawarkan racun sel H2O2 (apoenzim)
(hidrogen peroksida) menjadi H2 dan O2 yang bersifat netral. Enzim Gambar 2.2 Enzim yang terdiri
pernafasan selalu terdapat dalam sel. Sementara itu, enzim yang bekerja atas bagian protein (apoenzim)
dan bagian non protein (gugus
di luar sel disebut enzim ekstraseluler, yaitu enzim-enzim pencernaan. prostetik)
Sebagian besar enzim terdapat pada protoplasma sel. Namun, pada sel
tertentu enzim ditemukan di dalam vakuola dan dinding sel.
Selanjutnya, bagaimanakah enzim bekerja? Ada dua teori yang
menjelaskan kerja enzim tersebut, yaitu:

Metabolisme
33

a. Model Gembok – Kunci (Lock and Key)
substrat
Dari nama teorinya, kalian tentu dapat membayangkan bentuk
antara kunci dan gembok pintu rumah kalian. Teori ini dikemukakan
oleh seorang ahli yang bernama Fisher. Menurutnya, enzim bagaikan
apoenzim
koenzim sebuah gembok, memiliki bagian yang berhubungan dengan kunci
holoenzim
yang disebut lubang kunci. Bagian lubang kunci ini diibaratkan seba-
gai sisi aktif enzim, yaitu suatu tempat yang spesiﬁk untuk mengikat
Gambar 2.3 Apoenzim dan substratnya. Substrat digambarkan sebagai sebuah kunci. Mata kunci
koenzim bersatu membentuk
holoenzim.
memiliki struktur yang khas dan cocok dengan struktur lubang kunci
pada gembok. Kunci tertentu hanya cocok dengan gembok tertentu,
artinya enzim tertentu hanya bekerja pada subs-
enzim trat tertentu. Apabila sisi aktif bergabung dengan
tempat
substrat substrat maka enzim tidak aktif lagi. Bergabung-
produk
aktif nya enzim dengan substrat membentuk kom-
pleks enzim substrat. Kompleks enzim substrat
digambarkan sebagai gembok dimana pada lu-
bang kuncinya terdapat kunci. Setelah reaksi
berlangsung, kompleks enzim substrat lepas dan
terbentuklah produk.
Pada sistem kerja enzim, enzim tidak pernah
kompleks enzim
substrat ikut bereaksi karena setelah terbentuk produk,
reaksi
enzim akan terlepas dan dapat menjalankan
enzimatis fungsi enzim untuk berikatan dengan substrat
lain yang sesuai. Artinya, enzim tidak akan di-
ubah menjadi produk atau enzim hanya berperan
sebagai perantara dalam membentuk produk.
Gambar 2.4 Prinsif kerja enzim Produk tersebut berasal dari substrat yang telah bereaksi. Perhatikan
menurut teori gembok-kunci. Gambar 2.4.
Berikut adalah persamaan reaksi enzimatis sederhana:

Enzim + substrat Kompleks Enzim - substrat Enzim - produk Enzim + produk

b. Teori Ketepatan Induksi (Induced Fit Theory)
Teori ini menyatakan bahwa enzim memiliki sisi aktif yang mu-
dah menyesuaikan dengan bentuk substratnya. Dengan kata lain, ben-
tuk sisi aktif enzim bersifat ﬂeksibel. Pada saat substrat bertemu dengan
enzim, maka sisi aktif enzim berubah sedemikian rupa sehingga cocok
dengan substrat dan terbentuklah kompleks enzim substrat. Setelah
terjadi reaksi dan produk telah terbentuk, enzim akan lepas. Pada saat
ini tidak menutup kemungkinan, substrat lain bergabung dengan en-
zim. Pada saat ini pula enzim tidak aktif lagi. Perhatikan Gambar 2.5.
Setelah kalian mengetahui komponen penyusun enzim serta fung-
si dan peran enzim, kalian akan mempelajari tentang sifat-sifat enzim
berikut ini.


3. Sifat-sifat Enzim
Setiap struktur (senyawa maupun molekul tertentu) yang berbeda, substrat
selalu mempunyai sifat-sifat khas masing-masing. Sebelumnya, kalian
telah mengetahui bahwa enzim sebagai biokatalisator. Selama men- tempat aktif
bersifat fleksibel
jalankan fungsinya tersebut, enzim memiliki sifat-sifat sebagai berikut:
a. Enzim sebagai biokatalisator suatu reaksi
Biokatalisator merupakan salah satu sifat spesifik dari enzim. Arti-
nya, enzim dapat mempercepat suatu reaksi namun tidak ikut bereaksi.
Contoh: saat amilase mempercepat reaksi perombakan amilum, amilase
tidak bereaksi dengan substrat menjadi bentuk lain (bentuknya tetap),
sehingga amilase dapat berfungsi kembali. enzim

b. Enzim bekerja secara khusus
Reaksi kimia yang ada di dalam sel banyak sekali, bukan? Kemudian,
bagaimana dengan enzim? Enzim bersifat sangat spesifik, artinya enzim Gambar 2.5 Prinsip kerja enzim
menurut teori ketepatan induksi.
hanya bekerja pada substrat tertentu saja, tidak dapat untuk sembarang
substrat. Enzim tertentu hanya mengkatalis reaksi kimia tertentu pula.
Contoh: enzim ptialin mengkatalis reaksi pengubahan zat tepung menjadi
maltosa. Dengan demikian, enzim ptialin hanya bekerja pada substrat zat
tepung (amilum). Enzim katalase bekerja pada substrat H2O2 (hidrogen
peroksida). H2O2 diuraikan oleh katalase menjadi H2 dan O2 (produk).
c. Enzim dapat bekerja secara bolak balik (reversibel)
Sebagian besar reaksi kimia dalam tubuh organisme (biokimiawi)
bersifat reversibel. Demikian juga kerja enzim sebagai biokatalisator.
Artinya, enzim dapat mengkatalisis reaksi maju maupun reaksi keba-
likannya. Dengan demikian, enzim tidak mempengaruhi arah suatu
reaksi. Enzim dapat membentuk senyawa baru maupun menguraikan
suatu senyawa baru tersebut menjadi senyawa lain. Contoh: enzim li-
pase mengubah gliserol dan asam lemak menjadi lemak. Enzim lipase
juga dapat mengubah lemak menjadi gliserol dan asam lemak.
d. Wujud enzim adalah koloid
Kalian telah mengetahui komponen enzim, bukan? Secara keselu-
ruhan, enzim merupakan protein. Oleh karena itu, enzim dapat mem-
bentuk koloid.
e. Enzim rusak jika kena panas
Komponen protein penyusun enzim akan sangat menentukan si-
fat enzim. Salah satu sifat dari protein adalah tidak tahan terhadap pa-
nas (termolabil). Apoenzim bersifat termolabil. Oleh karena itu, enzim
akan rusak jika terkena panas atau suhu yang tinggi. Kerusakan enzim
akibat suhu tersebut dinamakan denaturasi. Pada suhu di atas 50oC,
enzim akan mengalami denaturasi. Enzim yang telah rusak menyebab-
kan aktivitas atau fungsi enzim hilang. Denaturasi bersifat irreversibel.
Walaupun suhunya diturunkan atau dinormalkan, enzim yang rusak
tidak akan dapat berfungsi kembali.

Metabolisme
35

f. Enzim dapat diekstraksi dari sel tanpa kehilangan aktivitas
katalitiknya
Struktur dan mekanisme kerja enzim yang terdapat di dalam sel
dapat dipelajari secara mendalam melalui suatu teknik khusus. Enzim
yang akan dipelajari tersebut dapat diekstraksi dari sel yang mem-
produksinya tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya.
Apakah setiap enzim selalu melakukan fungsinya secara lancar
tanpa ada yang menghalanginya? Nah, untuk mengetahui jawaban
tersebut secara lengkap, simaklah uraian berikut.
4. Penghambat Kerja Enzim
Kerja suatu enzim selama metabolisme tidak selalu berjalan lancar
tanpa ada yang menghalanginya. Suatu zat tertentu yang dapat meng-
halangi kerja enzim ini disebut inhibitor. Zat-zat penghambat (inhibi-
tor) berupa zat-zat kimia yang dapat menghambat kerja enzim. Con-
toh: garam-garam logam berat seperti air raksa, iodium-asetat, ﬂuorida,
sianida, azida, dan karbon monoksida.
Nah, sebelum kalian mempelajari lebih lanjut tentang inhibitor
tersebut, ikutilah rubrik Diskusi berikut ini.

D i s k u s i
Menurut kalian, apa yang dapat dimanfaatkan (diimplementasikan) dari konsep inhibitor tersebut dalam
metabolisme? Berikan contoh pemanfaatannya, terutama dalam bidang kedokteran atau kesehatan.
Carilah literatur yang mendukung. Diskusikan dan presentasikan jawaban dan penjelasan kalian di depan
guru atau kelompok kalian!

Inhibitor dibedakan menjadi inhibitor reversibel dan inhibitor
irreversibel. Inhibitor reversibel meliputi inhibitor kompetitif dan in-
hibitor non kompetitif.
a. Inhibitor kompetitif
Zat penghambat ini mempunyai struktur yang mirip dengan subs-
trat. Oleh karena itu, zat penghambat dan substrat bersaing untuk
dapat bergabung dengan enzim membentuk kompleks enzim- subs-
trat. Selain menghambat ikatan antara enzim dengan substrat, inhibi-
tor dapat menghambat penguraian dan pembentukan senyawa baru.
Inhibitor berikatan lemah (ikatan ion) dengan enzim pada sisi aktifnya
sehingga inhibitor ini bersifat reversibel. Dengan menambah kepekatan
substrat, inhibitor tidak mampu lagi bergabung dengan enzim. Con-
toh inhibitor kompetitif yaitu asam malonat, yang menghambat ikatan
antara enzim dengan asam suksinat. Perhatikan Gambar 2.6(c).
b. Inhibitor non-kompetitif
Pada umumnya, inhibitor ini tidak memiliki struktur yang mirip
dengan substrat dan bergabung dengan enzim pada bagian selain sisi aktif
enzim. Jika inhibitor ini bergabung dengan enzim maka akan mengubah


bentuk sisi aktif enzim. Dengan demikian, bentuk sisi aktif tidak sesuai
lagi dengan bentuk substrat (ingat model kerja enzim teori gembok– substrat
kunci). Contoh inhibitor non-kompetitif, antara lain: pestisida (DDT) tempat aktif
dan paration yang menghambat kerja enzim dalam sistem syaraf, serta
antibiotik dan penisilin pada sel bakteri. Perhatikan Gambar 2.6(b). (a)
Berbeda dengan dua macam inhibitor yang lain, inhibitor irreversi-
bel melekat pada sisi aktif enzim dengan sangat kuat (ikatan kovalen)
sehingga tidak dapat lepas dari enzim (irreversibel). Akibatnya, enzim
menjadi tidak aktif.
Selanjutnya, apakah hanya inhibitor saja yang dapat mempenga-
ruhi kerja enzim? Berikut kalian akan mempelajari faktor-faktor yang
memengaruhi kerja enzim tersebut.
5. Faktor yang Memengaruhi Kerja Enzim (b)

Selain adanya zat penghambat (inhibitor), kerja enzim dapat di-
pengaruhi oleh beberapa faktor antara lain: adanya zat pengaktif (akti-
vator), suhu, hasil akhir, pH, konsentrasi enzim atau substrat, dan air. inhibitor non-kompetitif
Secara rinci dapat dijelaskan sebagai berikut :
a. Zat-zat pengaktif (aktivator) inhibitor
kompetitif
Zat-zat kimia tertentu dapat memacu atau mengaktifkan kegiatan
enzim. Contoh: garam-garam dari logam alkali dan logam alkali tanah (c)
dengan konsentrasi encer, ion kobalt (Co), mangan (Mn), nikel (Ni),
magnesium (Mg), dan klor (Cl).
b. Suhu
Setiap enzim dapat bekerja dengan efektif pada suhu tertentu dan Gambar 2.6 (a) Bentuk substrat
dan enzim normal, (b) Inhibitor
aktivitasnya akan berkurang jika berada pada kondisi di bawah atau non-kompetitif, dan (c) Inhibitor
kompetitif.
di atas titik tersebut. Kondisi yang menyebabkan kerja enzim menjadi
efektif ini disebut kondisi optimal. Sebagian besar enzim pada manusia
mempunyai suhu optimal yang mendekati suhu tubuh (35o C - 40oC).
Pada suhu tinggi (>50oC), enzim dapat rusak dan pada suhu rendah
(0oC), enzim menjadi tidak aktif. Perhatikan Gambar 2.7. Suhu yang
Aktivitas Enzim

tidak sesuai tersebut akan menyebabkan terjadinya perubahan bentuk
sisi aktif enzim. Sifat enzim yang tidak tahan panas atau dapat berubah
karena pengaruh suhu ini disebut termolabil.
c. pH
Selain suhu, faktor lingkungan yang mempengaruhi kerja enzim
adalah derajat keasaman (pH). Sebagaimana faktor suhu, enzim juga o
10 20 30 40 50 60 C
mempunyai pH tertentu agar dapat bekerja secara efektif. Enzim dapat Suhu
bekerja optimal pada pH netral (pH = 7), pH basa (>7) atau pH asam
Gambar 2.7 Grafik pengaruh
(<7) tergantung pada jenis enzim masing-masing. Perhatikan Gambar suhu terhadap aktivitas enzim.
2.8. Enzim pencerna protein misalnya, mempunyai pH paling optimal
1-2, sedangkan enzim pencernaan yang lain mempunyai pH optimal
8. Pada pH tertentu, enzim dapat mengubah substrat menjadi hasil
akhir. Kemudian, apabila pH tersebut diubah, enzim dapat mengubah
kembali hasil akhir menjadi substrat.

Metabolisme
37

Aktivitas Enzim d. Hasil akhir
Kalian telah mengetahui bahwa dalam suatu reaksi kimia diperlukan
adanya reaktan yang akan diubah menjadi produk atau hasil akhir. Ha-
sil akhir merupakan senyawa baru sebagai hasil pembentukan maupun
penguraian reaktan. Apabila hasil akhir ini banyak, enzim akan sulit ber-
gabung dengan substrat sehingga reaksi kimianya berlangsung lambat.
2 4 6 8 10 12 e. Konsentrasi enzim
pH
Konsentrasi enzim yang tinggi akan mempengaruhi kecepatan
Gambar 2.8 Grafik pengaruh
pH terhadap aktivitas satu jenis
reaksi secara linear (kecepatan bertambah secara konstan). Dapat di-
enzim katakan bahwa hubungan antara konsentrasi enzim dengan kecepatan
reaksi enzimatis berbanding lurus. Kecepatan reaksi suatu enzim satu
dengan yang lain berbeda-beda meskipun mempunyai konsentrasi
enzim yang sama. Konsentrasi enzim yang sangat tinggi dalam suatu
sistem yang kompleks akan berpengaruh terhadap kecepatan reaksi.

Kecepatan reaksi enzimatik (v)
Kecepatan reaksi enzimatik (V)

ma
enzi

b
zim
en

c
im
enz

Konsentrasi enzim [E] Log enzim (mg)

Gambar 2.9 Hubungan laju Gambar 2.10 Hubungan V
reaksi dengan konsentrasi dengan [E] sangat tinggi pada
beberapa enzim. sistem yang kompleks.

f. Konsentrasi substrat
Kecepatan reaksi enzimatik (V)

Pada konsentrasi substrat yang rendah, kenaikan substrat akan
meningkatkan kecepatan reaksi enzimatis hampir secara linear. Jika
konsentrasi substrat tinggi, maka peningkatan kecepatan reaksi enzim-
Vmax
atis akan semakin menurun sejalan dengan peningkatan jumlah subs-
tratnya. Kecepatan maksimum (Vmax) reaksi enzimatis ditunjukkan
1
V
2 max
dengan garis mendatar yang menggambarkan peningkatan kecepatan
reaksi yang rendah seiring penambahan konsentrasi substrat.
Konsentrasi substrat [S] (mM) g. Air
Gambar 2.11 Hubungan [S] Menurut penelitian, di dalam biji terdapat bermacam-macam en-
dengan V. zim. Masih ingatkah kalian dengan perkecambahan biji? Ya, pada pro-
ses perkecambahan, imbibisi air pada biji yang sehat dan telah tua akan
mengaktifkan enzim-enzim dalam biji sehingga biji berkecambah.
6. Penamaan dan Pengelompokan Enzim
Nama suatu enzim biasanya dengan menggunakan akhiran ase.
Akhiran ase ditambahkan pada nama substrat yang diubah oleh enzim


tersebut. Contoh: enzim yang merubah substrat maltosa disebut mal-
tase, yang merubah protein disebut protease, yang merubah lipida (le-
mak) disebut lipase.
Enzim digolongkan berdasarkan apa yang terjadi di dalam reaksi.
Agar lebih jelas, perhatikan Tabel 2.1.
Tabel 2.1. Penggolongan dan fungsi enzim
No Golongan enzim Fungsi atau sifat
1 Oksidoreduktase Mengkatalisis reaksi dimana salah satu substrat mengalami oksidasi (donor
hidrogen) dan substrat lain mengalami reduksi (penerima hidrogen).
a. Dehidrogenase Mengubah ikatan tunggal menjadi ikatan rangkap.
b. Oksidase Melakukan oksidasi (menerima oksigen atau melepas elektron).
c. Hidroksilase Menggabungkan gugus hidroksil.
2 Transferase Mengkatalisis perpindahan 1 gugus karbon (misalnya metil), gugus alde-
hid, keton, gugus fosforil, atau gugus amino dari satu substrat ke substrat
yang lain.
3 Hidrolase Mengkatalisis hidrolisis (penambahan air) untuk memecah ikatan kova-
len C-O, C-N, C-C, P-O, dan ikatan tunggal lainnya.
a. Peptidase Memecah ikatan peptida pada protein.
b. Esterase Memecah ikatan ester.
c. Glikosidase Memecah ikatan glikosida pada polisakarida.
d. Fosfatase Memecah ikatan fosfat.
4 Liase Mengkatalisis penambahan gugus pada ikatan rangkap atau pembentuk-
an ikatan rangkap dengan menghilangkan gugus C=C, C=O, atau C=N.
Misalnya: dekarboksilase, aldolase, dan dehidratase.
5 Ligase Mengkatalisis reaksi penggabungan antara satu molekul dengan molekul
lain melibatkan hidrolisis dari ATP. Misalnya: RNA ligase dan DNA ligase.
6 Isomerase Mengkatalisis perpindahan suatu gugus ke tempat lain dalam satu
molekul. Misalnya: racemase, fosfoglukoisomerase, mutase, dan oksido-
reduktase.
Prastiwi, Biokimia

7. Pembentukan Enzim
Menurut hasil penelitian Beadle dan Tatum, pembentukan enzim
berdasarkan pada teori “one gene one enzyme”. Artinya, pembentukan
satu enzim dikendalikan oleh satu gen. Oleh karena itu, gen atau ke-
lompok gen dalam kromosom akan mengendalikan pembentukan
enzim.
Setelah kalian mempelajari tentang enzim, ikutilah rubrik Perco-
baan dan Uji Kompetensi berikut ini agar kalian benar-benar mema-
hami tentang enzim.

Metabolisme
39

Percobaan
Mengetahui Kerja Enzim Katalase

A. Dasar Teori
Enzim dihasilkan di dalam sel dan dapat bekerja di dalam sel (enzim intraseluler) maupun di
luar sel (enzim ekstraseluler). Contoh enzim intraseluler adalah enzim katalase yang berfungsi
menawarkan racun sel H2O2 (hidrogen peroksida) menjadi H2 dan O2 yang bersifat netral. Enzim
katalase tersebut terdapat pada organ hati maupun organ jantung.

B. Tujuan
Mengetahui dan mempelajari kerja enzim katalase

C. Alat dan Bahan
1. Mortir atau blender 6. HCL 10%
2. Organ hati dan jantung ayam 7. NaOH 10%
3. Dua belas tabung reaksi 8. Es batu
4. Air 9. H2O2 10%
5. Kapas 10. Arang (bara api)

D. Cara Kerja
1. Haluskan organ hati dan jantung ayam dengan mortir atau blender. Tambahkan 30 ml air
untuk hati dan 10 ml untuk jantung, kemudian saringlah menggunakan kapas. Hasil yang
kalian peroleh sebagai ekstrak hati dan ekstrak jantung.
2. Bagilah ekstrak hati ke dalam 5 buah tabung reaksi dengan volume yang sama (nomorilah
tabung tersebut). Tuangkan ekstrak jantung pada tabung 6.
3. Tambahkan 7 tetes HCl 10% ke dalam tabung 2 dan 7 tetes NaOH 10% ke dalam tabung
4. Masukkan tabung 4 ke dalam es batu dan tabung 5 ke dalam air mendidih selama 10
menit.
4. Berilah label a, b, c, d, e, dan f pada 6 tabung reaksi yang lain. Masukkan 3 ml H2O2 10%
pada masing-masing tabung. Tutuplah rapat-rapat dengan kapas.
5. Tuangkan isi tabung 1 ke dalam tabung a. Demikian juga isi tabung 2 ke dalam tabung b,
tabung 3 ke dalam tabung c, dan seterusnya.
6. Amati jumlah gelembungnya (amat banyak, banyak, sedang, sedikit, atau tidak ada). Ma-
sukkan bara api di atas campuran, jangan sampai menyentuh campuran. Amati apakah
bara api menyala?
7. Catat hasilnya pada tabel pengamatan.
E. Pembahasan
1. Tuliskan reaksi yang terjadi.
2. Pada percobaan tersebut, substratnya adalah . . . .
Enzim katalase pada percobaan ini terdapat pada . . . .
3. Pada tabung yang manakah dihasilkan gelembung paling banyak? Apa maksudnya?
4. Pada tabung yang manakah tidak dihasilkan gelembung dan manakah gelembung yang
paling sedikit? Apa artinya?
5. Buatlah kesimpulan percobaanmu.
Catatan dan Perhatian:
a. Usahakan proses penuangan tiap tabung dilakukan bersama-sama, sehingga kalian dapat
membandingkannya.
b. Hati-hatilah menggunakan larutan asam HCl dan NaOH


Uji Kompetensi 2. Jelaskan fungsi enzim dalam metabolisme?
3. Sebutkan dan jelaskan 6 sifat-sifat enzim.
4. Sebutkan 7 macam hal yang dapat mem-
Kerjakanlah soal-soal berikut ini! pengaruhi kerja enzim?
1. Apa yang dimaksud dengan: 5. Jelaskan tentang cara penamaan enzim.
a. metabolisme 6. Sebutkan dan berilah contoh pengelompok-
b. katabolisme kan enzim berdasarkan terjadinya reaksi.
c. anabolisme 7. Jelaskan tentang teori one gen one enzyme.

Setelah mengikuti rubrik Percobaan dan Uji Kompetensi, tentu-
nya kalian telah memahami tentang enzim, bukan? Selanjutnya, kalian
akan mempelajari lebih jauh tentang katabolisme dan anabolisme. Si-
maklah dengan saksama.

B. Katabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
Pada sub bab sebelumnya, kalian telah mengetahui bahwa pada
makanan yang kalian konsumsi tersimpan energi atau tenaga yang diper-
lukan untuk aktivitas kehidupan. Selanjutnya, bagaimana energi terse-
but terbentuk dari makanan atau senyawa organik yang masuk ke dalam
tubuh kita? Pada umumnya, sebelum senyawa organik diubah menjadi
energi, senyawa-senyawa tersebut (mempunyai banyak atom karbon)
dipecah atau diuraikan menjadi senyawa-senyawa berukuran kecil atau
sederhana (mempunyai 2-4 atom karbon) melalui proses katabolisme.
Senyawa atau zat yang kompleks terurai menjadi senyawa atau zat
yang sederhana dengan melepaskan ikatan-ikatan kimia yang menyusun
suatu senyawa. Bersamaan dengan lepasnya ikatan kimia, dibebaskanlah
energi. Energi yang dibebaskan ini kemudian diubah menjadi senyawa
yang siap digunakan sebagai sumber energi bagi sel yaitu adenosin trifos-
fat (ATP). Senyawa ATP memiliki gugus fosfat sebanyak 3 buah. Setiap
melepaskan fosfatnya, akan dibebaskan energi yang langsung dapat digu-
nakan oleh sel. Oleh karena itu, katabolisme disebut juga disimilasi atau
bioenergi atau reaksi eksergonik. Di dalam katabolisme sel organisme,
terjadi proses oksidasi atau reduksi senyawa (biooksidasi).
Kalian telah mengatahui bahwa bahan makanan yang kalian kon-
sumsi dapat mengandung karbohidrat, lemak, maupun protein (pro-
tein). Bagaimanakah katabolisme dari karbohidrat, lemak, dan protein
tersebut? Untuk penjelasan lebih lanjut cermatilah uraian berikut ini.
1. Katabolisme Karbohidrat
Salah satu proses yang merupakan katabolisme adalah respirasi,
merupakan reaksi kimia sel untuk merombak senyawa kompleks men-
jadi senyawa sederhana dengan menghasilkan energi. Kegiatan respirasi
dilakukan setiap saat oleh setiap sel hidup, baik sel tumbuhan mau-
pun sel hewan. Berdasarkan kebutuhan akan oksigen atau penerima
elektronnya, respirasi dibedakan menjadi dua macam yaitu respirasi
aerobik dan respirasi anaerobik.

Metabolisme
41

a. Respirasi Aerobik
Respirasi aerob adalah respirasi yang memerlukan oksigen bebas
dari udara sebagai penerima elektron terakhir. Oksigen bebas ini digu-
nakan untuk pembakaran bahan baku. Proses respirasi secara umum
dapat kalian lihat sebagai berikut.

Senyawa organik + Oksigen Karbondioksida + Air + Energi
C6H12O6
Apabila bahan baku respirasi aerob berupa glukosa (heksosa) maka
Respirasi aerob

reaksi keseluruhan respirasi adalah:
C6H12O6 + 6O2 6H2O + 6CO2 + 686 kal
Dari reaksi di atas, terlihat bahwa respirasi aerob dengan bahan
H2
baku glukosa menghasilkan energi. Pada tumbuhan, energi yang di-
CO2 hasilkan sebagian berupa panas, sebagian lagi digunakan untuk akti-
vitas hidup tumbuhan itu sendiri seperti untuk proses pembentukan
Energi zat organik, untuk proses osmosis, untuk pengaliran protoplasma, atau
untuk pembelahan sel. Penguraian heksosa juga menghasilkan CO2
ATP Panas dan air (H2O). Bagaimana hal ini dapat terjadi? Simaklah rangkaian
respirasi aerob dengan bahan baku glukosa di bawah ini. Respirasi glu-
Aktivitas kosa (termasuk karbohidrat) disebut juga katabolisme karbohidrat.
sel Secara umum, reaksi respirasi aerobik dibedakan menjadi tiga
tahapan yaitu glikolisis, dekarboksilasi oksidatif dan daur Krebs, serta
Gambar 2.12 Penggunaan
energi hasil respirasi pada
rantai transportasi elektron respirasi dengan fosforilasi oksidatif.
tumbuhan. Cobalah perhatikan peta konsep berikut ini.

Glukosa
(senyawa dengan 6 atom C) ATP
Glikolisis
Asam Piruvat NADH
(senyawa dengan 3 atom C)

Dekarboksilasi oksidatif NADH
Asetil koenzim A
NADH
Siklus Krebs
FADH2
Asam GTP (ATP)
Asam sitrat
oksaloasetat
Rantai Transportasi
Elektron Respirasi

Gambar 2.13 Bagan respirasi aerob


Setelah kalian memahami peta konsep di atas, uraian berikut ini
akan menjelaskan secara rinci untuk setiap tahapan respirasi.
1) Glikolisis
Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang
memiliki 6 atom C) menjadi asam piruvat (senyawa yang memiliki
3 atom C), NADH, dan ATP. NADH (Nikotinamida Adenina Di-
nukleotida Hidrogen) adalah koenzim yang mengikat elektron (H),
sehingga disebut sumber elektron berenergi tinggi. ATP (adenosin tri-
fosfat) merupakan senyawa berenergi tinggi. Setiap pelepasan gugus
fosfatnya menghasilkan energi.
Pada proses glikolisis, setiap 1 molekul glukosa diubah menjadi
2 molekul asam piruvat,
2 NADH, dan 2 ATP. Keterangan: Glukosa

Glikolisis memiliki sifat- a) Tahap penggunaan energi: ATP 1
Heksokinase
sifat, antara lain: glikolisis (1) Penambahan gugus fosfat ADP
pada molekul glukosa den-
dapat berlangsung secara gan bantuan enzim hekso- Glukosa 6-Fosfat
aerob maupun anaerob, kinase, sehingga terbentuk 2
glukosa 6-fosfat. Fosfoglukoisomerase
glikolisis melibatkan enz-
(2) Glukosa 6-fosfat diubah
im ATP dan ADP, serta menjadi isomernya yaitu Fruktosa 6-Fosfat Tahap
peranan ATP dan ADP fruktosa 6-fosfat. Penggunaan
(3) Fosfofruktokinase men- ATP 3 Energi
pada glikolisis adalah me- transfer gugus fosfat dari
Fosfofruktokinase
ADP
mindahkan (mentransfer) ATP ke fruktosa 6-fosfat
fruktosa 1,6 bisfosfat. Fruktosa 1,6-bifosfat
fosfat dari molekul yang
(4) Aldolase membagi molekul 4
satu ke molekul yang lain. gula (fruktosa 1,6 bisfosfat) Aldolase

Pada sel eukariotik, menjadi 2 molekul gula
yang berbeda dan meru-
glikolisis terjadi di sito- pakan isomernya.
5
Isomerase

plasma (sitosol). Glikolisis (5) Dua molekul gliseralde- Dihidroksiaseton
fosfat
Gliseraldehida
fosfat
hid postat masing-masing
terjadi melalui 10 tahapan akan masuk pada tahapan + 6
yang terdiri dari 5 tahapan glikolisis selanjutnya.
2 NAD
Triosafosfat
dehidrogenase
penggunaan energi dan 5 b) Tahap pelepasan energi: 2 NADH
+2H + 2P
i

tahapan pelepasan energi. (6) Triosafosfat dehidrogenase
mengkatalisis pemindahan
Berikut ini reaksi glikolisis elektron dan H+ dari sub-
1, 3-Bifosfogliserat

secara lengkap: strat (gliseraldehid fosfat)
2 ADP 7
Fosfogliserokinase
ke NAD+ membentuk
Dari skema tahapan NADH.
2ATP

glikolisis menunjukkan (7) Glikolisis menghasilkan 3-Fosfogliserat
Tahap
Pelepasan
Energi
bahwa energi yang dibu- ATP. Gula telah diubah 8
menjadi senyawa asam or- Fosfogliseromutase
tuhkan pada tahap peng- ganik oleh fosfogliseroki- 2-Fosfogliserat
gunaan energi adalah 2 nase.
9
(8) Gugus fosfat dipindahkan
ATP. Sementara itu, energi sehingga menjadi 2-fosfog-
2H O 2
Enolase

yang dihasilkan pada tahap liserat oleh fosfogliseromu- Fosfoenol piruvat

pelepasan energi adalah tase. 2 ADP
10
(9) 2-fosfogliserat melepaskan Piruvat kinase
4 ATP dan 2 NADH. molekul H2O sehingga ter- 2ATP

Dengan demikian, selisih bentuk fosfoenol piruvat
Piruvat
kinase oleh enolase.
energi atau hasil akhir (10) Piruvat kinase mentrans- Gambar 2.14 Skema 10
glikolisis adalah 2 ATP + 2 fer gugus fosfat sehingga tahapan glikolisis melalui
tahap penggunaan energi dan
menghasilkan 2 ATP lagi.
NADH. pelepasan energi.

Metabolisme
43

Jika kalian amati lebih cermat lagi, kalian akan mengetahui pada
tahapan mana sajakah energi (ATP) dibentuk. Nah, proses pembentu-
kan ATP inilah yang disebut fosforilasi. Pada tahapan glikolisis terse-
but, enzim mentransfer gugus fosfat dari substrat (molekul organik
dalam glikolisis) ke ADP sehingga prosesnya disebut fosforilasi tingkat
substrat. Perhatikan Gambar 2.15.
Keseluruhan reaksi glikolisis, dapat dibuat persamaaan reaksi seb-
agai berikut:

Glukosa + 2ADP + 2Pi + 2NAD+ 2 Piruvat + 2H2O + 2ATP + 2NADH + 2H+

Selain glukosa, bahan makanan yang kalian konsumsi tidak se-
piruvat kinase
lalu mengandung gula sederhana seperti glukosa saja. Kadang-kadang
kalian mengkonsumsi bahan-bahan yang mengandung gula kompleks
ADP
(karbohidrat kompleks) seperti maltosa, laktosa, dan sukrosa. Kemu-
Substrat
(PEP)

dian, dapatkah gula-gula atau karbohidrat yang kompleks tersebut
langsung dimetabolisme oleh sel? Tentu saja tidak, bahan-bahan yang
ATP belum sederhana tersebut harus dirombak dahulu sehingga menjadi
(piruvat)
Produk

+ bahan yang dapat dimetabolisme langsung oleh sel.
Kalian telah mempelajari tentang tahapan glikolisis. Agar kalian
dapat memahami dengan baik, ikutilah rubrik Telisik berikut ini.
Gambar 2.15 Fosforilasi tingkat
substrat (pada tahap ke-10
glikolisis).

T e l i s i k
Mengidentifikasi Enzim-enzim Glikolisis
Lakukanlah rubrik ini secara individu dan kerjakanlah di rumah kalian masing-masing dengan langkah
sebagai berikut:
1. Pelajarilah kembali tentang penamaan dan penggolongan enzim pada sub bab Enzim.
2. Sebutkan macam-macam enzim yang terlibat dalam tahapan glikolisis.
3. Golongkanlah macam-macam enzim tersebut berdasarkan penggolongan enzim yang telah kalian
pelajari pada sub bab Enzim.
4. Isikan hasil identifikasi kalian pada tabel sebagai berikut:

No Nama enzim Golongan enzim Fungsi

1.

2.

3.

4.

5.

6.

7.

8.

5. Kumpulkan hasilnya kepada guru kalian.


Nah, sebelum kalian mempelajari glikolisis selain pada glukosa,
lakukan rubrik Diskusi berikut ini.

D i s k u s i
Diskusikanlah dengan teman kelompokmu, bagaimanakah penggolongan dari karbohidrat atau gula
berdasarkan banyaknya molekul gula penyusunnya? Berilah contoh dari masing-masing golongan
tersebut!

Bukankah kalian sudah mengetahui
macam-macam gula? Maltosa, sukrosa, dan lak- Laktosa Galaktosa
tosa terlebih dahulu diubah menjadi monomer
penyusunnya yaitu glukosa dan gula sederhana Maltosa Glukosa
yang lain yaitu fruktosa atau galaktosa. Selan-
jutnya, glukosa atau gula-gula sederhana akan Sukrosa Glukosa Glukosa 6P
masuk siklus glikolisis seperti biasa. Glukosa
akan diubah menjadi glukosa 6P dan seterusnya Fosforilasi
sehingga dapat dihasilkan 2 asam piruvat. Lalu, Fruktosa Fruktosa 6P
bagaimana dengan fruktosa dan manosa? Fruk- Manosa
Fruktosa 1,6
tosa dan manosa dapat langsung diubah menjadi
difosfat
fruktosa 6P. Untuk memperjelasnya, perhatikan
Gambar 2.16. Lemak Gliserol + Gliseraldehid
2) Dekarboksilasi Oksidatif dan Siklus Krebs Asam lemak fosfat
a) Dekarboksilasi Oksidatif
Protein Asam amino Asam Piruvat
Kalian tentunya mengetahui bahwa dalam
suatu metabolisme, terjadi reaksi yang begitu Deaminasi
kompleks. Satu tahap reaksi selesai, maka akan (pelepasan gugus amin)
masuk pada tahapan selanjutnya. Demikian juga
pada tahap respirasi aerobik ini. Senyawa hasil Gambar 2.16 Bagan masuknya
dari tahapan glikolisis akan masuk ke tahapan dekarboksilasi oksidatif, senyawa-senyawa selainglikolisis.
glukosa ke dalam reaksi
yaitu tahapan pembentukan CO2 melalui reaksi oksidasi reduksi (re-
doks) dengan O2 sebagai penerima elektronnya. Dekarboksilasi oksida-
tif ini terjadi di dalam mitokondria sebelum
SITOSOL MITOKONDRIA
masuk ke tahapan siklus Krebs. Oleh karena
itu, tahapan ini disebut sebagai tahapan sam-
NAD+ NADH + H+
bungan (junction) antara glikolisis dengan
2
siklus Krebs.
Piruvat Asetil CoA
Pada tahapan ini, asam piruvat (3 atom
1 3
C) hasil glikolisis dari sitosol diubah men-
CO2 Koenzim A
jadi asetil koenzim A (2 atom C) di dalam
mitokondria. Pada tahap 1, molekul piruvat Protein transpor
(3 atom C) melepaskan elektron (oksidasi)
membentuk CO2 (piruvat dipecah menjadi Gambar 2.17 Skema
+ dekarboksilasi oksidatif
CO2 dan molekul berkarbon 2). Pada tahap 2, NAD direduksi (me-
nerima elektron) menjadi NADH + H+. Pada tahap 3, molekul berkar-

Metabolisme
45

bon 2 dioksidasi dan mengikat Ko-A (koenzim A) sehingga terbentuk
asetil Ko-A. Hasil akhir tahapan ini adalah asetil koenzim A, CO2, dan
2NADH.
b) Siklus Krebs
Asetil-KoA yang telah terbentuk akan menjadi bahan baku pada
siklus selanjutnya, yaitu siklus Krebs. Oleh karena itu, Asetil Ko-A
disebut senyawa intemediate atau senyawa antara. Siklus Krebs terjadi
di matriks mitokondria dan disebut juga siklus asam trikarboksilat.
Hal ini disebabkan siklus Krebs tersebut menghasilkan senyawa yang
mempunyai 3 gugus karboksil, seperti asam sitrat dan asam isositrat.
Asetil koenzim A hasil dekarboksilasi oksidatif memasuki matriks
mitokondria untuk bergabung dengan asam oksaloasetat dalam sik-
lus Krebs, membentuk asam sitrat. Demikian seterusnya, asam sitrat
membentuk bermacam-macam zat dan akhirnya membentuk asam
oksaloasetat lagi.

Asetil CoA

CoA_SH

1
NADH Oksaloasetat Sitrat
+
H+ 8 2 H2O
NAD+

Malat Isositrat
CO2
H2O 7 3 NAD+
NADH
Fumarat a-Ketoglutarat +
H+
CoA_SH 4 CO2
6 NAD+
FADH2
CoA_SH NADH
FAD Suksinat Suksinil CoA
+
5 H+

GTP GDP

+
ADP Pi

ATP

Gambar 2.18 Skema siklus Krebs

Berikut ini tahapan-tahapan dari 1 kali siklus Krebs:
(1) Asetil Ko-A (2 atom C) menambahkan atom C pada oksaloasetat
(4 atom C) sehingga dihasilkan asam sitrat (6 atom C).
(2) Sitrat menjadi isositrat (6 atom C) dengan melepas H2O dan me-
nerima H2O kembali.
(3) Isositrat melepaskan CO2 sehingga terbentuk - ketoglutarat (5
atom C).


(4) - ketoglutarat melepaskan CO2. NAD+ sebagai akseptor atau pe-
nerima elektron) untuk membentuk NADH dan menghasilkan
suksinil Ko-A (4 atom C).
(5) Terjadi fosforilasi tingkat substrat pada pembentukan GTP (gua-
nosin trifosfat) dan terbentuk suksinat (4 atom C).
(6) Pembentukan fumarat (4 atom C) melalui pelepasan FADH2.
(7) Fumarat terhidrolisis (mengikat 1 molekul H2O) sehingga mem-
bentuk malat (4 atom C).
(8) Pembentukan oksaloasetat (4 atom C) melalui pelepasan NADH.

Nah, bagaimana? Apakah kalian sudah dapat mengerti tentang sik-
lus Krebs? Kemudian, apa sajakah hasil akhir dari siklus krebs tersebut?
Dengan mempelajari tahapan 1 siklus Krebs, kalian dapat meng-
hitung hasil akhir dari siklus Krebs tersebut. Kalian sudah mengetahui
bahwa satu siklus Krebs tersebut hanya untuk satu molekul piruvat saja.
Sementara itu, hasil glikolisis menghasilkan 2 molekul piruvat (untuk
1 molekul glukosa). Oleh karena itu, hasil akhir total dari siklus Krebs
tersebut adalah 2 kalinya. Dengan demikian, diperoleh hasil sebanyak
6 NADH, 2FADH2 dan 2ATP (ingat: jumlah ini untuk katabolisme
setiap 1 molekul glukosa).
Selanjutnya, apakah tahapan respirasi aerobik berakhir sampai sik-
lus Krebs? Tidak, ada satu tahapan lagi dalam sistem respirasi sel yaitu
sistem transportasi elektron.
3) Sistem Transportasi Elektron (STE) dan Fosforilasi Oksidatif
Sistem transportasi elektron terjadi di membran dalam mito-
kondria. Pada tahap ini, elektron-elektron yang dibawa oleh produk
glikolisis dan siklus Krebs (NADH dan FADH2) dipindahkan mele-
wati beberapa molekul yang sebagian besar berupa protein.
Transportasi elektron menghasilkan 90% ATP dari keseluruhan
ATP hasil respirasi aerobik sel. Pembentukan ATP pada tahap ini ter-
jadi melalui transfer elektron dengan penerima elektron terakhir yaitu
oksigen, sehingga disebut fosforilasi oksidatif. Bagaimanakah tahapan
transfer elektron tersebut? Simaklah uraian berikut.
Molekul pertama yang menerima elektron berupa ﬂavoprotein,
dinamakan ﬂavin mononukleotida (FMN). Selanjutnya, elektron dip-
indahkan berturut-turut melewati molekul protein besi-sulfur (Fe-S),
ubiquinon (Q atau CoQ), dan sitokrom (Cyst). Elektron melewati
sitokrom b, Fe-S, sitokrom c1, sitokrom c, sitokrom a, sitokrom a3,
dan oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Akhirnya terbentuklah
molekul H2O (air).
Pada sistem transportasi elektron, NADH dan FADH2 masing-
masing menghasilkan rata-rata 3 ATP dan 2 ATP. Sebanyak 2 NADH
hasil glikolisis dan 2 NADH hasil dekarboksilasi oksidatif masing-mas-
ing menghasilkan 6 ATP. Sementara itu, 6 NADH dan 2 FADH2 hasil

Metabolisme
47

siklus Krebs masing-masing menghasilkan 18 ATP dan 4 ATP. Jadi,
sistem transportasi elektron menghasilkan 34 ATP.
Rantai atau sistem transportasi elektron respirasi dapat dijelaskan
sebagai berikut:

Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm. 172 H+ H+ H+

Cyt c H+

Q

H2O

ADP + Pi ATP

Gambar 2.19 Tahapan sistem transportasi elektron

Pada materi sebelumnya, kalian telah mempelajari tentang kata-
bolisme karbohidrat (glikolisis), dekarboksilasi oksidatif, siklus Krebs,
dan sistem transportasi elektron. Nah, agar kalian dapat memahami
keseluruhan proses respirasi sel, perhatikanlah gambar berikut ini.

MITOKONDRIA

2 NADH

2 NADH 6 NADH 2 FADH2

GLIKOLISIS RANTAI TRANSPOR
SIKLUS ELEKTRON
Glukosa 2 Piruvat 2 Asetil CoA KREBS & FOSFORILASI OKSIDATIF

+ 2 ATP + 2 ATP + Kira-kira 34 ATP
oleh fosforilasi oleh fosforilasi oleh fosforilasi
tingkat substrat tingkat substrat oksidatif

Maksimum per glukosa : kira-kira 38 ATP

Gambar 2.20 Molekul ATP hasil respirasi aerobik 1 molekul glukosa.


Setelah mempelajari glikolisis, dekarboksilasi oksidatif, maupun
siklus Krebs, apakah kalian dapat membandingkan energi yang dihasil-
kan kedua proses tersebut? Nah, agar kalian benar-benar memahami
perhitungan jumlah energi hasil respirasi aerobik, kerjakanlah rubrik
Telisik berikut ini.

T e l i s i k
Menghitung Jumlah Energi pada Respirasi Aerobik

Untuk menghitung jumlah energi total pada respirasi sel, ikutilah langkah-langkah sebagai berikut:
1. Buatlah tabel perhitungan, seperti di bawah ini.

Proses Pembentukan Energi
Tahapan atau (pada glikolisis, siklus Krebs, Sumber Penghasil
No Jumlah ATP
Siklus atau sistem transportasi Energi
elektron)
1. Glikolisis a. Fosforilasi tingkat substrat 2 ATP 2 ATP

b. Fosforilasi oksidatif 2 NADH 6 ATP

Dekarboksilasi oksidatif …………………. ………………….
2. Siklus Krebs a. Fosforilasi tingkat substrat …………………. ………………….

b. Fosforilasi oksidatif …………………. 18 ATP

c. …………………………. 2 FADH2 ………………….

Total ATP hasil respirasi aerobik (setiap 1 molekul glukosa) 38 ATP

2. Pelajari kembali uraian tentang tahapan respirasi aerobik, kemudian isilah tabel perhitungan tersebut.

Pada materi yang telah kalian pelajari, kalian telah mengetahui
tentang respirasi aerobik. Selanjutnya, kalian akan mempelajari ten- Galeri
tang respirasi anerobik. Simaklah uraian berikut. Dapatkah kita melakukan
respirasi anaerobik?
b. Respirasi Anaerobik
Pada saat kita berlari-lari,
Dalam reaksi oksidasi, tidak hanya terjadi penerimaan oksigen otot kita bekerja terlalu berat
saja. Proses pelepasan elektron juga merupakan reaksi oksidasi. Oleh dalam melakukan respirasi
karena itu, oksidasi tanpa oksigen masih dapat memungkinkan ter- sel. Akibatnya, jumlah perse-
diaan oksigen dalam tubuh
jadinya metabolisme. Berdasarkan kemampuan menggunakan oksigen semakin mengecil. Untuk
dalam respirasi, organisme dibedakan menjadi 2 yaitu organisme aero- memperoleh oksigen, kita
bik (menggunakan oksigen untuk respirasi) dan organisme anaerobik melakukan respirasi anaero-
bik melalui fermentasi asam
(mampu melakukan respirasi tanpa oksigen). Respirasi yang dapat laktat dengan mengubah
dilakukan dalam keadaan tanpa oksigen ini disebut respirasi anaero- piruvat menjadi asam laktat.
bik (bahasa Yunani, an = tanpa, aer = udara, dan bios = kehidupan). Timbunan laktat dapat
menyebabkan otot letih dan
Sementara respirasi aerobik menggunakan oksigen sebagai penerima nyeri. Nafas kita yang ter-
elektron terakhir, respirasi anaerobik menggunakan senyawa organik engah-engah adalah upaya
selain oksigen sebagai penerima elektron terakhir. Nah, proses perom- kita untuk mendapatkan
pasokan oksigen kembali.
bakan senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa yang
lebih sederhana, dengan penerima maupun pemberi elektron atau hi- id.wikipedia.org

drogen berupa senyawa organik disebut fermentasi.

Metabolisme
49

Pada bab sebelumnya, kalian telah mengetahui bahwa salah satu
sifat dari glikolisis adalah dapat terjadi secara aerob maupun anaerob.
Pada keadaan aerob, piruvat hasil glikolisis dapat melanjutkan tahapan
ke siklus Krebs. Pada keadaan anaerob, piruvat diubah menjadi produk
lain seperti etanol atau asam laktat melalui fermentasi. Oleh karena itu,
fermentasi dikatakan sebagai kelanjutan dari glikolisis. Proses respirasi
dan fermentasi tersebut dapat dilakukan pada suatu sel, tergantung
pada ada tidaknya oksigen.
glukosa

piruvat

tanpa O2 O2

mitokondria

asetil ko-A
etanol atau siklus
laktat Krebs

Gambar 2.21 Katabolisme glukosa pada keadaan aerob dan anaerob

Fermentasi dibedakan berdasarkan produknya, misalnya fer-
mentasi alkohol (produknya alkohol) dan fermentasi asam laktat
(produknya asam laktat). Penerima elektron pada proses fermentasi
dapat berupa asam piruvat, yaitu pada fermentasi asam laktat. Semen-
tara itu, penerima elektron pada fermentasi alkohol adalah asetaldehid.
Energi yang dihasilkan pada fermentasi lebih kecil dibandingkan ener-
gi hasil respirasi aerobik, yaitu 2 ATP : 38 ATP.
Selanjutnya, bagaimana proses yang terjadi selama fermentasi
alkohol dan fementasi asam laktat tersebut? Simaklah uraian berikut ini.
1) Fermentasi Alkohol
Setiap reaksi dalam metabolisme memerlukan bahan baku sebagi
substrat awal. Nah, seperti telah disebutkan sebelumnya bahwa glikoli-
sis dapat menggunakan bahan seperti karbohidrat, baik kompleks
(maltosa) maupun sederhana (glukosa). Demikian juga pada fermen-
tasi alkohol maupun asam laktat.
Pada fermentasi alkohol, piruvat hasil glikolisis akan mengalami
dekarboksilasi (melepas CO2) sehingga membentuk asetaldehid. Ka-
lian tentu masih mengingat bahwa glikolisis memerlukan NAD untuk


diubah menjadi NADH, bukan? Nah, pada fermentasi alkohol ini,
NADH yang dihasilkan tersebut digunakan untuk mereduksi asetalde-
hid menjadi etanol. Oleh karena itu, asetaldehid merupakan senyawa
organik sebagai penerima hidrogen terakhir pada fermentasi alkohol.

2 ADP + 2 P i 2 ATP

Glukosa Glikolisis 2 Piruvat

2 NAD+ 2 NADH 2 CO2
+ 2 H+

2 Etanol 2 Asetaldehida

Gambar 2.22 Skema fermentasi alkohol.

Kalian tentunya pernah, bahkan sering mengamati terjadinya fer-
mentasi alkohol. Dapatkah kalian menyebutkannya? Beberapa contoh
fementasi alkohol, antara lain: pada pembuatan tape singkong atau tape
ketan, bir, dan minuman anggur.
Beberapa organisme bersel satu yang berperan dalam fermenta-
si alkohol adalah ragi (khamir) dan bakteri. Saccharomyces cereviceae
merupakan khamir yang berperan dalam pembuatan tape. Alkohol
merupakan hasil fermentasi larutan gula oleh khamir. Untuk mengeta-
hui ada tidaknya aktivitas fermentasi alkohol pada bahan, dapat dilihat
berdasarkan gas CO2 yang dihasilkan (dilihat dari ada tidaknya gelem-
bung udara) dan ada tidaknya alkohol yang dihasilkan (dapat dicium
bau alkoholnya).
2) Fermentasi Asam Laktat
Lain halnya dengan fermentasi alkohol, pada fermentasi ini, piru-
vat tidak dikarboksilasi terlebih dahulu menjadi asetal-
dehid melainkan langsung direduksi oleh NADH men-
jadi asam laktat. Dengan demikian, piruvat merupakan 2 ADP + 2 P i 2 ATP

senyawa organik sebagai penerima hidrogen terakhir
pada fermentasi asam laktat. Asam laktat tersebut men-
Glukosa Glikolisis 2 Piruvat
galami ionisasi membentuk laktat.
Beberapa mikroorganisme seperti fungi (jamur
mikroskopis) dan bakteri tertentu (Lactobacillus sp.)
2 NAD+ 2 NADH
berperan dalam fermentasi asam laktat ini, antara lain: + 2 H+
dalam pembuatan susu, keju, dan minuman yoghurt.
Agar kalian dapat memahami dan mempraktekan 2 Laktat

tentang proses fermentasi, lakukan tugas di rubrik Per-
cobaan berikut ini. Gambar 2.23 Fermentasi asam laktat

Metabolisme
51

Percobaan
Mengamati Fermentasi Gula

A. Dasar Teori
Fermentasi merupakan proses perombakan senyawa-senyawa kompleks menjadi senyawa-
senyawa yang lebih sederhana dengan penerima maupun pemberi elektron atau hidrogen
berupa senyawa organik. Alkohol merupakan hasil fermentasi gula oleh khamir. Bahan dasar
fermentasi dapat berupa karbohidrat kompleks (singkong dan beras ketan) maupun karbohid-
rat sederhana seperti larutan gula. Untuk mengetahui ada tidaknya aktivitas fermentasi alkohol
pada bahan, dapat dilihat berdasarkan gas CO2 yang dihasilkan (dilihat dari ada tidaknya
gelembung udara) dan ada tidaknya alkohol yang dihasilkan (dapat dicium bau alkoholnya).
B. Tujuan
Mengetahui ada tidaknya fermentasi oleh ragi (khamir) pada roti.
C. Alat dan Bahan
1. Gelas ukur 250 ml
2. Sendok
3. Ragi roti kering
4. Tepung terigu
5. Minyak atau mentega
D. Cara kerja
1. Buatlah adonan dengan mencampur sedikit demi sedikit 50 gram tepung terigu dan 2 gram
ragi roti.
2. Tambahkan 30 ml air hangat, campurkan secara merata dengan menekan adonan meng-
gunakan sendok selama 5 menit.
3. Lapisilah gelas ukur dengan minyak atau mentega secara merata dan tipis. Kemudian ma-
sukkan adonan ke dalam gelas ukur dengan menekan adonan sampai ke dasar gelas.
Bacalah volume awal adonan tersebut.
4. Diamkan adonan dan simpan pada suhu kamar (27-30 °C) selama 90 menit.
5. Amatilah dan catat kenaikan volume adonan setiap 30 menit dan nyatakan dengan satuan ml.
E. Pembahasan
1. Apakah volume adonan semakin bertambah atau berkurang setiap 30 menit?
2. Gas apakah yang menyebabkan kenaikan volume tersebut?
3. Tuliskan persamaan reaksi fermentasi gula (glukosa) tersebut?
4. Khamir apakah yang kemungkinan berperan dalam fermentasi gula tersebut?
Catatan:
Kalian dapat merakit sendiri alat pengamatan fermentasi gula dengan menggunakan botol
bekas air mineral dan dipotong bagian ujungnya. Kemudian berilah skala (tanda) volume den-
gan spidol atau pena untuk pengamatan perubahan volume.

Nah, setelah kalian mempelajari katabolisme karbohidrat serta
respirasi aerobik, simaklah uraian tentang hubungan katabolisme kar-
bohidrat dengan katabolisme lemak dan protein berikut.
2. Hubungan antara Katabolisme Lemak, Protein, dan
Katabolisme Karbohidrat
Lemak merupakan molekul besar yang tersusun oleh 2 molekul
kecil, yaitu asam lemak dan gliserol. Lemak dapat tersusun oleh 2-20
atom karbon.


Lemak berfungsi sebagai cadangan energi yang tinggi. Satu gram
lemak mempunyai kandungan energi yang lebih besar (kira-kira 2 kali
Galeri
lipat) dibandingkan dengan 1 gram karbohidrat. Bagaimana hal ini Akibat Kelebihan Lemak
Jenuh
dapat terjadi?
Salah satu contoh dari asam lemak yang mempunyai jumlah atom Konsumsi asam lemak jenuh
karbon sama dengan glukosa (6 atom C) adalah asam heksanoat (heksa (mempunyai ikatan rangkap
pada strukturnya) yang
= enam). berlebihan dapat meng-
hambat sistem peredaran
CH3 – CH2 – CH2 – CH2 – CH2 – COOH darah. Penyakit ini disebut
atherosclerosis.
Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 3,
Lemak akan diuraikan menjadi asam lemak dan gliserol. Gliserol hlm. 57
dapat diubah menjadi gliseraldehid fosfat dalam siklus glikolisis (lihat
kembali Gambar 2.16.). Selanjutnya, akan masuk ke tahapan dekar-
boksilasi oksidatif, siklus Krebs, dan sistem transportasi elektron. Oleh
karena itu, dihasilkan energi yang setara dengan katabolisme karbo-
hidrat (glukosa) yaitu 38 ATP. Selanjutnya, bagaimana dengan asam
lemak hasil penguraian lemak?
Asam lemak akan dioksidasi menjadi asetil Ko-A. Oksidasi asam
heksanoat (6 atom C) akan menghasilkan 3 molekul asetil Ko-A (3
molekul masing-masing dengan 2 atom C) yang akan masuk ke siklus
Krebs. Cobalah kalian ingat kembali hasil akhir dari siklus Krebs. Pada
siklus Krebs tersebut dihasilkan 6 NADH, 3 FADH2, dan 2 ATP (dari
2 molekul asetil Ko-A yang berasal dari 1 molekul glukosa). Dengan
demikian, ATP yang dihasilkan oleh 3 molekul glukosa tentunya akan
menghasilkan jumlah ATP lebih besar dibandingkan katabolisme glu-
kosa. Oleh karena itu, semakin panjang rantai karbon penyusun asam
lemak semakin banyak jumlah energi yang dihasilkan. Selanjutnya,
bagaimana dengan katabolisme protein?
Pemecahan atau katabolisme protein dilakukan oleh organisme,
jika cadangan makanan berupa karbohidrat dan lemak telah habis. Se-
perti halnya karbohidrat dan lemak, protein juga merupakan molekul
besar yang tersusun oleh molekul-molekul yang lebih kecil, yaitu asam
amino. Oleh karena itu, protein akan dipecah menjadi asam-asam
amino penyusunnya. Asam-asam amino seperti tirosin dan fenilalanin
akan diubah menjadi fumarat. Metionin dan valin akan menjadi suk-
sinat, serta asam amino arginin, prolin, histidin, dan glutamin akan di-
ubah menjadi -ketoglutarat. Selanjutnya, asam-asam amino tersebut
masuk ke dalam siklus Krebs. Beberapa asam amino dapat mengalami
deaminasi atau pelepasan gugus aminnya (-NH2). Kerangka-kerangka
karbon hasil pemecahan asam amino tersebut akan masuk ke siklus
glikolisis, siklus Krebs dan dihasilkan jumlah energi yang setara dengan
katabolisme karbohidrat. Hubungan antara katabolisme karbohidrat
dengan katabolisme protein dan lemak dapat dilihat pada Gambar 2.24.

Metabolisme
53

Karbohidrat kompleks
Protein (polisakarida) Lemak

Asam Kerangka Gula sederhana
Gliserol
amino karbon (glukosa)

Deaminasi
Gliseraldehid fosfat
Glikolisis
NH2
(gugus amin) Piruvat

D. oksidatif
Oksidasi Asam
Asetil Ko-A lemak

Arginin, prolin,
histidin, dan
glutamin

Tirosin dan fumarat Siklus - ketoglutarat Glutamat
fenilalanin
Krebs

Metionin suksinat
dan valin

Gambar 2.24 Hubungan katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak

Setelah kalian mempelajari tentang katabolisme karbohidrat, pro-
tein, dan lemak maka ikutilah rubrik Uji Kompetensi berikut ini:

Uji Kompetensi a. fosforilasi
b. fosforilasi tingkat substrat
c. fosforilasi oksidatif
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 5. Jelaskan tahapan-tahapan yang terjadi
1. Apa yang dimaksud dengan respirasi? Sebut- pada siklus Krebs.
kan dan jelaskan macam respirasi. 6. Bandingkan jumlah energi atau ATP yang
2. Apa sajakah hasil akhir (senyawa) dari glikolisis, dihasilkan pada tahapan glikolisis, siklus
siklus Krebs, dan sistem transportasi elektron? Krebs, dan fosforilasi oksidatif pada sistem
3. Di manakah tempat terjadinya glikolisis, sik- transportasi elektron.
lus Krebs, dan sistem transportasi elektron di 7. Bandingkan jumlah energi (ATP) yang di-
dalam sel? hasilkan pada tahapan respirasi aerobik
4. Apa yang dimaksud dengan: dengan energi hasil fermentasi.


C. Anabolisme Galeri
Selain menghasilkan energi, metabolisme juga memerlukan energi Apa hubungan anabolisme
untuk menyusun senyawa-senyawa sederhana menjadi senyawa-senyawa dengan pertumbuhan?
yang dibutuhkan oleh tubuh melalui anabolisme. Misalnya, anabolisme
Salah satu tanda yang
lemak dapat menggunakan asetil Ko-A yang merupakan produk dari menunjukkan adanya per-
katabolisme. Glukosa dapat dibuat dari piruvat. Selain itu, asam-asam tumbuhan organisme adalah
amino penyusun protein dapat dibuat dengan memodiﬁkasi senyawa-se- terjadinya pembelahan sel.
Sebelum terjadi pembelahan
nyawa hasil siklus Krebs. Selanjutnya, lemak, protein, maupun glikogen sel tentunya diperlukan sinte-
hasil anabolisme dapat digunakan sebagai bahan baku cadangan dalam sis molekul atau senyawa-se-
katabolisme. Dengan demikian, katabolisme dan anabolisme merupakan nyawa untuk pertumbuhan.
Nah, agar organisme dapat
peristiwa yang saling berkaitan satu sama lain. tumbuh maka proses anabo-
Setiap organisme mempunyai kemampuan berbeda-beda dalam lisme atau sintesis senyawa-
memperoleh energi untuk melangsungkan aktivitas kehidupannya. senyawa tersebut harus
berlangsung lebih cepat
Oleh karena itu, organisme dibedakan menjadi beberapa kelompok ber- daripada perombakannya.
dasarkan sumber karbon, sumber donor elektron, dan sumber energinya. Salisbury & Ross, Fisiologi Tumbuhan 3,
hlm. 2

Tabel 2.2. Pengelompokan Organisme Berdasarkan Sumber C,
Donor Elektron, dan Sumber Energi

Kelompok Dasar pengelompokkan
organisme Sumber C (karbon) Donor elektron (e-) Sumber energi
Autotrof senyawa anorganik
Heterotrof senyawa organik
Organotrof senyawa organik
Litotrof senyawa anorganik
Fototrof cahaya atau sinar
Khemotrof bahan-bahan kimia
Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm. 182 (dengan pengembangan)
Berdasarkan sumber energinya, organisme dapat memperoleh ener-
gi dari cahaya atau sinar matahari maupun dari bahan-bahan kimia
di sekitar lingkungan hidupnya. Sebelum melanjutkan materi tentang
anabolisme yaitu fotosintesis dan kemosintesis, ikutilah rubrik Diskusi
berikut ini.

D i s k u s i
Menurut kalian, apakah manusia dapat membuat makanan sendiri dalam tubuhnya menggunakan energi
dari sinar matahari tanpa memperoleh suplai makanan dari luar? Diskusikan dan jelaskan bersama
kelompok kalian manfaat energi matahari bagi kehidupan manusia? Apa yang akan terjadi pada seluruh
kehidupan organisme jika tidak ada sinar matahari?

1. Fotosintesis
Tumbuhan dan alga hijau mempunyai kemampuan untuk menggu-
nakan senyawa anorganik seperti CO2, dan H2O, serta bantuan cahaya
matahari untuk mensintesis karbohidrat. Proses tersebut terjadi melalui

Metabolisme
55

peristiwa yang disebut fotosintesis. Oleh karena itu, organismenya bersi-
fat fotoautotrof. Beberapa organisme fotoautotrof meliputi tumbuhan
seperti lumut, pakis, tumbuhan paku, tumbuhan berbunga, alga hijau
(rumput laut), dan Euglena. Bakteri sulfur merupakan contoh organ-
isme khemotrof (akan dibahas pada kemosintesis). Fotosintesis meru-
pakan satu-satunya penghasil makanan yang diperlukan bagi seluruh
kehidupan organisme, termasuk manusia (heterotrof).
Penelitian pertama tentang fotosintesis dilakukan oleh van
Gambar 2.25 Contoh bakteri Helmont (1648). Dari hasil penelitiannya, dia menyatakan bahwa ber-
sulfur
tambahnya berat tumbuhan (yang telah ditanam selama lebih dari 5
tahun) disebabkan oleh pasokan air. Selanjutnya, berdasarkan peneli-
tian Joseph priestly, tikus dan lilin yang menyala akan mati jika berada
pada ruangan yang tertutup. Tanaman juga akan mati jika berada pada
ruangan yang kekurangan oksigen. Sementara itu, menurut seorang
dokter dari Belanda yaitu Ingen-Housz, bila tanaman yang berada
Galeri pada ruangan tersebut disinari, maka tikus dan lilin dapat hidup den-
gan menghabiskan oksigen yang dihasilkan dari tanaman. Selanjutnya,
dari hasil penelitian Senebier, diketahui bahwa pertumbuhan tanaman
ditandai dengan meningkatnya kandungan karbon. Menurutnya, kar-
bon dioksida akan diuraikan dan karbon tersebut akan bergabung de-
ngan senyawa organik pada tanamannya dengan melepaskan oksigen.
Berikut ini persamaan fotosintesis yang menghasilkan produk
karbohidrat (dalam hal ini glukosa), berdasarkan penelitian-penelitian
sebelumnya:
6CO2 + 12H2O + energi cahaya C6H12O6 + 6O2 + 6H2O
Joseph Priestly adalah
atau disederhanakan menjadi
seorang ahli kimia yang 6CO2 + 6H2O + energi cahaya C6H12O6 + 6O2
lahir pada tanggal 13 Maret
1733 di Fieldhead, Yorkshire,
Inggris. Semasa mudanya, Pada sel tumbuhan terdapat bagian yang berukuran kecil dan ter-
ia dididik untuk menjadi pen- susun oleh zat putih telur dengan struktur (memipih) dan fungsi ter-
deta. Ia belajar di Akademi
tentu, disebut plastida. Plastida dibedakan menjadi plastida berpigmen
Daventry dan di sana mulai
tertarik dengan ilmu alam dan tidak berpigmen. Kloroplas merupakan salah satu plastida yang
(fisika). Setelah menjadi berpigmen tersebut.
pendeta pada tahun 1755,
Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya bahwa fotosintesis ter-
ia mengajar di Akademi
Warington, Lancashire lalu jadi pada tumbuhan yang berwarna hijau. Bahan-bahan yang dapat
menulis buku Rudiments of menyerap cahaya tampak disebut pigmen. Warna hijau pada bagian
English Grammar (1766). tumbuhan disebabkan oleh pigmen hijau (pigmen yang memantulkan
Pertemuannya dengan
Benjamin Franklin di London atau meneruskan cahaya hijau) yang terkandung di dalam kloroplas,
(tahun 1976) mendorongnya yaitu kloroﬁl.
untuk melakukan eksperimen Pada setiap millimeter persegi permukaan daun terdapat sekitar ½
di bidang kelistrikan, hingga
akhirnya ia menulis buku The
juta kloroplas. Oleh karena itu, daun merupakan bagian yang domi-
History of Electricity. nan berwarna hijau dan merupakan tempat utama untuk fotosinte-
Microsoft Encarta Premium 2006 sis pada sebagian besar tumbuhan. Selain itu, fotosintesis juga dapat
terjadi pada bagian batang yang hijau dan buah yang belum masak.


Kloroplas terdapat pada bagian dalam daun yang tersusun oleh sel-sel
hidup dan dapat melakukan proses-proses fisiologi, disebut mesofil. Di
dalam kloroplas terdapat cairan atau fluida kental disebut stroma dan
membran-membran halus berbentuk pipih seperti koin, sebagai tempat penampang
klorofil, disebut membran tilakoid. Di dalam membran tersebut terdapat melintang

ruangan yang disebut ruang tilakoid (lumen). Tumpukan dari beberapa
membran tilakoid membentuk struktur yang disebut grana (tunggal =
granum). Kloroplas diselubungi oleh 2 membran, yaitu membran dalam
dan membran luar. Pada fotosintesis, masuknya karbondioksida ke daun
dan keluarnya oksigen yang dihasilkan, melewati struktur yang disebut
stomata (tunggal = stoma, dalam bahasa Yunani berarti mulut).
Sebagaimana rangkaian reaksi kimia pada respirasi, rangkaian
CO2 O2
reaksi kimia pada fotosintesis merupakan reaksi penyederhanaan dari 2
stomata
tahapan reaksi dalam fotosintesis. Kedua reaksi tersebut adalah reaksi
terang (disebut bagian foto) dan reaksi gelap atau siklus Calvin (dise-
but bagian sintesis).
a. Reaksi Terang
Pada reaksi terang, energi yang berasal dari matahari (energi caha-
ya) akan diserap oleh klorofil dan diubah menjadi energi kimia (untuk
mensintesis NADPH dan ATP) di dalam kloroplas. Reaksi terang ter- sel mesofil
jadi di dalam grana. Salah satu pigmen yang berperan secara langsung
dalam reaksi terang adalah klorofil a. Di dalam membran tilakoid,
klorofil bersama-sama dengan protein dan molekul organik berukuran membran
kecil lainnya membentuk susunan yang disebut fotosistem. Beberapa luar
grana
ratus klorofil a, klorofil b, dan karotenoid membentuk suatu kumpu- kloroplas

lan sebagai “pengumpul cahaya” yang disebut kompleks antena. Sebe-
lum sampai ke pusat reaksi, energi dari partikel-partikel cahaya (foton)
akan dipindahkan dari satu molekul pigmen ke molekul pigmen yang
lain. Pusat reaksi merupakan molekul klorofil pada fotosistem, yang
berfungsi sebagai tempat terjadinya reaksi kimiawi (reaksi cahaya) fo- stroma ruang
tilakoid
tosintesis pertama kalinya. tilakoid
membran
Di dalam membran tilakoid terdapat 2 macam fotosistem berdasar- dalam
kan urutan penemuannya, yaitu fotosistem I dan fotosistem II. Setiap Gambar 2.26 Kloroplas
fotosistem tersebut mempunyai klorofil pusat reaksi yang berbeda, ter-
gantung dari kemampuan menyerap panjang gelombang cahaya. Klorofil
pusat reaksi pada fotosistem I disebut P700, karena mampu transfer
elektron
menyerap panjang gelombang cahaya 700 nm (spektrum- foton klorofil
pusat reaksi akseptor
nya sangat merah), sedangkan pada fotosistem II disebut elektron primer
e-
P680 (spektrum merah). pusat reaksi
Kalian tentu masih ingat bahwa di dalam fotosistem ter-
dapat ratusan antena atau klorofil. Oleh karena itu, aliran elek-
tron pada reaksi terang akan mengikuti suatu rute tertentu. transfer
Selanjutnya, bagaimanakah proses aliran elektron pada reaksi energi antena
molekul
terang? Ada 2 kemungkinan aliran elektron pada reaksi terang. pigmen

Nah, untuk menjawab hal tersebut simaklah uraian berikut. Gambar 2.27 Kerja fotosistem

Metabolisme
57

1) Aliran Elektron Non-siklis
Langkah awal dari reaksi terang adalah transfer elektron tereksitasi
dari kloroﬁl pusat reaksi menuju molekul khusus yang disebut akseptor
elektron primer. Air (H2O) diuraikan menjadi 2 ion hidrogen dan 1
atom oksigen kemudian melepaskan O2. Elektron yang berasal dari air
(H2O) menggantikan elektron yang hilang pada P680. Sebagaimana
sistem transportasi elektron pada respirasi aerobik, transport elektron
pada reaksi terang ini melalui rantai transport elektron menuju foto-
sistem I (P700). Secara berturut-turut, rantai elektron tersebut yiatu:
plastokuinon (Pq), merupakan pembawa elektron; kompleks sitokrom;
dan plastosianin (Pc), merupakan protein yang mengandung tembaga.
Adanya aliran elektron ini akan menghasilkan energi-energi yang ke-
mudian tersimpan sebagai ATP. Pembentukan ATP yang mengguna-
kan energi cahaya melalui aliran elektron non siklis pada reaksi terang
ini disebut fotofosforilasi non siklis.

Ra
nt
ai
Akseptor tra
primer ns
po
re
Akseptor lek
primer Ra 2e- Fd tro
nt n
ai NADP+
2e- Pq tra +
ns NADP+
po reduktase 2H+
re
le
Kompleks ktro NADPH
sitokrom n 2e- +
+ H2 O H+
2H
+ Pc
1 Cahaya
/ O
2 2 2e-
Cahaya P700

P680

Aliran
elektron Fotosistem I
menyediakan
energi untuk
Fotosistem II sintesis ATP
kemiosmotik
Gambar 2.28
ATP
Aliran non-siklis reaksi
terang

Setelah elektron mencapai fotosistem I (P700), elektron ditangkap
oleh akseptor primer fotosistem I. Elektron melalui rantai transport
elektron ke-dua, yaitu melalui protein yang mengandung besi atau
+
feredoksin (Fd). Selanjutnya, enzim NADP reduktase mentransfer
elektron ke NADP+ sehingga membentuk NADPH yang menyimpan
elektron berenergi tinggi dan berfungsi dalam sintesis gula dalam siklus
berikutnya yaitu siklus Calvin. Dengan demikian, reaksi terang meng-
hasilkan ATP dan NADPH.
2) Aliran elektron siklis
Pada aliran elektron siklis ini, elektron dari akseptor primer fo-
tosistem I dikembalikan ke fotosistem I (P700) melalui feredoksin,
kompleks sitokrom, dan plastosianin. Oleh karena itu, pada aliran si-


klis ini menyebabkan produksi ATP bertambah tetapi tidak terbentuk Akseptor
primer
NADPH serta tidak terjadi pelepasan molekul O2. Proses pembentuk-
2e-
an ATP melalui aliran siklis ini disebut fotofosforilasi siklis. Perhati- Fd
kan Gambar 2.29.
b. Reaksi Gelap (Siklus Calvin) Kompleks
sitokrom
Bahan-bahan yang dihasilkan dari reaksi terang akan digu-
Pc
nakan dalam siklus Calvin. ATP digunakan sebagai sumber ener-
gi dan NADPH sebagai tenaga pereduksi untuk penambahan
elektron berenergi tinggi. Siklus Calvin terjadi pada bagian
kloroplas yaitu stroma. Pada reaksi gelap ini, bahan untuk Energi untuk sintesis
fotosintesis (CO2) nantinya akan dibentuk menjadi molekul ATP kemiosmotik Fotosistem I

gula setelah melalui 3 tahapan, antara lain: ATP

1) Fiksasi Karbon Gambar 2.29 Aliran siklis reaksi
terang
Pada tahap ini, gula berkarbon 5 yang disebut ribulosa 1,5 bis-
fosfat (RuBP) mengikat CO2 membentuk senyawa intermediate yang
tidak stabil, sehingga terbentuk 3-fosfogliserat. Pembentukan tersebut
dikatalisis oleh enzim RuBP karboksilase atau rubisko.
Sebagian besar tumbuhan dapat melakukan fiksasi karbon dan meng-
hasilkan senyawa (produk) pertama berkarbon 3, yaitu 3-fosfogliserat.
Oleh karena itu, tumbuhan yang dapat memfiksasi CO2 ini H2O CO2
disebut tumbuhan C3. Contohnya adalah tanaman
padi, gandum, dan kedelai. Pada beberapa tumbuhan, Cahaya NADP+

fiksasi karbon mendahului siklus Calvin dengan cara ADP
membentuk senyawa berkarbon 4 sebagai produk Reaksi Siklus
terang Calvin
pertamanya. Tumbuhan seperti ini disebut tumbuh-
an C4. Contohnya adalah tebu, jagung, dan anggota ATP
rumput-rumputan. NADPH
Tidak seperti pada tumbuhan C3 dan C4, tum-
buhan kaktus dan nanas membuka stomatanya pada O2 CH2O (gula)
malam hari dan menutupnya pada siang hari. Pada saat stomata
Gambar 2.30 Masuknya produk
terbuka, tumbuhan mengikatkan CO2 pada berbagai asam or- reaksi terang ke siklus Calvin
ganik. Cara fiksasi karbon ini pertama kali dtiemukan pada tumbuhan
famili Crassulaceae (tumbuhan penyimpan air) dan disebut metabolisme
asam krasulase (Crassulacean Acid Metabolism) sehingga tumbuhannya
disebut tumbuhan CAM. Asam organik (senyawa intermediate) yang
dibuat pada malam hari disimpan dalam vakuola sel mesofil sampai
pagi hari. Pada siang hari (stomata tertutup), reaksi terang dapat me-
masok ATP dan NADPH untuk siklus Calvin. Pada saat itu, asam
organik melepaskan CO2 dan memasuki molekul gula (RuBP) dalam
kloroplas. Dengan demikian, baik tumbuhan C3, C4, maupun CAM
akan menggunakan siklus Calvin setelah fiksasi CO2, untuk memben-
tuk molekul gula dari karbondioksida.
2) Reduksi
Setiap molekul 3-PGA menerima gugus fosfat dari ATP sehingga
terbentuk 1,3 bisfosfogliserat. Elektron dari NADPH mereduksi 1,3

Metabolisme
59

bisfosfogliserat dan terbentuk 6 molekul gliseraldehid 3-fosfat (G3P),
yang dikatalisis oleh G3P dehidrogenase. Satu molekul G3P akan ke-
luar sebagai molekul gula atau glukosa dan senyawa organik lain yang
diperlukan tumbuhan, sedangkan 5 molekul G3P yang lain akan ma-
suk ke tahapan regenerasi.
3) Pembentukan kembali (regenerasi) RuBP
Pada tahapan terakhir siklus Calvin ini, RuBP sebagai pengikat
CO2 dibentuk kembali oleh 5 molekul G3P. RuBP siap untuk mengi-
kat CO2 kembali dan siklus Calvin dapat berlanjut kembali.
Masukan Dengan demikian, molekul gula tidak
3 akan terbentuk hanya dengan reaksi terang
CO2
atau siklus Calvin saja. Oleh karena itu, kedua
proses tersebut merupakan gabungan proses
Rubisko untuk terjadinya fotosintesis.
Senyawa intermediate Pada materi sebelumnya, kalian telah
Ribulosa bisfosfat 3-Fosfogliserat ATP mempelajari bahwa fotosintesis menghasilkan
(RuBP) molekul gula. Gula yang dibuat dalam klo-
roplas tersebut akan digunakan untuk proses
1,3-Bisfosfogliserat
respirasi tumbuhan atau menyusun senyawa
ATP organik lainnya dalam sel tumbuhan. Gula
Gliseraldehida 3-fosfat tersebut akan diedarkan ke seluruh bagian
G3P (G3P)
tumbuhan, dalam bentuk gula sederhana se-
perti glukosa. Molekul-molekul gula berlebih
yang terbentuk selama fotosintesis dan tidak
Glukosa dan diedarkan, akan menumpuk atau disimpan di
senyawa organik lain
dalam plastida sebagai sumber cadangan ener-
Gambar 2.31 Tahapan siklus gi dalam bentuk amilum atau pati (polisakarida).
Calvin
Lalu, bagaimanakah kita dapat membuktikan adanya fotosintesis
dan respirasi pada tumbuhan? Agar dapat menjawabnya, lakukanlah
rubrik Percobaan berikut.

Percobaan
Mengetahui Adanya Fotosintesis dan Respirasi pada Tumbuhan

A. Dasar Teori
Fotosintesis dan respirasi merupakan dua reaksi penghasil energi pada tumbuhan. Fotosintesis
berlangsung selama siang hari, sedangkan respirasi terjadi pada siang dan malam hari. Untuk
melakukan fotosintesis, tumbuhan memerlukan CO2, H2O (air), dan cahaya sehingga dihasilkan
karbohidrat (senyawa gula). Sementara itu pada respirasi tumbuhan, gula dirombak menjadi
CO2 dan H2O dengan bantuan oksigen.
B. Tujuan
Membuktikan fotosintesis dan respirasi pada tumbuhan.
C. Alat dan Bahan
1. Tiga stoples dengan tutupnya 3. Pensil
2. Air suling 4. Dua tanaman air


5. Indikator brom timol biru 7. Lampu duduk
6. Kertas aluminium berukuran 30 x 30 cm
D. Cara Kerja
1. Bilaslah stoples menggunakan air suling.
2. Nomorilah stoples 1, 2, dan 3 menggunakan pensil
agar tulisan tidak mudah luntur terkena air.
3. Masukkan tanaman dan air dalam stoples 1 dan 2.
Stoples 1 digunakan sebagai kontrol sehingga tana- pembungkus dari
kertas alumunium
man tidak dimasukkan ke dalamnya.
kontrol
4. Isilah ketiga stoples dengan indikator brom timol
biru.
1
5. Tutuplah setiap stoples, kecuali stoples 1 ditutup 2
3

menggunakan aluminium foil agar cahaya tidak tanaman air
masuk dalam stoples.
Gambar 2.32 Ketiga stoples diletakkan
6. Letakkan ketiga stoples kira-kira 20 cm di depan + 20 cm di depan lampu duduk.
lampu duduk (lihat Gambar 2.32).
7. Periksalah warna larutan dalam stoples, setiap 1 jam selama 8 jam. Usahakan segera menu-
tup kembali stoples 1 menggunakan aluminium foil.
8. Catatlah hasil pengamatan kalian.
Catatan: Indikator brom timol biru bisa digunakan untuk menguji adanya CO2. Adanya CO2
menyebabkan warna biru pada larutan cepat berubah menjadi hijau atau kuning, tergantung
banyak sedikitnya CO2.
E. Pembahasan
1. Bagaimanakah perubahan warna larutan dalam stoples 1, 2, dan 3? Jelaskan mengapa
demikian.
2. Kapankah fotosintesis berlangsung? Di dalam stoples berapakah terjadinya?
3. Kapankah respirasi berlangsung? Di dalam stoples berapakah terjadinya?
4. Manakah stoples yang mengandung CO2 paling banyak? Jelaskan.

Sebagaimana telah kalian ketahui bahwa proses fotosintesis me-
merlukan cahaya dan CO2. Oleh karena itu, faktor lingkungan seperti
cahaya dan pasokan CO2 di dalam sel dapat memengaruhi kecepatan
fotosintesis. Faktor-faktor tersebut dapat saling berinteraksi dalam me-
mengaruhi fotosintesis. Jika intensitas cahaya rendah maka kecepatan
fotosintesis akan rendah pula. Pada keadaan ini, cahaya dikatakan seb-
agai faktor pembatas. Salah satu cara untuk menentukan kecepatan fo-
tosintesis adalah dengan mengamati pembentukan oksigen. Pada saat
intensitas cahaya mencapai titik tertentu (jenuh cahaya pada kondisi
percoban) maka tidak akan memengaruhi produksi oksigen. Keadaan
tersebut kemungkinan disebabkan CO2 menjadi faktor pembatas. Nah,
jika konsentrasi CO2 tersebut ditingkatkan maka kecepatan fotosin-
tesis akan meningkat dengan meningkatnya intensitas cahaya. Selain
cahaya dan CO2, suhu juga dapat memengaruhi kecepatan fotosintesis
jika cahaya bukan sebagai faktor pembatas.
Menurut F.F. Blackman (tahun 1905), fotosintesis dapat ber-
langsung jika ada cahaya dan akan berhenti jika tidak ada cahaya. Fo-
tosintesis terdiri dari reaksi fotokimia dan reaksi enzimatis. Kondisi

Metabolisme
61

tanpa cahaya (gelap) dapat menghambat pembentukan O2 melalui reaksi fotokimia. Selain faktor
lingkungan, faktor dalam juga dapat mempengaruhi kecepatan fotosintesis, antara lain: konsentrasi
enzim, kekurangan air, dan konsentrasi kloroﬁl.
Untuk mengetahui pengaruh faktor luar terhadap fotositesis, lakukanlah tugas di rubrik Perco-
baan berikut ini.

Percobaan
Mengetahui Pengaruh Cahaya terhadap Fotosintesis

A. Dasar Teori
Fotosintesis dipengaruhi oleh faktor lingkungan dan faktor dalam. Faktor lingkungan meli-
puti CO2, suhu, dan intensitas cahaya. Sementara itu, faktor dalam meliputi konsentrasi enzim,
kekurangan air, dan konsentrasi klorofil. Fotosintesis dapat berlangsung jika ada cahaya dan
akan berhenti jika tidak ada cahaya (gelap). Keadaan tanpa cahaya (gelap) dapat mengham-
bat pembentukan O2 melalui reaksi fotokimia.
B. Tujuan
Mengamati dan mengetahui pengaruh suhu terhadap fotosintesis den-
gan mengukur banyaknya oksigen (O2) yang dihasilkan.
C. Alat dan Bahan
1. Tanaman air Hydrilla sp.
2. Air jernih
3. Larutan NaHCO3 (Na-bikarbonat)
4. Gelas becker atau bejana gelas
5. Corong kaca
6. Tabung reaksi
7. Hand counter (alat penghitung) Gambar 2.33 Percobaan
fotosintesis Hydrilla sp.
8. Timer (pencatat waktu)
D. Cara Kerja
1. Siapkan air jernih dalam 2 gelas becker dan tambahkan bebera-
pa tetes ½ % NaHCO3.
jumlah gelembung

2. Potonglah batang tanaman Hydrilla sp. kira-kira 10 cm.
3. Masukkan tanaman tersebut secara terbalik (dengan bagian
pangkal menghadap ke pipa corong). Pipa corong menghadap
ke atas dan diatasnya ditutup tabung reaksi yang telah diisi air.
4. Simpanlah tanaman dalam gelas becker pada 3 tempat yang a b c
perlakuan cahaya
berbeda, yaitu (a) di dalam ruangan (almari), (b) di bawah po-
hon yang rindang, dan (c) di lapangan terbuka dengan intensitas Gambar 2.34 Hubungan
cahaya matahari cukup tinggi. cahaya Vs laju fotosintesis

5. Amatilah oksigen (O2) yang terbentuk melalui gelembung-gelembung gas yang dihasilkan.
Hitung dan catatlah banyaknya gelembung yang dihasilkan pada masing-masing tana-
man dengan hand counter selama 5 menit.
6. Buatlah grafik yang menunjukkan hubungan antara cahaya dan laju fotosintesis.
E. Pembahasan
1. Pada perlakuan manakah tidak dihasilkan gelembung, paling sedikit gelembungnya, atau
paling banyak gelembungnya?
2. Bagaimanakah kesimpulan dari grafik yang kalian peroleh?
3. Apakah manfaat cahaya bagi tanaman Hydrilla sp. tersebut?


2. Kemosintesis
Tumbuhan hijau menggunakan energi cahaya untuk membentuk
bahan makanan berupa karbohidrat atau glukosa. Hal ini tidak terjadi
pada beberapa bakteri, seperti bakteri sulfur dan bakteri besi.
Bakteri sufur menggunakan energi dari senyawa kimia yaitu hidro-
gen sulﬁda (H2S) dan juga CO2 untuk membentuk karbohidrat. Proses
pembentukan bahan makanan dengan menggunakan energi dari bahan-
bahan kimia disebut kemosintesis. Bakteri tersebut menguraikan H2S
menjadi atom hidrogen dan sulfur. Kemudian pada reaksi gelap, atom-
atom hidrogen digunakan untuk mereduksi CO2 dalam membentuk
gula atau karbohidrat. Proses tersebut tidak melepaskan oksigen, tetapi
menghasilkan sulfur. Persamaan reaksinya sebagai berikut:
CO2 + 2H2S (CH2O) + H2O + 2S
Nah, agar kalian dapat memahami tentang anabolisme dengan
baik, lakukanlah rubrik Telisik dan Uji Kompetensi berikut ini.

T e l i s i k
Merancang Kegiatan Fermentasi Tape Ketan
Lakukanlah kegiatan ini di rumah kalian masing-masing, agar kalian dapat mempraktekkan proses fer-
mentasi sederhana. Langkah-langkahnya sebagai berikut:
1. Tanaklah beras ketan, kemudian dinginkanlah.
2. Setelah dingin, taburkan ragi tape secara merata pada beras ketan.
3. Bungkuslah ketan tersebut dengan daun atau plastik kemudian simpanlah di tempat tertutup selama
48 jam pada suhu kamar.
4. Setelah 48 jam, tentukan rasa dan baunya.
5. Organisme apa yang berperan pada fermentasi tersebut?
6. Ceritakan keseluruhan kegiatan fermentasi kalian dari tahap awal sampai keterangan hasil yang
kalian peroleh, di depan kelas.

Uji Kompetensi 3. Sebutkan 2 kemungkinan tahapan aliran
elektron pada reaksi terang dan 3 tahapan
pada reaksi gelap.
4. Apa sajakah hasil (produk) dari reaksi
1. Apa yang dimaksud fotosintesis? Tuliskan
terang dan reaksi gelap?
persamaan reaksi fotosintesis dalam meng-
5. Sebutkan faktor lingkungan dan faktor
hasilkan karbohidrat.
dalam yang mempengaruhi fotosintesis.
2. Di manakah tempat terjadinya reaksi terang
6. Berikan contoh bakteri yang melakukan ke-
dan reaksi gelap?
mosintesis? Apa sajakah hasil yang diperoleh.

Metabolisme
63

Ikhtisar
1. Metabolisme merupakan suatu rangkaian atau proses yang terarah dan teratur di dalam sel tubuh
melalui reaksi-reaksi kimiawi, sehingga diperlukan atau dihasilkan bahan-bahan tertentu seperti
unsur, molekul, senyawa, atau energi.
2. Metabolisme dibedakan menjadi katabolisme dan anabolisme. Katabolisme adalah proses
perombakan senyawa-senyawa yang kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana melalui
reaksi-reaksi kimiawi, sehingga dihasilkan energi. Anabolisme adalah proses pembentukan
senyawa-senyawa kompleks dari senyawa-senyawa yang lebih sederhana melalui reaksi-reaksi
kimiawi, sehingga diperlukan adanya energi.
3. Sebagian besar enzim tersusun oleh 2 bagian, yaitu bagian yang berupa protein, disebut apoenzim
dan bagian non protein yang disebut kofaktor (dapat berupa koenzim atau gugus prostetik).
4. Terdapat 2 teori tentang kerja enzim, yaitu model gembok – kunci (lock and key) dan teori ketepatan
induksi (induced fit theory).
5. Beberapa sifat enzim, antara lain: enzim sebagai biokatalisator suatu reaksi, bekerja secara khusus,
dapat bekerja secara bolak balik (reversibel), berwujud sebagai koloid, rusak jika kena panas
(termolabil), dan dapat diekstraksi dari sel tanpa kehilangan aktivitas katalitiknya.
6. Faktor yang menghambat kerja enzim, antara lain: inhibitor (reversibel dan irreversibel), zat-zat
pengaktif (aktivator), suhu, pH, hasil akhir, konsentrasi enzim, konsentrasi substrat, dan air.
8. Enzim digolongkan berdasarkan apa yang terjadi di dalam reaksi. Enzim digolongkan menjadi
oksidoreduktase (dehidrogenase, oksidase, dan hidroksilase), transferase, hidrolase (peptidase,
esterase, glikosidase, dan fosfatase), liase, ligase, dan isomerase.
9. Respirasi merupakan reaksi kimia sel untuk merombak senyawa kompleks menjadi senyawa
sederhana dengan menghasilkan energi. Respirasi dibedakan menjadi dua macam, yaitu respirasi
aerobik dan respirasi anaerobik.
10. Secara umum, reaksi respirasi aerobik dibedakan menjadi 3 tahapan, yaitu glikolisis, dekarboksilasi
oksidatif dan daur Krebs, serta rantai transportasi elektron respirasi.
11. Glikolisis adalah rangkaian reaksi kimia penguraian glukosa (yang memiliki 6 atom C) menjadi asam
piruvat (senyawa yang memiliki 3 atom C), NADH, dan ATP Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di
.
sitoplasma (sitosol). Glikolisis terjadi melalui 10 tahapan, yang terdiri dari 5 tahapan penggunaan
energi dan 5 tahapan pelepasan energi. Hasil akhir glikolisis adalah 2ATP + 2NADH.
12. Pembentukan ATP dapat terjadi dengan cara fosforilasi tingkat substrat dan fosforilasi oksidatif.
Respirasi aerobik menghasilkan sebanyak 38 total ATP .
13. Hasil akhir glikolisis (1 molekul glukosa) adalah 2 piruvat, 2 NADH, dan 2 ATP Hasil akhir siklus Krebs
.
adalah 6 NADH, 2 FADH, dan 2 ATP .
14. Elektron-elektron yang dibawa oleh NADH dan FADH2 hasil glikolisis dan siklus Krebs akan masuk ke
dalam sistem transportasi elektron pada membran dalam mitokondria untuk membentuk ATP .
15. Fermentasi dibedakan berdasarkan produknya, misalnya fermentasi alkohol (produknya alkohol)
dan fermentasi asam laktat (produknya asam laktat). Beberapa organisme bersel satu yang
berperan dalam fermentasi alkohol adalah ragi (khamir) dan bakteri. Saccharomyces cereviceae
merupakan khamir yang berperan dalam pembuatan tape.
16. Organisme dibedakan menjadi beberapa kelompok berdasarkan sumber karbon (autotrof dan heterotrof),
sumber donor elektron (organotrof dan litotrof), dan sumber energinya (fototrof dan kemotrof).
17. Tumbuhan dan alga hijau dapat melakukan fotosintesis, yaitu menggunakan senyawa anorganik
seperti CO2 dan H2O, serta bantuan cahaya matahari untuk mensintesis karbohidrat.
18. Proses pembentukan bahan makanan dengan menggunakan energi dari bahan-bahan kimia
disebut kemosintesis. Contohnya pada bakteri sulfur dan bakteri besi.


ATP Adenosin trifosfat, merupakan suatu nukleotida Oksidasi Peristiwa senyawa atau unsur melepas
(monomer atau penyusun asam nukleat) dan dapat elektron, hidrogen, energi atau menerima oksigen
mengeluarkan energi bebas, ketika ikatan fosfatnya Reaksi enzimatis Reaksi kimia yang melibatkan
dihidrolisis, sehingga digunakan untuk anabolisme enzim
Ekstraksi Proses pemisahan, pengambilan, atau Reaksi fotokimia Reaksi atau perubahan materi
pengeluaran suatu komponen (bagian) campuran yang melibatkan energi cahaya
dari campurannya
Reaktan Disebut pereaksi, merupakan zat yang
Elektron Bagian dari atom yang mempunyai berperan langsung dalam pembentukan produk
muatan negatif selama reaksi kimia
Energi Sesuatu yang mempunyai kemampuan Reduksi Peristiwa senyawa atau unsur menerima
untuk melakukan kerja atau usaha. Keberadaannya elektron, hidrogen, energi, atau melepas oksigen
tidak terlihat kecuali akibat yang ditimbulkan
Reversibel Sifat reaksi yang dapat balik atau
Flavoprotein Protein yang mengandung pigmen kuning kembali lagi seperti semula (reaksi 2 arah)
(flavin) dan dapat mentransfer elektron ke sitokrom
Sitokrom Protein yang mengandung besi dan
Koloid Bentuk yang terdiri dari zat atau bahan merupakan komponen sistem transportasi elektron
pemecah (pendispersi) dan zat terdispersi (zat dalam mitokondria dan kloroplas
pemecah, agar menjadi bagian yang sangat halus),
Termolabil Sifat yang mudah dipengaruhi oleh
hanya dapat dilihat dengan mikroskop ultra
perubahan suhu (misalnya mudah rusak karena
NAD+ Koenzim yang terdapat pada semua sel dan suhu panas atau tinggi)
membantu enzim memindahkan elektron selama
reaksi redoks metabolisme

Ulangan Harian

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. d. fermentasi alkohol dan fermentasi
asam laktat
1. Metabolisme dibedakan menjadi dua ber- e. fotosintesis dan kemosintesis
dasarkan kebutuhan energi dan reaksinya,
yaitu . . . . 3. Keseluruhan enzim lengkap yang terdiri
a. respirasi aerobik dan respirasi anaerobik dari komponen protein dan komponen
b. anabolisme dan katabolisme non protein disebut . . . .
c. fotosintesis dan respirasi a. apoenzim
d. fotosintesis dan fermentasi b. koenzim
e. kemosintesis dan fotosintesis c. kofaktor
d. holoenzim
2. Berikut adalah contoh anabolisme, yakni . . . . e. gugus prostetik
a. glikolisis dan siklus Krebs
b. siklus Krebs dan siklus Calvin 4. Bagian dari enzim yang merupakan kom-
c. respirasi aerobik dan respirasi anaerobik ponen non protein berupa molekul anor-
ganik disebut . . . .

Metabolisme
65

a. apoenzim 4) Antibiotik
b. koenzim 5) Penisilin
c. kofaktor 6) Asam malonat
d. holoenzim Yang merupakan inhibitor kompetitif
e. gugus prostetik adalah . . . .
a. 1 dan 2
5. Berikut yang merupakan contoh koenzim
adalah . . . . b. 3, 4, dan 5
a. Mg2+ c. 1 dan 6
b. NAD+ d. 1
c. Fe2+ e. 6
d. Mn 9. Hasil dari respirasi aerobik dapat berupa . . . .
e. Zn a. CO2 dan H2O
6. Berikut yang merupakan salah satu sifat b. CO2 dan O2
enzim adalah . . . . c. H2O dan O2
a. enzim dapat menaikkan energi akti- d. C6H12O6 dan O2
vasi e. C6H12O6 dan ATP
b. enzim dapat berikatan dan dapat men-
10. Tahapan respirasi aerobik berturut-turut
genal bermacam-macam substrat
adalah . . . .
c. enzim dapat menurunkan energi akti-
a. dekarboksilasi oksidatif, glikolisis, sik-
vasi
lus Krebs, dan STE
d. enzim ikut bereaksi dan terlibat lang-
b. glikolisis, siklus Krebs, dekarboksilasi
sung dengan substrat untuk memben-
oksidatif, dan STE
tuk senyawa produk
c. glikolisis, dekarboksilasi oksidatif dan
e. enzim merupakan reaktan dalam reak-
siklus Krebs, serta STE
si kimia metabolisme
d. dekarboksilasi oksidatif, siklus krebs,
7. Inhibitor kompetitif dalam enzim mempu- glikolisis, dan STE
nyai sifat . . . . e. STE, dekarboksilasi oksidatif, glikoli-
a. berikatan lemah dengan enzim pada sis, dan siklus Krebs
sisi aktifnya
11. Enzim yang berperan pertama kali dalam
b. irreversibel
tahapan glikolisis adalah . . . .
c. merupakan zat yang mempercepat
a. heksokinase
reaksi enzimatis
b. aldolase
d. salah satu contohnya adalah pestisida
c. isomerase
DDT
d. fosfofruktokinase
e. strukturnya sangat berbeda dengan
substrat e. triosafosfat dehidrogenase

8. Macam-macam senyawa atau unsur yang 12. Berikut merupakan salah satu tahapan
memengaruhi kerja enzim, antara lain: pelepasan energi pada glikolisis . . . .
1) DDT a. triosafosfat dehidrogenase mengkatali-
sis pemindahan elektron dan H+ dari
2) Mg2+
substrat (gliseraldehid fosfat) ke NAD+
3) Paration
membentuk NADH.


b. penambahan gugus fosfat pada molekul e. dua piruvat dan 2 ATP serta glukosa, 2
glukosa dengan bantuan enzim hekso- ADP, dan 2 NADH
kinase dan ion Mg2+ sebagai kofaktor.
16. Proses pembentukan ATP pada glikolisis
c. glukosa 6-fosfat diubah menjadi isomer-
adalah . . . .
nya yaitu fruktosa 6-fosfat.
a. fosforilasi tingkat substrat
d. aldolase membagi molekul gula (fruk-
b. karboksilasi
tosa 1,6 bisfosfat) menjadi 2 molekul
gula berkarbon 3 yang berbeda dan c. fosforilasi oksidatif
merupakan isomernya, yaitu dihidroksi d. fosforilasi tingkat substrat dan fosfo-
aseton fosfat dan gliseraldehid fosfat. rilasi oksidatif
e. fosfofruktokinase mentransfer gugus fos- e. fosforilasi oksidatif dan karboksilasi
fat dari ATP ke fruktosa 6-fosfat sehingga 17. Berikut merupakan proses yang terjadi pada
pada kedua ujungnya terdapat gugus fos- saat perubahan fosfoenol piruvat (PEP)
fat, membentuk fruktosa 1,6 bisfosfat. menjadi piruvat . . . .
13. Jumlah energi yang dihasilkan pada tahap a. fosforilasi tingkat substrat
glikolisis melalui fosforilasi tingkat substrat b. karboksilasi
dan fosforilasi oksidatif adalah . . . . c. fosforilasi oksidatif
a. 1 ATP d. fosforilasi tingkat substrat dan fosfo-
b. 2 ATP rilasi oksidatif
c. 6 ATP e. fosforilasi oksidatif dan karboksilasi
d. 36 ATP 18. Produk dekarboksilasi oksidatif pada respira-
e. 38 ATP si aerobik adalah . . . .
a. koenzim A dan asetil Ko-A
14. Jumlah energi total hasil respirasi aerobik
dari 2 molekul glukosa adalah . . . . b. koenzim A dan CO2
a. 38 ATP c. asetil Ko-A dan CO2
b. 76 ATP d. piruvat dan asetil Ko-A
c. 16 ATP e. NADH dan Ko-A
d. 4 ATP 19. Tempat terjadinya reaksi terang adalah . . .
e. 28 ATP dan ditunjukkan pada nomor . . . .
15. Berikut adalah persamaan reaksi glikolisis: 2

A + B + 2Pi + 2NAD+ C + 2H2O + D +
E + 2H+
Senyawa A dan B serta C, D dan E adalah . . . . 1 3
a. dua piruvat dan glukosa serta 2 ADP, 2 a. grana, nomor 2
ATP, dan 2 NADH b. grana, nomor 1
b. glukosa dan 2 ATP serta 2 ADP, 2 c. stroma, nomor 2
NADH, dan 2 piruvat d. stroma, nomor 1
c. glukosa dan 2 ADP serta 2 piruvat, 2 e. tilakoid, nomor 3
NADH, dan 2 ATP
d. 2 ATP dan 2 NADH serta glukosa, 2 20. Sebagian besar ATP yang dihasilkan selama
piruvat, dan 2 ADP respirasi aerobik terjadi pada tahap . . . .
a. glikolisis

Metabolisme
67

b. fosforilasi oksidatif pada STE 5. Mengapa siklus Krebs disebut juga siklus
c. siklus Krebs asam trikarboksilat? Jelaskan.
d. glikolisis dan siklus krebs 6. Apa yang kalian ketahui tentang:
e. dekarboksilasi oksidatif a. stomata
b. kloroﬁl
B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar. c. membran tilakoid

1. Sebutkan kelompok organisme berdasar- 7. Apa yang dimaksud dengan fotoautotrof?
kan sumber karbon, sumber energi, dan Sebutkan contoh organismenya.
penerima elektron terakhirnya. 8. Apa yang dimaksud kemosintesis?
2. Sebutkan 3 sifat glikolisis. 9. Jelaskan cara ﬁksasi karbon pada tumbu-
3. Apa yang dimaksud dengan fermentasi? Se- han CAM.
butkan macam-macamnya. 10. Jelaskan hubungan antara katabolisme kar-
4. Sebutkan hasil akhir dari 4 tahapan yang bohidrat dan katabolisme protein.
terjadi pada respirasi aerobik.


Latihan Ulangan Tengah Semester I

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 5. Daerah yang mengalami pembelahan sel
pada akar terdapat pada bagian ….
1. Dari manakah embrio biji memperoleh a. ujung, di depan tudung akar
makanan? b. ujung tudung akar
a. Mikropil. c. tengah dari tudung akar
b. Endosperm. d. ujung, di belakang tudung akar
c. Kotiledon. e. tepi ujung akar
d. Hipokotil.
6. Klorosis dapat disebabkan oleh defisiensi
e. Epikotil.
unsur ….
2. Bagian yang mengalami pertumbuhan a. C, H, dan O
primer adalah …. b. S dan P
a. ujung akar dan pangkal akar c. N, Mg, Cl, Fe, dan Co
b. ujung akar dan ujung batang d. N dan C
c. ujung batang dan pangkal batang e. Cl, Zn, dan P
d. ujung akar saja
7. Memacu pertumbuhan kalus menjadi kun-
e. ujung batang saja
cup, batang, dan daun merupakan salah satu
3. Bagian yang ditunjukkan fungsi hormon ….
oleh nomor 1 dan 2 adalah a. sitokinin
…. b. auksin
a. daun dan meristem c. giberelin
1
apikal d. asam absisat
b. meristem apikal dan ja- e. etilen
ringan pembuluh
c. primordia daun dan 8. Sebagian besar enzim ditemukan pada ….
kuncup ketiak a. vakuola
d. jaringan pembuluh dan b. dinding sel
2
kuncup ketiak c. mitokondria
e. meristem apikal dan d. badan golgi
primordia daun e. protoplasma
4. Pernyataan yang benar tentang pertum- 9. Pernyataan yang benar tentang enzim adalah
buhan sekunder adalah …. ….
a. pertumbuhan kambium ke arah dalam a. enzim pernapasan selalu terdapat di
akan membentuk floem sekunder luar sel
b. pertumbuhan kambium ke arah luar b. enzim menyebabkan reaksi kimia yang
akan membentuk xilem sekunder tidak menghasilkan suhu tinggi
c. felogen terbentuk untuk mengimbangi c. enzim yang bekerja di dalam sel disebut
pertumbuhan oleh aktivitas kambium enzim ekstraseluler
d. xilem dan floem sekunder terbentuk d. enzim meningkatkan energi yang di-
untuk mengimbangi pertumbuhan perlukan dalam metabolisme
oleh aktivitas kambium e. enzim-enzim pencernaan termasuk
e. lentisel akan pecah karena aktivitas enzim intraseluler
kambium

Latihan Ulangan Tengah Semester I
69

10. Teori lock and key menyatakan bahwa …. d. fiksasi karbon
a. enzim mempunyai sisi aktif yang mu- e. pembentukan RuBP
dah menyesuaikan dengan bentuk sub-
stratnya 15. Pernyataan yang benar tentang reaksi terang
b. sisi aktif enzim bersifat fleksibel adalah ….
a. kompleks antena merupakan tempat
c. substrat sebagai sebuah gembok dengan
reaksi kimiawi pertama kali
lubang kunci sebagai sisi aktifnya
b. klorofil pusat reaksi pada fotosistem I
d. enzim sebagai gembok dengan lubang
disebut P680
kunci sebagai sisi aktifnya
c. klorofil pusat reaksi pada fotosistem II
e. substrat (mata kunci) mempunyai
disebut P700
struktur yang khas dan cocok dengan
lubang kunci (enzim) d. klorofil a berperan secara langsung
e. terjadi di dalam stroma
11. Energi yang diperlukan untuk memutuskan
ikatan pada reaktan disebut energi ….
a. bebas B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
b. aktivasi
c. kinetik 1. Jelaskan arti:
d. potensial a. perkecambahan
e. kimia b. enzim

12. Jika terdapat 100 molekul glukosa, maka akan 2. Apakah perbedaan antara hilum dan mikro-
diubah menjadi asam piruvat sebanyak …. pil pada biji?
a. sama dengan jumlah molekul glukosa 3. Apakah peranan gen dalam pengembangan
b. separuh dari jumlah molekul glukosa tanaman budidaya?
c. 75 molekul asam piruvat 4. Jelaskan pengaruh suhu pada pertumbuhan
d. 50 molekul asam piruvat dan perkembangan tumbuhan.
e. 2 kali lipat molekul glukosa
5. Apakah peranan unsur kobalt (Co) pada
13. Pernyataan berikut yang sesuai dengan pertumbuhan tanaman? Berikan salah satu
respirasi aerobik pada tumbuhan adalah …. contoh mikroorganisme yang dapat mem-
a. respirasi aerobik memerlukan energi bantu peran tersebut.
b. seluruh energi yang dihasilkan digu- 6. Jelaskan dengan bahasa kalian sendiri ten-
nakan untuk aktivitas tumbuhan tang cara menguji kerja enzim katalase.
c. penguraian glukosa menghasilkan oksi-
gen 7. Sebutkan dan jelaskan 3 macam inhibitor
d. respirasi aerobik pada tumbuhan me- kerja enzim.
merlukan CO2 8. Buatlah persamaan umum dari reaksi glikolisis.
e. energi yang dihasilkan dapat berupa
9. Bagaimanakah cara fiksasi karbon pada
panas
tumbuhan C3 dan C4?
14. Perubahan energi matahari menjadi energi 10. Apakah yang dimaksud dengan faktor pem-
kimia terjadi pada …. batas?
a. reaksi gelap
b. reaksi terang
c. reaksi gelap dan terang


Bab
III
Genetika

dok. PIM

S eorang ibu yang mempunyai mata sipit dapat melahirkan anak
yang juga bermata sipit. Tidak menutup kemungkinan, anak yang
dilahirkan dapat juga mempunyai mata lebar seperti yang dimiliki oleh
ayahnya. Nah, faktor-faktor yang dapat mempengaruhi munculnya sifat
ini terdapat di dalam sel tubuh yang disebut materi genetik. Ilmu yang
mempelajarinya disebut genetika. Karena itu, kalian perlu mempelajari
lebih lanjut, apa saja dan bagaimanakah materi genetik itu?

Genetika
71

Pada bab berikut, kalian akan mempelajari materi genetik (me-
Ka taK u n c i liputi kromosom, DNA, RNA, dan gen) serta mempelajari tahapan
• Kromosom
• DNA
sintesis protein.
• Gen Dengan mempelajarinya, kalian diharapkan dapat menjelaskan
• Double Helix perbedaan antara kromosom, DNA, RNA, dan gen meliputi struktur,
• Replikasi
fungsi, dan hubungan antara ketiganya. Selain itu, kalian diharapkan
• Transkripsi
• Translasi dapat menjelaskan tahapan dalam sintesis protein meliputi replikasi,
transkripsi dan translasi.

Kilas A. Materi Genetik
Pada pelajaran biologi kelas
XI tentang struktur sel, dise-
Apakah kalian masih ingat struktur nukleus? Nukleus sel eukari-
butkan bahwa nukleus atau otik seperti sel-sel hewan dan tumbuhan tingkat tinggi mempunyai
inti sel merupakan organel membran inti. Sementara itu, nukleus sel prokariotik seperti sel bakteri
yang terdapat di dalam sel
yang memegang peranan
tidak bermembran.
penting sebagai pusat koor- Di dalam nukleus dijumpai beberapa materi genetik yang berper-
dinasi dari kegiatan sel. an di dalam pewarisan sifat. Artinya, materi genetik tersebut akan ditu-
runkan pada individu keturunannya. Materi genetik tersebut meliputi
kromosom, DNA, RNA, dan gen.
Galeri 1. Kromosom
Sejarah Penemuan Di dalam inti sel terdapat benang-benang kromatin (jika sel se-
Kromosom
dang tidak membelah). Struktur kromatin seperti jala, tersusun atas
Flemming (1879) adalah
orang yang pertama kali
benang-benang halus yang dapat menyerap zat warna. Jika sel sedang
melihat adanya benda yang membelah (pembelahan sel akan dibahas pada bab selanjutnya), benang-
membelah di dalam sel. benang kromatin ini memendek dan menebal membentuk struktur
Roux (1883), menduga
bahwa benda-benda terse-
yang disebut kromosom. Feulgen melakukan teknik pewarnaan ungu
but terlibat dalam pemben- pada kromosom untuk memudahkan pengamatan kromosom.
tukan individu keturunan. Di dalam sel, kromosom mempunyai bentuk maupun jumlah
Akhirnya, Waldeyer (1888)
adalah orang yang pertama
yang bermacam-macam. Nah, agar kalian dapat mempelajari kromo-
kali memberi nama benda som secara lengkap, simaklah uraian berikut ini.
tersebut kromosom (Latin,
krom = warna dan soma = a. Struktur Kromosom
tubuh). Makhluk hidup yang ada di alam ini tidak semuanya mempunyai
struktur kromosom yang sama dengan kromosom manusia. Bakteri
dan virus mempunyai kromosom sirkuler (membulat).
Kromosom mempunyai 2 bagian utama yaitu sentromer (kineto-
lekukan kor) dan lengan.
sekunder dua kromonemata
Suryo, Genetika Manusia (dengan pengembangan)

1) Sentromer (Kinetokor)
Sentromer disebut juga bagian kepala kromosom. Bagian ini
satelit berfungsi sebagai tempat melekatnya benang-benang gelendong
telomer pembelahan pada waktu sel membelah.
2) Lengan
sentromer Kromosom dapat mempunyai satu buah lengan atau dua buah
lengan, bahkan ada yang tidak mempunyai lengan. Kromosom
Gambar 3.1 Bagian-bagian
dengan dua lengan dapat mempunyai lengan yang sama panjang
kromosom atau berbeda panjangnya (lengan yang satu panjang dan lengan


yang lain pendek). Bagian lengan berisi cairan yang dinamakan
matriks. Pada matriks tersebut terdapat benang halus atau pita
berbentuk spiral yang disebut kromonema (jamak = kromonemata).
Perhatikan Gambar 3.1. Penebalan dari kromonema ini disebut
kromomer. Ada yang menganggap kromomer tersebut sebagai
nukleoprotein. Di daerah tertentu pada lengan kromosom
terbentuk lekukan sekunder. Lekukan sekunder berfungsi sebagai
tempat terbentuknya anak inti atau nukleolus.
Pada daerah ujung kromosom (ujung lengan) terdapat bagian
yang disebut telomer. Fungsi bagian ini untuk mencegah agar kro-
mosom satu dan yang lain tidak berlekatan. Pada
beberapa kromosom terdapat bentukan bulat di Tabel 3.1. Jumlah Kromosom Berbagai
bagian ujung lengannya, disebut satelit. Organisme
b. Jumlah dan Tipe Kromosom No Kelompok Nama Jumlah
Organisme Organisme Kromosom
Menurut Benden dan Boveri (1887), jumlah
(buah)
kromosom pada setiap jenis organisme berbeda-
A. Hewan
beda, namun bersifat tetap (konstan). Jumlah
(Animalia)
kromosom tiap jenis organisme menunjukkan 1. Protozoa Amoeba 50
banyaknya kromosom yang ada pada sebuah sel 2. Coelenterata Hidra 32
organisme tersebut. 3. Mollusca Bekicot 54
Tubuh organisme bersel banyak (multise- 4. Arthropoda Lalat buah 8
luler), mempunyai 2 jenis kelompok sel yaitu sel Nyamuk 6
somatis (sel tubuh) dan sel gamet (sel kelamin). 5. Pisces Ikan mas 100
Jumlah kromosom pada sel gamet (sel kelamin) 6. Amphibi Katak 26
adalah separuh dari jumlah kromosom yang ada 7. Aves Ayam 78
pada sel somatis (sel tubuh). Dengan demikian, Itik 80
8. Mammalia Kelinci 44
sel gamet bersifat haploid (n kromosom) dan sel
Kucing 38
somatis bersifat diploid (2n kromosom). Berdasar- Anjing 78
kan jenis selnya, kromosom dibedakan menjadi 2 Keledai 62
tipe, yaitu kromosom sel tubuh (autosom) dan Kambing 60
kromosom sel kelamin (gonosom). Domba 54
Kromosom autosom pada organisme jantan Kera 42
dan betina adalah sama. Kromosom autosom tidak Gorila 48
menentukan jenis kelamin (penentuan jenis kela- Manusia 46
Suryo, Genetika Manusia, hlm. 7-8 (dengan pengembangan)

min akan dibahas pada bab hereditas). Kromosom B. Tumbuhan
seks (gonosom) pada organisme jantan berbeda (Plantae)
1. Gymnosper- Pinus 24
dengan kromosom organisme betina. Kromosom
mae
ini disebut juga kromosom jenis kelamin. Organ- 2. Angiosper- Bawang 16
isme yang normal memiliki kromosom seks sepa- mae merah
sang (2 buah) saja. Kentang 48
Jumlah kromosom sel somatis tumbuhan, he- Tembakau 48
wan, dan manusia berbeda satu sama lain. Pada Padi 24
mamalia misalnya, sel somatis (diploid) manusia Jagung 20
mengandung 46 buah kromosom, sedangkan go- Tebu 80
rila 48 kromosom. Perhatikanlah Tabel 3.1.

Genetika
73

c. Bentuk Kromosom
Berdasarkan letak sentromernya, bentuk kromosom dikelompok-
kan menjadi empat, yaitu:
1) Metasentris
Kromosom ini memiilki 2 buah lengan yang sama panjang,
sentromernya tepat ada di tengah (Gambar 3.2a).
2) Submetasentris
Lengan kromosom tidak sama panjang, sentromer terletak tidak
di tengah. Sentromer agak mendekati ujung salah satu lengan
kromosom. Sentromer berada di daerah submedian (Gambar 3.2b).
3) Akrosentris
(a) (b) (c) (d)
Sentromernya mendekati salah satu ujung lengan kromosom
(sub terminal). Lengan yang satu, jauh lebih panjang dari lengan
Gambar 3.2
(a) Metasentris
kromosom yang lain (Gambar 3.2c).
(b) Sub metasentris
(c) Akrosentris 4) Telosentris
(d) Telosentris Kromosom ini hanya memiliki sebuah lengan karena sentromernya
terletak pada ujung salah satu lengan kromosom (Gambar 3.2d).
d. Ukuran Kromosom
Spesies yang berbeda memiliki ukuran kromosom yang berbeda.
Pada umumnya, kromosom sel tumbuhan lebih besar dibanding kro-
mosom sel hewan. Ukuran kromosom tersebut kadang-kadang ber-
hubungan dengan jumlah kromosom. Apabila jumlah kromosomnya
sedikit, biasanya kromosomnya lebih panjang. Rata-rata ukuran pan-
jang kromosom adalah 0,2 – 0,5 dengan diameter 0,2 - 20 .

Gambar 3.3 Karyotipe
kromosom manusia
(wanita) dengan 23
pasang kromosom.
No 1-22 : pasangan
autosom.
No 23 : kromosom seks
Suryo, Genetika Manusia, hlm. 16

Berdasarkan ukuran (panjang), jumlah, dan bentuk kromosom
maka kromosom sel somatis dapat disusun atau diatur secara standar.
Hasil penyusunan ini disebut karyotipe. Perhatikanlah karyotipe kro-


mosom manusia yang mempunyai 46 kromosom (23 pasang) pada
Gambar 3.3. Bukankah dalam 1 sel, ukuran kromosom dapat beraneka
ragam?
e. Genom (Ploidi)
Di depan telah dipelajari tentang contoh karyotipe manusia. Sel
manusia mempunyai kromosom sebanyak 46 buah atau 23 pasang
kromosom. Setiap pasang kromosom terdiri dari 2 buah kromosom
yang membentuk pasangan homolog. Dapat dikatakan bahwa sel tu-
buh manusia memiliki 23 pasang atau 23 macam kromosom homolog.
Jumlah atau keseluruhan set atau perangkat dari bermacam-macam
homolog tersebut dinamakan genom atau ploidi. Setiap macam ho-
molog terdiri dari 2 buah kromosom, artinya sel tubuh (sel somatis)
manusia terdiri dari 2 set kromosom sehingga disebut diploid (biasa
ditulis 2n).
Apakah kalian mengetahui cara mencari jumlah kromosom sel
gamet? Sel gamet (sel telur dan sel sperma) memiliki separuh jumlah
kromosom sel tubuh (sel somatis). Jika sel somatis manusia memiliki
46 buah kromosom, maka sel telur manusia memiliki 23 buah kromo-
som, yang terdiri dari 22 kromosom autosom dan 1 kromosom seks.
Demikian pula pada sel sperma manusia. Setiap pasangan homolog sel
somatis (sel tubuh) membelah menjadi 2, sehingga sel gamet memiliki
23 buah kromosom dimana setiap macamnya hanya terdiri dari satu
buah kromosom saja. Dengan demikian, sel gamet (sel kelamin) hanya
memiliki satu set atau satu perangkat kromosom dan disebut haploid
(biasa ditulis n).
Agar kalian dapat memahami tentang kromosom, lakukan tugas
di rubrik Percobaan berikut ini.

Percobaan
Menganalisis Kromosom Manusia

A. Dasar Teori
Berdasarkan letak sentromernya, bentuk kromosom dibedakan menjadi kromosom metasentrik,
submetasentrik, telosentrik, dan akrosentrik. Berdasarkan ukuran (panjang), jumlah, dan bentuk
kromosom maka kromosom sel somatis dapat disusun atau diatur secara standar. Hasil penyu-
sunan ini disebut karyotipe. Kromosom manusia mempunyai 46 kromosom (22 pasang kroosom
tubuh dan 1 pasang kromosom kelamin).
B. Tujuan
Mengetahui bentuk-bentuk dan ukuran kromosom pada manusia dari karyotipe.
C. Alat dan Bahan
1. Gambar, foto atau scan karyotipe manusia
2. Gunting
3. Lem

Genetika
75

D. Cara Kerja

1. Perhatikan letak sentromer dari setiap kromosom yang ada.
2. Kromosom manusia menurut gambar dibedakan menjadi 7 kelompok (lihat gambar). Ber-
dasarkan ukurannya ada kelompok besar, kelompok medium, dan kelompok kecil.
3. Guntinglah setiap pasangan kromosom yang ada di atas (guntinglah gambar karyotipe
yang kalian miliki), kemudian letakkan pada garis yang telah disediakan tepat pada ba-
gian sentromernya.

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
A B C

13 14 15 16 17 18 19 20
D E F

21 22 23
G

4. Berdasarkan hasil cara kerja 3, lengkapilah tabel berikut.
Kelompok No pasangan homolog Ukuran Nama bentuk kromosom *

1, 2, 3 Besar ....................
A
........... ........... ....................
B
........... ........... ....................
C
........... ........... ....................
D
........... ........... ....................
E
........... ........... ....................
F
........... ........... ....................
G

* : Pilih satu diantaranya : metasentrik, sub metasentrik, akrosentrik dan telosentrik.
E. Pembahasan
1. Apakah semua bentuk kromosom dapat kalian temukan?
2. Perhatikan kromosom-kromosom tersebut. Adakah kromosom yang tidak berpasangan?
Jelaskan.
3. Apakah letak atau susunan kromosom dalam tubuh manusia berjajar dan berpasangan
seperti pada karyotipe tersebut?
4. Diskusikan dan jelaskan di depan kelas.


f. Komponen Kromosom Dupleks DNA berputar mengelilingi
sekumpulan molekul (8) histon, yang
Di dalam sel, setiap kromosom berpasang-pas- mengandung dua dari masing-masing
angan dengan kromosom lain yang identik, sehingga histon H2A, H2B, H3 dan H4
disebut kromosom homolog. Setiap pasang kromosom
tersebut merupakan pasangan kromosom homolog. Histon H1

Kromosom mempunyai komponen utama, antara DNA penghubung
lain: DNA (Deoxyribo Nucleic Acid atau asam nukleat
deoksiribosa), protein histon, dan protein non histon.
Protein histon bersifat basa kuat dan menetralkan keas-
Gambar 3.4 Nukleosom
aman DNA. Lalu, apa hubungan antara histon dengan
DNA?
Histon adalah protein berbentuk seperti manik-manik yang Galeri
membentuk untaian. DNA melipit atau mengelilingi kumpulan his-
Sejarah Penemuan DNA
ton (setiap 8 histon) tersebut dan membentuk ikatan dengan histon. Double Helix
Kumpulan manik-manik histon yang dikelilingi oleh DNA ini mem-
bentuk struktur disebut nukleosom. Setiap nukleosom tersusun oleh 8
manik dengan 1 atau 2 lilitan DNA. DNA dan protein histon tersebut
terdapat pada bagian kromomer.
Sebenarnya, apakah DNA itu? Simaklah uraian selanjutnya.
2. DNA
Di dalam kromosom sel eukariotik, selain materi genetik DNA
(Deoxyribo Nucleic Acid), terdapat juga RNA (Ribo Nucleic Acid). Kedua Penemuan DNA dimulai se-
jak ditemukannya senyawa
materi genetik tersebut dikenal sebagai asam inti atau asam nukleat.
nuklein pada inti sel leukosit
Berkat penemuan Alfred dan Marta Chase (1952), diketahui oleh Miescher (tahun 1868).
bahwa DNA lah yang membawa dan menyimpan informasi genetik Senyawa ini sekarang dise-
sel. Jumlah dan jenis informasi di dalam setiap sel (tiap sebuah sel) but sebagai DNA (Deoxyribo
Nucleic Acid).
sangat banyak. DNA sebagai penyimpan informasi genetik adalah ma- Tahun 1940, Chargaff mene-
terial kromosom. mukan susunan basa pada
DNA yaitu basa purin (guanin
a. Sifat dan fungsi DNA dan adenin), serta basa
pirimidin (sitosin dan timin).
Selain di dalam nukleus, DNA dapat ditemukan pada organel mi-
Tahun 1943, Oswalt T. Avery,
tokondria, plastida, dan sitoplasma (dalam jumlah yang sedikit). Colin Mac Leod, dan MacLyn,
DNA merupakan komponen yang ditemukan secara ekslusif di serta Alfred D. Hershey dan
Marta Chase (tahun 1952), me-
dalam kromosom dan mempunyai sifat dan fungsi, antara lain:
nyatakan bahwa DNA adalah
1) Merupakan material kromosom sebagai pembawa informasi gene- pembawa informasi genetik.
tik, melalui aktivitas pembelahan sel (lihat point 3). Akhirnya pada tahun 1953,
2) Tebalnya 20 Å (Amstrong) dan panjangnya beribu-ribu Å (1 Å = penemuan James Watson
(ahli genetika dari Amerika)
10-10 meter). dan Francis Crick (dokter
3) Dapat melakukan replikasi, yaitu membentuk turunan atau meng- dari Inggris) mencengang-
gandakan diri. DNA hasil replikasi (DNA anak) memiliki urutan kan dunia. Keduanya
melakukan penelitian ber-
basa yang identik dengan yang dimiliki oleh heliks ganda parental sama-sama di Universitas
(DNA induk). Cambridge dan menemukan
4) Pada sel organisme prokariotik (bakteri), DNA berantai tunggal. struktur DNA sebagai pita
double helix (heliks ganda)
Pada sel eukariotik, DNA berupa heliks (rantai) ganda. yang terpilin ke arah kanan.
Lehninger, Dasar-dasar Biokimia

Genetika
77

5) Pada suhu mendekati titik didih atau pada pH yang ekstrim
(kurang dari 3 atau lebih dari 10), DNA mengalami denaturasi
(membuka). Jika lingkungan dikembalikan seperti semula, DNA
dapat kembali membentuk heliks ganda, disebut renaturasi.
b. Struktur Kimia DNA
DNA dan RNA tersusun oleh nukleotida-nukleotida yang saling
terpaut membentuk polinukleotida yang amat panjang. DNA meru-
pakan molekul yang besar (makromolekul) dan terdiri dari dua rantai
polinukleotida yang saling berikatan. Setiap nukleotida tersusun atas
3 komponen, antara lain: sebuah basa nitrogen, sebuah gula pentosa
yaitu deoksiribosa, dan satu gugus fosfat.
Basa nitrogennya meliputi basa purin dan basa pirimidin. Basa
purin meliputi guanin (G) dan adenin (A), basa pirimidin meliputi
sitosin (C) dan timin (T). Basa nitrogen purin dari heliks, yang satu
berpasangan dengan basa pirimidin dari heliks yang lain membentuk
struktur yang disebut double helix (heliks atau rantai ganda). Perhati-
kan Gambar 3.5. Struktur tersebut disebut juga “rantai ganda Watson-
Crick” karena ditemukan oleh James Watson dan Francis Crick. Jika
basa purinnya adalah adenin maka pirimidinnya
Tulang Belakang timin (membentuk ikatan ganda A=T), jika basa
Basa
Gula-Fosfat
purinnya guanin maka pirimidinnya sitosin (mem-
CH
O-
3

O
bentuk ikatan rangkap tiga G S). Oleh karena
O P O CH2 O H
itu, untaian rantai ganda bersifat komplementer
O- H H N NH
H H (basa nitrogen pada rantai yang satu merupakan
H O
pasangan basa nitrogen pada rantai lainnya). Pada
Timin (T)
virus bakteriofag T2 (fag T2) tidak terdapat basa
O
sitosin, melainkan basa pirimidin yang menyerupai
H N
O P O CH2
O
O sitosin.
O- H H N
H H
NH Basa purin pada heliks satu dengan pirimidin
H N
NH
heliks pasangannya dihubungkan oleh ikatan
2
Guanin (G) hidrogen. Pada heliksnya, basa nitrogen berikatan
H dengan gula pentosa deoksiribosa. Gula pentosa
O
tersebut mengikat gugus fosfat. Basa nitrogen, gula

H 2 NH
O P O CH2 O
O - H H N N deoksiribosa, dan gugus fosfat membentuk satu
H
H
H
O molekul nukleotida (Gambar 3.6). Nah, gugus
Sitosin (C) fosfat tersebut menghubungkan antara nukleotida
O
satu dengan yang lain dalam satu rantai atau heliks
H N
O P O CH2 O
2 NH
yang sama. Apabila rantai ganda DNA dapat
N
O-
H
H H
H
N
Nukleotida DNA diibaratkan sebagai sebuah tangga maka ikatan basa
Fosfat OH H N
H
purin dengan pirimidin sebagai anak tangganya,
Gula (deoksiribosa)
Adenin (A) sedangkan gula deoksiribosa beserta fosfatnya se-
bagai ibu tangganya.
Gambar 3.5 Struktur sebuah heliks DNA (sebuah
untai DNA).



Gambar 3.6 Rantai ganda DNA
= gugus fosfat = deoksiribosa

= basa nitrogen, A = Adenin,
G = guanin
S = C = Sitosin
T = Timin

Menurut Chargaﬀ (1940), jumlah adenin (A) = timin (T) dan
jumlah guanin (G) = sitosin (C).
Data sinar X Rosalind Franklin, heliks ganda DNA membentuk
satu putaran penuh setiap 3,4 nm panjang heliks ganda. Jarak antara
pasangan nukleotida satu dengan nukleotida berikutnya adalah 0,34
nm. Dengan demikian, jumlah pasangan nukleotida setiap satu putaran
penuh adalah 10 nukleotida. Perhatikan Gambar 3.7a.
Nah, agar kalian dapat memahami tentang nukleotida DNA, iku-
tilah rubrik Diskusi berikut.

D i s k u s i
Hitunglah berapa panjang DNA, jika diketahui DNA manusia mempunyai 2 x 108 (dua ratus juta) pasangan
basa? Ingat, berapakah jarak antara nukleotida satu dengan nukleotida berikutnya? Kalian dapat
mendiskusikan dengan teman kalian.

Bagan skematis rantai ganda DNA dapat disederhanakan dengan
menggambar gugus fosfat dan deoksiribosa pada sebuah garis. Huruf-
huruf yang ada menggambarkan macam basa nitrogennya. Perhatikan
Gambar 3.7b.
Nukleotida yang satu dengan nukleotida yang lain berhubungan
satu sama lain melalui ikatan fosfodiester. Ikatan atau hubungan terse-
but selalu sama. Artinya, gugus fosfat mengikat residu deoksiribosa
pada atom karbon nomor 5 (5´= primer) dan atom karbon nomor 3
(3´ = 3 primer) pada residu deoksiribosa nukleotida berikutnya. Oleh
karena itu, polinukleotida DNA merupakan molekul-molekul yang
linear. Perhatikan Gambar 3.7c.

Genetika
79

UJUNG 5' UJUNG 3'

O - H OH
H H
O P O CH2 O BASA H H O-
H H BASA O HC
1 1 O- 2 O P O
5 3 H H
H O

T A
H
C G O
H H
BASA H H O-
O P O CH2 O HC
O O P O
G C O- H H BASA
2

O
H H
H
G C

A T
H
H H
O
O-
A T O P O CH2 O
BASA H
O
H
H2C O P O

Watson, DNA Rekombinan, hlm. 19
1 BASA
O- H H
O
C G H3 2 H
H
ikatan fosfodiester
G C
O H
5 H H
1 1 O-
3 5 O P O CH2 O BASA H H
- H H BASA O HC O P O
O 2
H H O-
OH H

UJUNG 3' UJUNG 5'
(a) (b) (c)
Gambar 3.7 (a) Double helix DNA secara skematis, (b) Double helix DNA sederhana , (c) Ikatan fosfodiester DNA

Setelah kalian mempelajari tentang DNA, berikut ini ulasan ten-
tang jenis asam nukleat yang lain yaitu RNA.
3. RNA
Pada akhir abad ke-19, telah ditemukan bahwa sel memiliki asam
nukleat yang disebut ribonukleat atau Ribonucleic Acid (RNA). RNA
Gula ribosa
mempunyai beberapa ciri yang berbeda dengan DNA.
5' RNA
a. Susunan kimia RNA
O
Seperti pada DNA, RNA juga merupakan polinukleotida. Jika
CH2 B pada DNA, komponen gula berupa deoksiribosa, komponen gula
O
H H RNA berupa gula ribosa. Perhatikan Gambar 3.8. Dua purin dan dua
H H
OH OH pirimidin juga ditemukan pada RNA, tetapi basa pirimidin timin tidak
(a) ditemukan, melainkan berupa pirimidin urasil.
Gula deoksiribosa Molekul RNA dapat berupa:
3' DNA 1) Rantai tunggal, contoh: pada virus tumbuhan (TMV atau vi-
rus mosaik tembakau), virus hewan (inﬂuenza), dan bakteriofag
H O
H H (MS2).
H H 2) Rantai ganda tidak berpilin, contoh: pada virus tumbuhan (reo-
B' O
CH3 virus).
(b) RNA dapat dibentuk oleh DNA, karena di dalam DNA kromo-
Gambar 3.8 Perbedaan som terdapat sandi-sandi yang berperan dalam pembentukan RNA.
komponen riibosa dan
deoksiribosa (a) RNA (b) DNA Sintesis RNA tersebut melibatkan enzim RNA polimerase.


b. Macam-macam dan Fungsi RNA
Berdasarkan tempat terdapat dan fungsinya, RNA dibedakan
menjadi RNA m (RNA messenger), RNA r (RNA ribosom), dan RNA t
(RNA transfer).
1) RNA m (RNA messenger)
RNA m disebut juga RNA duta (RNA d) atau RNA kurir. Menu-
rut Francois Jacob dan Monod (1961), setelah RNA dibentuk oleh
DNA di dalam inti, RNA m membawa cetakan-cetakan ke sitoplasma
dan bergerak di atas ribosom. RNA m menempatkan kode genetik
berupa 3 urutan basa nitrogen kodon-kodonnya berturut-turut di ri-
bosom untuk menyusun asam amino. RNA m ini dibentuk pada saat ujung tempat
sel hendak melakukan sintesis protein. Macam RNA m yang dibentuk perlekatan asam
amino
oleh DNA tergantung jenis protein yang akan disusun. Oleh karena 3´
5´
itu, RNA m ini dapat ditemukan di dalam inti sel dan di sitoplasma.
RNA m merupakan molekul untaian tungal. RNA m ini membawa
informasi genetik dari DNA ke ribosom.

2) RNA r (RNA ribosom)
RNA r dibentuk dari prekusor yang disebut RNA pra ribosom,
mempunyai berat molekul sekitar 2 juta, dan merupakan molekul paling
ikatan
besar dibandingkan RNA m dan RNA t. RNA ribosom mengandung 50 hidrogen
– 2.000 asam amino. Bersama-sama dengan protein, RNA ini akan mem-
bentuk struktur ribosom yang mengatur proses translasi.
3) RNA t (RNA transfer) antikodon
RNA t disebut RNA pemindah dan merupakan RNA yang ter-
pendek. Fungsi RNA t adalah menerjemahkan kode-kode (kodon)
Gambar 3.9 RNA t dan
yang dibawa oleh RNA m. Hasil terjemahan ini berupa deretan basa bagiannya
nitrogen yang sesuai dengan kodon yang ada pada RNA d atau RNA
m. RNA t membawa pasangan kodon pada RNA m, sehingga disebut
antikodon (Gambar 3.9). RNA t juga membawa asam amino yang
sesuai dengan kodon-kodon RNA d atau RNA m.
4. Hubungan Gen dengan Kromosom, DNA, dan RNA
Pada akhir abad ke-19, pembahasan dan pernyataan tentang gen
mulai dikemukakan oleh Mendel (kalian akan mempelajarinya pada
bab Hereditas). Mendel melaporkan hasil percobaannya, bahwa sifat-
sifat yang ada pada individu ditentukan oleh sepasang unit. Anggota
dari sepasang unit itu diturunkan oleh setiap induk (orang tua) kepada
individu keturunannya pada proses pewarisan sifat (akan dibahas pada
bab Pembelahan Sel).
Pada tahun 1900, W.L. Johanssen mengusulkan nama untuk
“unit” (yang disampaikan Mendel) tersebut sebagai gen. Semenjak itu,
penelitian terus berjalan semakin pesat. Akhirnya pada tahun 1903,
Sutton dan Boveri mengeluarkan pernyataan bahwa sebenarnya gen-
gen itu dibawa oleh kromosom.

Genetika
81

Gen adalah unit genetis yang terdapat di dalam kromosom. Dalam
satu kromosom terdapat ribuan bahkan puluhan ribu gen. Gen-gen
tersebut terdapat di dalam DNA dan merupakan segmen dari DNA
yang berperan dalam menentukan sifat individu. Dengan mikroskop
elektron, gen tidak akan nampak melainkan struktur berupa asam nu-
A a kleat Deoxyribo Nucleic Acid (DNA). Oleh karena itu, gen adalah nama
fungsional, sedangkan DNA adalah nama strukturalnya.
Di dalam kromosom, gen-gen menempati suatu lokasi yang spesiﬁk
disebut lokus gen. Gen-gen itu terletak berderet di sepanjang kromosom.
B b Pada tahun 1982, berhasil dilaporkan letak gen pada kromosom manusia.
Suatu sifat dikendalikan oleh sepasang gen. Anggota dari pasangan
gen disebut sebagai alel (Gambar 3.10), dimana satu alel diperoleh dari
induk jantan dan yang lain dari induk betina. Pasangan alel tersebut
kromosom homolog
merupakan penentu dari suatu sifat. Alel dinyatakan dengan bentuk
Gambar 3.10 huruf. Huruf yang dipilih biasanya huruf terdepan dari sifat yang dom-
Pasangan alel dalam kromosom inan. Sifat dominan ditulis dengan huruf kapital. Misalnya, menulis-
kan sifat manis pada mangga yang dominan dengan sifat masam, maka
alel penentu manis dinyatakan dengan alel M dan sifat masam dengan
alel m. Sifat manis dinyatakan dominan, artinya sifat manis ditentukan
oleh alel dominan M. Apabila alel dominan M berpasangan dengan
alel dominan M, membentuk genotip MM (sifat manis). Namun, jika
alel dominan M berpasangan dengan alel resesif m maka genotipnya
Mm (sifat manis). Genotip mangga masam adalah mm. Mangga de-
ngan genotip MM dan Mm memiliki fenotip yang sama, yaitu rasanya
manis. Mangga dengan genotip mm memiliki fenotip rasanya masam.
Jika gen tersebut dua alel dominan, maka disebut gen homozigot
dominan. Jika dibentuk oleh dua alel resesif, maka disebut gen ho-
mozigot resesif. Sementara itu, jika gen dibentuk oleh sebuah alel
dominan dan sebuah alel resesif maka disebut gen heterozigot.
Susunan genetis suatu sifat (karakter) yang dikandung individu
disebut genotip. Genotip dinyatakan dengan sepasang huruf untuk se-
tiap sifat. Pasangan huruf dapat disusun oleh 2 huruf yang sama, dapat
pula disusun oleh 2 huruf yang berbeda. Genotip yang dinyatakan
dengan 2 huruf yang sama, menunjukkan sifat homozigot. Apabila 2
huruf tersebut berbeda menunjukkan sifat heterozigot.
Fenotip adalah bentuk luar atau sifat individu yang dapat ditang-
kap oleh panca indera kita. Contoh rambut hitam, rasa asin, warna
merah, suaranya keras, kulitnya kasar, tubuhnya gemuk, matanya sipit
dan lain-lainnya.
Selanjutnya, lakukanlah rubrik Telisik dan Uji Kompetensi berikut.
T e l i s i k
Membuat Model DNA dan RNA serta Membedakan Keduanya
1. Cermati kembali uraian tentang DNA dan RNA. Kalian dapat mencari informasi tentang DNA dan
RNA dari buku lain.
2. Carilah foto atau gambar struktur DNA dan RNA baik melalui internet atau buku yang mendukung. Foto
atau gambar dapat berupa rantai ganda terpilin atau tidak dan dilengkapi dengan basa nitrogennya.


3. Buatlah model DNA dan RNA bersama kelompok kalian di luar kelas (di rumah) sehingga diperoleh
struktur seperti pada gambar atau foto struktur DNA dan RNA. Bahan yang dapat kalian pakai
adalah kayu, bambu, kawat, dan manik-manik bulat.
4. Buat dan lengkapilah tabel perbedaan antara DNA dengan RNA berikut.

No Komponen DNA RNA

1. Gula Deoksiribosa ………………………

2. Basa nitrogen
(a) purin ………………………. adenin dan …………..
dan ………………….. …………………..
(b) pirimidin timin dan ……………. ……………… dan …………..

3. Heliks polinukleotida (a) ganda berpilin (a) …………………….
(b) ukuran …………… (b) …………………….

4. Terdapatnya di (a) ………………… (a) …………………….
(b) ………………… (b) …………………….
(c) …………………

5. Kumpulkan model DNA dan RNA yang telah kalian buat dan diskusikan dengan teman kalian. Jelas-
kan tentang hasil pada tabel di atas di depan gurumu.

Uji Kompetensi 5. Sebutkan dan jelaskan macam dan fungsi
RNA.
6. Sebutkan bagian-bagian dari stuktur kro-
mosom.
1. Bedakanlah maksud dari:
7. Apa yang dimaksud dengan kromosom
a. Gen
homolog?
b. DNA
8. Jelaskan yang dimaksud dengan gen ho-
c. Kromosom
mozigot dominan dan gen homozigot re-
2. Apakah fungsi dari gen, RNA, DNA, dan kro-
sesif. Berikan contoh masing-masing.
mosom?
9. Apa yang dimaksud dengan karyotipe?
3. Jelaskan sifat-sifat dari DNA.
10. Gambarkan rantai ganda DNA sederhana
4. Jelaskan hubungan antara gen, DNA, RNA,
berserta pasangan basa nitrogennya.
dan kromosom.

B. Sintesis Protein
Proses sintesis atau pembentukan protein memerlukan adanya
molekul RNA yang merupakan materi genetik di dalam kromosom,
serta DNA sebagai pembawa sifat keturunan. Informasi genetik pada
double helix DNA berupa kode-kode sandi atau kode genetik. Nah,
kode-kode sandi tersebut nantinya akan dibawa atau dicetak untuk
membentuk RNA. Informasi berupa urutan kode-kode sandi pada
RNA akan dirangkai menjadi asam-asam amino, peptida, polipeptida,
sampai terbentuk protein.

Genetika
83

Protein-protein yang terbentuk akan menyusun sebagian besar
Kilas komponen di dalam tubuh. Contoh protein sebagai komponen pe-
Pada pelajaran biologi
nyusun tubuh adalah miosin, aktin, keratin, kolagen, hemoglobin, dan
kelas XI tentang sistem insulin.
pencernaan makanan, Variasi dari 20 macam asam amino yang ada, dapat memben-
protein merupakan senyawa
senyawa organik berukuran
tuk protein yang berbeda-beda. Oleh karena itu, setiap individu akan
besar yang tersusun oleh mempunyai bermacam-macam protein yang berbeda pula satu sama
monomer-monomer berupa lain. Lalu, bagaimana hubungan sintesis protein dengan sifat-sifat indi-
asam amino. Asam amino
yang satu dengan asam
vidu? Nah, seperti telah disebutkan sebelumnya, protein akan menyu-
amino yang lain membentuk sun komponen tubuh. Setiap komponen yang berbeda tentunya akan
molekul peptida. Peptida- menghasilkan sifat dan fungsi yang berbeda pula. Dengan demikian,
peptida tersebut akhirnya
membentuk polipeptida
protein dikatakan dapat mengekspresikan sifat pada individu. Sebagai
yang kemudian membentuk contoh, individu yang mempunyai kadar hemoglobin yang rendah
protein. akan menunjukkan sifat atau ciri yang berbeda dengan individu yang
berkadar hemoglobin tinggi. Apa sajakah tahapan dalam sintesis pro-
tein?
1. Tahapan Sintesis Protein
Pada tahun 1950, Paul Zamecnik melakukan percobaan un-
tuk mengetahui tahapan dan tempat terjadinya sintesis protein. Paul
menginjeksikan asam amino radioaktif ke tubuh tikus dan berhasil
menjelaskan tempat terjadinya sintesis protein, yaitu di dalam ribo-
som. Selanjutnya, penelitian dilakukan bersama dengan Mahlon dan
menyimpulkan bahwa molekul RNA pemindah (RNA t) berperan
dalam sintesis protein. Akhirnya, Francis Crick menemukan bahwa
RNA pemindah harus mengenali urutan nukleotida untuk disusun se-
bagai asam amino sesuai pemesanan, yang kemudian dibawa oleh RNA
pembawa pesan.
Tahapan sintesis protein mengikuti aturan dogma sentral, dimana
informasi genetik dipindahkan dari DNA ke DNA melalui tahap
replikasi. Dari DNA ke RNA melalui tahap transkripsi. Selanjutnya
dari RNA ke protein melalui sintesis protein.
Sebelum terjadi sintesis protein, DNA pada struktur nukleosom
akan lepas dari protein histon oleh bantuan kerja enzim polimerase.
Secara umum, proses sintesis protein meliputi tiga tahapan utama, an-
tara lain:
a. Replikasi DNA
Setiap sel dapat memperbanyak diri dengan cara membelah. Se-
buah sel membelah menjadi 2 sel, 2 sel membelah menjadi 4 sel, 4 sel
membelah menjadi 8 sel dan seterusnya. Sebelum sel membelah, ter-
jadi perbanyakan komponen-komponen di dalam sel termasuk DNA.
Perbanyakan DNA dilakukan dengan cara replikasi. Dengan demikian,
replikasi adalah proses pembuatan (sintesis) DNA baru atau penggan-
daan DNA di dalam nukleus. Pada saat replikasi berlangsung, DNA
induk membentuk kopian DNA anak yang sama persis sehingga DNA
induk berfungsi sebagai cetakan untuk pembentukan DNA baru.


Setelah Watson dan Crick menemukan model DNA yang berupa
heliks ganda terpilin pada tahun 1953, munculah 3 macam hipotesis
Galeri
RNA Virus dapat
tentang cara atau model DNA bereplikasi (Gambar 3.11), antara lain:
Membentuk DNA
1) Model Konservatif
Menurut hipotesis ini, rantai ganda DNA induk langsung mem- Menurut Baltimore, Mizushi-
ma, dan Temin (1970), bebe-
bentuk salinan berupa rantai ganda DNA baru tanpa ada pemisahan rapa virus dapat mensintesis
rantai ganda DNA induk terlebih dahulu. Replikasi pertama meng- DNA dari RNA hasil cetakan
hasilkan dua rantai ganda DNA, terdiri dari satu rantai ganda DNA in- yang berantai tunggal. Enzim
yang berperan disebut DNA
duk dan satu rantai ganda DNA yang benar-benar baru. Pada replikasi polimerase bergantung RNA
kedua, masing-masing rantai ganda DNA tersebut langsung memben- atau Transkriptase Seba-
tuk salinan DNA yang baru lagi. Akhirnya, menghasilkan empat buah liknya.

DNA. Satu DNA tetap merupakan DNA induk yang utuh dan tiga Suryo, Genetika, hlm. 101

DNA merupakan DNA baru.
2) Model Semi Konservatif
Hipotesis model semi konservatif ini dikemukakan oleh Watson
dan Crick, menyatakan bahwa rantai ganda DNA induk membuka atau
memisah terlebih dahulu sehingga terbentuk dua buah rantai tunggal
DNA. Masing-masing rantai tunggal tersebut berfungsi sebagai cetakan
untuk membentuk rantai tunggal DNA baru, melalui pembentukan
pasangan basa yang komplementer dengan basa nitrogen DNA induk.
Dengan demikian, hasil replikasi pertama adalah dua buah DNA.
Masing-masing DNA terdiri dari satu rantai tunggal induk dan satu
rantai tunggal yang baru. Pada replikasi kedua, masing-masing rantai
ganda DNA tersebut membuka kembali sehingga dihasilkan empat
buah DNA. Dua buah DNA mengandung rantai tunggal induk dan
dua buah DNA yang lain merupakan rantai DNA baru.
3) Model Dispersif
Rantai ganda DNA hasil replikasi pertama maupun replikasi ke
dua dari DNA induk mengandung segmen campuran antara ran-
tai DNA induk dan rantai DNA baru. Artinya, rantai ganda DNA
salinannya terdiri dari dua rantai
tunggal DNA yang masing-masing
mengandung segmen (bagian atau Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm. 305

potongan) DNA induk dan segmen
DNA baru.
Pada akhir tahun 1950-an, Mat-
thew Meselson dan Franklin Stahl
melakukan percobaan untuk mengu-
ji ketiga hipotesis tersebut. Ternyata,
hasil percobaannya mendukung hipo-
tesis atau ide dari Watson dan Crick
(a) (b) (c)
yaitu model semi konservatif.
Gambar 3.11
Tahapan transkripsi RNA
a. konservatif
b. semi konservatif
c. dispersif

Genetika
85

Replikasi merupakan tahapan rumit yang mengawali sintesis pro-
tein. Oleh karena itu, kalian perlu menyimak dengan saksama.

Gambar 3.12
Tahapan replikasi DNA

Proses replikasi dimulai pada beberapa daerah spesiﬁk dari rantai
DNA, disebut pangkal replikasi. Beberapa tahapan dan enzim yang
berperan dalam sintesis protein, antara lain:
a) DNA helikase, berfungsi untuk membuka rantai ganda DNA
induk.
b) Enzim primase, membentuk primer yang merupakan segmen
pendek dari RNA sebagai pemula untuk terjadinya sintesis protein.
c) Dari ujung 3´ RNA primer, DNA polimerase menambahkan pasang-
an basa nitrogen (dari nukleotida-nukleotida) pada rantai tunggal
DNA induk dan terbentuk rantai DNA yang bersambungan secara
kontinyu (tanpa terpisah-pisah) yang disebut leading strand.
d) Pada rantai tunggal DNA induk yang lain, DNA polimerase
membentuk lagging strand (merupakan keseluruhan rantai kopian
DNA yang pertumbuhannya tidak kontinyu) dengan memper-
panjang RNA primer-RNA primer di beberapa tempat sehingga
membentuk segmen-segmen DNA baru yang saling terpisah. Seg-
men-segmen itulah yang disebut fragmen Okazaki.
e) DNA polimerase yang lainnya, menggantikan RNA primer de-
ngan DNA dan enzim ligase menghubungkan segmen-segmen
okazaki, sehingga terbentuk salinan DNA baru.
Nah, DNA baru yang telah terbentuk (identik dengan DNA in-
duk) akan melanjutkan tahapan untuk mensintesis protein yaitu tahap-
an transkripsi dan translasi.
b. Transkripsi
Pada tahapan ini, DNA akan membentuk RNA dengan cara
menerjemahkan kode-kode genetik dari DNA. Proses pembentukan
RNA ini disebut transkripsi, yang menghasilkan 3 macam RNA seperti
yang telah kalian ketahui sebelumnya, yaitu RNA m, RNA t, dan RNA r.
Transkripsi terjadi di dalam sitoplasma dan diawali dengan mem-
bukanya rantai ganda DNA melalui kerja enzim RNA polimerase. Se-
buah rantai tunggal berfungsi sebagai rantai cetakan atau rantai sense,


rantai yang lain dari pasangan DNA ini disebut rantai anti sense. Tidak
seperti halnya pada replikasi yang terjadi pada semua DNA, transkripsi
ini hanya terjadi pada segmen DNA yang mengandung kelompok gen
tertentu saja. Oleh karena itu, nukleotida nukleotida pada rantai sense
yang akan ditranskripsi menjadi molekul RNA dikenal sebagai unit
transkripsi.
Transkripsi meliputi 3 tahapan, yaitu tahapan inisiasi, elongasi,
dan terminasi.
1) Inisiasi (Permulaan)
Jika pada proses replikasi dikenal daerah pangkal replikasi, pada
transkripsi ini dikenal promoter, yaitu daerah DNA sebagai tempat
melekatnya RNA polimerase untuk memulai transkripsi. RNA polim-
erase melekat atau berikatan dengan promoter, setelah promoter beri-
katan dengan kumpulan protein yang disebut faktor transkripsi. Nah,
kumpulan antara promoter, RNA polimerase, dan faktor transkripsi ini
disebut kompleks inisiasi transkripsi. Selanjutnya, RNA polimerase
membuka rantai ganda DNA.
2) Elongasi (Pemanjangan)
Setelah membuka pilinan rantai ganda DNA, RNA polimerase ini
kemudian menyusun untaian nukleotida-nukleotida RNA dengan arah
5´ ke 3´. Pada tahap elongasi ini, RNA mengalami pertumbu-
han memanjang seiring dengan pembentukan pasangan basa
nitrogen DNA. Pembentukan RNA analog dengan pem-
bentukan pasangan basa nitrogen pada replikasi. Pada RNA
U
tidak terdapat basa pirimidin timin (T), melainkan urasil
(U). Oleh karena itu, RNA akan membentuk pasangan basa U U
urasil dengan adenin pada rantai DNA. Tiga macam basa
yang lain, yaitu adenin, guanin, dan sitosin dari DNA akan
berpasangan dengan basa komplemennya masing-masing
sesuai dengan pengaturan pemasangan basa. Adenin berpa-
sangan dengan urasil dan guanin dengan sitosin (Gambar 3.13). Gambar 3.13
Tahap elongasi transkripsi
3) Terminasi (Pengakhiran)
Penyusunan untaian nukleotida RNA yang telah dimulai dari dae-
rah promoter berakhir di daerah terminator. Setelah transkripsi selesai,
rantai DNA menyatu kembali seperti semula dan RNA polimerase
segera terlepas dari DNA. Akhirnya, RNA terlepas dan terbentuklah
RNA m yang baru.
Pada sel prokariotik, RNA hasil transkripsi dari DNA, langsung
berperan sebagai RNA m. Sementara itu, RNA hasil transkripsi gen
pengkode protein pada sel eukariotik, akan menjadi RNA m yang
fungsional (aktif ) setelah malalui proses tertentu terlebih dahulu.
Dengan demikian, pada rantai tunggal RNA m terdapat beberapa
urut-urutan basa nitrogen yang merupakan komplemen (pasangan) dari
pesan genetik (urutan basa nitrogen) DNA. Setiap tiga macam urutan
basa nitrogen pada nukleotida RNA m hasil transkripsi ini disebut se-
bagai triplet atau kodon.
Genetika
87

promoter
unit transkripsi c. Translasi
terminator
DNA gen
5’ 3’ Setelah replikasi DNA dan transkripsi RNA m
3’ 5’
RNA polimerase titik awal titik terminasi
di dalam nukleus, RNA m dari nukleus dipindah-
1 Inisiasi
kan ke sitoplasma sel. Langkah selanjutnya adalah
proses translasi RNA m untuk membentuk protein.
5’ 3’
Translasi merupakan proses penerjemahan bebera-
3’
untai cetakan DNA
5’ pa triplet atau kodon dari RNA m menjadi asam
DNA terbuka RNA
amino-asam amino yang akhirnya membentuk
2 Elongasi
protein. Urutan basa nitrogen yang berbeda pada
setiap triplet, akan diterjemahkan menjadi asam
5’ 3’
3’
3’
5’ amino yang berbeda. Misalnya, asam amino fenilal-
5’ anin diterjemahkan dari triplet UUU (terdiri dari
3 Terminasi 3 basa urasil), asam amino triptofan (UGG), asam
amino glisin (GGC), dan asam amino serin UCA.
5’ 3’ Sebanyak 20 macam asam amino yang diperlukan
3’ 5’
untuk pembentukan protein merupakan hasil ter-
5’ 3’
RNA hasil transkripsi jemahan triplet dari RNA m. Selanjutnya, dari be-
Gambar 3.14 berapa asam amino (puluhan, ratusan, atau ribuan) tersebut dihasilkan
Tahapan transkripsi RNA rantai polipeptida spesiﬁk dan akan membentuk protein spesiﬁk pula.
Sebelum kalian melanjutkan bahasan tentang tahapan translasi,
lakukanlah rubrik Diskusi berikut ini.
D i s k u s i
Diskusikanlah dengan teman kalian, mungkinkah dalam proses translasi dapat terjadi kesalahan dalam
menerjemahkan kode-kode genetik yang dibawa oleh RNA m? Apa yang akan terjadi dari kemungkinan
tersebut? Kalian dapat mencari informasi yang mendukung jawaban kalian.

Lalu, bagaimana mekanisme translasi tersebut? Langkah-langkah
pada proses translasi adalah sebagai berikut:
1) Inisiasi Translasi
Ribosom sub unit kecil mengikatkan diri pada RNA m yang telah
membawa sandi bagi asam amino yang akan dibuat, serta mengikat pada
sub unit bagian inisiator RNA t. Selanjutnya, molekul besar ribosom juga ikut
met
ribosom besar
terikat bersama ketiga molekul tersebut membentuk kompleks inisiasi.
Molekul-molekul RNA t mengikat dan memindahkan asam
amino dari sitoplasma menuju ribosom dengan menggunakan energi
sub unit
ribosom kecil GTP dan enzim. Bagian ujung RNA t yang satu membawa antikodon,
UAC
berupa triplet basa nitrogen. Sementara, ujung yang lain membawa
AUG satu jenis asam amino dari sitoplasma. Kemudian, asam amino tertentu
tersebut diaktifkan oleh RNA t tertentu pula dengan menghubungkan
antikodon dan kodon (pengkode asam amino) pada RNA m.
kodon pemula (start Kodon pemula pada proses translasi adalah AUG, yang akan
kodon)
mengkode pembentukan asam amino metionin. Oleh karena itu, an-
Gambar 3.15
tikodon RNA t yang akan berpasangan dengan kodon pemula adalah
Tahap inisiasi translasi


UAC. RNA t tersebut membawa asam amino metionin pada sisi pem-
bawa asam aminonya.
2) Elongasi
Tahap pengaktifan asam amino terjadi kodon demi kodon sehingga
dihasilkan asam amino satu demi satu. Asam-asam amino yang telah
diaktifkan oleh kerja RNA t sebelumnya, dihubungkan melalui ikatan
peptida membentuk polipeptida pada ujung RNA t pembawa asam
amino. Misalnya, RNA t membawa asam amino fenilalanin, maka an-
tikodon berupa AAA kemudian berhubungan dengan kodon RNA m
UUU. Fenilalanin tersebut dihubungkan dengan metionin membentuk
peptida. Nah, melalui proses elongasi, rantai polipeptida yang sedang
tumbuh tersebut semakin panjang akibat penambahan asam amino.
met fen

3´

met 5´
met fen
fen a

Gambar 3.16
b Tahap elongasi translasi
RNA m d a. RNA t membawa antikodon
met AAA & asam amino
(fenilalanin)
fen b. antikodon AAA berpasangan
dengan kodon RNA m
c. pembentukan ikatan peptida
d. pemanjangan rantai
polipeptida & ribosom siap
menerima RNA t selanjutnya

c
3) Terminasi
Proses translasi berhenti setelah antikodon yang dibawa RNA t
bertemu dengan kodon UAA, UAG, atau UGA. Dengan demikian,
rantai polipeptida yang telah terbentuk akan dilepaskan dari ribosom
dan diolah membentuk protein fungsional.

polipeptida bebas

pelepasan sub unit
kromosom

3´

5´

kodon stop
Gambar 3.17
(UAG, UAA, atau UGA)
Terminasi translasi

Genetika
89

Setelah kalian mempelajari tahapan dalam sintesis protein, simaklah
uraian berikut ini agar kalian lebih mudah memahami sintesis protein.
2. Kode Genetik dalam Sintesis Protein
Sekarang kita sudah memperoleh jawaban tentang bagaimana
Galeri bahasa DNA yang hanya memiliki 4 basa nitrogen dapat diterjemahkan
Kodon pada Khamir menjadi bahasa protein. Rahasia ini terbongkar sejak tahun 1961
oleh Marshal Nirenberg dan Mathei. Mereka melakukan percobaan
Mitokondria khamir menggu- menggunakan E. coli dengan asam poli urasil. Menurut hasil percobaan
nakan kodon di luar kamus
kodogen. Kode AUA tidak tersebut, cetakan UUU yang dibawa oleh RNA m, artinya adalah asam
menyandi isoleusin tetapi amino fenilalanin. Dengan cara yang sama, triplet CCC diartikan
menyandi metionin. UGA sebagai prolin dan triplet AAA artinya asam amino lisin.
biasanya untuk penghen-
tian tetapi mensandikan
Pada kamus kode genetik terdapat 64 kombinasi triplet untuk
triptofan. 20 asam amino. Jadi, terdapat asam amino tertentu melebihi triplet
Lehninger, Dasar-dasar Biokimia (kodon). Setiap triplet disusun oleh 3 basa nitrogen. Rangkaian tiga
basa nitrogen yang menyusun kode disebut triple atau trikodon atau
kodon. Rangkaian tiga basa nitrogen yang ada pada DNA yang bertu-
gas membuat kode-kode disebut kodogen (agen pengkode).
Jika kalian perhatikan, dari 64 triplet nukleotida terdapat 3 buah
kode yaitu UAG, UAA dan UGA tidak menyandi asam amino apa-
pun. Kodon-kodon tersebut adalah kodon-kodon yang tak bernuksa
(nonsense) yang secara umum menjadi tanda berakhirnya rantai poli-
peptida. Kodon AUG menjadi kodon sandi asam amino metionin serta
sebagai tanda dimulainya rantai polipeptida.
Heliks DNA merupakan material kromosom yang membawa
informasi genetik. DNA tersebut memiliki kemampuan membentuk
atau membuat RNA d (RNA kurir = RNA m) melalui proses trans-
kripsi. Pesan-pesan DNA dicetak sebagai kode-kode. Heliks DNA
yang bertugas mencetak kode-kode disebut DNA template (DNA
sense), sedangkan rantai DNA pasangannya disebut DNA anti sense.
Satu kromosom adalah satu molekul DNA. Satu molekul DNA me-
ngandung jutaan pasangan nukleotida, artinya sebuah heliks DNA
mengandung jutaan nukleotida. Tidak semua kode-kode yang ada
pada DNA ditranskripsikan. Transkripsi DNA bersifat selektif. Kode-
kode yang ditraskripsikan ditujukan untuk urutan asam amino yang
telah ditentukan secara genetik. DNA sense melalui proses transkripsi
membentuk RNA d. Basa nitrogen yang ada pada RNA d yang meru-
pakan pesan DNA, disebut kodon. Selanjutnya proses sintesis protein
yang terjadi merupakan proses terjemahan kodon-kodon yang dibawa
oleh RNA d.
Apakah yang akan terjadi jika RNA transfer salah dalam menter-
jemahkan kodon? Yang akan terjadi adalah terbentuknya asam amino
yang tidak sesuai dengan pesanan DNA (tidak sesuai dengan harapan).
Asam amino yang berbeda membentuk protein yang berbeda, protein
yang berbeda membentuk enzim yang berbeda, sehingga sifat yang
dikendalikan juga berbeda. Apabila terjadi kesalahan seperti ini, maka
dapat bersifat menurun dan menyebabkan terjadinya mutasi.


Dengan penjelasan di atas dapat dipertegas bahwa kesalahan RNA
t dalam menerjemahkan kodon-kodon RNA d merupakan mekanisme
terjadinya mutasi gen (mutasi akan dibahas pada bab tersendiri).
Tabel 3.2. Kodon dan Asam Aminonya
Asam Kodon Asam Kodon AA Kodon Asam Kodon Asam Kodon AA Kodon
Amino atau amino atau Amino atau amino atau
Triplet Triplet Triplet Triplet
Fenilal- UUU Lisin AAA Tirosin UAU Valin GUU Arginin CGU Threo- UAU
anin UUC AAG UAC GUC CGC nin UAC
GUA CGA
Leusin UUA Aspara- GAU Alanin GCU
GUG CGG
UUG gin GAC GCC
AGA
CUU GCA
AGG
CUC GCG
CUA Serin UCU Asam GAU Tripto- UGG
CUG UCC Aspar- GAC fan
UCA tat
Isoleusin AUU Gluta- GAA Histi- CAU
UCG
AUG min GAG din CAC
AGU
AUA
AGC
Metio- AUG Sistein UGU Glisin CAA
Prolin CCU Asam GAA Stop UAA
nin (start UGC CAG
CCC Gluta- GAG Kodon UAG
kodon) GGU
CGA mat UGA
GGC
CCG
GGA
Suryo, Genetika, hlm. 90 (dengan pengembangan)
GGG

Agar kalian dapat memahami dengan baik tentang sintesis pro-
tein, lakukanlah rubrik Percobaan dan Uji Kompetensi berikut ini.

Percobaan
Mengetahui Konsep Replikasi DNA

A. Dasar Teori
Sebelum sintesis protein, terjadi proses replikasi DNA sehingga terbentuk DNA baru yang identik
dengan DNA induk. Berdasarkan penelitian, replikasi DNA terjadi secara semi konservatif. DNA
hasil replikasi kemudian akan ditranskripsikan menjadi RNA m yang membawa kode-kode ge-
netik dari DNA. Selanjutnya, kode-kode genetik dari RNA m akan ditranslasikan untuk memben-
tuk asam-asam amino.

B. Tujuan
Mendeskripsikan konsep replikasi DNA dan transkripsi

C. Alat dan Bahan
1 Enam buah penggaris 1 meteran
2. Lima macam warna was, masing-masing jumlahnya 10 buah (setiap was berukuran (2 x 2
x 1) cm)
3. Gambar double helix DNA dengan 6 pasang nukleotida

Genetika
91

D. Cara Kerja
1. Perhatikan gambar double helix DNA tersebut.
Ingat bahwa DNA memiliki kemampuan replikasi dan transkripsi.
2. Letakkan 2 penggaris pada meja. Jarak antara penggaris yang satu dengan yang lain 75
cm. Anggap penggaris tersebut adalah gugus fosfat dan gula deoksiribosa.
3. Berilah label was dengan A, T, G, C, dan U. Setiap label yang sama harus mempunyai warna
yang sama. Contoh: label A warna hijau sebanyak 8 buah, label T warna orange sebanyak
8 buah, G warna biru 8 buah, C warna merah 8 buah, dan U warna kuning 8 buah.
4. Lakukan pengaturan letak was berdekatan dengan kedua penggaris. Kalian meletakkan 16
was di sebelah kanan penggaris pertama dan di sebelah kiri penggaris kedua.
5. Lakukan praktek replikasi DNA. Susun heliks baru hasil replikasi, kemudian tulislah hasil
replikasi DNA berupa 2 buah DNA baru.
6. Gambarlah hasilnya.
7. Anggap heliks DNA penggaris kiri sebagai pita sense.
8. Letakkan sebuah penggaris di dekat pita sense sebagai pengganti pita RNA m. Letakkan
was-was yang cocok untuk berikatan dengan was yang ada pada pita sense.
9. Gambarkan pita RNA m hasil transkripsi.
10. Diskusikan hasilmu dengan teman dan gurumu. Apabila kalian menemui kesulitan, mintalah
penjelasan pada gurumu.

E. Pembahasan
1. Jelaskan empat macam basa nitrogen yang berperan dalam replikasi DNA.
2. Bagaimanakah aturan pemasangan basa nitrogen dalam replikasi DNA?
3. Samakah DNA hasil replikasi yang terbentuk dengan DNA induk?

Uji Kompetensi 6. Di manakah terjadinya replikasi, transkrip-
si, dan translasi?
7. Jelaskan peran sintesis protein yang
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. berkaitan dengan sifat individu.
1. Jelaskan secara umum, hubungan antara 8. Apakah yang dimaksud dengan:
DNA, RNA, dan polipeptida dalam sintesis a. Rantai sense
protein. b. Rantai anti sense
2. Sebutkan 3 tahapan utama dalam sintesis c. Kodon
protein dan jelaskan maksud masing-masing 9. Jelaskan pada tahapan apakah kode ge-
secara singkat. netik dari RNA m disandikan menjadi asam
3. Sebutkan tahapan replikasi DNA secara sing- amino.
kat. 10. Sebutkan 3 macam kode genetik (kodon)
4. Apa yang dimaksud dengan transkripsi? yang berperan sebagai kodon pember-
5. Sebutkan 3 tahapan pada transkripsi. henti (stop kodon).

Ikhtisar
1. Pada saat sel sedang membelah, benang-benang kromatin ini memendek dan menebal membentuk
struktur yang disebut kromosom.
2. Kromosom mempunyai 2 bagian utama yaitu sentromer (kinetokor) dan lengan. Pada lengan
ditemukan bagian-bagian berupa matriks, kromonema, kromomer, dan lekukan sekunder. Kadang-
kadang dijumpai adanya satelit.


3. Jumlah kromosom pada setiap jenis organisme berbeda-beda, namun bersifat tetap (konstan).
Jumlah kromosom tiap jenis organisme menunjukkan banyaknya kromosom yang ada pada sebuah
sel organisme tersebut.
4. Berdasarkan letak sentromernya, bentuk kromosom dibedakan menjadi 4 macam, antara lain:
metasentris, sub metasentris, telosentris, dan akrosentris.
5. Spesies yang berbeda memiliki ukuran kromosom yang berbeda. Pada umumnya, kromosom sel
tumbuhan lebih besar dibanding kromosom sel hewan.
6. Berdasarkan ukuran (panjang), jumlah, dan bentuk kromosom maka kromosom sel somatis dapat
disusun atau diatur secara standar. Hasil penyusunan ini disebut karyotipe.
7. Jumlah atau satu set atau perangkat dari bermacam-macam homolog tersebut dinamakan genom
atau ploidi.
8. Kromosom mempunyai komponen utama, antara lain: DNA (Deoxyribo Nucleic Acid atau asam
nukleat deoksiribosa), protein histon, dan protein non histon. Protein histon bersifat basa kuat dan
menetralkan keasaman DNA.
9. DNA merupakan material kromosom sebagai penyimpan informasi genetik DNA berperan dalam
membawa dan menyimpan informasi genetik sel. Jumlah dan jenis informasi di dalam sel (tiap
sebuah sel) sangat banyak.
10. DNA dan RNA tersusun oleh nukleotida-nukleotida yang saling terpaut membentuk polinukleotida
yang amat panjang. DNA merupakan molekul yang besar (makromolekul) dan terdiri dari dua rantai
polinukleotida yang saling berikatan. Setiap nukleotida tersusun atas 3 komponen, antara lain: sebuah
basa nitrogen, sebuah gula pentosa yaitu deoksiribosa, dan satu gugus fosfat.
11. Basa nitrogen DNA meliputi basa purin dan basa pirimidin. Basa purin meliputi guanin (G) dan adenin
(A), basa pirimidin meliputi sitosin (C) dan timin (T).
12. Komponen gula RNA berupa gula ribosa. Dua purin dan dua pirimidin juga ditemukan pada RNA,
tetapi basa pirimidin timin tidak ditemukan. Pada RNA ditemukan pirimidin urasil.
13. Berdasarkan tempat terdapat dan fungsinya, RNA dibedakan menjadi RNA m (RNA messenger), RNA
r (RNA ribosom) dan RNA t (RNA transfer).
14. Gen adalah unit genetis yang terdapat di dalam kromosom. Dalam satu kromosom terdapat ribuan
bahkan puluhan ribu gen. Gen-gen tersebut terdapat di dalam DNA dan merupakan segmen dari
DNA yang berperan dalam menentukan sifat individu. Gen merupakan nama fungsional, sedangkan
DNA adalah nama strukturalnya.
15. Suatu sifat dikendalikan oleh sepasang gen. Anggota dari pasangan gen disebut sebagai alel,
dimana satu alel diperoleh dari induk jantan dan yang lain dari induk betina. Pasangan alel tersebut
merupakan penentu dari suatu sifat.
16. Jika gen tersebut dua alel dominan, maka disebut gen homozigot dominan. Jika dibentuk oleh dua
alel resesif, maka disebut gen homozigot resesif. Sementara itu, jika gen dibentuk oleh sebuah alel
dominan dan sebuah alel resesif maka disebut gen heterozigot.
17. Informasi genetik pada double helix DNA berupa kode-kode sandi atau kode genetik.
18. Replikasi DNA atau penggandaan DNA meliputi 3 tahapan, antara lain: inisiasi (permulaan), elongasi
(pemanjangan), dan terminasi (pengakhiran).
19. Translasi merupakan proses penerjemahan beberapa triplet atau kodon dari RNA m menjadi asam
amino-asam amino yang akhirnya membentuk protein. Urutan basa nitrogen yang berbeda pada
setiap triplet, akan diterjemahkan menjadi asam amino yang berbeda. Tahapan pada translasi
meliputi inisiasi translasi, elongasi, dan terminasi.

Genetika
93

Anti kodon Pasangan dari kodon, terdapat pada Kodon Disebut triplet., kelompok nukleotida yang
bagian ujung RNA t dan berperan dalam translasi terdiri dari 3 basa nitrogen pada RNA m yang akan
protein menyandi asam amino tertentu

Anti sense Rantai tunggal DNA dimana kode-kode Nukleoprotein Struktur yang terdiri dari asam
genetiknya tidak berfungsi untuk mencetak RNA m nukleat dan protein
dan merupakan pasangan rantai sense
Nukleosom Kumpulan dari DNA dan protein histon
Asam nukleat Molekul organik berukuran besar yang membentuk lilitan
berupa DNA dan RNA
Satelit Struktur tambahan pada ujung kromosom,
Histon Protein basa yang banyak mengandung Tidak selalu ada pada setiap kromosom
asam amino arginin dan lisin serta membentuk
Template Disebut bagian sense, bagian rantai
kumpulan dengan DNA dalam struktur nukleosom
DNA yang akan disalin kode-kode genetiknya dan
Karyotipe Pengaturan atau penyusunan kromosom merupakan pasangan rantai anti-sense
sel somatis individu secara standar berdasarkan
panjang, jumlah, dan bentuk kromosom

Ulangan Harian

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 4. Keseluruhan jumlah dari seperangkat pa-
sangan kromosom homolog, disebut . . . .
1. Bagian kromosom berupa benang-benang a. somatis d. haploid
halus berbentuk spiral disebut . . . . b. karyotipe e. diploid
a. sentromer d. satelit c. ploidi
b. telomer e. kromonema
5. Kromosom sel tubuh manusia bersifat . . . .
c. kinetokor
a. haploid d. diploid
2. Jumlah kromosom sel pada manusia adalah b. somatis e. triploid
.... c. genom
a. 46 d. 24
b. 36 e. 16 6. Bagian kromosom tempat terdapatnya
DNA dan protein histon adalah . . . . . .
c. 8
a. satelit d. sentromer
3. Kromosom yang mempunyai sentromer di b. histon e. telomer
bagian tengah dan membagi lengan kro- c. kromomer
mosom menjadi dua bagian yang sama
panjangnya, disebut . . . . 7. Berikut ini adalah organel-organel sel:
a. telosentris d. akrosentris 1) sitoplasma 4) plastida
b. metasentris e. telomer 2) nukleus 5) badan golgi
c. sub metasentris 3) mitokondria 6) ribosom


DNA pada sel eukariotik dapat dijumpai 12. Pasangan-pasangan berikut ini terjadi pada
pada . . . . basa nitrogen . . . .
a. 1 dan 2 d. 4, 5, dan 6 a. adenin dan guanin (ikatan tunggal)
b. 2 saja e. 5 dan 6 b. guanin dan timin (ikatan ganda)
c. 2, 3, dan 4 c. sitosin dan adenin (ikatan rangkap
tiga)
8. Berikut ini pernyataan tentang DNA:
1) pada sel prokariotik mempunyai rantai d. adenin dan timin (ikatan ganda)
ganda e. adenin dan timin (ikatan rangkap tiga)
2) pada sel eukariotik mempunyai rantai 13. Ikatan antara basa nitrogen dan antara nuk-
tunggal leotida satu dengan nukleotida berikutnya
3) pada sel eukariotik mempunyai rantai adalah . . . .
ganda a. ikatan hidrogen, ikatan fosfodiester
4) dapat mengalami denaturasi dan tidak b. ikatan fosfodiester, ikatan hidrogen
dapat mengalami renaturasi c. ikatan rangkap, ikatan hidrogen
5) merupakan materi pembawa informasi d. ikatan ion, ikatan hidrogen
genetik e. ikatan ion, ikatan fosfodiester
6) dapat dijumpai pada badan golgi
o 14. RNA yang bertugas membawa informasi
7) ketebalannya dapat mencapai 20 A
genetik DNA dari nukleus menuju ribosom
Dari pernyataan di atas, yang menunjukkan pada saat sintesis protein adalah . . . .
sifat DNA adalah . . . . a. RNA r
a. 1, 2, dan 7 d. 3, 5, dan 7 b. RNA t
b. 2, 4, dan 7 e. 5, 6, dan 7 c. RNA r dan RNA t
c. 3, 4, dan 5 d. RNA d
9. Basa nitrogen pada DNA yang tidak dimi- e. RNA m dan RNA t
liki oleh RNA adalah . . . . 15. Berikut ini pernyataan yang benar tentang
a. urasil d. guanin replikasi DNA adalah . . . .
b. thimin e. sitosin a. dihasilkan 1 rantai tunggal RNA dan
c. adenin satu rantai ganda DNA
10. Perbedaan utama pada struktur DNA dan b. dihasilkan satu rantai tunggal RNA
RNA adalah pada . . . . c. DNA polimerase membentuk pasangan
a. gula ribosa DNA yang bersifat kontinyu, disebut
b. gugus fosfat leading strand
c. gugus fosfat dan gula ribosa d. DNA polimerase membentuk pasan-
gan DNA yang bersifat kontinyu, dise-
d. basa nitrogen
but lagging strand
e. gula ribosa dan basa nitrogennya
e. Enzim ligase berfungsi untuk membu-
11. Gugus gula pada struktur DNA adalah . . . . ka ikatan ganda DNA
a. ribosa
16. Jika urutan basa nitrogen pada salah satu ran-
b. deoksiribosa
tai DNA adalah ATTGSAGTGSSGTAA,
c. basa nitrogen maka rantai baru DNA hasil replikasinya
d. gugus fosfat mempunyai urutan basa . . . .
e. polisakarida

Genetika
95

a. TAASSTSASGGSATT masing rantai tunggal membentuk salinan
b. GSSATGASATTASGG rantai DNA yang baru, disebut . . . .
c. TAASGTSASGGSATT a. dispersif
d. UAASGUSASGGSAUU b. dispersif dan konservatif
e. TAASGUASATTASGG c. konservatif
d. konservatif dan semi konservatif
17. DNA template mempunyai urutan basa
nukleotida ATTAAAGSSSGA, maka RNA e. semi konservatif
m hasil transkripsi mempunyai urutan basa
.... B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
a. TAATTTSGGGST
b. GSSUUUATTTAG 1. Apa yang dimaksud dengan:
c. UGGTTTTAAATS a gen
d. UAAUUUSGGGSU b. alel
e. USGTAATTTSGG c. genom
d. lokus gen
18. Jika diketahui, kodon-kodon dan asam
amino yang akan disandikan adalah seb- e. haploid
agai berikut: f. diploid
CUA : leusin 2. Apa yang dimaksud dengan:
UCU dan UCG : serin a. leading strand
AUU : isoleusin b. lagging strand
UUU : fenilalanin c. fragmen Okazaki
Maka asam amino yang akan dibentuk
pada proses translasi dari urutan basa 3. Jelaskan peranan enzim helikase dan enzim
AAAAGAAGCGAU adalah . . . . ligase pada replikasi DNA.
a. serin, serin, leusin, fenilalanin 4. Jelaskan tahapan inisiasi pada translasi pro-
b. fenilalanin, leusin, serin, serin tein?
c. fenilalanin, serin, serin, leusi 5. Sebutkan dan jelaskan 3 hipotesis cara rep-
d. isoleusin, fenilalanin, fenilalanin, le- likasi.
usin
6. Jelaskan tentang tahapan elongasi pada saat
e. isoleusin, isoleusin, fenilalanin, leusin translasi?
19. Tempat terjadinya proses translasi dalam 7. Sebutkan dan jelaskan peranan dari macam-
sintesisi protein adalah . . . . macam RNA.
a. ribosom
8. Gambarkan secara skematis cara replikasi
b. sitoplasma
DNA semi konservatif.
c. nukleus
9. Sebutkan kodon yang berfungsi sebagai
d. mitokondria
start kodon dan stop kodon.
e. badan golgi
10. Apa yang dimaksud dengan unit transkrip-
20. Cara replikasi DNA dimana rantai ganda si dan kompleks inisiasi? Jelaskan.
DNA induk memisah kemudian masing-


Bab
IV
Pembelahan Sel

Microsoft Encarta Premium 2006

K alian mungkin sering melihat orang yang secara ﬁsik mirip dengan
orang lainnya dalam satu keluarga. Coba kalian perhatikan
gambar di atas. Adakah persamaan yang kalian temukan antara orang
tua dengan anaknya? Pepatah mengatakan “Buah jatuh tidak jauh dari
pohonnya”. Pepatah ini dapat diartikan, sifat seorang anak tidak akan
jauh dari sifat kedua orang tuanya.

Dalam hal ini, kita hanya membicarakan sifat ﬁsik, bukan sifat secara
total. Kemiripan antara orang tua dengan anaknya merupakan salah satu
bentuk pewarisan sifat. Tahapan awal yang menyebabkan terjadinya
pewarisan sifat adalah proses pembelahan sel. Kalian tentunya ingin
mengetahui mekanisme pembelahan sel ini bukan? Nah, untuk itu,
kalian perlu mempelajari materi pada bab ini.

Pembelahan Sel
97

Pada materi berikut ini, kalian akan diajak bersama-sama untuk
Ka taK u n c i mempelajari proses pembelahan sel yang meliputi pembelahan mitosis
• Pembelahan sel dan pembelahan meiosis. Selanjutnya, kalian juga akan mempelajari
• Amitosis kaitan antara gametogenesis dengan pewarisan sifat, baik pada hewan
• Mitosis
• Meiosis
maupun tumbuhan. Simaklah uraiannya pada materi di bawah ini.
• Gametogenesis Setelah mempelajarinya, kalian diharapkan dapat mengidentiﬁkasi
dan membedakan ciri-ciri, tahapan, tempat terjadinya, serta fungsi dari
pembelahan mitosis dan meiosis. Selain itu, kalian diharapkan dapat
membedakan gametogenesis pada hewan dan tumbuhan.

A. Reproduksi Sel
Kilas Pernahkah kalian memikirkan proses tumbuhnya badan bayi hing-
Pada bab sebelumnya, ka- ga dewasa? Dari bayi, kita dapat tumbuh menjadi bentuk sekarang ini
lian telah mempelajari ma- disebabkan sel-sel di dalam tubuh kita terus-menerus memperbanyak
teri genetik yang terdiri dari
DNA dan RNA. Salah satu
diri melalui pembelahan sel. Oleh karena itu, pembelahan sel meru-
tugas materi genetik adalah pakan faktor penting dalam hidup kita.
membawa sifat-sifat induk Sel merupakan bagian terkecil yang menyusun tubuh kita. Setiap
kepada anaknya. Pada
manusia, DNA bertugas
sel dapat memperbanyak diri dengan membentuk sel-sel baru melalui
mewariskan sifat-sifat orang proses yang disebut pembelahan sel atau reproduksi sel. Pada organ-
tua kepada anaknya. isme bersel satu (uniseluler), seperti bakteri dan protozoa, proses pem-
belahan sel merupakan salah satu cara untuk berkembang biak. Proto-
zoa melakukan pembelahan sel dari satu sel menjadi dua, dari dua sel
menjadi empat, dan dari empat sel menjadi delapan, dan seterusnya.
Pada makhluk hidup bersel banyak (multiseluler), pembelahan sel
mengakibatkan bertambahnya sel-sel tubuh. Oleh karena itu, terjadi-
lah proses pertumbuhan pada makhluk hidup. Pembelahan sel juga
berlangsung pada sel kelamin atau sel gamet yang bertanggung jawab
dalam proses perkawinan antar individu. Setelah dewasa, sel kelenjar
kelamin pada tubuh manusia membelah membentuk sel-sel kelamin.
Seorang laki-laki menghasilkan sperma di dalam testis, sedangkan
wanita menghasilkan sel telur atau ovum di dalam ovarium.
Pada dasarnya, pembelahan sel dibedakan menjadi dua, yaitu
Galeri pembelahan secara langsung (amitosis) dan pembelahan secara tidak
Berapakah kecepatan langsung (mitosis dan meiosis). Apa yang dimaksud dengan pembe-
pembelahan sel bakteri? lahan sel secara langsung maupun tidak langsung tersebut? Kalian akan
Pada umumnya, satu sel
mengetahuinya dengan menyimak penjelasan berikut.
bakteri hanya membutuh- 1. Pembelahan Sel secara Langsung
kan waktu 1- 3 jam untuk
menghasilkan 2 sel bakteri
Proses pembelahan secara langsung disebut juga pembelahan ami-
atau untuk melipatgandakan tosis atau pembelahan biner. Pembelahan biner merupakan proses
jumlah selnya. Jika di dalam pembelahan dari 1 sel menjadi 2 sel tanpa melalui fase-fase atau tahap-
1 erlenmeyer ditumbuhkan
10.000 sel bakteri, maka
tahap pembelahan sel. Pembelahan biner banyak dilakukan organisme
setelah 1 jam jumlah bakteri uniseluler (bersel satu), seperti bakteri, protozoa, dan mikroalga (alga
akan menjadi 20.000 sel. bersel satu yang bersifat mikroskopis). Setiap terjadi pembelahan biner,
Madigan, Martinko, & Parker, Biology of
Microorganisms
satu sel akan membelah menjadi dua sel yang identik (sama satu sama
lain). Dua sel ini akan membelah lagi menjadi empat, begitu seterus-
nya.


Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1,
Kromosom Membran plasma

hlm. 229 (dengan pengembangan)
bakteri
Dinding sel

Pertumbuhan berlanjut Pembelahan menjadi
Duplikasi kromosom
dari sel dua sel

Gambar 4.1Pembelahan amitosis pada bakteri.

Pembelahan biner dimulai dengan pembelahan inti sel menjadi
dua, kemudian diikuti pembelahan sitoplasma. Akhirnya, sel terbelah
menjadi dua sel anakan. Pembelahan biner dapat terjadi pada
organisme prokariotik atau eukariotik tertentu. Perbedaan antara
organisme prokariotik dan eukariotik, terutama berdasarkan pada ada
tidaknya membran inti selnya. Membran inti sel tersebut membatasi
cairan pada inti sel (nukleoplasma) dengan cairan di luar inti sel,
tempat terdapatnya organel sel (sitoplasma). Organisme prokariotik
tidak mempunyai membran inti sel, sedangkan organisme eukariotik
mempunyai membran inti sel. Oleh karena itu, eukariotik dikatakan
mempunyai inti sel (nukleus) sejati.
Pembelahan biner pada organisme prokariotik terjadi pada
bakteri. DNA bakteri terdapat pada daerah yang disebut nukleoid.
DNA pada bakteri relatif lebih kecil dibandingkan dengan DNA pada
sel eukariotik. DNA pada bakteri berbentuk tunggal, panjang dan
sirkuler sehingga tidak perlu dikemas menjadi kromosom sebelum
pembelahan. Proses pembelahan sel pada bakteri dapat kalian lihat Gambar 4.2
pada Gambar 4.1. Pembelahan biner pada
Amoeba.
Contoh organisme eukariotik yang mengalami pembelahan biner
adalah Amoeba. Proses pembelahan sel pada Amoeba dapat kalian pe-
lajari pada Gambar 4.2.
Nah, berdasarkan Gambar 4.1. dan 4.2. tersebut, untuk memu-
dahkan pemahaman kalian maka lakukanlah rubrik Telisik berikut ini.

T e l i s i k
Mengingat Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik
Gambarlah struktur sel prokariotik dan eukariotik beserta bagian-bagiannya. Berilah bingkai pada
gambar kalian dan bila perlu kalian tempel di dinding ruang kelas kalian. Setelah mengetahui struktur sel,
berdasarkan Gambar 4.1. dan 4.2, jelaskan dengan kata-kata kalian sendiri proses pembelahan biner
pada Amoeba dan bakteri. Kalian dapat mencari dan menelusuri pelbagai literatur tentang pembelahan
sel tersebut.

Setelah kalian memahami pembelahan sel secara langsung, simak-
lah materi berikutnya tentang pembelahan sel secara tidak langsung
berikut ini.

Pembelahan Sel
99

2. Pembelahan Sel secara Tidak Langsung (Mitosis dan Meiosis)
Pembelahan sel secara tidak langsung adalah pembelahan yang
melalui tahapan-tahapan tertentu. Setiap tahapan pembelahan ditandai
dengan penampakan kromosom yang berbeda-beda. Kalian telah
mengetahui bahwa di dalam inti sel terdapat benang-benang kromatin.
Ketika sel akan membelah, benang-benang kromatin ini menebal dan
memendek, yang kemudian disebut kromosom. Perhatikan Gambar

4.3. Kromosom dapat berikatan dengan warna tertentu, sehingga
mudah diamati dengan mikroskop. Hasil penelitian menunjukkan
bahwa kromosom merupakan benang pembawa sifat. Di dalam
kromosom terdapat gen sebagai faktor pembawa sifat keturunan.
Pada waktu sel sedang membelah, terjadi proses pembagian
kromosom di dalamnya. Tingkah laku kromosom selama sel
membelah dibedakan menjadi fase-fase atau tahap-tahap pembelahan
sel. Pembelahan sel yang terjadi melalui fase-fase itulah yang disebut
pembelahan secara tidak langsung. Mengenai fase-fase pembelahan
Gambar 4.3
Kromosom pada sel yang siap
mitosis akan dibahas pada subab tersendiri.
membelah Pembelahan sel secara tidak langsung dibedakan menjadi dua,
yaitu pembelahan mitosis dan meiosis.
Sebelum kalian mempelajari lebih jauh tentang pembelahan sel
secara tidak langsung, ada baiknya kalian lakukan rubrik Diskusi beri-
kut ini.

D i s k u s i
Menurut kalian, apa yang akan terjadi apabila organisme di dunia ini tidak mengalami pembelahan sel?
Apa yang akan terjadi jika manusia mempunyai kecepatan memperbanyak diri atau berkembangbiak
secepat sel bakteri? Jelaskan dan diskusikan dengan teman kalian serta presentasikan argumen kalian di
depan kelas.

Proses pertumbuhan dan perkembangan jaringan atau organ tu-
buh organisme terjadi melalui proses pembelahan sel secara mitosis.
Pembelahan mitosis adalah pembelahan sel yang menghasilkan sel
anakan dengan jumlah kromosom sama dengan jumlah kromosom
induknya. Proses pembelahan mitosis terjadi pada semua sel tubuh
makhluk hidup, kecuali pada jaringan yang menghasilkan gamet (sel
kelamin).
Pada pembelahan mitosis, satu sel induk membelah diri menjadi
dua sel anakan. Sel anakan ini mewarisi sifat sel induknya dan memiliki
jumlah kromosom yang sama dengan induknya. Jika sel induk memi-
liki 2n kromosom, maka setiap sel anakan juga memiliki 2n kromo-
som. Jumlah 2n ini disebut juga kromosom diploid.
Pembelahan mitosis terjadi selama pertumbuhan dan reproduksi
secara aseksual. Pada manusia dan hewan, pembelahan mitosis terjadi
pada sel meristem somatik (sel tubuh) muda yang mengalami pertum-
buhan dan perkembangan. Sebagai contoh, sel telur yang telah dibuahi
sperma akan membelah beberapa kali secara mitosis untuk memben-


tuk embrio. Sel-sel pada embrio ini terus-menerus membelah secara
mitosis dan akhirnya terbentuk bayi. Pertumbuhan manusia dari bayi
hingga dewasa juga melalui mekanisme pembelahan sel secara mitosis.
Inilah salah satu bentuk kekuasaan tuhan yang harus kita syukuri.
Pembelahan meiosis yang disebut juga sebagai pembelahan reduksi
merupakan pembelahan sel induk dengan jumlah kromosom diploid
(2n) menghasilkan empat sel anakan. Setiap sel anakan mengandung
separuh kromosom sel induk atau disebut haploid (n). Pembelahan
meiosis terjadi pada proses pembentukan sel gamet (sel kelamin) pada
organ reproduksi (testis atau ovarium). Pada manusia atau hewan,
sperma yang haploid dihasilkan di dalam testis dan sel telur yang
juga haploid dihasilkan di dalam ovarium. Pada tumbuhan berbunga,
sel gamet dihasilkan di dalam putik dan benang sari. Pembentukan
gamet jantan dan gamet betina terjadi melalui tahapan gametogenensis
(dibahas pada subbab tersendiri). Penyatuan kedua gamet akan
menghasilkan zigot dengan variasi genetik. Ini disebabkan karena
sel anakan merupakan hasil penyatuan dua sel yang berbeda materi
genetiknya. Perpaduan ini menyebabkan adanya variasi genetik.

Uji Kompetensi 4. Pembelahan sel secara langsung disebut
juga amitosis. Jelaskan maksudnya dan
berilah contoh.
1. Apakah yang dimaksud dengan pembelah-
5. Apa yang dimaksud dengan pembelahan
an sel?
mitosis?
2. Apakah peranan pembelahan sel pada or-
6. Apa yang dimaksud dengan pembelahan
ganisme bersel satu dan organisme bersel
meiosis?
banyak?
7. Di manakah terjadinya pembelahan mito-
3. Jelaskan istilah kromatin dan kromosom pada
sis dan meiosis pada hewan dan tumbu-
proses pembelahan sel.
han berbunga?

Kalian telah mengetahui pengertian pembelahan mitosis dan meiosis.
Tahapan apa sajakah yang dilalui pada setiap pembelahan tersebut? Un-
tidak terjadi
tuk mengetahui jawabannya, simaklah dengan saksama uraian berikut. pembelahan

B. Tahapan Pembelahan Mitosis Mitosis
e
is m
b ol

G2
m e ta

Pembelahan sel secara mitosis meliputi sejumlah tahapan tertentu. Pertumbuhan G1
sampai terjadi
Sebenarnya, pembelahan mitosis hanyalah sebagian kecil dari siklus Sintesis
metabolism

Mitosis
komponen
sel. Siklus sel terdiri dari fase pembelahan mitosis (M) dan periode sel
pertumbuhan yang disebut interfase. Interfase merupakan bagian ter- S
e no

Replikasi komponen
besar dari siklus sel. Interfase terdiri dari tiga sub fase, yaitu fase G1
rm

sel dan DNA
al
A

(pertumbuhan primer), fase S (sintesis), dan fase G2 (pertumbuhan
N

D
ksi
sekunder). Perhatikan Gambar 4.4.
e
reﬂ

Pembelahan mitosis merupakan pembelahan yang menghasil-
kan sel-sel tubuh (sel somatik). Secara garis besar, pembelahan sel Gambar 4.4 Siklus mitosis

secara mitosis terdiri dari fase istirahat (interfase), fase pembelahan

Pembelahan Sel
101

inti sel (kariokinesis), dan fase pembelahan sitoplasma (sitokinesis).
Bagaimanakah ciri-ciri setiap fase pembelahan tersebut? Untuk menge-
tahuinya, simaklah penjelasan berikut.
1. Interfase (Fase Istirahat)
Pada tahap ini, sel dianggap sedang istirahat dan tidak melaku-
kan pembelahan. Namun, interfase merupakan tahap yang penting
untuk mempersiapkan pembelahan atau melakukan metabolisme sel.
Pada interfase, tingkah laku kromosom tidak tampak karena berbentuk
benang-benang kromatin yang halus. Walaupun begitu, sel anak yang
baru terbentuk sudah melakukan metabolisme. Sel perlu tumbuh dan
melakukan berbagai sintesis sebelum memasuki proses pembelahan
berikutnya.
Apa saja kegiatan sel pada saat interfase? Pada saat interfase, sel
mengalami subfase berikut.
a. Fase Pertumbuhan Primer (Growth 1 disingkat G1)
Sel yang baru terbentuk mengalami pertumbuhan tahap pertama.
Pada subfase ini, sel-sel belum mengadakan replikasi DNA yang masih
bersifat 2n (diploid). Sementara organel-organel yang ada di dalam sel,
seperti mitokondria, retikulum endoplasma, kompleks golgi, dan or-
ganel lainnya memperbanyak diri guna menunjang kehidupan sel.
b. Fase Sintesis (S)
Pada subfase ini, sel melakukan sintesis materi genetik. Materi ge-
netik adalah bahan-bahan yang akan diwariskan kepada keturunannya,
yaitu DNA. DNA dalam inti sel mengalami replikasi (penggandaan
jumlah salinan). Jadi, subfase sintesis (penyusunan) menghasilkan 2
salinan DNA.
Sentrosom
c. Fase Pertumbuhan Sekunder (Growth 2 disingkat G2)

(dengan pasangan sentriol)
Aster
Kromatin Setelah DNA mengalami replikasi, subfase berikutnya adalah per-
(reduplikasi) tumbuhan sekunder (G2). Pada subfase ini, sel memperbanyak organel-
organel yang dimilikinya. Ini bertujuan agar organel-organel tersebut
dapat diwariskan kepada setiap sel turunannya. Pada subfase ini, rep-
likasi DNA telah selesai dan sel bersiap-siap mengadakan pembelahan
secara mitosis. Selain itu, inti sel (nukleus) telah terbentuk dengan jelas
dan terbungkus membran inti. Perhatikan Gambar 4.5.
Pada subfase ini, inti sel mempunyai satu atau lebih nukleolus
Nukleolus (membran inti sel). Di luar inti terdapat dua sentrosom yang terbentuk
Selubung Plasma
nukleus membran oleh replikasi sentrosom pada tahap sebelumnya. Sentrosom mengala-
mi perpanjangan menyebar secara radial yang disebut aster (bintang).
Pada sentrosom terdapat sepasang sentriol yang berfungsi menentukan
Gambar 4.5 Pada fase G2
(interfase akhir), inti sel sudah orientasi pembelahan sel. Walaupun kromosom telah diduplikasi pada
terbentuk dengan jelas dan fase S, namun pada fase G2, kromosom belum dapat dibedakan secara
terbungkus membran inti sel.
individual karena masih berupa benang-benang kromatin.


Setelah ketiga tahapan interfase dilalui, sel telah siap menjalani
pembelahan secara mitosis. Seperti fase interfase, pembelahan mitosis
juga terdiri dari beberapa fase. Untuk mengetahui lebih jauh tentang
fase-fase pada pembelahan mitosis, simaklah penjelasan berikut.
2. Pembelahan Mitosis
Kalian telah mengetahui bahwa pembelahan mitosis menghasil-
kan sel anakan yang identik dengan induknya. Secara garis besar, fase
pembelahan mitosis terbagi menjadi dua fase, yaitu fase pembelahan
inti (kariokinesis) dan fase pembelahan sitoplasma (sitokinesis).
Kariokinesis adalah fase pembelahan inti sel. Secara rinci, fase
kariokinesis dibagi menjadi empat subfase, yaitu profase, metafase,
anafase, dan telofase. Sekarang, marilah kita bahas keempat subfase
tersebut.
a Profase
Pada permulaan profase, di dalam nukleus mulai terbentuk kro- Gelondong
miotik awal
mosom, yaitu benang-benang rapat dan padat yang terbentuk akibat Sentromer
menggulungnya kromatin. Pada fase ini, kromosom dapat dilihat

menggunakan mikroskop. Selanjutnya, nukleolus menghilang dan
terjadi duplikasi kromosom (kromosom membelah dan memanjang)
menghasilkan 2 kromosom anakan yang disebut kromatid. Kedua
kromatid tersebut bersifat identik sehingga disebut kromatid kembar
(sister chromatid), yang bersatu atau dihubungkan oleh sentromer pada
lekukan kromosom. Perhatikan Gambar 4.6. Sentromer merupakan
bagian kromosom yang menyempit, tampak lebih terang dan membagi
kromosom menjadi 2 lengan. Kromosom, terdiri
dari dua kromatid
Pada akhir profase, di dalam sitoplasma mulai terbentuk gelendong saudara
pembelahan (spindel) yang berasal dari mikrotubulus. Mikrotubulus
tersebut memanjang, seolah-olah mendorong dua sentrosom di sepanjang Gambar 4.6 Profase ditandai
permukaan inti sel (nukleus). Akibatnya, sentrosom saling menjauh. dengan terbentuknya kromosom

Proses ini kemudian berlanjut ke fase berikutnya, yaitu metafase.
b Metafase
Tahap awal metafase (prometafase) ditandai dengan semakin
memadatnya kromosom (kromosom ini terdiri dari 2 kromatid) dan
terpecahnya membran inti (membran nukleus). Hal ini menyebab-
kan mikrotubulus dapat menembus inti sel dan melekat pada struktur
khusus di daerah sentromer setiap kromatid, disebut kinetokor. Oleh
karena itu, kinetokor ini berfungsi sebagai tempat bergantung bagi
kromosom.
Sebagian mikrotubulus yang melekat pada kinetokor disebut mikro-
tubulus kinetokor, sedangkan mikrotubulus yang tidak memperoleh
kinetokor disebut mikrotubulus non kinetokor. Sementara itu,
mikrotubulus non kinetokor berinteraksi dengan mikrotubulus lain
dari kutub sel yang berlawanan. Pada metafase, kromosom tampak
jelas.

Pembelahan Sel
103

Kinetokor Mikrotubula
Fragmen selubung nonkinetokor
nukleus

Pelat metafase

Gambar 4.7
(a) Metafase awal
(prometafase) ditandai
dengan interaksi kromosom
dan mikrotubulus. (b) Metafase
ditandai dengan adanya bidang
metafase sebagai tempat
kromosom berbagi DNA pada
Kutub Gelondong
setiap kromatid.
gelondong (a) Mikrotubula (b)
kinetokor

Pada tahap metafase sesungguhnya, sentrosom telah berada pada
kutub sel. Dinding inti sel menghilang. Sementara itu, kromosom me-
nempatkan diri pada bidang pembelahan yang disebut bidang metafase.
Bidang ini merupakan bidang khayal yang terletak tepat di tengah sel,
seperti garis katulistiwa bumi sehingga disebut juga bidang ekuator.
Pada bidang ini, sentromer dari seluruh kromosom terletak pada satu
baris yang tegak lurus dengan gelendong pembelahan. Kinetokor pada
setiap kromatid menghadap pada kutub yang berlainan (perhatikan
Gambar 4.7). Dengan letak kromosom berada di bidang pembelahan,
maka pembagian jumlah informasi DNA yang akan diberikan kepada
sel anakan yang baru, benar-benar rata dan sama jumlahnya. Tahapan
ini merupakan akhir dari metafase.
c Anafase
Setelah berakhirnya tahap metafase, pembelahan sel berlanjut
pada tahap anafase. Tahap anafase ditandai dengan berpisahnya
kromatid saudara pada bagian sentromer kromosom. Gerak kromatid
ini disebabkan tarikan benang mikrotubulus yang berasal dari sentriol
pada kutub sel. Kalian telah mengetahui bahwa mikrotubulus melekat
pada sentromer. Hal ini menyebabkan sentromer tertarik terlebih
dahulu. Akibatnya, sentromer berada di depan dan bagian lengan
kromatid berada di belakang. Struktur ini seperti huruf V. Gerakan

ini menempuh jarak sekitar 1μm (10-6 meter) tiap menit. Pada
saat bersamaan, mikrotubulus non kinetokor semakin memanjang
sehingga jarak kedua kutub sel semakin jauh. Selanjutnya, masing-
masing kromatid bergerak ke arah kutub yang berlawanan dan
berfungsi sebagai kromosom lengkap, dengan sifat keturunan yang
sama (identik). Untuk menjalankan tugasnya ini, mikrotubulus telah
mengalami peruraian pada bagian kinetokornya. Lalu bagaimanakah
Kromosom anak bidang pembelahan sel pada hewan dan tumbuhan?
Gambar 4.8 Tahap pembelahan
Salah satu perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan adalah ada ti-
anafase ditandai berpisahnya daknya sentriol. Pada sel tumbuhan, peran sentriol digantikan oleh
pasangan kromatid ke kutub
berlawanan. kromosom sehingga arah pembelahan tetap menuju ke kutub sel. Pada
sel hewan, sentriol pada kutub sel merupakan arah yang dituju oleh
gerakan kromatid saat pembelahan.


d Telofase
Pada tahap telofase ini, inti sel anakan terbentuk kembali dari Alur pembelahan
Pembentukan
fragmen-fragmen nukleus. Bentuk selnya memanjang akibat peran

nukleolus

mikrotubulus non kinetokor. Benang-benang kromatin mulai longgar.
Dengan demikian, fase kariokinesis yang menghasilkan dua inti sel
anak yang identik secara genetik telah berakhir, namun dua inti sel
masih berada dalam satu sel. Perhatikan Gambar 4.9.
Agar kedua inti terpisah menjadi sel baru, perlu adanya
pembelahan sitoplasma yang disebut sitokinesis. Sitokinesis terjadi,
segera setelah telofase selesai. Pada fase sitokinesis terjadi pembelahan
sitoplasma diikuti pembentukan sekat sel baru, sehingga terbentuk dua Pembentukan
selubung
sel anakan. nukleus
Gambar 4.9
Pada sel hewan, sitokinesis ditandai dengan pembentukan alur Tahap telofase merupakan tahap
pembelahan melalui pelekukan permukaan sel di sekitar bekas bidang akhir kariokinesis.
ekuator. Di sepanjang alur melingkar, terdapat mikroﬁlamen yang
terdiri dari protein aktin dan miosin. Protein tersebut berperan dalam
kontraksi otot atau pergerakan sel yang lain. Kontraksi ini semakin
ke dalam sehingga menjepit sel dan membagi isi sel menjadi 2 bagian
yang sama.
Berbeda dengan sel hewan, sel tumbuhan mempunyai dinding
sel yang keras. Oleh karena itu, pada sitokinensis tidak terbentuk
alur pembelahan. Sitokinesis terjadi dengan pembentukan pelat sel
(cell plate) yang terbentuk oleh vesikula di sekitar bidang ekuator.
Vesikula-vesikula yang dibentuk oleh badan golgi tersebut saling
bergabung. Penggabungan juga terjadi dengan membran plasma
diikuti terbentuknya dinding sel yang baru oleh materi dinding sel
yang dibawa oleh vesikula. Perhatikan Gambar 4.10.
Alur pembelahan
Kontraksi cincin
mikroﬁlamen
Dinding sel Dinding sel baru

Vesikula yang mengandung Pelat sel Sel anak
(a) Sel anak materi dinding sel
(b)

Gambar 4.10
(a) Sitokinesis pada sel hewan
(b) Sitokinesis pada sel tumbuhan

Kalian telah mempelajari tahap-tahap pembelahan sel hewan, dan sedikit
menyinggung pembelahan sel tumbuhan. Pembelahan pada sel hewan dan
sel tumbuhan memang sedikit berbeda. Di manakah letak perbedaannya?
Untuk mengetahuinya, lakukan Percobaan di halaman berikutnya.

Pembelahan Sel
105

Percobaan
Tahap Mitosis pada Ujung Akar Bawang Putih
(Allium sativum)

A. Dasar Teori
Pembelahan mitosis merupakan pembelahan yang terjadi pada sel-sel tubuh (sel somatik).
Pembelahan mitosis terjadi melalui fase istirahat (interfase), profase, metafase, anafase, dan
telofase serta sitokinesis. Pembelahan mitosis pada tanaman terjadi pada jaringan-jaringan
meristem yang sel-selnya aktif membelah, seperti sel pada ujung akar, ujung batang, dan kam-
bium. Pembelahan mitosis menghasilkan dua sel anakan yang identik dengan sel induknya.
B. Tujuan
Mengetahui dan memahami tahapan mitosis pada ujung akar, khususnya akar bawang putih
dan menemukan perbedaan pembelahan sel hewan dan sel tumbuhan.
C. Alat dan Bahan
1. Cawan Petri (petridish)
2. Gelas benda dan kaca penutup
3. Silet atau cutter
4. Pipet tetes
5. Jarum jala
6. Lampu spiritus
7. Mikroskop
8. Kertas tisu
9. Karton hitam
10. Air
11. Larutan fiksatif carnoy (etanol: kloroform : asam asetat glacial perbandingan 6:3:1)
12. Kloroform atau asam asetat 45%
13. Larutan HCl 1 N
14. Larutan asetoorcein
15. Bawang putih segar
16. Cutex
1. Sebelumnya, kalian tumbuhkan akar bawang putih dengan langkah sebagai berikut:
a. Bersihkan bagian pangkal bawang putih dari sisa-sisa akar. Kemudian, masukkan ke
dalam cawan Petri yang telah diisi air agar bagian pangkal bawang sedikit teren-
dam.
b. Bungkus cawan Petri dengan karton hitam, lalu letakkan di tempat yang gelap dan
hangat. Tambahkan air secara kontinyu agar bagian pangkal bawang tetap teren-
dam. Tunggulah tumbuhnya akar bawang putih tersebut setelah satu minggu.
2. Setelah akar tumbuh, potong akar bawang putih sekitar 3-5 mm dari ujung akar dengan
hati-hati. Bila tidak segera digunakan, preparat dapat diawetkan pada larutan fiksatif car-
noy.
3. Cucilah akar tersebut dengan akuades 2 kali dan difiksasi dengan asam asetat 45% pada
suhu 4° C selama 15 menit.
4. Cucilah kembali ujung akar tersebut, kemudian pindahkan potongan akar ke dalam gelas
benda yang telah ditetesi HCl 1 N. Panaskan pada suhu 55° C selama 2-5 menit sehingga
ujung akar menjadi lunak.
5. Ujung-ujung akar tersebut dicuci bersih dan warnailah dengan acetoorcein 1% selama 30
menit.


6. Setelah terwarnai, pindahkan potongan akar pada gelas benda menggunakan jarum jala
dan seraplah bagian pinggirnya dengan tisu. Lalu teteskan gliserin dan haluskan poton-
gan akar menggunakan jarum jala.
7. Letakkan potongan akar pada gelas benda, tutup dengan kaca penutup. Lekatkan den-
gan cutex. Tekan pelan-pelan kaca penutup agar potongan akar menjadi pipih.
8. Amati preparat menggunakan mikroskop.
9. Gambarlah sel-sel ujung akar yang tampak. Kemudian, identifikasikan tahap-tahap pem-
belahan yang sedang berlangsung.
Perhatian dan Catatan:
a. Hati-hatilah dalam menggunakan larutan HCl karena larutan ini berbahaya bagi kulit.
b. Fiksatif berfungsi memelihara keadaan sel agar tidak melanjutkan proses pembelahan.
E. Pembahasan
1. Adakah bagian akar bawang bombay yang sedang mengalami interfase, profase, meta-
fase, anafase, telofase, dan sitokinesis? Ciri-ciri apakah yang tampak pada setiap fase
tersebut?
2. Apakah pada sel tumbuhan yang kalian amati terdapat sentriol? Jika tidak ada, apakah
yang berperan dalam orientasi pembelahan sel?
3. Bagaimanakah jumlah kromosom pada sel akar bawang pada setiap tahap pembelahan?
4. Kadang kala dijumpai sel-sel yang sedang tidak membelah pada ujung akar bawang
bombay. Jelaskan kemungkinan yang terjadi pada peristiwa ini.
5. Buatlah tabel perbedaan antara pembelahan sel pada hewan dan tumbuhan.

Bagaimanakah hasil percobaan kalian? Dengan melakukan per-
cobaan tersebut, tentunya kalian telah mengetahui perbedaan antara
pembelahan sel hewan dan sel tumbuhan. Coba bandingkan fase-fase
pembelahan mitosis pada ujung akar bawang bombay hasil pengamatan
kalian dengan gambar berikut ini:

Nukleolus Kromatin Kromosom
Nukleus memadat

(a) (b) (c)
Pelat sel

Gambar 4.11 Fase pembelahan
mitosis pada ujung akar
bawang. (a) Profase, (b)
metafase, (c) anafase, (d)
telofase, dan (e) sitokinesis.

(d) (e)

Pembelahan Sel
107

Nah, berdasarkan gambar dan hasil pengamatan kalian, pembelahan
mitosis pada ujung akar bawang bombay dapat dijelaskan sebagai berikut:
1. Tahap profase dimulai dengan memadatnya benang kromatin.
Meskipun tampak jelas, nukleolus akan segera menghilang. Selain
itu, gelendong pembelahan mulai terbentuk walaupun belum ter-
lihat pada mikroskop.
2. Tahap metafase awal (prometafase) dimulai dengan pemisahan
kromosom. Setiap kromosom terdiri dari dua kromatid berpa-
sangan. Pada fase ini, membran nukleus terfragmentasi dan
mikrotubulus kinetokor melekat pada sentromer. Pada tahap
metafase, gelendong terbentuk lengkap. Kromosom ditarik dengan
kuat oleh mikrotubulus kinetokor yang datang dari kutub sel
berlawanan. Akhirnya, kromosom berbaris pada bidang metafase.
3. Tahap anafase ditandai dengan pemisahan kromosom. Kromosom
anak berpindah ke kutub-kutub sel seiring memendeknya mikro-
tubulus kinetokor.
4. Tahap telofase ditandai dengan terbentuknya inti sel (nukleus)
anak. Pada tahap ini, sitokinesis mulai terjadi. Pelat sel yang
membagi sitoplasma menjadi dua, mulai tumbuh di sekeliling sel
induknya. Kemudian dua sel anak terpisah, seperti tampak pada
Gambar 4.11.
Dari keterangan tersebut tampak bahwa pada sel tumbuhan ti-
dak terdapat sentriol. Orientasi pembelahan dilakukan secara langsung
oleh kromosom.
Mudah dan mengasyikkan bukan? Agar tahu sejauh mana pema-
haman kalian, coba kerjakan Uji Kompetensi di bawah ini.

Uji Kompetensi 5. Jelaskan fungsi sentriol dan sentromer
dalam pembelahan mitosis.
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 6. Hasil pembelahan mitosis adalah dua sel
1. Apa yang perlu dilakukan sel sebelum meng- yang identik. Begaimanakah penjelasan
alami pembelahan? pernyataan tersebut?
2. Jelaskan pengertian dan tahapan siklus sel. 7. Sebutkan perbedaan pembelahan mitosis
3. Sebutkan tahapan-tahapan pada interfase pada sel hewan dan sel tumbuhan.
sebelum sel membelah secara mitosis. 8. Jelaskan dengan gambar fase pembela-
4. Sebutkan ciri-ciri setiap tahap pembelahan han mitosis pada sel tumbuhan.
mitosis. Kemudian, gambarkan proses yang
terjadi pada setiap tahapan.

Kalian telah mempelajari proses-proses yang terjadi pada pembelah-
an mitosis. Sekarang, marilah mempelajari proses-proses yang terjadi
pada pembelahan sel secara meiosis. Untuk lebih lengkapnya, simaklah
penjelasan berikut.


C. Pembelahan Meiosis
Pernahkah kalian berpikir mengapa seekor kambing hanya mela-
hirkan kambing, manusia melahirkan manusia, atau sapi melahirkan
Galeri
sapi? Secara kodrati, makhluk hidup tertentu hanya melahirkan makh- Pada manusia, ovulasi satu
ovum berlangsung secara
luk yang sejenis. Ini dikarenakan adanya mekanisme tertentu pada saat
bergantian dari ovarium kiri
awal perkembangbiakan. Bahkan, sebelum terbentuk calon anak di atau kanan, biasanya setiap
dalam rahim, mekanisme ini sudah dimulai. Mekanisme ini dimulai 28 hari sekali. Jika ovulasi
pada sel-sel kelamin (sel reproduksi) calon bapak dan calon ibu. Me- berlangsung sejak usia 14
tahun hingga 40 tahun, maka
kanisme tersebut adalah pembelahan sel secara meiosis. banyaknya ovum yang
Makhluk hidup yang sejenis mempunyai jumlah kromosom yang dihasilkan wanita sekitar 26
sama pada setiap sel. Misalnya, manusia mempunyai 46 kromosom, ke- x 13 = 338 ovum. Padahal
sebenarnya sejak lahir,
cuali pada sel reproduksi atau sel kelaminnya. Sel kelamin pada manusia setiap wanita mengandung
hanya mempunyai setengah jumlah kromosom sel tubuh lainnya, yaitu 23 400.000 oosit primer. Ini
kromosom. Jumlah setengah kromosom (haploid) ini diperlukan untuk berarti bahwa tidak semua
oosit primer dapat tumbuh
menjaga agar jumlah kromosom anak tetap 46. Kalian telah mengetahui menjadi ovum karena men-
bahwa anak terbentuk dari perpaduan antara sel kelamin betina (sel telur) galami kematian.
dan sel kelamin jantan (sperma). Perpaduan kedua sel kelamin yang ma- Kwan & Lam, Biology, hlm. 343

sing-masing memiliki 23 kromosom ini akan menghasilkan sel anak (calon
janin) yang mempunyai 46 kromosom. Oleh sebab itu, pembelahan meio-
sis sangat berpengaruh dalam perkembangan makhluk hidup.
Pembelahan meiosis disebut juga pembelahan reduksi, yaitu pe-
ngurangan jumlah kromosom pada sel-sel kelamin (sel gamet jantan
dan sel gamet betina). Sel gamet jantan pada hewan (mamalia) diben-
tuk di dalam testis dan gamet betinanya dibentuk di dalam ovarium.
Gamet jantan pada tumbuhan dibentuk di dalam organ reproduktif
berupa benang sari, sedangkan gamet betinanya dibentuk di dalam pu-
tik. Sel kelamin betina pada hewan berupa sel telur, sedangkan pada
tumbuhan berupa putik. Pada dasarnya, tahap pembelahan meiosis
serupa dengan pembelahan mitosis. Hanya saja, pada meiosis terjadi
dua kali pembelahan, yaitu meiosis I dan meiosis II. Masing-masing
pembelahan meiosis terdiri dari tahap-tahap yang sama, yaitu profase, Sentrosom (dengan
metafase, anafase, dan telofase. Bagaimanakah ciri-ciri setiap tahap pasangan senriol)

pembelahan meiosis tersebut? Kalian akan mengetahuinya setelah Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm. 248

mempelajari uraian berikut.
1. Tahap Meiosis I
Seperti halnya pembelahan mitosis, sebelum mengalami pembe-
lahan meiosis, sel kelamin perlu mempersiapkan diri. Fase persiapan
ini disebut tahap interfase. Pada tahap ini, sel melakukan persiapan
berupa penggandaan DNA dari satu salinan menjadi dua salinan
(seperti interfase pada mitosis). Tingkah laku kromosom masih be-
lum jelas terlihat karena masih berbentuk benang-benang halus (kro- Kromatin
Selubung nukleus
matin) sebagaimana interfase pada mitosis. Selain itu, sentrosom juga
bereplikasi menjadi dua (masing-masing dengan 2 sentriol), seperti Gambar 4.12 Tahap interfase
tampak pada gambar di samping. Sentriol berperan dalam menentu- pada pembelahan meiosis.

kan arah pembelahan sel.

Pembelahan Sel
109

Setelah terbentuk salinan DNA, barulah sel mengalami tahap
pembelahan meiosis I yang diikuti tahap meiosis II. Tahap meiosis I ter-
diri atas profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I, serta sitokinesis
I. Bagaimanakah ciri-ciri setiap fase pembelahan tersebut? Berikut akan
dibahas fase-fase meiosis I pada sel hewan dengan 4 kromosom diploid
(2n = 2). Untuk lebih jelasnya, simaklah penjelasan di bawah ini.
a. Profase I
Pada tahap meiosis I, profase I merupakan fase terpanjang atau
terlama dibandingkan fase lainnya bahkan lebih lama daripada tahap
profase pada pembelahan mitosis. Profase I dapat berlangsung dalam
beberapa hari. Biasanya, profase I membutuhkan waktu sekitar 90%
dari keseluruhan waktu yang dibutuhkan dalam pembelahan meiosis.
Pasangan homolog berisi Tahapan ini terdiri dari lima subfase, yaitu leptoten, zigoten, pakiten,
kromosom yang direplikasi
diploten, dan diakinesis.
1) Leptoten

Subfase leptoten ditandai adanya benang-benang kromatin yang
memendek dan menebal. Pada subfase ini mulai terbentuk sebagai
kromosom homolog. Kalian perlu membedakan kromosom
homolog dengan kromatid saudara. Gambar 4.13 memperlihatkan
perbedaan pasangan kromosom homolog dengan kromatid saudara.
(dengan pengembangan)

2) Zigoten
Kromosom homolog saling berdekatan atau berpasangan
menurut panjangnya. Peristiwa ini disebut sinapsis. Kromosom
homolog yang berpasangan ini disebut bivalen (terdiri dari 2 kro-
Kromatid saudara mosom homolog). Amati kembali Gambar 4.13.
Gambar 4.13 Pasangan 3) Pakiten
kromosom homolog berbeda
dengan kromatid saudara. Kromatid antara kromosom homolog satu dengan kromosom
homolog yang lain disebut sebagai kromatid bukan saudara (non
sister chromatids). Dengan demikian, pada setiap kelompok sinap-
sis terdapat 4 kromatid (1 pasang kromatid saudara dan 1 pasang
kromatid bukan saudara). Empat kromatid yang membentuk pa-
sangan sinapsis ini disebut tetrad (Gambar 4.14).
4) Diploten
Kiasmata
Setiap bivalen mengandung empat kromatid yang tetap
Kromatid bukan Gelendong
saudara
berkaitan atau berpasangan di suatu titik yang disebut kiasma
(tunggal). Apabila titik-titik perlekatan tersebut lebih dari satu
disebut kiasmata. Proses perlekatan atau persilangan kromatid-
kromatid disebut pindah silang (crossing over). Pada proses pin-
dah silang, dimungkinkan terjadinya pertukaran materi genetik
(DNA) dari homolog satu ke homolog lainnya. Pindah silang ini-
Tetrad
lah yang memengaruhi variasi genetik sel anakan.
Kromatid 5) Diakinesis
saudara
Pada subfase ini terbentuk benang-benang spindel pembela-
Gambar 4.14 Terbentuknya han (gelendong mikrotubulus). Sementara itu, membran inti sel
tetrad pada subfase pakiten.
atau karioteka dan nukleolus mulai lenyap.


Profase I diakhiri dengan terbentuknya tetrad yang mem- Mikrotubula melekat
pada kinetokor
bentuk dua pasang kromosom homolog. Perhatikan lagi Gambar
Pelat metafase
4.14. Setelah profase I berakhir, kromosom mulai bergerak ke bi-
dang metafase.
b. Metafase I
Pada metafase I, kromatid hasil duplikasi kromosom homolog
berjajar berhadap-hadapan di sepanjang daerah ekuatorial inti (bidang
metafase I). Membran inti mulai menghilang. Mikrotubulus kinetokor
dari salah satu kutub melekat pada satu kromosom di setiap pasangan.
Sementara mikrotubulus dari kutub berlawanan melekat pada pasang- Sentromer (dengan
an homolognya. Dalam hal ini, kromosom masih bersifat diploid. Per- kinetokor)
hatikan Gambar 4.15. Gambar 4.15 Kromosom
homolog berjajar pada bidang
metafase.
c. Anafase I
Setelah tahap metafase I selesai, gelendong mikrotubulus mulai
menarik kromosom homolog sehingga pasangan kromosom homolog
terpisah dan masing-masing menuju ke kutub yang berlawanan Kromatid saudara
(Gambar 4.16). Peristiwa ini mengawali tahap anafase I. Namun, tetap melekat

kromatid saudara masih terikat pada sentromernya dan bergerak
sebagai satu unit tunggal. Inilah perbedaan antara anafase pada mitosis
dan meiosis. Pada mitosis, mikrotubulus memisahkan kromatid yang
bergerak ke arah berlawanan. Coba pelajari lagi tahap anafase pada
mitosis.
d. Telofase I
Pada telofase, setiap kromosom homolog telah mencapai kutub-
kutub yang berlawanan. Ini berarti setiap kutub mempunyai satu set Kromosom
homolog
kromosom haploid. Akan tetapi, setiap kromosom tetap mempunyai berpisah
Gambar 4.16
dua kromatid kembar. Pada fase ini, membran inti muncul kembali. Kromosom homolog mulai
Peristiwa ini kemudian diikuti tahap selanjutnya, yaitu sitokinesis. bergerak menuju kutub sel.

e. Sitokinesis
Kalian masih ingat pengertian sitokinesis pada sel hewan mau-
Alur pembelahan
pun tumbuhan bukan? Ya, sitokinesis merupakan proses pembelahan
sitoplasma. Tahap sitokinesis terjadi secara simultan dengan telofase.
Artinya, terjadi secara bersama-sama. Tahap ini merupakan tahap di
antara dua pembelahan meiosis. Alur pembelahan atau pelat sel mulai
terbentuk (Gambar 4.17). Pada tahap ini tidak terjadi perbanyakan
(replikasi) DNA.
Hasil pembelahan meiosis I menghasilkan dua sel haploid yang
mengandung setengah jumlah kromosom homolog. Meskipun demiki-
an, kromosom tersebut masih berupa kromatid saudara (kandungan
DNA-nya masih rangkap). Untuk menghasilkan sel anakan yang mem-
Gambar 4.17
punyai kromosom haploid diperlukan proses pembelahan selanjutnya, Kromosom homolog mulai
yaitu meiosis II. Jarak waktu antara meiosis I dengan meiosis II disebut bergerak menuju kutub sel.
Tahap ini disertai sitokinesis.
dengan interkinesis.

Pembelahan Sel
111

Jadi, tujuan meiosis II adalah membagi kedua salinan DNA pada
sel anakan yang baru hasil dari meiosis I. Meiosis II terjadi pada ta-
hap-tahap yang serupa seperti meiosis I. Nah, untuk mengetahui lebih
lanjut tentang tahap meiosis II, perhatikan uraian selanjutnya.
2. Tahap Meiosis II
Tahap meiosis II juga terdiri dari profase, metafase, anafase, dan telo-
fase. Tahap ini merupakan kelanjutan dari tahap meiosis I. Masing-masing
sel anakan hasil pembelahan meiosis I akan membelah lagi menjadi
dua. Sehingga, ketika pembelahan meiosis telah sempurna, dihasilkan
empat sel anakan. Hal yang perlu diingat adalah bahwa jumlah kromo-
som keempat sel anakan ini tidak lagi diploid (2n) tetapi sudah haploid
(n). Proses pengurangan jumlah kromosom ini terjadi pada tahap meio-
sis II. Bagaimanakah proses pengurangan jumlah kromosom ini terjadi?
Kalian akan mengetahuinya setelah mempelajari uraian di bawah ini.
a. Profase II
(a)
Fase pertama pada tahap pembelahan meiosis II adalah profase II
(Gambar 4.18a). Pada fase ini, kromatid saudara pada setiap sel anakan
masih melekat pada sentromer kromosom. Sementara itu, benang mi-
krotubulus mulai terbentuk dan kromosom mulai bergerak ke arah
bidang metafase. Tahap ini terjadi dalam waktu yang singkat karena
diikuti tahap berikutnya.
b. Metafase II
Pada metafase II, setiap kromosom yang berisi dua kromatid, me-
rentang atau berjajar pada bidang metafase II (Gambar 4.18b). Pada
tahap ini, benang-benang spindel (benang mikrotubulus) melekat pada

(b)
kinetokor masing-masing kromatid.
c. Anafase II
Fase ini mudah dikenali karena benang spindel mulai menarik
kromatid menuju ke kutub pembelahan yang berlawanan. Akibatnya,
kromosom memisahkan kedua kromatidnya untuk bergerak menuju
Kromatid saudara
kutub yang berbeda (Gambar 4.18c). Kromatid yang terpisah ini se-
memisah lanjutnya berfungsi sebagai kromosom individual.
d. Telofase II
Pada telofase II, kromatid yang telah menjadi kromosom menca-
pai kutub pembelahan. Hasil akhir telofase II adalah terbentuknya 4 sel
(c)
haploid, lengkap dengan satu salinan DNA pada inti selnya (nuklei).

Gambar 4.18 e. Sitokinesis II
(a) Setiap sel anakan hasil
meiosis I mengalami profase II. Selama telofase II, terjadi pula sitokinesis II, ditandai adanya sekat
(b) Pada anafase II, kromatid sel yang memisahkan tiap inti sel. Akhirnya terbentuk 4 sel kembar
bergerak ke kutub
berlawanan. yang haploid.
(c) Setiap kromosom (pasangan
kromatid) berada di bidang Berdasarkan uraian di depan, sel-sel anakan sebagai hasil
metafase. pembelahan meiosis mempunyai sifat genetis yang bervariasi satu


sama lain. Variasi genetis yang dibawa sel kelamin orang tua

menyebabkan munculnya keturunan yang bervariasi juga. Sel anak yang
haploid terbentuk
Dapatkah kalian menunjukkan bagaimana mekanisme variasi
genetik sel anakan ini? Untuk mengetahuinya, simaklah
penjelasan berikut.
Kalian telah mempelajari pembelahan sel secara mitosis
dan meiosis. Pembelahan mitosis dan meiosis merupakan pem-
belahan yang berbeda satu sama lain. Bagaimanakah perbedaan
Gambar 2.19 Pada telofase II yang
antara mitosis dan meiosis? Coba kalian perhatikan Tabel 4.1 disertai sitokinesis II, dihasilkan empat
berikut. sel anak haploid.

Tabel 4.1. Perbedaan mitosis dan meiosis
Pembeda Mitosis Meiosis
a. Replikasi DNA Pada interfase Pada interfase, sebelum meiosis I.
b. Tahap pembelahan Satu kali, meliputi profase, metafase, Dua kali, yaitu meiosis I dan meiosis
anafase, telofase, dan sitokinesis. II.
Meiosis I meliputi profase I (lepto-
ten, zigoten, pakiten, diploten, dan
diakinesis).
Meiosis II meliputi profase II, meta-
fase II, anafase II, telofase II, dan
sitokinesis II.
c. Sinapsis Tidak terjadi Pada profase I
d. Jumlah dan sifat sel Dua sel, masing-masing diploid (2n) Empat sel, masing-masing haploid
anakan dan identik secara genetik dengan in- (n) dan tidak identik secara gene-
duknya. tik, dengan induk maupun dengan

Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm. 250. (dengan pengembangan)
sesamanya.
e.Tempat terjadinya
1) Pada hewan Di sel-sel tubuh (sel somatik) Organ kelamin jantan (testis) dan
organ kelamin betina (ovarium)

2) Pada tumbuhan Jaringan meristem (ujung akar, ujug Organ reproduktif jantan (benang
batang, dan kambium) sari) dan organ betina (putik)

f. Peran
1) Pada organisme Memperbanyak diri
uniseluler
2) Pada orgsanisme Memperbanyak sel, pertumbuhan, atau Membentuk dan mengurangi jumlah
multiseluler memperbaiki sel yang rusak kromosom sel kelamin

Nah, untuk mengetahui sejauh mana kalian menguasai materi
tersebut, coba kerjakan Diskusi dan Uji Kompetensi berikut.

D i s k u s i
Pernahkah sel-sel pada bagian tubuh kalian rusak atau mengelupas? Dapatkah sel-sel tersebut diperbaiki?
Peristiwa apakah yang berperan dalam memperbaiki sel yang rusak tersebut? Diskusikan bersama kelom-
pok kalian.

Pembelahan Sel
113

Uji Kompetensi 6. Bagaimanakah perbedaan profase pada
mitosis dan profase I pada meiosis?
1. Jelaskan mengapa pembelahan meiosis di- 7. Jelaskan tingkah laku pasangan kromatid
katakan sangat berpengaruh dalam pertum- pada fase metafase I.
buhan dan perkembangan organisme? 8. Jelaskan perbedaan antara mitosis dan
2. Apakah yang akan terjadi jika sel kelamin, meiosis, ditinjau dari tujuan dan sifat sel
baik jantan atau betina, tidak mengalami anakannya.
pembelahan meiosis? 9. Gambarkan dan jelaskan tahapan-tahapan
3. Sebutkan subfase yang terjadi pada profase. yang dilalui pada pembelahan meiosis.
Jelaskan pula ciri-ciri yang terjadi pada se- 10. Jelaskan perbedaan antara anafase I
tiap subfase tersebut. pada meiosis I dengan anafase pada mi-
4. Apa yang dimaksud sinapsis? tosis.
5. Apakah perbedaan antara sister chromatids
dan non sister chromatids?

Kalian telah mempelajari pembelahan sel secara meiosis yang ter-
jadi pada sel-sel reproduksi. Berdasarkan penjelasan di atas, kalian tahu
bahwa pada hewan, sperma dan sel telur terbentuk dari pembelahan
meiosis. Bukan hanya hewan saja, tetapi sel-sel reproduksi pada tum-
buhan juga terbentuk dari pembelahan meiosis ini. Nah, setelah mem-
pelajari uraian selanjutnya, kalian akan mengetahui proses-proses yang
terjadi dalam pembentukan sel reproduksi pada hewan dan tumbuhan,
yang disebut gametogenesis.

D. Gametogenesis dan Pewarisan Sifat
Sebelum menjadi individu baru, baik pada tumbuhan maupun
hewan, tentunya diperlukan bahan baku atau cikal bakal pembentuk in-
Galeri dividu baru tersebut. Pada proses perkembangbiakan generatif (seksu-
al) hewan maupun tumbuhan, bahan baku tersebut berupa sel kelamin
Produksi Sperma Pria yang disebut gamet. Gamet jantan dan betina diperlukan untuk mem-
Pada manusia, proses bentuk zigot, embrio, kemudian individu baru. Nah, pada materi beri-
pembentukan sperma dari kut ini akan dibahas tentang proses pembentukan gamet, baik jantan
spermatosit primer hingga
terbentuk sel sperma, me- maupun betina yang disebut gametogenesis (genesis = pembentukan).
merlukan waktu sekitar 48 Gametogenesis melibatkan pembelahan meiosis dan terjadi pada
jam. Setiap pria dapat me- organ reproduktif. Pada hewan dan manusia, gametogenesis terjadi
ngeluarkan sperma sekitar
3 ml. Dalam setiap mililiter
pada testis dan ovarium, sedangkan pada tumbuhan terjadi pada pu-
mengandung 120 juta tik dan benang sari. Hasil gametogenesis adalah sel-sel kelamin, yaitu
sperma. Ini berarti, setiap in- gamet jantan (sperma) dan gamet betina (ovum atau sel telur). Seka-
dividu dapat mengeluarkan
360 juta sperma yang hidup
rang, marilah kita mempelajari proses terjadinya gametogenesis pada
dan bergerak aktif. hewan dan tumbuhan.
1. Gametogenesis pada Hewan
Gametogenesis memegang peranan yang sangat penting dalam
perkembangbiakan hewan. Gametogenesis pada hewan yang akan kita
pelajari dibagi menjadi dua, yaitu spermatogenesis dan oogenesis. Sper-


matogenesis merupakan proses pembentukan gamet jantan (sperma).
Sementara oogenesis adalah proses pembentukan gamet betina (ovum
atau sel telur).
a. Spermatogenesis
Spermatogonium
Sperma berbentuk kecil, lonjong, berﬂagela, dan secara keselu-

Pai, Dasar-dasar Genetika, hlm. 37
ruhan bentuknya menyerupai kecebong (berudu). Flagela pada sperma Mitosis
digunakan sebagai alat gerak di dalam medium cair. Sperma dihasilkan Spermatosit
pada testis. Pada mamalia, testis terdapat pada hewan jantan sebagai primer
buah pelir atau buah zakar. Buah pelir pada manusia berjumlah
Meiosis I
sepasang.
Spermatosit
Di dalam testis terdapat saluran-saluran kecil yang disebut tubulus sekunder
seminiferus. Pada dinding sebelah dalam saluran inilah, terjadi proses
Meiosis II
spermatogenesis. Di bagian tersebut terdapat sel-sel induk sperma yang
bersifat diploid (2n) yang disebut spermatogonium. Spermatid

Pembentukan sperma terjadi ketika spermatogonium mengalami Maturasi
pembelahan mitosis menjadi spermatosit primer (sel sperma primer). Spermatozoa
Selanjutnya, sel spermatosit primer mengalami meiosis I menjadi dua
spermatosit sekunder yang sama besar dan bersifat haploid. Setiap sel
spermatosit sekunder mengalami meiosis II, sehingga terbentuk 4 sel
spermatid yang sama besar dan bersifat haploid.
Mula-mula, spermatid berbentuk bulat, lalu sitoplasmanya se-
Gambar 4.20 Diagram
makin banyak berkurang dan tumbuh menjadi sel spermatozoa yang pembentukan sperma
berﬂagela dan dapat bergerak aktif. Berarti, satu spermatosit primer (spermatogenesis) di dalam
testis.
menghasilkan dua spermatosit sekunder dan akhirnya terbentuk 4 sel
spermatozoa (jamak = spermatozoon) yang masing-masing bersifat
haploid dan fungsional (dapat hidup).
b. Oogenesis
Oogenesis merupakan proses pembentukan sel kelamin betina
atau gamet betina yang disebut sel telur atau ovum. Oogenesis terjadi
di dalam ovarium. Di dalam ovarium, sel induk telur yang disebut
Oogonium
oogonium tumbuh besar sebagai oosit primer sebelum membelah
Pai, Dasar-dasar Genetika, hlm. 37
secara meiosis. Berbeda dengan meiosis I pada spermatogenesis yang
menghasilkan 2 spermatosit sekunder yang sama besar. Meiosis I Oosit
Badan kutub
primer
pada oosit primer menghasilkan 2 sel dengan komponen sitoplasmik primer
Meiosis I
yang berbeda, yaitu 1 sel besar dan 1 sel kecil. Sel yang besar disebut
Oosit
oosit sekunder, sedangkan sel yang kecil disebut badan kutub primer sekunder
(polar body). Meiosis II
Oosit sekunder dan badan kutub primer mengalami pembelahan Badan kutub
sekunder
meiosis tahap II. Oosit sekunder menghasilkan dua sel yang berbeda.
Ootid
Satu sel yang besar disebut ootid yang akan berkembang menjadi Ovum

ovum. Sedangkan sel yang kecil disebut badan kutub. Sementara
itu, badan kutub hasil meiosis I juga membelah menjadi dua badan
kutub sekunder. Jadi, hasil akhir oogenesis adalah satu ovum (sel Gambar 4.21 Diagram
terbentuknya ovum atau sel telur
telur) yang fungsional dan tiga badan kutub yang mengalami di dalam ovarium.
degenerasi (mati).

Pembelahan Sel
115

Nah, dari uraian tentang spermatogenesis tersebut, lakukanlah
rubrik Diskusi berikut ini.
D i s k u s i
Mengapa sel kelamin (gamet) pada manusia atau hewan bersifat haploid? Apa yang akan terjadi jika sel
kelamin tersebut bersifat diploid? Hubungkanlah jawaban tersebut dengan proses fertilisasi. Diskusikanlah
bersama kelompok kalian dan presentasikan hasilnya di depan kelas.

Selain pada hewan, gametogenesis juga terjadi pada tumbuhan.
Berikut ini akan diuraikan tentang gametogenesis pada tumbuhan
tingkat tinggi.
2. Gametogenesis pada Tumbuhan Tingkat Tinggi
Sebelum menjadi gamet, hasil akhir meiosis pada gametogenesis
mengalami perkembangan terlebih dahulu melalui proses yang dise-
but maturasi. Berikut ini kalian akan membahas proses gametogenesis
pada tumbuhan berbunga (Angiospermae) saja.
Pada tumbuhan berbunga, gametogenesis diperlukan dalam pem-
bentukan gamet jantan dan pembentukan gamet betina. Pembentukan
gamet jantan disebut mikrosporogenesis, sedangkan pembentukan
gamet betina disebut megasporogenesis. Mari kita pelajari pengertian
kedua macam gametogenesis tersebut.
Putik a. Mikrosporogenesis
Mikrosporogenesis berlangsung di dalam benang sari, yaitu pada
Stigma (kepala putik)
bagian kepala sari atau anthera. Kepala sari ini meng-
Benang Anthera Tangkai putik hasilkan serbuk sari, yang mengandung sel sperma.
sari (kepala sari) Mikrosporosit Pembentukan sel sperma dimulai dari sebuah sel in-
Tangkai
sari
duk mikrospora diploid yang disebut mikrosporosit di
Ovarium
dalam anthera. Mikrosporosit ini mengalami meiosis I
menghasilkan sepasang sel haploid. Selanjutnya, sel ini
Meiosis I
mengalami meiosis II dan menghasilkan 4 mikrospora
yang haploid. Keempat mikrospora ini berkelompok
menjadi satu sehingga disebut sebagai tetrad.
Sel haploid
Kandung (n) Setiap mikrospora mengalami pembelahan mi-
Integumen
lembaga
Meiosis II
tosis. Pembelahan ini menghasilkan dua sel, yaitu sel
generatif dan sel vegetatif. Sel vegetatif ini mempu-
nyai ukuran yang lebih besar daripada sel generatif.
4 Mikrospora
(tetrad)
Struktur bersel dua ini terbungkus dalam dinding
sel yang tebal. Kedua sel dan dinding sel ini ber-
Inti generatif Kariokinesis
sama-sama membentuk sebuah butiran serbuk sari
Inti saluran yang belum dewasa.
serbuk sari
Setelah terbentuk serbuk sari, inti generatif
Gambar 4.22 Inti sperma membelah secara mitosis tanpa disertai sitokinesis,
Pembentukan serbuk sari
(mikrosporogenesis) sehingga terbentuklah dua inti sel sperma. Sementara
itu, inti vegetatifnya tidak membelah. Pembentukan sel
Inti sperma saluran sperma ini dapat terjadi sebelum serbuk sari keluar dari
serbuk sari


anthera atau pada saat serbuk sari sampai di kepala putik (stigma). Pada
saat inilah, tangkai serbuk sari mulai tumbuh. Pada umumnya, pembe- sel induk
megaspora
lahan mitosis sel generatif terjadi setelah buluh serbuk sari menembus (megasporosit)

stigma atau mencapai kantung embrio di dalam bakal biji (ovulum).
b. Megasporogenesis
Megasporogenesis merupakan proses pembentukan gamet betina
(Gambar 4.24). Proses ini terjadi di dalam bagian betina bunga,
yaitu bakal biji (ovulum) yang dibungkus oleh bakal buah (ovarium)
pada pangkal putik. Di dalam bakal biji terdapat sporangium yang
mengandung megasporofit yang bersifat diploid. Selanjutnya,
megasporofit mengalami meiosis menghasilkan 4 megaspora haploid meiosis
yang letaknya berderet. Tiga buah megaspora mengalami degenerasi megaspora
yang hidup
dan mati, tinggal sebuah megaspora yang masih hidup.
Megaspora yang hidup ini mengalami pembelahan kromosom
secara mitosis 3 kali berturut-turut, tanpa diikuti pembelahan
megaspora yang
sitoplasma. Hasilnya berupa sebuah sel besar yang disebut kandung mati (berdege-
nerasi)
lembaga muda yang mengandung delapan inti haploid. Kandung 3 mitosis
lembaga ini dikelilingi kulit (integumen). Di ujungnya terdapat kandung kutub kalaza
lembaga
aga
g
sebuah lubang (mikropil) sebagai tempat masuknya saluran serbuk sari inti antipoda (3)
ke dalam kandung lembaga.
Selanjutnya, tiga dari delapan inti tadi menempatkan diri di dekat inti kutub (2)

mikropil. Dua di antara tiga inti yang merupakan sel sinergid meng- sel telur
alami degenerasi. Sementara itu, inti yang ketiga berkembang menjadi int
integumen
nte
sel telur. Tiga buah inti lainnya bergerak ke arah kutub kalaza, tetapi
kemudian mengalami degenerasi pula. Ketiga inti ini dinamakan inti mik
mikropil
k
sel sinergid
sin rgid
ner d
sinergid
antipoda. Sisanya, dua inti yang disebut inti kutub, bersatu di tengah Gambar 4.23 Diagram terjadinya
3 Di
Di
megasporofit
kandung lembaga dan terjadilah sebuah inti diploid (2n). Inti ini
disebut inti kandung lembaga sekunder. Ini berarti kandung lembaga Kiasma tempat
telah masak, yang disebut megagametofit dan siap untuk dibuahi. pindah silang
Profase I meiosis
3. Pewarisan Sifat dan Variasi Genetis Tetrad

Secara garis besar, ada tiga mekanisme yang menyebabkan ter-
jadinya variasi genetik pada suatu populasi. Ketiga mekanisme ini Mikrotubulus
Metafase I
dapat dijelaskan sebagai berikut. kinetokor

a. Pindah silang
Anafase I
Telah dijelaskan di depan bahwa sel kelamin membelah secara meiosis.
Pada profase I, kromosom homolog muncul pertama kali sebagai pasangan. Metafase II
Kromosom-kromosom homolog ini saling bersilangan pada kiasmata.
Pada kiasmata inilah terjadi pindah silang (crossing over) materi genetik
dari kromosom satu ke kromosom lainnya. Pindah silang ini terjadi Anafase II
ketika dua kromatid dari kromosom yang berbeda bertukar tempat.
Kromatid yang sudah tidak identik lagi dengan kromatid saudaranya
karena terjadi pindah silang disebut dyad. Terjadinya pindah silang ini Gambar 4.24 Pindah silang
dapat kalian lihat pada Gambar 4.24. Pada manusia, dua atau tiga kasus menyebabkan terjadinya variasi
genetik pada sel anak
kejadian pindah silang dapat terjadi untuk setiap pasangan kromosom.

Pembelahan Sel
117

b. Pemilahan kromosom secara bebas
Kalian telah mengetahui bahwa pembelahan sel selalu diikuti
pembagian kromosom pada sel anakan yang dihasilkan. Begitu pula
dengan pembelahan meiosis. Pada metafase I, pasangan kromosom
homolog terletak pada bidang metafase. Orientasi pasangan homolog yang
menghadap kutub-kutub sel bersifat acak. Setiap pasangan mempunyai
dua kemungkinan dalam penyusunan ini. Kita ambil contoh organis-
me yang mempunyai empat kromosom diploid (2n = 4). Organisme
ini mempunyai 2 kromosom dalam sel gametnya. Dua kromosom ini
dapat menghasilkan empat kemungkinan sel anakan dengan kombinasi
kromosom berbeda satu sama lain. Perhatikan Gambar 4.25.
Dua kemungkinan
penyusunan kromosom

pada metafase I yang
peluang terjadinya sama
besar

Metafase II

Gamet

Kombinasi 1 Kombinasi 2 Kombinasi 3 Kombinasi 4
Gambar 4.25 Dua kemungkinan penyusunan kromosom pada metafase I
untuk sel dengan 4 buah kromosom diploid.

Bagaimanakah dengan manusia? Manusia mempunyai 46
kromosom diploid. Ini berarti pada sperma atau sel telur terdapat
23 kromosom haploid. Dari 23 kromosom ini mempunyai sekitar 8
juta kemungkinan penyusunan homolog pada metafase. Kandungan
kromosom pada sel sperma atau sel telur ini akan diwariskan pada anak
keturunannya. Jadi, setiap manusia sebenarnya merupakan 1 dari 8
juta kemungkinan pemilahan kromosom yang diwariskan oleh bapak
atau ibu kandungnya.
c. Fertilisasi random
Di dalam sebuah keluarga, seorang anak mempunyai sifat yang
berbeda dengan saudara-saudaranya. Seorang anak tidak ada yang
memiliki sifat yang sama persis dengan ibu atau bapaknya. Akan tetapi,
sifatnya kemungkinan besar merupakan perpaduan sifat kedua orang
tuanya. Ini jelas sangat masuk akal, sebab seorang anak dihasilkan dari
pembuahan 1 sel telur ibu oleh 1 sel sperma bapak. Sel telur yang dibuahi
sperma akan menjadi zigot sebagai cikal bakal manusia. Jadi, genetik
seorang anak sangat dipengaruhi kromosom yang terkandung dalam sel
telur atau sperma tersebut. Kalian mengetahui bahwa setiap sel kelamin
(sperma dan sel telur) yang menentukan kromosom anak merupakan 1
dari 8 juta kemungkinan. Hal ini berarti, seorang manusia merupakan
salah satu dari 64 trilyun (8 juta × 8 juta) kombinasi kromosom diploid.
Dengan kata lain, kita telah memenangkan pertandingan melawan 64


trilyun calon anak yang mungkin dilahirkan. Inilah tanda kebesaran
Tuhan Yang Maha Esa.
Setelah kalian mempelajari peristiwa gametogenesis, cobalah ka-
lian kerjakan Telisik.

T e l i s i k
Bersama kelompok kalian, lakukanlah tahapan berikut ini:
1. Buatlah bagan tentang tahapan gametogenesis pada hewan dan Angiospermae. Buatlah diagram
tersebut pada kertas berukuran A5 semenarik mungkin. Berikut ini contoh diagram alirnya:

Gametogenesis

Hewan Angiospermae

Spermatogenesis Oogenesis Mikrosporogenesis Megasporogenesis

1 2 3 6 7 13 14 19 20

3x mitosis
4 8 9 15 21

16 (inti vegetatif) 22
22 23
5 10 11 17

24
12 18 (2 inti sperma)
26 2
25 26

2. Kumpulkanlah tugas kepada guru kalian serta jelaskan di depan guru kalian, maksud dari bagan
ksud
yang kalian buat.

Dari rubrik Telisik yang telah kalian buat, tentunya kalian telah
memahami tentang gametogenesis. Untuk lebih memperdalamnya
lagi, kerjakanlah rubrik Uji Kompetensi berikut ini.

Uji Kompetensi annya dengan gambar.
4. Apakah tujuan spermatogenesis dan oo-
genesis bagi hewan?
1. Jelaskan pengertian istilah-istilah berikut. 5. Jelaskan bagaimanakah mekanisme ter-
a. Gametogenesis jadinya variasi genetik pada sel anakan
b. Spermatogenesis hasil pembelahan meiosis.
c. Oogenesis 6. Jelaskan pengertian maturasi.
d. Mikrosporofit 7. Gambarkan diagram proses pembentukan
e. Megasporofit serbuk sari pada tumbuhan berbunga.
2. Apakah perubahan oosit I menjadi oosit II 8. Gambarkan diagram proses pembentukan
sama dengan perubahan spermatosit I menjadi gamet betina pada tumbuhan berbunga.
spermatosit II? Berikan alasan jawabanmu. 9. Kandung lembaga muda terdiri dari dela-
3. Jelaskan proses pembentukan sperma dan pan inti. Inti apa sajakah itu?
sel telur (ovum) pada hewan. Lengkapi jawab-

Pembelahan Sel
119

Ikhtisar
1. Berdasarkan proses yang terjadi, pembelahan sel dibedakan menjadi tiga macam, yaitu pembelahan
amitosis (spontan), pembelahan mitosis, dan pembelahan meiosis.
2. Pembelahan amitosis (yang terjadi pada golongan bakteri) adalah pembelahan spontan dimana
satu sel menghasilkan dua sel identik.
3. Pembelahan mitosis terjadi pada sel organisme eukariotik. Sel diploid yang mengalami mitosis
membelah menjadi dua sel anakan yang juga diploid. Pembelahan mitosis terjadi secara bertahap
yaitu profase, metafase, anafase, dan telofase.
4. Pada pembelahan meiosis, satu sel diploid membelah menjadi empat sel anakan yang masing-
masing bersifat haploid.
5. Pembelahan meiosis bertujuan menghasilkan sel gamet (sel kelamin). Pembelahan ini terjadi dua
tahap, yaitu meiosis I dan meiosis II. Masing-masing tahap meiosis tersebut melalui tahap profase,
metafase, anafase, dan telofase.
6. Gametogenesis adalah proses pembentukan gamet.
7. Gametogenesis pada hewan jantan disebut spermatogenesis. Spermatogenesis menghasilkan
empat sperma yang haploid. Sementara gametogenesis pada hewan betina disebut oogenesis
yang menghasilkan satu sel telur haploid.
8. Pembentukan gamet jantan pada tumbuhan berbunga disebut mikrosporogenesis. Mikrosporogenesis
menghasilkan empat mikrospora yang haploid. Sementara pembentukan gamet betina pada
tumbuhan disebut megasporogenesis. Megasporogenesis menghasilkan delapan megaspora yang
haploid.

Aktin Mikrofilamen dalam sitoplasma, berupa Kromatid Salah satu bagian dari pasangan
benang halus tak berongga dan menyebabkan kromosom (kromosom anak)
kontraksi otot (pada gelendong pembelahan) Kromosom homolog Kromosom sepasang yang
Anthera Kepala sari, tempat terdapatnya serbuk sari terdiri dari kromosom identik
Badan golgi Organel pembentuk vesikula atau Megaspora Sel gamet betina yang haploid pada
pensekresi zat yang lain tumbuhan
Dyad Kromatid yang sudah tidak identik lagi karena Meiosis Pembelahan sel yang menghasilkan sel
sudah mengalami pindah silang anakan yang bersifat haploid
Haploid Sifat kromosom yang tidak berpasangan Mikrospora Sel gamet jantan yang haploid pada
(tunggal) tumbuhan yang akan berkembang menjadi pollen
(serbuk sari)
Diploid Keadaan sel yang kromosomnya
berpasangan (2n) Miosin Mikrofilamen yang lebih besar dari aktin,
juga berperan dalam kontraksi otot. Aktin dan miosin
Fertilisasi Peleburan antara sel gamet jantan dan
terletak berjajar
sel gamet betina
Oogenesis Proses pembentukan sel kelamin betina
Interkinesis Tahap (fase) singkat di antara dua
(ovum atau sel telur) pada hewan dan manusia
pembelahan meiosis
Ovarium Disebut juga bakal buah, terdapat di bagian
Kinetokor Struktur di daerah sentromer kromatid
pangkal putik sebagai tempat terbentuknya ovum
sebagai perlekatan mikrotubulus, terdiri dari bagian
spesifik DNA dan protein Pollen Butir-butir serbuk sari yang sudah masak
Kromatin Struktur berupa benang-benang halus Spermatogenesis Proses pembentukan sel kelamin
sebelum memadat dan memendek menjadi jantan (sperma) pada hewan dan manusia
kromosom Vesikula Rongga di dalam sitoplasma sebagai
penyimpan bahan organik


Ulangan Harian
A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. a. 3 sel haploid
b. 3 sel diploid
1. Ciri ﬁsiologis kehidupan yang bertujuan c. 6 sel haploid
untuk melestarikan jenisnya ialah . . . . d. 6 sel diploid
a. nutrisi d. reproduksi e. 8 sel diploid
b. respirasi e. sintesis
9. 2
Dari gambar di sam-
c. transportasi
1 3 ping, yang merupakan
2. Pada akhir pembelahan sel selalu diikuti kromatid saudara dan
pembagian sitoplasma. Peristiwa ini dise- tetrad ditunjukkan
but . . . . pada nomor . . . .
a. diakinesis d. karioteka a. 1 dan 2
b. kariokinesis e. reduksi 5 b. 1 dan 3
4
c. sitokinesis d. 2 dan 4
3. Peristiwa replikasi DNA terjadi pada fase c. 1 dan 5
.... e. 4 dan 5
a. G1 interfase d. S interfase 10. Jarak waktu yang singkat antara meiosis I
b. G2 interfase e. G2 profase dengan meiosis II disebut . . . .
c. G1 metafase a. profase d. interkinesis
4. Pada pembelahan mitosis, pengemasan b. sitokinesis e. interfase
DNA dalam kromosom mulai terjadi pada c. diakinesis
fase awal dari .... 11. Pembelahan sel pada meiosis I menghasil-
a. interfase d. telofase kan dua sel anakan yang . . . .
b. profase e. anafase a. diploid, DNA dua salinan (2n)
c. metafase b. diploid, DNA satu salinan
5. Pada pembelahan mitosis, kromosom tam- c. haploid DNA dua salinan
pak paling jelas pada fase . . . . d. haploid DNA satu salinan
a. interfase d. anafase e. diploid tanpa salinan DNA
b. profase e. telofase 12. Pembelahan sel secara mitosis menghasil-
c. metafase kan . . . .
6. Organel yang berfungsi mengatur arah a. 4 sel yang diploid
pembelahan sel adalah . . . . b. 4 sel yang haploid
a. mitokondria d. sentromer c. 2 sel yang diploid
b. sentriol e. gametogenesis d. 2 sel yang haploid
c. sentrosom e. 4 sel, 2 sel haploid dan 2 sel diploid
7. Pembentukan alur pembelahan atau pelat 13. Di antara hal-hal berikut ini yang tidak ter-
sel terjadi pada tahap . . . . jadi pada tahap profase adalah . . . .
a. awal profase d. awal telofase a. benang-benang kromatin memendek
b. akhir metafase e. akhir telofase dan menebal
c. akhir anafase b. membran inti mulai menghilang
8. Jika satu sel diploid membelah tiga kali se- c. sentriol membelah menjadi dua
cara mitosis, maka jumlah sel anakannya d. mulai tampak adanya mikrotubulus
adalah . . . . e. kromosom mulai menghilang

Pembelahan Sel
121

14. Perhatikan ciri-ciri berikut. 3) sifat sel anak sama dengan sel induk
(1) terjadi sintesis RNA 4) terjadi pada sel kelamin
(2) terbentuk bahan-bahan pembelahan 5) pembelahan berlangsung dua kali
(3) waktu yang dipergunakan paling lama Ciri khas mitosis ditunjukkan pada nomor
Ciri-ciri tersebut terjadi pada tahap . . . . ....
a. interfase d. anafase a. 1 dan 2 d. 2 dan 5
b. profase e. telofase b. 1 dan 3 e. 3 dan 4
c. metafase c. 2 dan 4
15. Struktur dalam sel yang memiliki kemam-
puan menyerap zat warna ialah . . . . B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
a. endoplasma d. kromosom
b. sentriol e. ﬁlamen 1. Sebutkan perbedaan antara pembelahan
c. ribosom mitosis dan pembelahan meiosis, ditinjau
dari hasil akhir dan tempat terjadinya.
16. Pada tumbuhan berbunga, pembentukan
sel-sel spermatozoid terjadi di dalam . . . . 2. Untuk pembelahan mitosis, bagaimanakah
a. kepala putik e. kelopak bunga keadaan DNA dan kromosom pada fase in-
b. ovarium d. kotak sari terfase, profase, metafase, dan telofase?
c. putik 3. Jelaskan tujuan kromosom menempatkan
17. Sel yang mempunyai kromosom diploid diri pada bidang metafase.
adalah . . . . 4. Mengapa sel telur (ovum) dan sel sperma
a. sel mikrospora d. sel sperma memiliki n kromosom? Jelaskan proses
b. sel ovum e. sel oosit pembentukannya melalui spermatogenesis
c. sel zigot sekunder dan oogenesis.
18. Sel yang merupakan hasil dari pembelahan 5. Sel tubuh manusia mempunyai 46 kromo-
mitosis adalah . . . . som. Berapa banyak kromosom manusia
a. sel megaspora yang ditemukan di dalam:
b. sel ovum a. spermatosit sekunder
c. inti vegetatif bulu serbuk sari b. spermatid
d. sel induk spora c. spermatozoa
e. sel mikrospora d. spermatosit primer
19. Ciri anafase pada pembelahan mitosis 6. Diketahui sebuah sel induk mempunyai
adalah . . . . 6 buah kromosom dan tersusun diploid.
a. kromatid berkumpul di bidang pem- Gambarlah proses dihasilkannya sel anakan,
belahan jika:
b. kromatid memisah dan bergerak a. sel mengalami pembelahan mitosis
menuju kutub b. sel mengalami pembelahan meiosis
c. kromatid telah sampai di kutub sel 7. Jelaskan pengertian dyad.
d. terbentuk dinding inti dan nukleolus 8. Apakah perbedaan antara metafase I de-
e. terbentuk bidang pembelahan ngan telofase I pada meiosis I, ditinjau dari
20. Pernyataan berikut berhubungan dengan membran intinya?
pembelahan sel. 9. Jelaskan mekanisme terjadinya pindah si-
1) terjadi pada sel tubuh lang pada meiosis.
2) sifat sel anak tidak sama dengan sel 10. Jelaskan perbedaan spermatogenesis dan oo-
induk genesis, berdasarkan sel yang fungsional.


Bab
V
Prinsip Hereditas
15,000 Educational Image

50,000 PhotoArt
dok.PIM
dok.PIM

P ernahkah kalian melihat kucing berbulu putih, coklat, atau bergaris-
garis hitam? Kalian mungkin pernah pula mengunjungi pedagang
tanaman hias (nurseri) yang mengoleksi aneka ragam sifat tanaman (baik
bentuk, warna, jumlah bunga, maupun ukuran tanamannya).
Ternyata, mereka dapat memperoleh koleksi binatang maupun tanaman
dengan sifat sesuai yang mereka inginkan. Caranya dengan melakukan
persilangan dua individu yang mempunyai sifat yang diharapkan. Apa
yang menyebabkan hal ini dapat terjadi? Kalian akan mengetahuinya
setelah mempelajari materi berikut. Simaklah bersama-sama.

Prinsip Hereditas
123

Ka taK u n c i Nah, pada bab ini, kalian akan mempelajari hukum-hukum pewa-
risan sifat Mendel, pola-pola hereditas, dan hereditas pada manusia.
• Hukum Mendel
• Tautan
Selanjutnya, kalian diharapkan dapat menerapkan Hukum Men-
• Pindah silang del dengan menentukan perbandingan fenotip dan genotip keturunan,
• Sex linkage menjelaskan macam-macam, penyebab terjadi, dan aplikasi dari penyim-
• Determinasi seks
• Gen letal
pangan-penyimpangan semu Hukum Mendel. Selain itu, kalian di-
• Nondisjunction harapkan dapat mengaplikasikan perhitungan perbandingan terjadinya
• Kromosom seks pewarisan sifat pada manusia.

Kilas A. Hukum Pewarisan Sifat Mendel
Pada bab pembelahan
Jika individu dengan sifat A melakukan perkawinan dengan
sel, dikenal pembelahan
langsung (amitosis) dan individu lain dengan sifat B, sifat keturunannya dapat mengikuti
tidak langsung (mitosis salah satu induknya atau merupakan hasil kombinasi dari sifat kedua
dan meiosis). Pembela- induknya. Penurunan atau pewarisan sifat dari induk atau tetua kepada
han meiosis terjadi pada
proses gametogenesis yang generasi (keturunan) berikutnya disebut inheritansi (inheritance).
menghasilkan bahan baku Peristiwa pewarisan sifat tersebut mengikuti pola-pola tertentu yaitu
(gamet) untuk terjadinya fer- pola-pola hereditas (Latin: heres atau ahli waris).
tilisasi sehingga membentuk
individu baru.
Hukum Mendel merupakan Hukum Hereditas yang menjelaskan
prinsip-prinsip penurunan sifat pada organisme. Teori Mendel
didukung beberapa biologiwan seperti De Vries (Belanda), Correns
(Jerman), dan Tschermak (Austria).
Suatu hipotesis memprediksi bahwa dari generasi ke generasi,
populasi dengan perkawinan bebas akan menghasilkan individu yang
sama (seragam). Namun kenyataannya, dalam pengamatan setiap
hari dan hasil percobaan pengembangbiakan hewan serta tumbuhan
bertolak belakang dengan prediksi tersebut. Untuk mengembangkan
teorinya, Mendel menggunakan objek kajian berupa tanaman kacang
kapri atau ercis (Gambar 5.1).
Alasan dan keuntungan pemilihan kacang kapri untuk objek
kajiannya antara lain: kapri memiliki pasangan-pasangan yang kontras,
mudah disilangkan, mampu menghasilkan keturunan banyak dan
cepat karena daur hidupnya yang pendek, serta dapat melakukan
autogami atau penyerbukan sendiri karena mempunyai organ kelamin
jantan (stamen atau benang sari) dan organ kelamin betina (putik atau
pistillum) dalam tiap bunganya.
Mendel mengamati tujuh sifat kacang kapri (Pisum sativum)
tersebut, antara lain: biji bulat dibandingkan dengan biji keriput; biji

warna kuning dibandingkan dengan biji warna merah; buah warna hijau
dibandingkan dengan buah warna kuning; buah mulus dibandingkan
dengan buah berlekuk; bunga warna ungu dibandingkan dengan
bunga warna putih; dan letak bunga diaksial (ketiak) dibandingkan
bunga di terminal ujung; serta batang panjang dibandingkan dengan
Gambar 5.1 Tanaman ercis
batang pendek.
(Pisum sativum) Mendel memindahkan serbuk sari yang belum dewasa atau
matang, dan menaburkan serbuk sari ke kepala putik pada bunga yang
serbuk sarinya sudah dihilangkan. Selanjutnya, ia menyilangkan dua


individu galur murni atau true breeding (yaitu tanaman yang apabila
melakukan penyerbukan sendiri, senantiasa menghasilkan tunas
Galeri
yang sifatnya sama persis dengan sifat induknya) yang sama–sama

memiliki pasangan sifat kontras, misalnya : kacang kapri berbunga
merah galur murni dengan kacang kapri berbunga putih galur murni
atau tanaman kacang kapri batang panjang dengan kacang kapri
berbatang pendek.
Hasil penyilangan menunjukkan bahwa sifat dari dua induk tidak
muncul sekaligus (hanya satu sifat). Kacang kapri berbunga merah yang
disilangkan dengan kacang kapri berbunga putih menghasilkan kacang Gregor Johann Mendel lahir
pada 22 Juli 1822 di Heinzen-
kapri berbunga merah. Berarti warna merah dominan terhadap warna dorf (dulu bagian dari Austria,
putih, atau warna putih resesif terhadap warna merah. Alel dominan sekarang masuk wilayah
yaitu gen penentu sifat yang menutupi sifat pasangannya (alel resesif ), Cekoslowakia). Tahun 1840, ia
belajar di Sekolah Menengah
dan ditulis dengan huruf besar (dalam contoh di atas, warna merah Troppau kemudian di Institut
bersifat dominan dan ditulis sebagai M). Alel resesif yaitu alel penentu Filsafat Olmutz. Tahun 1843, ia
sifat yang ditutupi oleh sifat pasangannya (alel dominan), dan ditulis melanjutkan studinya di Biara
Augustinia di Altbrun dan
dengan huruf kecil (dalam contoh di atas, warna putih bersifat resesif
menjadi pendeta pada 1847.
dan ditulis sebagai m). Tahun 1851-1853, Mendel
Selanjutnya, Mendel menyilangkan sesama F1 yang berbunga belajar di Universitas Wina.
Selanjutnya, tahun 1857-
merah. Keturunan generasi kedua (F2)nya terdiri dari tanaman berbunga
1865, ia menyilangkan Pisum
merah dan tanaman berbunga putih dengan rasio (perbandingan) 3 : sativum (ercis) dan mempu-
1. Berdasarkan penelitiannya, Mendel menyusun beberapa hipotesa blikasikan hasilnya. Tahun
1866, publikasinya sampai ke
sebagai berikut:
Eropa dan Amerika, hingga
1. Sepasang gen dari induk jantan dan induk betina berperan dalam Mendel mendapat gelar
mengendalikan setiap sifat pada keturunannya. sebagai Bapak Genetika.
2. Setiap alel (anggota dari sepasang gen) menunjukkan bentuk al- Suryo, Genetika Manusia, hlm. 86

ternatif sesamanya. Misalnya warna merah dengan putih, atau biji
bulat dengan biji keriput.
3. Pasangan alel berbeda yang terdapat bersama–sama dalam satu in-
dividu tanaman, terdiri dari alel yang merupakan faktor dominan
dan faktor resesif. Faktor dominan akan menutupi faktor resesif.
4. Pada saat pembentukan gamet (meiosis), masing-masing alel me-
misah secara bebas. Selanjutnya, penggabungan gamet terjadi se-
cara acak.
5. Individu murni mempunyai pasangan sifat (alel) yang sama yaitu
dominan saja, atau resesif saja.
Setelah diuji berkali-kali ternyata hasil penelitian Mendel tetap,
sehingga hipotesis Mendel ditetapkan sebagai Hukum Mendel yang
pokok, yaitu Hukum Mendel I (Hukum Segregasi) dan Hukum
Mendel II (Hukum Pengelompokan atau Penggabungan). Oleh karena
itu, Mendel dikenal sebagai Bapak Genetika.

1. Hukum Mendel I (Hukum Segregasi)
Hukum Mendel I disebut juga hukum segregasi yang menyatakan
bahwa pada waktu pembentukan gamet, terjadi pemisahan alel secara
acak (The Law of Segregation of Allelic Genes).
Prinsip Hereditas
125

Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, gen merupakan bagian
dari DNA yang terdapat dalam kromosom. Pasangan kromosom
homolog mengandung pasangan gen (terdiri dari 2 alel). Pada pem-
bentukan gamet secara meiosis, pasangan-pasangan gen pada kromosom
homolog saling berpisah (tahap Anafase). Pada akhir meiosis, setiap
sel gamet yang dihasilkan hanya memiliki satu alel dari pasangan gen
saja (pelajari kembali tentang gametogenesis). Proses pemisahan gen
inilah yang disebut segregasi gen. Mengenai Hukum Mendel I ini
dapat kalian kaji dari persilangan monohibrida (pembastaran dengan
satu sifat beda).
Sebagai langkah awal kalian dalam mempelajari persilangan mono-
hibrida, berikut ini akan dijelaskan tentang istilah-istilah yang sering
digunakan dalam persilangan.
a. Genotip dan Fenotip
Di dalam suatu individu, terdapat 2 faktor penting yang saling
terkait yaitu faktor genotip dan faktor fenotip. Genotip adalah
susunan genetik dari suatu sifat atau karakter individu, biasanya
diberi simbol dengan huruf dobel (misalnya TT, Tt dan tt). Genotip
juga dikatakan sebagai faktor pembawaan. Genotip menunjukkan
sifat dasar yang tidak tampak dan bersifat menurun atau diwariskan
pada keturunannya. Sementara itu, fenotip adalah hasil ekspresi atau
perpaduan dari genotip dengan lingkungannya, berupa sifat yang
tampak dari luar sehingga dapat diamati. Sebagai contoh adalah
bentuk (rambut, wajah, mata, tubuh, dan lain-lain) atau warna (pada

rambut, kulit, iris atau selaput pelangi). Genotip yang sama dapat
menghasilkan fenotip yang berbeda jika terdapat pada lingkungan
berbeda.
Nah, setelah kalian mengetahui tentang genotip dan fenotip, si-
maklah materi tentang persilangan monohibrida berikut.

Gambar 5.2 Salah satu contoh
b. Persilangan Monohibrida
bentuk fenotip Pernahkah kalian mendengar istilah monohibrida? Persilangan
monohibrida adalah perkawinan 2 individu dengan satu sifat beda
yang menyolok. Persilangan monohibrida dapat terjadi pada tumbuh-
an, hewan maupun manusia.
1) Monohibrida pada Tumbuhan
Persilangan monohibrida pada tumbuhan dapat dilakukan misal-
nya pada buncis berbiji bulat dengan buncis berbiji keriput, buncis
dengan biji warna kuning disilangkan dengan biji warna hijau, buncis
berbunga merah dengan buncis berbunga putih, dan seterusnya. Agar
mudah mempelajarinya, tiap-tiap persilangan diberi simbol (notasi).
Pada saat menyilangkan, tanaman induk diberi simbol P (singkatan
dari parental). Keturunan I (keturunan pertama) yang dihasilkan dise-
but ﬁllial (keturunan) yang disingkat F1. Sementara itu, keturunan II
sebagai F2. Cobalah kalian perhatikan Tabel 5.2.


Tabel 5.1. Hasil Persilangan dengan Satu Sifat Beda (Persilangan Monohibrida)
Sifat dan Banyak Individu yang Dihasilkan
Sifat Beda Perbandingan
Induk = Parental Keturunan I Keturunan II Jumlah
(P) (F1) (F2) F2

Biji bulat X keriput Semua bulat 5.474 bulat : 1.850 keriput 2,96:1

Biji kuning X hijau Semua kuning 6.022 kuning : 2.001 hijau 3,01:1

Bunga merah X putih Semua merah 705 merah : 224 putih 3,15:1

Polong gembung X kurus Semua gembung 882 gembung : 299 kurus 2,95:1

Polong hijau X kurus Semua hijau 428 hijau : 152 kuning 1,82:1

Bunga aksial X terminal Semua aksial 651 aksial : 207 terminal 3,14:1

Batang panjang X pendek Semua panjang 787 panjang : 177 pendek 2,84:1
Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 1, hlm 260 (dengan pengembangan)

Catatan:
Keturunan I (F1) dihasilkan dari persilangan 2 induk atau parental (P)
Keturunan II (F2) dihasilkan dari persilangan sesama F1 (sifat sama)

Pada persilangan monohibrida yang lain, Mendel melakukan
eksperimen (percobaan) dengan menyilangkan tanaman kacang kapri
berbunga kuning dan tanaman kacang kapri berbunga putih. Maka
generasi keturunannya (F1) adalah 100% tanaman kacang kapri ber-
bunga kuning. Namun, apabila tanaman kacang kapri berbunga kuning
disilangkan sesamanya (persilangan inbreeding), keturunannya menun-
jukkan 75% tanaman berbunga kuning dan 25% berbunga putih. Un-
tuk lebih jelasnya, dapat dilihat pada diagram persilangan monohib-
rida berikut.

Persilangan Monohibrida
Generasi 1
P1 : Fenotip : tanaman berbunga kuning X tanaman berbunga putih
Genotip : KK kk
Gamet : K k
F1 : 100% tanaman anakan berbunga kuning (Kk)
Generasi 2
P2 : Fenotip : tanaman berbunga kuning X tanaman berbunga kuning
Genotip : Kk Kk
Gamet : K dan k K dan k
K K
k k

Prinsip Hereditas
127

F2 : KK : kuning
Kk : kuning 75%
Kk : kuning
kk : putih 25%
Perbandingan (rasio) fenotip : Kuning : putih
75% : 25%
Peristiwa terbentuknya tanaman bunga kuning dari hasil persilangan
menurut Mendel adalah sebagai berikut: pada waktu pembentukan
gamet betina (ovum), alel-alel KK ini memisah menjadi K dan K,
sehingga sel gamet pada tanaman berbunga kuning hanya mengandung
satu macam alel yaitu alel K saja. Sebaliknya, tanaman jantan berbunga
putih, bersifat homozigot resesif dan genotipnya kk. Alel ini memisah
menjadi k dan k pada waktu pembentukan gamet jantan atau serbuk
sari, sehingga gamet-gamet jantan tanaman putih hanya memiliki satu
macam alel k. Dalam persilangan, terjadilah peleburan gamet jantan
(k) dan gamet betina (K), membentuk individu bersifat heterozigot,
dengan genotip Kk (fenotip kuning). Pada persilangan ke-2 (P2), yaitu
persilangan bebas antara genotip Kk dengan Kk, juga dimulai dengan
segregasi alel K dan k, baik pada individu jantan maupun betina. Segregasi
Kk menghasilkan dua macam gamet, yaitu gamet yang mengandung alel
K dan gamet yang mengandung alel k. Karena induk betina mempunyai
2 macam gamet (K dan k), maka terjadilah penyilangan antara keempat
macam gamet di atas, yaitu K dengan K membentuk KK (fenotip kuning,
homozigot dominan), K dengan k membentuk Kk (fenotip kuning,
heterozigot), k dengan K membentuk Kk (fenotip kuning, heterozigot),
dan k dengan k membentuk kk (fenotip putih, homozigot resesif).
2) Monohibrida pada Hewan
Persilangan monohibrida pada hewan dapat dipelajari pada per-
silangan antara marmot dengan rambut normal (hitam) dan marmot
dengan rambut albino. Berikut ini adalah persilangan antara kedua
marmot tersebut.
Persilangan Monohibrida
P : AA X aa
(hitam) (albino)
Gamet : A a
F1 : Aa (hitam)
F2
Gamet A a
Gamet
A AA (hitam) Aa (hitam)
a Aa (hitam) aa (albino)

Catatan: Alel A = menyebabkan terbentuknya melanin (pigmen
pemberi warna)
Alel a = menghambat terbentuknya melanin


Dari hasil persilangan monohibrida sebelumnya, perbandingan
fenotip antara marmot rambut hitam dengan albino adalah (1 AA: 2
Aa: 1 aa) atau 3 hitam : 1 albino.
3) Monohibrida pada Manusia
Hasil persilangan pada manusia dapat menghasilkan sifat-sifat
berupa jenis kelamin dan adanya kelainan atau cacat menurun (akan
kalian pelajari pada sub bab berikutnya). Kelainan albino dapat juga
dialami oleh manusia. Seperti halnya pada marmot, persilangan an-
tara manusia berambut hitam dengan manusia berambut albino juga
menghasilkan perbandingan keturunan 3 (hitam) : 1 (albino).
Setelah kalian mempelajari tentang persilangan monohibrida, iku-
tilah rubrik Percobaan berikut agar kalian mengerti lebih baik.

Percobaan
Mempelajari Persilangan Monohibrida

A. Dasar Teori
Persilangan monohibrida merupakan persilangan dengan menggunakan satu sifat beda, mi-
salnya warna saja, rasa, atau bentuk dari suatu sifat yang dimiliki oleh individu (manusia, hewan
atau tumbuh-tumbuhan). Persilangan monohibrida mempunyai rasio fenotip 3 : 1 yaitu, 3 sifat
dominan dan 1 sifat resesif.
B. Tujuan percobaan
Mempelajari persilangan melalui suatu model tiruan (simulasi)

C. Alat dan bahan
1. Kotak genetika (dapat menggunakan cawan plastik) 2 buah
2. Manik-manik warna kuning 100 buah dan warna putih 100 buah

D. Cara Kerja
1. Siapkan 100 buah manik-manik berwarna kuning (KK), dan 100 buah manik berwarna putih
(kk). Masukkan pada kedua wadah yang berbeda. Kedua wadah tersebut mewakili dua
individu pada generasi F1 suatu percobaan. Manik kuning mewakili gen dominan untuk
kacang kapri yang bunganya berwarna kuning (K) dan manik putih mewakili gen resesif
untuk kacang kapri berbunga putih (k).
2. Kocok kedua wadah tersebut agar manik-manik tercampur.
3. Ambil masing-masing satu manik dari setiap wadah (dengan acak dan secara bersa-
maan). Kemudian letakkan manik-manik di atas meja (pasangan manik dari kedua wadah
tersebut mewakili zigot). Manik-manik diambil sampai habis, selanjutnya catat hasil kombi-
nasinya, apakah kuning-kuning, kuning putih atau putih putih.
4. Lakukan percobaan tersebut sebanyak 50x sehingga diperoleh 50 zigot.
5. Masukkan hasilnya dalam tabel pengamatan yang kalian buat.

E. Pembahasan
Dari hasil pengamatan, akan diperoleh data-data tentang kombinasi dari persilangan bunga
kacang kapri kuning dan putih. Selanjutnya diskusikanlah hal-hal berikut.
1. Bagaimana sajakah genotip dan fenotip bunga kacang kapri yang dihasilkan?
2. Bagaimana rasio fenotip dan rasio genotip dari persilangan kapri berbunga kuning dan
putih tersebut?
3. Apakah yang dimaksud dengan sifat dominan dan sifat resesif pada bunga kacang kapri?

Prinsip Hereditas
129

Sebelum kalian melanjutkan materi tentang Hukum Mendel beri-
kutnya, (Hukum Mendel II), ikutilah rubrik Telisik berikut ini.

T e l i s i k
Membuat Skema Segregasi Gen

Pada Hukum Mendel I telah kalian pelajari bahwa pada pembentukan gamet, terjadi pemisahan alel-alel
dari pasangan gen secara bebas. Untuk menggambarkan peristiwa tersebut, kerjakan langkah-langkah
berikut ini:

1. Persiapkan bahan berupa kertas karton, kertas manila, gunting, dan penggaris.

2. Gunakan kertas karton sebagai alas atau tempat menempelkan kertas manila (sebagai kromosom).
Potonglah kertas manila dengan bentukan lingkaran dan buatlah bagan seperti terlihat di bawah ini.

Pasangan kromosom K k
homolog pada sel
diploid

Masing-masing
kromosom homolog
bereplikasi
KK kk

Meiosis I
Meiosis II

Gamet
Meiosis II

Gamet

3. Lanjutkan bagan tersebut dengan mengisikan bagian yang kosong, sehingga terbentuk 4 sel gamet
yang haploid (terdiri dari satu alel dari pasangan gen kromosom).

4. Jika alel K menunjukkan fenotip warna bunga kuning dan alel k menunjukkan warna bunga putih,
jelaskan maksud bagan tersebut di depan guru atau kelompok yang lain. Kemudian kumpulkan
tugas kepada guru.

Setelah kalian mempelajari Hukum Mendel I, berikut akan kalian
pelajari tentang Hukum Mendel yang lain yaitu Hukum Mendel II.
2. Hukum Mendel I I (Hukum Asortasi)
Selain hanya mempunyai satu sifat beda, individu dapat mempu-
nyai sifat beda lebih dari satu. Persilangan 2 individu yang mempunyai
2 sifat beda (dengan dua alel yang berbeda) disebut dengan persilang-
an dihibrida. Misalnya: bentuk biji kacang kapri (bulat dan keriput),
warna (kuning dan hijau), atau ukuran batang (tinggi dan pendek).
Hukum Mendel II dikenal sebagai Hukum Asortasi, hukum ber-
pasangan atau penggabungan secara bebas (The Law of Independent As-


sortment of Genes). Hukum ini menyatakan bahwa setiap gen atau sifat
berpasangan secara bebas dengan gen atau sifat lain.
Pada persilangan antara tanaman kapri berbiji bulat warna kuning
homozigot (BBKK) dengan kapri berbiji keriput warna hijau (bbkk),
akan menghasilkan 16 kombinasi genotip keturunan sebanyak 100%
tanaman berbiji bulat dan berwarna kuning. Selanjutnya, apabila
tanaman F1 tersebut disilangkan sesamanya (sama-sama F1), ternyata
pada keturunan kedua (F2), hasilnya : 9/16 bulat kuning, 3/16 bulat
keriput, 3/16 keriput kunig, dan 1/16 keriput hijau atau rasio F2 = 9
: 3 : 3 : 1.
Agar lebih mengerti, cermatilah contoh persilangan dihibrida berikut.
Persilangan Dihibrida
Generasi 1
P1 Fenotip : betina ( ) jantan ( )
tanaman berbiji bulat X tanaman berbiji keriput
berwarna kuning berwarna hijau
Genotip : BBKK bbkk
Gamet : BK bk

F1 100% BbKk
Tanaman berbiji bulat, berwarna kuning
Generasi 2
P2 Fenotip : tanaman berbiji bulat, X tanaman berbiji bulat,
berwarna kuning berwarna kuning
Genotip : BbKk BbKk
Gamet : ¼ BK (bulat, kuning) ¼ BK
¼ Bk (bulat, hijau) ¼ Bk
¼ bK (keriput, kuning) ¼ bK
¼ bk (keriput, hijau) ¼ bk
Catatan: pada pembentukan gamet tersebut, terjadi 4 macam
pengelompokan gen. Gen B mengelompok dengan gen K membentuk
gamet BK; gen B mengelompok dengan gen k membentuk gamet Bk;
gen b mengelompok dengan gen K membentuk gamet bK; dan gen b
mengelompok dengan gen k membentuk gamet bk.

F2
Gamet ¼ BK ¼ Bk ¼ bK ¼ bk
Gamet

¼ BK 1/16 BBKK 1/16 BBKk 1/16 BbKK 1/16 BbKk
bulat kuning bulat kuning bulat kuning bulat kuning

¼ Bk 1/16 BBKk 1/16 BBkk 1/16 BbKk 1/16 Bbkk
bulat kuning bulat hijau bulat kuning bulat hijau

Prinsip Hereditas
131

¼ bK 1/16 BbKK 1/16 BbKk 1/16 bbKK 1/16 bbKk
bulat kuning bulat kuning keriput kuning keriput kuning

¼ bk 1/16 BbKk 1/16 Bbkk 1/16 bbKk 1/16 bbkk
bulat kuning bulat hijau keriput kuning keriput hijau
Suryo, Genetika Manusia, hlm. 29 (dengan pengembangan)

Rasio fenotip (F2)
bulat kuning : bulat hijau : keriput kuning : keriput hijau
9/16 : 3/16 : 3/16 : 1/16
Atau 9 : 3 : 3 : 1

a. Macam Gamet dan Macam Fenotip dari Persilangan
Di dalam contoh persilangan monohibrida, dapat diketahui bah-
wa gamet yang terbentuk pada F1 ada dua macam dan fenotip yang
terbentuk pada F2 ada dua macam. Sementara pada perbandingan
dihibrida, dapat diketahui bahwa gamet yang terbentuk pada F1 ada
empat macam dan fenotip yang terbentuk juga empat macam, dengan
perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Untuk persilangan trihibrida, tetrahibrida
dan seterusnya, dapat ditentukan dengan metode segitiga pascal, seperti
pada tabel berikut.
Tabel 5.2. Hubungan Jumlah Sifat Beda dengan Banyaknya Macam
Gamet pada F1 dan Perbandingan Fenotip pada F2
Jumlah Kemungkinan Macam Perbandingan Fenotip
sifat beda macam Fenotip gamet pada F2

1 1 1 2 3:1

2 1 2 1 4 9 : 3 : 3: 1

3 1 3 3 1 8 27 : 9 : 9 : 9 : 3 : 3 :3 : 1

4 1 4 6 4 1 16 81 : 27 : 27 : 27 : 27 : 9 : 9 : 9
:9:9:9:3:3:3:3:1

5 1 5 10 10 5 1 32 243, dan seterusnya

n dan seterusnya 2n 3n dan seterusnya

b. Persilangan Resiprok
Sebagaimana telah kalian ketahui, dalam persilangan
tumbuhan diperlukan gamet jantan (serbuk sari) dan gamet betina
(putik). Dalam persilangan antara ercis berbuah hijau dengan ercis


berbuah kuning misalnya, serbuk sari diambil dari ercis berbuah
hijau kemudian diserbukkan pada putik tanaman ercis berbuah
kuning. Semua keturunan F1nya berbuah hijau. Keturunan
F2nya menghasilkan ercis berbuah hijau dan kuning dengan
perbandingan 3:1. Demikian halnya jika serbuk sari diambil dari
tanaman ercis berbuah kuning dan diserbukkan pada putik ercis
berbuah hijau, hasil yang diperoleh baik pada F1 maupun F2nya
tetap sama. Persilangan yang merupakan kebalikan dari persilangan
sebelumnya inilah yang disebut persilangan resiprok. Oleh karena
itu, baik tanaman yang berfungsi sebagai gamet jantan maupun
sebagai gamet betina, mempunyai kesempatan yang sama di dalam
pewarisan sifat. Berarti, Hukum Mendel I dan II tidak dipengaruhi
oleh asal dari gamet jantan maupun betinanya.
Untuk lebih jelas dalam memahami persilangan resiprok, dapat
dilihat pada contoh persilangan berikut.

Persilangan resiproknya
P HH (buah hijau) X hh (buah kuning) P HH (buah hijau) X hh (buah kuning)
Gamet H h Gamet H h
F1 Hh (buah hijau) F1 Hh (buah hijau)
Gamet F1 H H Gamet F1 H H
h h h h
F2 HH (buah hijau) F2 HH (buah hijau)
Hh (buah hijau) Hh (buah hijau)
Hh (buah hijau) Hh (buah hijau)
hh (buah kunng) hh (buah kuning)

Dari hasil tersebut, jelaslah bahwa persilangan resiprok menghasil-
kan keturunan yang sama.
c. Back Cross (Persilangan Balik) dan Test Cross (Uji Silang)
Berikutnya akan kalian pelajari perbedaan antara back cross dan
test cross. Nah, sebelumnya kalian cermati dulu contoh berikut.
Persilangan Back Cross
P1 Fenotip : bunga di ketiak batang X bunga di ujung batang
Genotip : KK kk
Gamet : K k
F1 Kk (100% bunga di ketiak batang)
Back cross
P2 Fenotip : bunga di ketiak batang X bunga di ketiak batang
(homozigot dominan)
Genotip : Kk KK
Gamet : K, k K
F2 KK (bunga letak di ketiak batang) hasil back cross 100%
Kk (bunga letak di ketiak batang) bunga di ketiak batang

Prinsip Hereditas
133

Dengan demikian, dapat kita ketahui bahwa back cross merupa-
kan persilangan antara keturunan F1 yang heterozigot dengan induknya
(baik jantan atau betina) yang homozigot dominan. Pada contoh di
atas, diketahui bahwa dua individu yang mempunyai genotip yang ber-
beda dapat mempunyai fenotip yang sama.
Kemudian, bagaimana dengan test cross, simaklah uraian berikut.
Test cross adalah persilangan antara hibrid (individu F1) dengan
salah satu induk homozigot resesif. Individu F1 tidak atau belum di-
ketahui genotipnya. Oleh karena itu, uji silang ini bertujuan untuk
menguji ketidakmurnian individu dengan mengetahui perbandingan
fenotip keturunannya. Dengan demikian, dapat diketahui individu
yang diuji adalah heterozigot atau homozigot (galur murni).
Nah, selanjutnya perhatikanlah contoh test cross pada monohib-
rida di bawah ini.
1) : Marmot hitam disilangkan dengan induknya yang homozigot re-
sesif (bb), menghasilkan keturunan 50% marmot hitam dan 50%
albino.
P1 : jantan (___) >< betina bb
Fenotip : Bulat keriput
Gamet : ………….. b, b
F1 Bb : 50% biji bulat
bb : 50% biji keriput
Berarti individu tersebut bersifat heterozigot (Bb).
2) : Marmot hitam disilangkan dengan induk resesif albino. Ketu-
runannya ternyata 100% bulat.
P1 : jantan (___) >< betina bb
Fenotip : Bulat keriput
Gamet : B b, b
F1 Bb : 100% biji bulat
Berarti, individu tersebut bersifat homozigot dominan (BB)
d. Sifat Intermedier
Seperti yang telah kalian ketahui sebelumnya bahwa persilangan
satu sifat beda (misalnya, buah bulat dengan buah keriput)
menghasilkan fenotip individu anakannya seperti sifat induknya (bulat
atau keriput saja). Dengan kata lain, tidak dihasilkan individu dengan
fenotip di luar fenotip induknya (tidak dihasilkan fenotip buah kotak
ataupun lonjong). Lain halnya pada tanaman bunga pukul empat
www.casafreccia.it

(lihat Gambar 5.3), pada persilangan antara tanaman bunga pukul
empat (Mirabilis jalapa) berwarna merah dengan bunga berwarna
putih, dihasilkan individu keturunan dengan bunga berwarna merah
Gambar 5.3 Bunga pukul empat jambu. Warna merah jambu merupakan warna antara merah dan putih
(Mirabilis jalapa)
yang disebabkan oleh ekspresi dari alel penentu warna merah dengan
ekspresi dari alel warna putih. Oleh karena itu, kedua alel penentu
sifat beda tersebut dikatakan mempunyai kekuatan yang sama dalam


memengaruhi munculnya sifat. Sifat antara yang diturunkan dari sifat
induk pertama dengan sifat induk ke-2 inilah yang disebut sebagai sifat
intermedier.
3. Penyimpangan Semu Hukum Mendel
Sebagaimana yang telah kalian pelajari bahwa persilangan
monohibrida menghasilkan perbandingan individu keturunan 3 : 1 atau
1 : 2 : 1, dan persilangan dihibrida menghasilkan individu keturunan Galeri
9 : 3 : 3 : 1. Dalam prakteknya, hasil persilangan Mendel dapat
menghasilkan perbandingan individu yang tidak tepat (coba kalian
lihat kembali Tabel 5.1). Pada persilangan dihibrida, dapat dihasilkan
perbandingan yang merupakan variasi dari perbandingan 9 : 3 : 3 : 1
yaitu 12 : 3 : 1; 9 ; 7 atau 15 : 1. Meskipun demikian, perbandingan

tersebut tetap mengikuti aturan Hukum Mendel. Oleh karena itu,
hasil perbandingan tersebut dikatakan sebagai penyimpangan semu
Hukum Mendel.
Penyimpangan tersebut terjadi karena adanya beberapa gen yang
saling memengaruhi dalam menghasilkan fenotip. Meskipun demiki-
an, perbandingan fenotip tersebut masih mengikuti prinsip-prinsip William Bateson (1861-1926)
Hukum Mendel. Penyimpangan semu Hukum Mendel tersebut me- adalah seorang profesor dari
Cambridge University dan di
liputi interaksi gen, kriptomeri, polimeri, epistasis-hipostasis, gen-gen
The John Innes Horticultural
komplementer, gen dominan rangkap dan gen penghambat. Institute. Ia tumbuh di ling-
kungan intelektual. Di bawah
a. Interaksi gen (Interaksi beberapa pasangan gen) pengaruh Francis Maitland
Penelitian tentang adanya interaksi gen ini ditemukan oleh Balfour, seorang ahli embri-
ologi, ia mendalami zoologi,
William Bateson (1861-1926) dan R.C. Punnet. Pada interaksi dan selanjutnya mempelajari
gen ini, suatu sifat tidak ditentukan oleh satu gen tunggal pada embriologi selama 2 tahun
autosom tetapi alel-alel dari gen yang berbeda dapat berinteraksi di Amerika. Selain itu, Bate-
son juga dikenal sebagai
atau saling memengaruhi dalam memunculkan sifat fenotip. ilmuwan anti-Darwinian, dan
Misalnya, pada ayam dijumpai empat macam bentuk pial (jengger), pandangan-pandangannya
antara lain: jengger berbentuk ercis atau biji (pea) dengan genotip tentang evolusi tercermin
dalam karyanya, Materials
rrP-; jengger dengan belah atau tunggal (single) dengan genotip
for the Study of Evolution
rrpp, jengger berbentuk mawar atau gerigi (rose) dengan genotip R- (1894)
pp, dan jengger berbentuk sumpel (walnut), dengan genotip R-P-. www.amphilsoc.org

Pada persilangan ayam berpial rose (mawar) dengan ayam berpial
pea (biji), semua keturunan F1nya berpial walnut (sumpel). Agar lebih
memahaminya, perhatikanlah diagram persilangan berikut.
P1 : RRpp X rrPP (a) (c)

(rose) (pea)
Gamet : R, p r,P
F1 : RrPp (walnut) (b) (d)
P2 : RrPp X RrPp
(walnut) (walnut) Gambar 5.4 Empat macam pial
ayam yang berbeda (a) Walnut
Gamet : RP, Rp, rP, rp RP, Rp, rP, rp (b) Pea, (c) Rose, dan (d) Single

Prinsip Hereditas
135

F2 :

RP Rp rP rp

RP RRPP RRPp RrPP RrPp
walnut walnut walnut walnut

Rp RRPp RRpp RrPp RRpp
walnut rose walnut rose

rP RrPP RrPp rrPP rrPp
walnut walnut pea pea

rp RrPp Rrpp rrPp rrpp
walnut rose pea single

Dari persilangan ayam berpial rose dan pea, dihasilkan fenotip
baru yaitu walnut atau sumpel. Apa yang menyebabkan terbentuknya
pial walnut? Pial walnut muncul karena interaksi 2 pasang alel (gen)
yang dominan. Sementara itu, persilangan antara sesama ayam berpial
walnut dihasilkan 4 macam pial yaitu walnut, rose, pea, dan 1 pial yang
baru yaitu single dengan perbandingan 9 : 3 : 3 : 1. Pial tunggal terjadi
karena adanya 2 pasang alel (gen) yang resesif.
b. Kriptomeri
Kriptos (Yunani) berarti tersembunyi, sehingga kriptomeri di-
katakan sebagai gen dominan yang seolah-olah tersembunyi jika berdiri
sendiri dan akan tampak pengaruhnya apabila bersama-sama dengan
gen dominan yang lainnya. Peristiwa kriptomeri ini pertama kali dite-
mukan oleh Correns (Tahun 1912) setelah menyilangkan bunga Linaria
marocanna berwarna merah (Aabb), dengan bunga Linaria maroccana
berwarna putih (aaBB). Keturunan F1nya adalah bunga berwarna ungu
(AaBb) yang berbeda dengan warna dari bunga kedua induknya (yaitu
merah dan putih). Rasio fenotip F2nya adalah 9 ungu: 3 merah: 4 putih.
Lantas dari manakah warna ungu tersebut timbul? Dari hasil pene-
litian plasma sel, ternyata warna merah disebabkan oleh adanya pigmen
antosianin dalam lingkungan asam. Dalam lingkungan basa, pigmen ini

akan memberikan warna ungu. Jika di dalam plasma tidak terdapat pig-
men antosianin, baik di dalam lingkungan asam atau basa, maka akan
terbentuk warna putih. Faktor A, apabila mengandung pigmen anto-
sianin dalam plasma sel dan faktor a jika tidak ada antosianin dalam
plasma sel. Faktor B, apabila kondisi basa dan b dalam kondisi asam.
Sifat A dominan terhadap a dan sifat B dominan terhadap sifat b. Oleh
Gambar 5.5 Linaria maroccana karena itu, tanaman yang berbunga merah disimbolkan dengan Aabb
atau AAbb, sedangkan tanaman yang berbunga putih disimbolkan de-
ngan aaBB atau aabb.


Dari penjelasan di atas, dapat dikatakan bahwa bunga merah me-
miliki antosianin di mana dalam lingkungan plasma sel bersifat asam.
Sedangkan bunga putih tidak memiliki antosianin di mana lingkungan
plasma sel bersifat basa. Apabila kedua tanaman tersebut saling disi-
langkan, dapat dilihat pada diagram berikut.
P1 : AAbb X aaBB
(merah) (putih)
Gamet : A,b a,B
F1 : AaBb (Warna ungu)
P2 : AaBb X AaBb
(ungu) (ungu)
Gamet : AB, Ab, aB, ab AB, Ab, aB, ab
F2 :
AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb
ungu 1 ungu 2 ungu 3 ungu 4

Ab AABb AAbb AaBb Aabb
ungu 5 merah 6 ungu 7 merah 8

aB AaBB AaBb aaBB aaBb
ungu 9 ungu 10 putih 11 putih 12

ab AaBb Aabb aaBb aabb
ungu 13 merah 14 putih 15 Putih 16

c. Polimeri
Pada uraian sebelumnya telah dijelaskan tentang kriptomeri. Se-
lanjutnya, kalian akan mempelajari tentang polimeri. Apakah perbe-
daan antara keduanya? Untuk dapat menjawabnya, simaklah uraian
berikut.
Polimeri atau karakter kuantitatif adalah persilangan heterozigot
dengan banyak sifat beda yang berdiri sendiri, tetapi memengaruhi ba-
gian yang sama dari suatu organisme. Peristiwa polimeri ditemukan
oleh Lars Frederik Nelson dan Ehle, setelah melakukan percobaan
dengan menyilangkan gandum berbiji merah dengan gandum berbiji
putih. Persilangan itu menghasilkan keturunan heterozigot berwarna
merah lebih muda bila dibandingkan dengan induknya yang homozigot
(merah). Oleh karena itu, biji merah bersifat dominan tidak sempurna
terhadap warna putih. Setelah generasi F1 disilangkan sesama, pada
generasi F2 diperoleh perbandingan fenotip 3 merah : 1 putih.
Supaya kalian lebih memahami, cermatilah contoh berikut.
Gandum berbiji merah : M1M1M2M2
Gandum berbiji putih : m1m1m2m2
Prinsip Hereditas
137

P1 : M1M1M2M2 X m1m1m2m2
(merah) (putih)
Gamet : M1M2 m1m2
F1 : M1m1M2m2 = merah
P2 : M1m1M2m2 X M1m1M2m2
(merah) (merah)
Gamet : M1M2,M1m2, M1M2, M1m2,
m1M2, m1m2 m1M2, m1m2
Generasi F2 :
M1M2 M1m2 m1M2 m1m2

M1M2 M1M1M2M2 M1M1M2 m2 M1m1M2M2 M1m1M2m2
Merah tua Merah sedang Merah sedang Merah muda

M1m2 M1M1M2m2 M1M1 m2m2 M1m1M2m2 M1m1m2m2
Merah sedang Merah muda Merah muda Merah muda
sekali

m1M2 M1m1M2M2 M1m1M2m2 m1m1M2M2 m1m1M2m2
Merah sedang Merah muda merah muda merah muda
sekali

m1m2 M1m1M2m2 M1m1m2m2 m1m1M2m2 m1m1m2m2
Merah muda Merah muda merah muda putih
sekali sekali
Rasio fenotip F2 adalah 15 merah : 1 putih
Dari hasil keturunan pada diagram di atas, banyaknya jumlah fak-
tor M memengaruhi warna bijinya. Semakin banyak faktor M yang
ada, warnanya semakin tua atau semakin gelap.
Kapankah peristiwa polimeri dapat terjadi? Peristiwa ini terjadi
pada pewarisan, warna kulit manusia. Warna kulit disebabkan oleh zat
warna kulit (pigmen). Jika faktor pigmen kulit manusia dilambangkan
dengan P, genotip orang berkulit putih p1p1 p2p2 p3p3.
Apabila pria kulit putih menikah dengan wanita kulit hitam (ne-
gro), maka keturunan F1 akan mempunyai kulit mulad (coklat sawo
matang), yang berfenotip P1p1P2p2P3p3. Derajat kehitaman kulit
bergantung pada banyaknya faktor pigmen P.
d. Epistasis-hipostasis
Kalian tentunya masih ingat tentang istilah epikotil (epi = di atas)
dan hipokotil (hipo = di bawah) bukan? Istilah tersebut dapat dianalog-
kan dengan epistasis dan hipostasis. Dalam hal ini, epistasis adalah se-
buah atau sepasang gen yang menutupi atau mengalahkan ekspresi gen
lain yang tidak selokus (sealel). Bagaimana dengan Hipostasis? Hipos-


tasis adalah gen yang tertutupi oleh sebuah atau sepasang gen lain yang
tidak selokus (yang bukan alelnya).
Epistasis dibedakan menjadi tiga, yaitu epistasis dominan, epistasis
resesif, dan epistasis dominan resesif. Nah, agar kalian lebih memahami
perbedaannya, perhatikanlah contoh berikut.
1) Epistasis Dominan
Epistasis dominan terjadi pada persilangan umbi lapis bawang ber-
warna merah dengan umbi berwarna kuning. Gen A menyebabkan umbi
berwarna merah dan gen B menyebabkan umbi berwarna kuning.
Persilangan tersebut dapat dilihat di bawah ini.
P aaBB (kuning, homozigot) X AAbb (merah, homozigot)
Gamet aB Ab
F1 AaBb (merah)
F2 9 A_B_ (merah)
3 A_Bb (merah) 12 merah
3 aaB_ (kuning)
1 aabb (putih)
Jika dilihat, hasil perbandingan fenotip F2 tersebut adalah 12
merah : 3 kuning : 1 putih. Angka perbandingan tersebut merupakan
variasi atau modiﬁkasi dari perbandingan dihibrida 9:3:3:1.
Berdasarkan hasil yang diperoleh tersebut, dapat disimpulkan
bahwa epistasis dominan terjadi bila sebuah gen dominan mengalah-
kan pengaruh gen lain yang bukan alelnya. Rumusnya adalah gen A
bersifat epistasis terhadap gen B dan b. Oleh karena itu, meskipun
dalam genotip terdapat gen B atau b, gen A tetap menutup ekspresi
dari gen B dan b.
2) Epistasis Resesif
Peristiwa ini terjadi jika gen resesif mengalahkan pengaruh gen
dominan dan resesif yang bukan alelnya. Rumusnya adalah gen aa epis-
tasis terhadap B dan b. Pada persilangan antara anjing berambut emas
dan anjing berambut coklat, dihasilkan keturunan F1 berambut hitam.
Beberapa gen yang berperan adalah gen B (menentukan warna hitam),
gen b (menentukan warna coklat), gen E (menentukan keluarnya war-
na), dan gen e (menghambat keluarnya warna). Peristiwa persilangan-
nya dapat dilihat sebagai berikut.

P BBee (emas) X bbEE (coklat)
Gamet Be bE
F1 BbEe (hitam)
F2 9 B_E_ (hitam)
3 B_ee (emas)
3 bbE_ (coklat)
Gambar 5.6 Anjing dengan
1 bbee (emas) berbagai macam warna bulu
Dari hasil penyilangan tersebut menunjukkan perbandingan feno-
tip 9 hitam: 4 emas: 3 coklat. Oleh karena itu, rumus epistasis resesif
adalah aa epistasis terhadap B dan b. Dalam contoh ini, aa adalah ee
(menghambat keluarnya warna).

Prinsip Hereditas
139

3) Epistasis dominan resesif
Epistasis dominan resesif merupakan peristiwa suatu gen meng-
hambat ekspresi fenotip yang disebabkan oleh gen mutan yang bukan
alelnya. Gen mutan tersebut bersifat menghambat, sehingga disebut
gen penghalang atau inhibitor atau gen suspensor.
Epistasis dominan resesif terjadi pada persilangan lalat buah (Dros-
sophila melanogaster). Gen P menentukan warna mata merah, gen p
menentukan warna mata ungu, gen S merupakan gen non-suspensor,
dan s merupakan gen suspensor. Berikut ini peristiwa persilangannya.
P PPss (merah) X ppSS (ungu)
Gamet Ps pS
F1 PpSs
F2 9 P_S_ (merah)
3 P_ss (merah)
3 ppS_ (ungu)
1 ppss (merah)
Perbandingan fenotipnya adalah 13 merah: 3 ungu. Rumus epis-
tasis dominan resesif adalah A epistasis terhadap B dan b serta bb epis-
tasis terhadap A dan a.
e. Gen-gen komplementer.
Berikutnya akan kalian bahas tentang gen-gen komplementer.
Apakah yang dimaksud dengan istilah tersebut? Nah, bacalah dengan
cermat penjelasan berikut.
Gen-gen komplementer merupakan interaksi antara gen-gen domi-
nan yang berbeda, sehingga saling melengkapi. Jika kedua gen tersebut
terdapat bersama-sama dalam genotip, maka akan saling membantu
dalam menentukan fenotip. Jika salah satu gen tidak ada, maka pe-
munculan fenotip menjadi terhalang. Agar lebih jelas, simaklah con-
toh berikut.
Apabila F1 (keturunan pertama) hasil perkawinan 2 orang yang
bisu tuli disilangkan dengan sesamanya, maka generasi atau keturunan
F2 ada yang normal dan bisu tuli.
P1 : BBtt X bbTT
(bisu tuli) (bisu tuli)
Gamet : B, t b, T
F1 : BbTt (normal)
P2 : BbTt >< BbTt
(normal) (normal)
Gamet : BT, Bt, bT, bt BT, Bt, bT, bt
BT Bt bT bt

BT BBTT BBTt BbTT BbTt
normal normal normal normal


Bt BBTt BBtt BbTt Bbtt
normal bisu tuli normal bisu tuli

bT BbTT BbTt bbTT bbTt
normal normal bisu tuli bisu tuli

bt BbTt Bbtt bbTt Bbtt
normal bisu tuli bisu tuli bisu tuli

Dalam hal ini, gen T dan gen B tidak akan menunjukkan sifat
normal apabila kedua gen tersebut tidak terdapat bersama-sama dalam
satu genotip. Dengan demikian, jika hanya terdapat gen T tanpa gen
B, atau jika hanya terdapat gen B tanpa gen T maka akan tetap me-
munculkan sifat bisu tuli. Rasio fenotip F2 yang dihasilkan adalah 9
Normal : 7 bisu tuli.
f. Gen Dominan Rangkap
Masih ingatkah kalian dengan gen dominan? Gen dominan rang-
kap merupakan dua gen dominan yang memengaruhi bagian tubuh
makhluk hidup yang sama. Kedua gen itu berada bersama-sama dan
fenotipnya merupakan gabungan dari kedua sifat gen-gen dominan
tersebut. Perhatikanlah contoh berikut.
Pada persilangan tanaman Bursa sp. yang berbuah oval dengan
tanaman Bursa sp. yang berbuah segitiga, dihasilkan keturunan per-
tama (F1) yaitu tanaman Bursa sp. semua berbentuk oval. Untuk me-
ngetahui hasil keturunan F2, cermatilah diagram di bawah ini:
Diagram pembastaran.
P1 : AABB X aabb
(buah segitiga) (buah oval)
Gamet : A, B a, b
F1 : AaBb 100% buah segitiga
P2 : AaBb >< AaBb
(buah segitiga) (buah segitiga)
Gamet : AB, Ab, aB, ab AB, Ab, aB, ab
F2 :
AB Ab aB ab

AB AABB AABb AaBB AaBb
segitiga segitiga segitiga segitiga
Ab AABb AAbb AaBb Aabb
aB AaBb AaBb aaBB aaBb
ab AaBb Aabb aaBb aabb
segitiga segitiga segitiga oval
Rasio Fenotip F2 adalah 15 buah segitiga : 1 buah oval

Prinsip Hereditas
141

g. Atavisme
Sebelum mengetahui tentang peristiwa atavisme, cobalah ingat
kembali tentang interaksi gen pada pial ayam. Pial walnut dihasilkan
dari persilangan ayam berpial rose dan pea. Pial pea dikatakan meng-
hilang dan muncul sifat di luar induknya. Setelah ayam berpial walnut
disilangkan sesamanya, dihasilkan 4 macam pial yaitu rose, pea, walnut,
dan single. Pada peristiwa ini, pial rose dan pea muncul kembali setelah
menghilang pada keturunan pertama. Nah, oleh Charles Darwin,
peristiwa munculnya kembali sifat keturunan pada generasi berikutnya
setelah sempat menghilang ini disebut atavisme.
Atavisme juga terjadi pada burung merpati (Columba livia) India.
Hasil perkawinan antara sesama merpati berekor seperti kipas, akan
menghasilkan merpati berekor lurus. Merpati berekor seperti kipas
muncul kembali setelah perkawinan antara sesama merpati berekor
lurus.
Setelah kalian mempelajari materi tentang Prinsip Hereditas ter-
masuk Hukum Mendel, berbagai contoh persilangan, dan memperhi-
tungkan besarnya rasio genotip dan fenotip, maka untuk mengingat
kembali, kerjakan Uji Kompetensi berikut.

Uji Kompetensi 8. Jelaskan perbedaan antara persilangan
monohibrida dan dihibrida.
Kerjakanlah soal-soal berikut. 9. Jelaskan tentang polimeri yang merupakan
1. Apakah yang dimaksud dengan inheritansi? bentuk penyimpangan semu Hukum Mendel!
2. Jelaskan objek penelitian awal Mendel dan 10. Jika seorang ibu bermata hitam dan ber-
alasan pemilihan tersebut. ambut keriting dominan homozigot (HHKK)
3. Sebutkan beberapa hipotesis Mendel dalam menikah dengan ayah bermata coklat dan
menemukan Hukum Mendel I dan II. berambut lurus resesif homozigot (hhkk),
4. Apa yang dimaksud dengan parental, filial 1 a. bagaimana perbandingan fenotip
dan filial 2? dan genotipnya?
5. Bagaimanakah pernyataan Hukum Mendel I? b. bagaimanakah perbandingan feno-
6. Bagaimanakah pernyataan Hukum Mendel II? tip dan genotipnya jika ayah ber-
7. Apakah perbedaan antara fenotip dan genotip? mata coklat dan berambut keriting
heterozigot (hhKk)?

Pada subbab sebelumnya, telah dipelajari tentang hereditas pada
tumbuhan dan hewan serta pada manusia. Pada subbab berikut, akan
kalian pelajari lebih khusus lagi tentang pola-pola hereditas pada ma-
nusia.

B. Pola-pola Hereditas
Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, peristiwa inheritansi
baik pada hewan, tumbuhan, maupun manusia akan mengikuti pola-
pola hereditas. Kemudian, bagaimanakah sifat individu baru yang akan


dihasilkan tersebut? Berikut akan kalian pelajari tentang pola-pola
hereditas pada pewarisan sifat keturunan.
1. Tautan Autosomal
Bagian kromosom yang berperan dalam peristiwa pewarisan A B
sifat keturunan adalah gen. Telah kalian pelajari bersama bahwa satu
kromosom dapat mengandung ratusan bahkan ribuan gen. Nah,
kondisi di mana dalam satu kromosom yang sama terdapat dua atau
lebih gen inilah yang disebut tautan atau berangkai (linkage). Gen- a b

gen yang berada pada kondisi tautan ini disebut gen-gen berangkai
(Gambar 5.7). Gen-gen berangkai juga terdapat pada kromosom
sentromer
seks.
Berdasarkan tempat terdapatnya, kromosom dibedakan menjadi
Gambar 5.7 Gen A tertaut
kromosom autosom (terdapat pada sel-sel tubuh diploid atau sel-sel dengan gen B, pada 1 kromosom
yang sama. Alel-alelnya a
somatis) dan kromosom seks atau gonosom (terdapat pada sel-sel dan b tertaut pada kromosom
kelamin). Oleh karena itu, tautan gen yang terjadi pada kromosom homolognya

autosom disebut tautan autosomal. Sementara itu, gen yang terdapat
pada kromosom seks disebut tautan seks.
Penemuan adanya tautan gen diawali oleh penelitian Morgan
pada lalat buah (Drossophila sp.). Lalat buah dipilih sebagai objek
Galeri
penelitiannya karena mudah dan cepat berkembang biak, jumlah
kromosomnya hanya 4 pasang (8 kromosom) sehingga kromosomnya
mudah diamati dan dihitung, serta mudah dibedakan antara lalat
jantan dan betina (lalat betina mempunyai ukuran tubuh lebih
besar). Morgan melakukan persilangan dihibrida pada lalat buah,

yaitu antara lalat buah betina (tubuh abu-abu dan sayap normal)
dengan lalat buah jantan (tubuh hitam dan sayap keriput). Simbol
vg+ menunjukkan alel penentu warna tubuh abu-abu, vg sebagai
penentu tubuh hitam, b+ penentu sayap normal, dan b penentu
sayap keriput. Warna tubuh hitam dan sayap keriput menunjukkan
fenotip yang berlawanan (tidak normal) dengan fenotip yang Thomas Hunt Morgan
dimiliki oleh induk betina. Fenotip tersebut dapat terjadi karena (1866-1945), memelopori
adanya perubahan gen di dalam kromosom (mutasi). Oleh karena penelitian lalat buah (Dros-
sophila melanogaster) mulai
itu, fenotip ini disebut fenotip mutan. Perkawinan kedua lalat buah tahun 1911. Penelitian terse-
dengan kedua induk yang memiliki fenotip saling berlawanan tersebut but sangat berharga bagi
merupakan peristiwa test cross antara sifat dihibrida dengan resesif perkembangan genetika,
sehingga Morgan menerima
homozigotnya. Dengan demikian, perbandingan fenotip yang akan
hadiah Nobel pada tahun
dihasilkan adalah 1:1:1:1. Namun, hasil tersebut tidak terjadi pada 1933.
persilangan Morgan karena menunjukkan perbandingan jumlah Day, Genetika, hlm. 16

fenotip yang jauh berbeda (tidak proporsional). Dari hasil tersebut,
Morgan mendapatkan kesimpulan bahwa pewarisan warna tubuh
dan bentuk sayap umumnya terjadi bersama-sama dalam kombinasi
yang spesiﬁk. Hal ini disebabkan gen-gen penentu kedua sifat atau
fenotip tersebut terdapat pada satu kromosom yang sama sebagai
peristiwa tautan gen.

Prinsip Hereditas
143

Bentuk tautan gen dan persilangan pada lalat buah tersebut dapat
dilihat sebagai berikut:

P X

vg vg+ vg vg
(tubuh abu-abu, (tubuh hitam, b b
b b+
sayap normal) sayap keriput)

F1

Gamet O vg+ vg vg+ vg
b+ b b b+

Gamet O

vg vg vg+ vg vg vg vg+ vg vg
b b b+ b b b b b b+

tipe normal
(abu-abu, normal) hitam, keriput abu-abu, keriput hitam, normal

Gambar 5.8 Peristiwa tautan gen pada lalat buah

Fertilisasi antara gamet jantan dan betina akan terjadi secara
acak. Pada persilangan lalat buah tersebut, terbentuk individu
keturunan de ngan fenotip yang berbeda dengan fenotip dari
kedua induknya. Fenotip pada individu seperti ini disebut fenotip
rekombinan (abu-abu, keriput dan hitam, normal), sedangkan
fenotip individu keturunan yang sama dengan yang dimiliki
Kilas induk disebut fenotip induk (abu-abu, normal dan hitam,
Kalian tentunya masih ingat
istilah pindah silang atau
keriput). Individu-individu yang dihasilkan tersebut mengalami
crossing over karena peris- variasi genetik yang disebabkan adanya pindah silang. Peristiwa
tiwa pindah silang ini telah pembentukan keturunan melalui kombinasi-kombinasi baru dari
kalian pelajari pada Bab IV
Sub Bab Pewarisan Sifat dan
fenotip induknya ini disebut rekombinasi genetik.
Variasi Genetis. Coba kalian
pelajari kembali peristiwa
2. Pindah Silang
pindah silang tersebut. Berdasarkan tempat terjadinya, pindah silang dibedakan menjadi
Pada pindah silang, kroma- pindah silang tunggal dan pindah silang ganda. Nah, agar lebih jelas-
tid-kromatid yang bersilang-
an itu melekat dan putus di
nya perhatikan peristiwa pindah silang berikut.
bagian kiasma. Kemudian
setiap potongan tersebut
a. Pindah silang tunggal
melekat pada kromatid Pindah silang ini hanya terjadi pada satu tempat saja. Hasil dari
sebelahnya secara timbal
pindah silang ini akan membentuk 4 gamet. Gamet tersebut adalah
balik.


gamet tipe parental, yaitu gamet yang mempunyai gen-gen seperti in-
duknya dan gamet tipe rekombinasi, yaitu gamet tipe baru hasil pin-
dah silang.
kiasma

A B A B A B 1. A B gamet parental
Meiosis I kromatid
kakak beradik 2. A b
A5 B A B
a b a B gamet rekombinasi
kromatid bukan a b 3.
a b kakak beradik 4. a b gamet parental
a b
sepasang a b terjadi
kromosom terbentuk pindah terbentuk
homolog 4 kromatid silang 4 macam gamet

Gambar 5.8 Terjadinya pindah silang tunggal

b. Pindah silang ganda
Pindah silang ini terjadi pada 2 tempat (kiasmata). Seperti halnya
pada pindah silang tunggal, pindah silang ganda ini juga menghasilkan
4 kromatid dan 4 gamet.

A C B Meiosis I A C B A C B 1. A C B
2. A c b
a c b A C B A C B
3. a C B
a c b
a c b a c b
4.
a c b
sepasang a c b terjadi terbentuk
kromosom terbentuk pindah silang 4 macam gamet
homolog 4 kromatid ganda

Gambar 5.9 Terjadinya pindah silang ganda

Pindah silang tersebut terjadi pada individu trihibrid (dengan 3
gen berangkai). Gamet no 1 dan 4 merupakan gamet tipe parental,
sedangkan gamet no 2 dan 3 merupakan gamet tipe rekombinasi.
Dengan dihasilkannya individu-individu tipe parental dan tipe
rekombinasi, maka dapat dihitung besarnya persentase kombinasi baru
yang dihasilkan sebagai akibat terjadinya pindah silang. Nilai ini dise-
but nilai pindah silang (NPS).
Rumus perhitungan nilai pindah silang adalah sebagai berikut:

Jumlah tipe rekomendasi
NPS = X 100%
Jumlah seluruh individu yang dihasilkan
l

Persentase nilai pindah silang tersebut menunjukkan kekuatan
pindah silang antara gen-gen yang tertaut.
Selanjutnya, untuk lebih memahami tentang peristiwa pindah si-
lang, ikutilah rubrik Percobaan berikut ini.

Prinsip Hereditas
145

Percobaan
Menggunakan Imitasi (Tiruan) Tautan dan Pindah Silang

A. Dasar Teori
Peristiwa pindah silang dapat terjadi pada saat meiosis I atau meiosis II selama pembentukan
gamet. Kromatid-kromatid dari pasangan kromosom homolog dapat melakukan pindah silang
ini. Hasil dari pindah silang adalah individu tipe parental dan individu tipe rekombinasi.
B. Tujuan
Menirukan peristiwa tautan dan pindah silang menggunakan lilin.
C. Alat dan Bahan
1. Pensil berwarna
2. Penggaris
3. Lilin malam yang lembek bermacam warna
1. Bentuklah lilin tersebut menjadi 2 bentuk silinder (bulat panjang) dengan warna yang
sama sebagai 2 kromatid dan 2 silinder lagi dengan warna yang lain, sebagai pasangan
kromatid yang lain.
2. Berilah tanda lokasi sentromer dengan menggunakan lilin yang warnanya sama dengan
setiap pasang kromatid.
3. Susun dan nomorilah kromatid-kromatid tersebut seperti pada gambar berikut:

1

2

3

4

4. Buatlah gambaran terjadinya pindah silang dengan ketentuan sebagai berikut.
a. Pindah silang tunggal antara kromatid no 2 dan 3
b. Pindah silang ganda antara kromatid no 2 dan 3, serta kromatid no 2 dan 3
c. Pindah silang ganda antara kromatid no 2 dan 3, serta kromatid no 3 dan 4
E. Pembahasan
Dari setiap macam pindah silang yang kalian lakukan, gambarlah kromosomnya dan berapa
sajakah persentase setiap tipe gamet yang dihasilkan. Jelaskan maksud nilai dari persentase
tersebut.

Macam pindah silang yang Gambar kromosom pada Persentase gamet tipe pa-
kalian lakukan gamet yang dihasilkan rental dan rekombinasi
a
b
c

Setelah menyelesaikan percobaan pindah silang, berikut ini pola
hereditas selanjutnya.


3. Tautan Seks
Jumlah kromosom pada manusia, lalat, dan hewan yang lain
tentunya mempunyai perbedaan. Kromosom manusia terdiri dari 23
pasang, berupa 22 pasang kromosom autosom dan 1 pasang kromo-
som kelamin atau gonosom (kromosom X dan kromosom Y). Jagung
mempunyai 10 pasang kromosom, sedangkan lalat buah mempunyai 8
pasang kromosom termasuk kromosom kelamin. Seperti halnya tautan
kromosom, peristiwa tautan seks ini dapat dipelajari juga pada lalat
buah. Tautan seks dibedakan menjadi tautan kromosom X dan tau-
tan kromosom Y. Seperti apakah tautan seks tersebut? Simaklah uraian
berikut ini.
a. Tautan Kromosom X
Tautan kromosom X berarti kromosom X membawa gen yang
dapat diturunkan pada keturunannya baik jantan atau betina. Kromo-
som kelamin pada lalat betina sama seperti pada manusia, yaitu terdiri
dari 2 kromosom X ( XX), sedangkan pada lalat jantan terdiri dari 1
kromosom X dan 1 kromosom Y ( XY). Sebelum mempelajari persi-
langan pada lalat buah, simbol-simbol gen yang digunakan yaitu gen +,
penentu warna mata merah (normal atau wild type) dan gen w, penentu
warna mata putih (white eye).
Lalat buah betina mata merah homozigot dikawinkan dengan lalat
jantan mata putih, ternyata F1 nya berkelamin jantan dan betina ma-
sing-masing bermata merah. Setelah sesama F1 tersebut dikawinkan,
dihasilkan keturunan F2 sebanyak 2 lalat buah betina bermata merah
dan 2 lalat buah jantan masing-masing bermata merah dan putih. Un-
tuk lebih jelasnya, berikut ini adalah diagram persilangannya:
P1 X+ X+ X XwY
(mata merah) (mata putih)
Gamet X+ Xw dan Y
+ w
F1 X X (betina, mata merah)
X+Y (jantan, mata merah)

P2 X+Xw X X+Y
+ w
Gamet X dan X X+ dan Y
F2 X+ X+ (betina, mata merah)
XwX+ (betina, mata merah)
X+Y (jantan, mata merah)
XwY (jantan, mata putih)
Pada persilangan ini, gen penentu warna mata hanya dibawa oleh
kromosom X saja (baik kromosom pada kelamin jantan atau betina).
Hasil persilangan tersebut menunjukkan bahwa warna merah dominan
terhadap warna putih dan gen dominan (+) terangkai pada kromosom
X. Beberapa contoh gen yang hanya terdapat pada kromosom X adalah
gen penentu warna bulu pada burung, gen penentu warna rambut

Prinsip Hereditas
147

pada kucing, gen penentu kelainan buta warna, anodontia, dan hemo-
ﬁlia. Kelainan-kelainan tersebut akan dibahas pada subbab Hereditas
Pada Manusia.
b. Tautan Kromosom Y
Seperti halnya tautan kromosom X, tautan kromosom Y berarti
bahwa pada kromosom Y terdapat gen yang hanya diturunkan pada
keturunan laki-laki atau jantan saja. Oleh karena itu, jika gen dominan
terdapat pada kromosom Y, maka setiap keturunan jantan atau laki-
laki akan mewarisi sifat dominan tersebut. Pewarisan sifat ini disebut
holandrik. Gen pada kromosom Y dapat berangkai, demikian juga
pada kromosom X. Beberapa contoh gen yang hanya terdapat pada
kromosom Y adalah gen penentu jari-jari berselaput, gen penentu
tumbuhnya rambut pada telinga, serta gen penentu tumbuhnya ram-
but panjang dan kaku pada manusia yang juga akan dibahas pada sub-
bab Hereditas Pada Manusia.
Sebelum kalian mempelajari tentang determinasi seks, ikutilah ru-
brik Diskusi berikut ini.
D i s k u s i
Dari uraian tentang tautan seks tersebut, tentunya kalian akan dapat membedakan istilah tautan seks
dengan tautan gen. Diskusikan perbedaan istilah tautan gen dan tautan seks tersebut dengan teman
kalian. Jika gen resesif penentu sifat hanya terdapat pada kromosom Y, dan terjadi perkawinan dengan
wanita dominan homozigot, mungkinkah sifat dari gen kromosom Y tersebut diturunkan pada keturunannya
yang betina atau wanita? Diskusikan selengkap mungkin, selanjutnya koreksikanlah hasil diskusi tersebut
kepada guru kalian.

Nah, setelah kalian memahami tentang tautan seks dan tautan gen
melalui rubrik Diskusi, berikut ini akan kalian pelajari tentang deter-
minasi seks.
4. Determinasi Seks
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa jumlah kromosom pada tum-
buhan, hewan, dan manusia mempunyai perbedaan. Perbedaan ini
juga terjadi pada susunan kromosom kelamin atau kromosom seks
pada tumbuhan, hewan, dan manusia tersebut.
Susunan kromosom pada jenis kelamin jantan atau pria tentunya
berbeda dengan jenis kelamin betina atau wanita. Perbedaan ini dapat
disebabkan oleh 2 faktor. Faktor yang pertama adalah faktor lingkung-
an, di mana individu keturunan jantan maupun betina yang dihasilkan
melalui fertilisasi dapat dipengaruhi oleh faktor ﬁsiologi induknya. Jika
produksi dan peredaran atau kadar hormon kelamin dalam tubuh tidak
seimbang, maka pernyataan fenotip tentang jenis kelaminnya dapat
berubah. Akibatnya, watak kelaminnya juga mengalami perubahan.
Faktor kedua adalah faktor genetik. Secara umum, faktor genetiklah
yang paling menentukan jenis kelamin suatu individu. Komposisi kro-
mosom dapat memengaruhi perbedaan jenis kelamin.


Pada tahun 1891, seorang biolog Jerman bernama H. Henking
yang sedang melakukan penelitian tentang spermatogenesis, mengamati
adanya struktur tertentu pada nukleus spermatozoa serangga. Henking
menyebut struktur tersebut sebagai “badan X” kemudian membedakan
antara spermatozoa berbadan X dengan spermatozoa tanpa badan X.
Pembuktian hal tersebut dilakukan pada tahun 1902 oleh Mc Clung.
Clung tidak menemukan adanya badan X tersebut pada sel telur belalang
betina. Oleh karena itu, disimpulkan bahwa badan X memiliki hubung-
an dengan jenis kelamin. Setelah penelitian dilanjutkan oleh Wilson dan
Steven, dinamakanlah badan X tersebut sebagai kromosom X.
Berikut ini akan kalian pelajari tentang tipe-tipe penentuan jenis
kelamin (determinasi seks) yang telah dikenal pada hewan, tumbuhan,
dan manusia.
a. Tipe XY
Tipe penentuan seks ini dapat dijumpai pada lalat buah, manusia, autosom
tumbuh-tumbuhan berumah dua, dan pada hewan menyusui.
Pada nukleus lalat buah terdapat 8 buah kromosom (4 pasang)

Suryo, Genetika, hlm. 165
yang terdiri dari 3 pasang kromosom tubuh (autosom) dan 1 pasang
kromosom seks. (perhatikan Gambar 5.10). Kromosom seks pada lalat X X X Y
betina mempunyai 2 kromosom X (bentuknya batang lurus), sedang-
kan pada lalat jantan terdiri dari kromosom X dan kromosom Y (lebih Kromosom kelamin
pendek dari kromosom X dan salah satu ujungnya membengkok). For- Gambar 5.10 Susunan
mula kromosom lalat buah betina adalah 8,XX (3 pasang kromosom kromosom pada nukleus lalat
buah.
atau 6 buah autosom + 1 pasang kromosom X), sedangkan lalat buah
jantan adalah 8,XY (3 pasang kromosom autosom + 1 kromosom X +
1 kromosom Y).
Sebelum melanjutkan materi ini lebih lanjut, ikutilah rubrik Dis-
kusi berikut.
D i s k u s i
Jumlah wanita dan pria pada suatu tempat tentunya berbeda-beda. Menurut kalian, mengapa hal itu
terjadi? Jelaskan argumen kalian berdasarkan aspek biologis (sifat-sifat sperma atau ovum), agama,
geografi, dan juga aspek fisiologi (misalnya umur). Kalian dapat mencari literatur yang mendukung
argumen tersebut. Diskusikanlah bersama teman kelompok kalian dan presentasikan di depan gurumu.

Jumlah kromosom pada manusia adalah 46 buah (23 pasang).
Pada wanita, terdapat 22 pasang autosom dan 1 pasang kromosom
X (46,XX), sedangkan pada laki-laki terdapat 22 pasang autosom, 1
kromosom X, dan 1 kromosom Y (46,XY). Pada gametogenesis, di-
hasilkan ovum (sel telur) haploid sehingga mengandung 22 autosom
(11 pasang) dan 1 kromosom X. Pada spermatogenesis dihasilkan
spermatozoa yang mengandung 22 autosom dan 1 kromosom X serta
spermatozoa yang mengandung 22 autosom dan 1 kromosom Y. Lalu,
bagaimanakah terjadinya pembentukan jenis kelamin laki-laki atau
perempuan? Hal ini dapat kalian lihat pada skema pembentukan jenis
kelamin (perhatikan Gambar 5.11).
Prinsip Hereditas
149

Selain pada manusia dan lalat, hewan
22AA 22AA menyusui mempunyai sistem kelamin XY
P X
X X X Y (jantan) dan XY (betina). Demikian juga
pada tumbuhan berumah dua (tumbuhan
yang satu sebagai tumbuhan betina dan
ovum 22A 22A 22A yang satu sebagai tumbuhan jantan), misal-
spermatozo
X X Y
nya salak (Salacca edulis).
b. Tipe XO
F1 22AA 22AA
X X X Y
Tipe XO ini dijumpai pada serangga
anak perempuan anak laki-laki
seperti belalang (Ordo Orthoptera) dan
kepik (Ordo Hemiptera). Pada belalang ti-
Gambar 5.11 Skema dak dijumpai adanya kromosom Y sehingga
pembentukan jenis kelamin
hanya mempunyai kromosom X saja. Oleh karena itu, belalang jantan
bertipe XO dan belalang betina bertipe XX (mempunyai sepasang kro-
mosom X).
c. Tipe ZW
Tipe ini dijumpai pada serangga (kupu-kupu), beberapa jenis ikan
dan reptil. Berbeda dengan tipe seks pada manusia dan lalat buah yang
homogametik (terdiri dari kromosom kelamin yang sama) pada betina
atau wanita, tipe seks ZW pada betina bersifat heterogametik (terdiri
dari kromosom kelamin yang berbeda). Agar tidak terjadi kekeliruan
dengan tipe penentuan kelamin XY, maka digunakan Z dan W. Oleh
karena itu, yang betina mempunyai tipe ZW (atau XY) dan yang jan-
tan mempunyai tipe ZZ (atau XX).
d. Tipe ZO
Tipe ZO dijumpai pada unggas seperti ayam dan itik. Unggas
betina juga bersifat heterogametik, yaitu hanya mempunyai satu kro-
mosom X saja, sehingga tipenya adalah ZO atau XO. Unggas jantan
bersifat homogametik, sehingga tipenya adalah ZZ atau XX.
5. Gen Letal
Individu baru yang dihasilkan dari perkawinan induk tidak selalu
berada dalam keadaan hidup. Secara genetik, hal ini dapat disebabkan
oleh adanya gen letal, yaitu gen yang jika berada dalam keadaan ho-
mozigotik, ia dapat menyebabkan kematian individu. Oleh karena itu,
adanya gen letal menyebabkan perbandingan fenotip keturunan yang
dihasilkan akan menyimpang dari Hukum Mendel.
Dengan adanya gen letal, fungsi gen akan mengalami gangguan
dalam menumbuhkan sifat atau fenotip. Adanya gen letal ini dapat
disebabkan oleh mutasi (akan dibahas pada bab berikutnya). Gen le-
tal akan berpengaruh atau dapat menyebabkan kematian saat individu
masih berada dalam tahap embrio, pada saat kelahiran individu, atau
setelah individu berkembang dewasa.


Lalu, gen apa sajakah yang dapat menyebabkan kematian terse-
but? Gen letal dapat dibedakan menjadi 2 macam, yaitu gen dominan
letal dan gen resesif.
a. Gen dominan letal
Gen dominan letal adalah gen dominan yang dapat menyebabkan
kematian jika bersifat homozigotik. Contoh adanya gen dominan le-
tal ini terdapat pada ayam “Creeper” (ayam redep), tikus kuning, dan
manusia.
Jika ayam redep (ayam yang bertubuh normal, tetapi kakinya
pendek) heterozigotik dikawinkan dengan sesamanya, maka akan di-
hasilkan keturunan ayam letal, ayam redep, dan ayam normal. Gen C
sebagai penentu ayam redep dan gen c sebagai penentu ayam normal.
Hal ini dapat dilihat pada persilangan berikut.
P Cc X P Cc
(ayam redep) (ayam redep)
Gamet C dan c C dan c
F1 CC = letal 1
Cc = redep
2
Cc = redep
cc = normal 1
Berdasarkan Hukum Mendel, perbandingan fenotip yang diharap-
kan adalah 3 : 1. Dengan adanya gen letal yaitu gen dominan C yang
homozigotik (CC), maka terjadi penyimpangan perbandingan fenotip
menjadi 2 redep : 1 normal. Gen letal tersebut menyebabkan ayam
mati dalam keadaan embrio.
Pada manusia, gen dominan letal dapat menyebabkan Thallase-
mia, yaitu kelainan akibat rusak atau pecahnya (hemolisis) eritrosit,
dengan ciri-ciri: ukuran eritrosit kecil berbentuk lonjong (tidak bulat
bikonkaf ), jumlahnya melebihi normal, dan daya ikat terhadap oksi-
gen rendah. Thallasemia dibedakan menjadi dua, yakni:
a). Thallasemia Mayor
Thallasemia mayor merupakan thallasemia yang parah, sehingga
menyebabkan kematian saat bayi. Thallasemia mayor disebabkan gen
dominan homozigot (ThTh).
b). Thallasemia Minor
Pada thallasemia minor ini, terjadi sedikit kerusakan pada eritrosit
atau penderita hanya mengalami anemia (kekurangan darah). Pende-
rita biasanya masih dapat hidup, meskipun mengalami anemia. Thalla-
semia minor disebabkan oleh gen heterozigot (Thth). Oleh karena itu,
orang yang normal mempunyai genotip resesif homozigot (thth).
b. Gen resesif letal
Gen resesif letal adalah gen resesif yang menyebabkan kematian
jika dalam keadaan homozigot. Gen ini dijumpai pada tanaman jagung,
yaitu gen G sebagai pembentuk kloroﬁl dan gen g yang menyebabkan
tidak terbentuknya kloroﬁl jika bersifat homozigotik.
Prinsip Hereditas
151

Persilangan antara sesama tanaman jagung berdaun hijau hetero-
zigotik dapat dilihat sebagai berikut.
P Gg X P Gg
(hijau) (hijau)
Gamet G dan g G dan g
F1 GG = hijau
Gg = hijau 3
Gg = hijau
gg = putih atau albino (letal)
Pada persilangan tanaman jagung tersebut, diketahui perbanding-
an fenotip yang dihasilkan semula adalah 75% berdaun hijau : 25%
berdaun putih. Tanaman berdaun hijau dapat menjalankan proses fo-
tosintesis serta dapat menyerap zat makanan dengan akarnya. Namun,
tanaman berdaun putih dengan akar yang belum sempurna hanya
mampu bertahan selama 14 hari saja, yaitu dengan menerima makanan
dari endospermnya (putih lembaga). Tanaman putih tidak dapat berfo-
tosintesis karena tidak memiliki kloroﬁl pada daunnya. Setelah 14 hari,
tanaman tersebut segera mati. Oleh karena itu, persilangan dua tanaman
monohibrida tersebut tidak menghasilkan perbandingan fenotip 3 : 1,
tetapi terjadi penyimpangan yaitu menjadi 3 : 0.
Selain pada jagung, contoh gen resesif letal antara lain: gen pe-
nyebab perlekatan paru-paru sehingga bayi mati saat dilahirkan, gen
penyebab bentuk tulang rawan tidak normal (salah), penyebab mencit
berekor pendek, lalat buah bermata bintang, dan gen penyebab ke-
lainan darah (Sicklemia).
Sicklemia pada manusia atau sickle cell merupakan keadaan pada
seseorang yang mempunyai eritrosit berbentuk bulan sabit. Hal ini
menyebabkan terganggunya peredaran darah. Gen penyebab sickle-
mia adalah gen resesif homozigot yang bersifat letal (ss). Sementara
itu, pada orang normal dapat mempunyai genotip SS (dominan ho-
mozigot) atau heterozigot (Ss).
6. Non-disjunction
Sebelum kalian mempelajari lebih lanjut tentang gagal berpisah
ini, ada beberapa hipotesis tentang hubungan (korelasi) pemindahan
kromosom dengan gen, antara lain: pertama, pada sel somatik (sel-
sel tubuh) terdapat 2 kelompok kromosom yang identik (homolog),
yang satu berasal dari induk jantan dan satu lagi dari induk betina.
Terdapatnya kromosom-kromosom dalam pasangan-pasangan kro-
mosom yang tidak identik adalah sejajar dengan terdapatnya gen-gen
dalam pasangan; kedua, kromosom-kromosom tetap mempunyai sifat
morfologi yang sama sepanjang berbagai pembelahan sel. Demikian
pula gen-gen akan menunjukkan kontinuitas yang sama; ketiga, setiap
kromosom atau setiap pasang kromosom mempunyai peranan tertentu
dalam kehidupan dan perkembangan individu; dan keempat, selama


meiosis, kromosom-kromosom homolog berpasangan dan kemudian
anggota dari pasangan kromosom tersebut memisah secara bebas ke
sel-sel kelamin. Gen-gen juga memisah secara bebas sebelum terben-
tuknya gamet.

a Normal dalam b
Normal dalam meiosis II
meiosis I

Gagal berpisah
dalam meiosis I Gagal berpisah
dalam meiosis II

Gamet Gamet

n+1 n+1 n -1 n -1 n+1 n -1 n n

Gambar 5.12 a. Gagal berpisah saat meiosis I (Anafase I), b. Gagal berpisah saat
meiosis II (Anafase II)

Nah, pada uraian ini, kalian akan menemukan peristiwa yang ti-
dak mengikuti hipotesis yang terakhir tersebut. Selama pembentukan
individu keturunan, dapat terjadi beberapa kemungkinan peristiwa
yang tidak berjalan normal. Salah satu dari peristiwa tersebut adalah
peristiwa gagalnya pemisahan kromosom pada saat meiosis (pemben-
tukan gamet) dan disebut gagal berpisah atau non-disjunction. Gagal
berpisah dapat terjadi pada peristiwa meiosis yaitu pada anafase I atau
pada anafase II sehingga pasangan kromatid tidak dapat memisahkan
diri. Peristiwa gagal berpisah tersebut menyebabkan terjadinya peruba-
han jumlah kromosom pada individu keturunannya (berkurang atau
bertambah), baik pada kromosom seks maupun autosom.
Hal-hal apa sajakah yang menyebabkan gagal berpisah? Gagal
berpisah tersebut kemungkinan dapat disebabkan oleh beberapa hal,
yaitu:
a. Adanya virus atau kerusakan akibat radiasi. Pengaruh ini akan
mudah terlihat pada wanita yang telah berumur tua.
b. Kandungan antibodi tiroid yang tinggi
c. Sel telur dalam saluran telur yang tidak segera dibuahi akan men-
galami kemunduran. Oleh karena itu, risiko melahirkan anak yang
cacat akan dialami oleh wanita berumur lebih dari 25 tahun.

Prinsip Hereditas
153

Setelah kalian mempelajari pola-pola hereditas, untuk menguji ke-
mampuan kalian, kerjakanlah Uji Kompetensi berikut.

Uji Kompetensi 5. Jelaskan tentang nilai pindah silang (NPS).
6. Apa yang dimaksud dengan gamet tipe
parental dan gamet tipe rekombinasi?
1. Jelaskan perbedaan antara autosom dan
7. Jelaskan apa perbedaan antara tautan
gonosom.
dan tautan seks.
2. Apa yang dimaksud dengan rekombinasi
8. Apa pengertian non-disjunction?
genetik?
9. Sebutkan dan berilah contoh tipe-tipe de-
3. Jelaskan perbedaan fenotip rekombinan
terminasi seks.
dengan fenotip induk.
10. Sebutkan macam-macam gen letal, dan
4. Apa yang dimaksud dengan pindah silang?
berilah contohnya masing-masing.
Sebutkan macamnya.

Nah, setelah kalian mempelajari pola-pola hereditas, berikut akan
kalian pelajari tentang hereditas khusus pada manusia.

C. Hereditas pada Manusia
Galeri Kalian telah mengetahui bersama bahwa manusia satu dengan ma-
nusia lainnya di dunia ini tentunya tidak ada yang sama persis (benar-
Frekuensi Kelahiran benar identik). Penyebabnya ialah adanya materi genetik yang mem-
Anak Kembar
punyai sifat-sifat berbeda antarindividu. Dalam ilmu tentang materi
Frekuensi kelahiran anak genetik (genetika), telah banyak dipelajari tentang peristiwa penurunan
kembar tertinggi se-Eropa sifat, baik pada tumbuhan, hewan, maupun manusia. Di antara objek
adalah di Irlandia. Sebagian
besar dilahirkan oleh wanita
yang dipelajari dalam genetika tersebut, genetika manusia paling lam-
yang sudah tua, yaitu 14 bat perkembangannya dibandingkan pada hewan dan tumbuhan. Be-
pasang untuk setiap 1000 berapa hambatan yang menyebabkan lambatnya perkembangan terse-
kelahiran. Sementara itu,
but, antara lain: sulitnya mencari objek (manusia) untuk penelitian,
frekuensi kelahiran anak
kembar di Asia dan Jepang sulitnya mengarahkan manusia dalam mencapai tujuan atau keinginan
sangat rendah, rata-rata peneliti, sulitnya mengamati perkembangan sifat manusia yang menga-
hanya 1 pasang untuk 160
rah pada tujuan peneliti, keturunan manusia yang relatif lebih sedikit
kelahiran.
dibandingkan hewan dan tumbuhan karena umur atau siklus hidup
manusia lebih panjang, serta lingkungan manusia yang tidak mudah
bahkan tidak dapat dikontrol.
Setelah kalian mengetahui adanya beberapa hambatan dalam
perkembangan genetika manusia, bagaimanakah cara yang dilakukan
untuk mengatasi hambatan tersebut? Cara-cara untuk mengatasi ma-
salah tersebut dapat dilakukan dengan membuat peta silsilah keluarga
atau keturunan (pedegree chart) dan menerapkan hasil percobaan he-
wan pada manusia. Selain itu, dapat juga dilakukan dengan mempela-
jari adanya fenomena-fenomena pada manusia seperti munculnya anak
kembar hasil perkawinan.
Kalian tentunya mengetahui hal apa saja yang diwariskan pada
manusia, bukan? Ya, sifat-sifat pada manusia yang dapat diwariskan


meliputi: jenis kelamin, kelainan atau cacat menurun, dan golongan
darah. Selain itu, ada juga ekspresi gen-gen (genotip) yang ditentukan
oleh jenis kelamin. Peristiwa pembentukan jenis kelamin pada manusia
telah kalian pelajari sebelumnya. Oleh karena itu, pada uraian berikut
akan kalian pelajari tentang tiga hal yang diwariskan pada manusia.
1. Kelainan atau Cacat Menurun
Pewarisan sifat pada manusia terhadap keturunannya mengikuti
pola-pola tertentu. Masih ingatkah kalian dengan istilah autosom dan
gonosom? Cobalah ingat kembali.
Setelah kalian ingat istilah autosom dan gonosom, ikutilah rubrik
Diskusi ini, sebelum melanjutkan ke pembahasan tentang cacat atau
kelainan menurun.

D i s k u s i
Menurut kalian, samakah antara penyakit dengan cacat atau kelainan? Carilah persamaan atau
perbedaannya jika ada, kemudian carilah contoh-contohnya. Diskusikan dengan kelompok kalian serta
koreksikan pada guru kalian.

Sifat-sifat yang diturunkan pada anak-anak yang dilahirkan be-
lum tentu sesuai dengan harapan orang tua. Ada beberapa individu
keturunan yang bersifat normal sebagaimana harapan orang tua pada
umumnya, ada pula beberapa keturunan yang mempunyai sifat yang
tidak diharapkan oleh orang tuanya, seperti mengalami cacat atau ke-
lainan menurun (sindrom).
Pewarisan sifat pada manusia dapat diturunkan melalui kromosom
seks (kromosom X dan kromosom Y) atau kromosom autosom. Kelain-
an dapat disebabkan oleh gen-gen yang terpaut pada kromosom tubuh
maupun gonosom. Sebelumnya, telah kalian pelajari tautan seks pada
hewan atau tumbuhan. Pada materi ini, kalian akan
mempelajari tautan seks tersebut pada manusia.
Aa Aa
a. Kelainan oleh alel resesif dan dominan
autosomal meiosis meiosis
pembentukan gamet pembentukan gamet
Kelainan ini diturunkan dari kromosom sel-sel
diploid tubuh. Kelainan ini dapat ditentukan oleh
gen dominan atau resesif pada autosom tersebut. A a
Oleh karena itu, kelainan ini dapat diturunkan pada ke- AA Aa
turunan pria atau wanita. Beberapa contoh kelainan yang A anak anak normal
terpaut pada autosom manusia adalah sebagai berikut. normal (karier)

1) Albinisma (Albino) a Aa aa
Kelainan ini terjadi karena tubuh seseorang tidak mem- anak normal anak
(karier) penderita
punyai gen yang mampu membentuk enzim untuk mengubah tiro-
sin menjadi pigmen melanin (pembentuk warna kulit). Gen tersebut Gambar 5.13 Skema
adalah gen dominan A. Oleh karena itu, orang yang normal akan perkawinan pembentuk individu
albino.

Prinsip Hereditas
155

mempunyai genotip AA atau Aa dan orang albino tidak mempunyai
gen A atau mempunyai genotip aa (resesif homozigot).
Penderita albino mempunyai ciri-ciri yaitu seluruh bagian tubuh-
nya tidak berpigmen. Kulit badan dan matanya berwarna merah jambu
karena warna darah menembus kulit. Oleh karena itu, matanya sangat
sensitif terhadap cahaya. Perhatikan Gambar 5.14.
Pada perkawinan dua orang yang normal, heterozigot dapat meng-
hasilkan keturunan albino. Hal ini disebabkan kedua orang tuanya
www.albinisme.dk

mempunyai gen resesif yang akan bergabung membentuk gen resesif
homozigot (aa). Orang tua yang terlihat normal tetapi dapat menu-
runkan albino kepada anaknya ini disebut “carrier”.
Gambar 5.14 Individu albino.
2) Gangguan Mental
Salah satu contoh bentuk gangguan mental adalah idiot, yang
ditentukan oleh gen resesif homozigot (gg) seperti pada albino.
Anak idiot umumnya diturunkan dari kedua orang tua yang
normal heterozigot (Gg). Nah, cobalah kalian buat sendiri skema
perkawinannya. Penderita ini mempunyai ciri-ciri, antara lain:
wajahnya menunjukkan kebodohan, reﬂek (daya respon)nya lambat,
kulit dan rambutnya kekurangan pigmen, umumnya tidak berumur
panjang, steril (tidak mampu menghasilkan keturunan atau mandul),
dan jika urinnya ditetesi larutan fenil oksida 5% akan berwarna hijau
kebiruan karena terdapatnya senyawa derivat fenil ketourinarin (FKU).
Senyawa ini tidak ditemukan pada orang normal. Adanya senyawa FKU
ini disebabkan tidak adanya enzim pengubah asam amino fenilalanin
menjadi tirosin.

3) Brachydactily (Brakhidaktili)
Brachydactily adalah keadaan seseorang yang mempunyai jari-
jari pendek atau tidak normal (Gambar 5.15). Hal ini terjadi karena
pendeknya tulang-tulang pada ujung jari dan tumbuh menjadi satu.
Kelainan ini disebabkan oleh gen dominan B. Orang yang normal akan
mempunyai genotip homozigot resesif (bb). Genotip homozigot domi-
Gambar 5.15 Brachydactily
nan (BB) menyebabkan individu letal.
4) Cystinuria (Sistinuria)
Cystinuria adalah keadaan seseorang yang mempunyai kelebihan
asam amino sistein yang sukar larut, diekskresikan dan ditimbun men-
jadi batu ginjal. Kelainan ini disebabkan oleh adanya gen dominan
homozigot (CC).

5) Polydactily (Polidaktili)
Selain ada brakhidaktili, ada juga polidaktili, yaitu keadaan sese-
orang yang mempunyai kelebihan (tambahan) jari pada tangan atau
kaki (Gambar 5.16). Jadi jumlah jari kaki atau tangannya lebih dari
lima. Polidaktili disebabkan oleh adanya gen dominan homozigot
(PP). Karena itu, genotip orang normal adalah Pp atau pp.
Gambar 5.16 Polidaktili pada
kedua tangan


b. Kelainan oleh alel resesif pada gonosom X
Alel resesif atau dominan pada kromosom X juga dapat menentu-
kan terjadinya kelainan pada individu keturunan manusia. Pada manu-
sia, telah dikenal lebih dari 150 sifat keturunan yang kemungkinan dise-
babkan oleh gen-gen tertaut kromosom X. Beberapa kelainan, terutama
akibat alel resesif pada kromosom X tersebut adalah:
1) Buta Warna
Buta warna dibedakan menjadi 2 tipe. Yang pertama adalah tipe
protan, yaitu apabila tidak dapat membedakan warna hijau karena ba-
gian mata yang sensitif terhadap warna hijau tersebut rusak. Kedua
adalah tipe deutan, yaitu apabila yang rusak adalah bagian mata yang
sensitif terhadap warna merah. Tipe deutan ini paling sering terjadi.
Buta warna disebabkab oleh gen resesif c (colour blind) pada kro-
mosom X. Gen ini tidak dijumpai pada kromosom Y. Oleh karena itu,
wanita dapat mempunyai genotip CC (normal homozigot), Cc (nor-
mal heterozigot), atau cc (buta warna). Sementara itu, pria hanya dapat
mempunyai gen C (normal) atau c (buta warna) saja.
P Xc Xc x XC Y
(buta warna) (normal)
Gamet Xc XC dan Y
C c
F1 50% X X (normal)
50% Xc Y (buta warna)
Dari perkawinan tersebut, tampak bahwa sifat dari orang tua wani-
ta (buta warna) akan diwariskan pada keturunan pria. Sebaliknya, sifat
dari orang tua pria (normal) akan diwariskan kepada keturunan wanita.
Pewarisan sifat yang bersilang ini merupakan ciri khas pada pewarisan
gen-gen tertaut kromosom X dan disebut criss-cross inheritance.
2) Anodontia
Anodontia merupakan kelainan pada seseorang yang tidak mem-
punyai benih gigi pada rahangnya, sehingga gigi tidak dapat tumbuh
selamanya. Kelainan ini banyak ditemukan pada pria. Menurut para
ahli, penderita anodontia juga menunjukkan ciri seperti berambut ja-
rang dan susah berkeringat. Gen resesif penyebab anodontia adalah a,
sehingga pewarisan sifatnya juga seperti pada buta warna.
3) Hemofilia
Sebelum ditemukan, penyakit hemofilia mula-mula dikenal di
negara-negara Arab. Pada waktu itu, seorang anak mengalami pendarah-
an akibat dikhitan (disunat). Sementara itu, putera mahkota Alfonso
dari Spanyol juga meninggal akibat pendarahan karena kecelakaan.
Selanjutnya, penelitian mendalam tentang hemofilia juga dilakukan
pada anggota kerajaan Inggris. Ratu Victoria adalah orang yang dike-
nal pertama kali sebagai carrier hemofilia yaitu mempunyai genotip he-
terozigotik (Suryo, 2005). Gen penentu hemofilia adalah gen resesif h.
Berbeda dengan buta warna dan anodontia, genotip resesif homozigot
pada hemofilia bersifat letal.

Prinsip Hereditas
157

Hemofilia merupakan suatu penyakit keturunan, dengan ciri sul-
litnya darah membeku saat terjadi luka. Waktu yang diperlukan oleh
seorang penderita hemofilia untuk pembekuan darah adalah 50 menit
hingga 2 jam, sehingga akan menyebabkan perdarahan bahkan kema-
tian. Sementara itu, orang yang normal hanya memerlukan waktu 5-7
menit untuk pembekuan darah.
c. Kelainan oleh alel resesif pada gonosom Y
Karena yang mempunyai kromosom Y hanya pria, maka kelainan
ini hanya dialami oleh pria saja. Agar lebih mudah dalam mempelajari
kelainan oleh alel resesif pada gonosom Y, simak tabel berikut.
Tabel 5.3. Contoh Kelainan oleh Alel Resesif pada Gonosom Y
Alel
Kelainan Ciri-ciri Keterangan
resesif
Hypertrichosis H Rambut tumbuh Sering dijumpai di India
pada bagian-bagian dan Pakistan
tertentu di tepi
daun telinga.
Hystrixgravier Hg Rambut tumbuh Pada abad ke-18, pende-
panjang dan kaku rita (disebut Porcupine
di permukaan man) ini pernah ditemu-
tubuh menyerupai kan. Namun, Penrose dan
duri landak stern (1958) tidak begitu
yakin jika kelainan ini
tertaut kromosom Y.
Gambar 5.17 Hypertrichosis Webtoes wt Kulit tumbuh Kaki atau tangan yang
diantara jari-jari berselaput ini menyerupai
(terutama kaki) kaki katak atau burung air.

d. Kelainan oleh aberasi jumlah dan struktur kromosom
autosom
Selain disebabkan oleh adanya gen dominan atau resesif, kelain-
an dapat disebabkan oleh adanya aberasi atau perubahan jumlah dan
struktur kromosom. Aberasi kromosom serta kelainan-kelainannya
akan kalian pelajari lebih lanjut pada pada Bab 6 Mutasi.
2. Golongan Darah
Salah satu aplikasi (manfaat) mempelajari golongan darah sese-
orang adalah untuk transfusi darah. Oleh karena itu, dikenal istilah do-
nor (yang memberikan darah) dan resipien (yang menerima transfusi
darah). Begitu pentingnya darah bagi kehidupan manusia, penelitian
mendalam tentang darah pun kian banyak dilakukan. Dua komponen
penyusun darah adalah sel-sel darah (leukosit dan eritrosit) dan cairan
(plasma). Plasma sendiri, terdiri dari atas fibrinogen (protein untuk
pembekuan darah) dan serum.


Penelitian mengenai penggolongan darah diawali oleh Dr. Karl
Landsteiner pada tahun 1901. Dari hasil penelitiannya, diketahui bahwa
Galeri
di dalam sel darah merah (eritrosit) terdapat suatu substansi asing yaitu
antigen yang akan bereaksi dengan substansi pada plasma darah yaitu
antibodi (zat anti). Selanjutnya, penggolongan darah pada manusia ini
didasarkan pada antigen (aglutinogen) yang terdapat di dalam eritrosit.
Pada materi ini akan dipelajari 3 sistem penggolongan darah, yaitu sistem
A, B, O; sistem M, N; dan sistem Rhesus.
a. Sistem A,B,O
Berbeda dengan pewarisan yang telah kalian pelajari sebelumnya,
Karl Landsteiner (1868-
pewarisan golongan darah ini ditentukan oleh adanya alel ganda (be- 1943) adalah seorang ahli
berapa alel atau seri alel yang terdapat dalam satu lokus yang sama). patologi berdarah Austria-
Simbol untuk alel tersebut adalah I (berasal dari kata isoaglutinin, Amerika yang lahir di Wina.
Ia mempelajari patologi sejak
merupakan protein pada permukaan sel eritrosit). Orang yang mam- 1909 hingga 1919 di Universitas
pu membentuk aglutinogen A akan mempunyai alel IA, yang mam- Wina. Landsteiner adalah
B anggota The Rockefeller
pu membentuk aglutinogen B mempunyai alel I , dan yang mampu
A B Institute for Medical Research
membentuk aglutinogen A dan B mempunyai alel I dan I . Sementara (sekarang Universitas
itu, orang yang tidak mampu membentuk aglutinogen A dan B mem- Rockefeller) di New York City
punyai alel resesif i. Golongan darah ditentukan oleh adanya interaksi (1922-1939). Klasifikasi modern
atas golongan darah yang
alel-alel tersebut. Perhatikan Tabel 5.4. dibangun oleh Landsteiner
Jika pria bergolongan darah A menikah dengan wanita bergolong- membawa ia kepada Hadiah
an darah B, maka kemungkinan golongan darah anak-anak yang dila- Nobel dalam bidang fisiologi
atau pengobatan pada tahun
hirkan adalah sebagai berikut: 1930.
P IA IA x IB IB Microsoft Encarta Premium 2006

atau IAi atau
Gamet IA dan i B
I dan i
A B
F1 25% I I (golongan AB)
25% IAi (golongan A)
25% IBi (golongan B)
25% ii (golongan O)
Tabel 5.4. Penggolongan Darah Sistem A,B,O dan Alelnya
Golongan darah Antigen dalam Alel dalam kro-
Genotip
(fenotip) eritrosit mosom
A A IA IA IA atau IAi
B B IB IB IB atau IBi
AB A dan B IA dan IB IB IA
O - i ii

b. Sistem M, N
Penggolongan sistem ini ditemukan oleh Landsteiner dan Lavine,
didasarkan pada ada tidaknya antigen M dan N. Jika pada penggolong-
an darah A, B, AB, dan O terdapat antibodi dalam darah seseorang,

Prinsip Hereditas
159

maka pada golongan darah ini darah seseorang tidak mengandung an-
tibodi M atau N. Oleh karena itu, untuk menguji apakah seseorang
mempunyai antingen M atau N atau keduanya digunakan antibodi
dari kucing. Dengan tidak adanya antingen M atau N dalam darah ma-
nusia, maka penggolongan darah dengan sistem ini tidak berpengaruh
atau tidak berperan dalam transfusi darah.

Tabel 5.5. Penggolongan Darah Sistem MN dan Alelnya
Reaksi terhadap
Golongan da- antibodi (antiserum) Alel dalam
Genotip
rah (fenotip) kromosom
Anti-M Anti-N
M + - LM LM LM
N - + LN LN LN
MN + + LM dan LN LM LN
Keterangan: + = aglutinasi, dan - = tidak aglutinasi

c. Sistem Rhesus
Penemuan sistem ini sejak tahun 1940 oleh Landsteiner dan Wiener.
Berdasarkan ada tidaknya faktor Rh (Rhesus) dalam eritrosit, golongan
darah pada manusia dibedakan menjadi Rh+, yaitu jika mempunyai
antigen Rh dan golongan darah Rh -, jika tidak mempunyai antigen
Rh. Transfusi atau pencampuran darah dengan sistem Rh berbeda dapat
menyebabkan terjadinya penggumpalan akibat ketidaksesuaian Rh yang
disebut incompatibilitas rhesus.
Pada perkawinan antara
Rh Rh
Tabel 5.6. Golongan Darah Sistem Rh pria Rh+ homozigot (I I )
dengan wanita Rh– ho-
Fenotip Genotip Macam gamet
mozigot (Irh Irh), semua anak
Rh + IRhIRh, IRh dan Irh
yang dilahirkan akan mem-
IRhIrh
punyai Rh+. Fetus dalam tu-
Rh - Irh Irh Irh buh ibu akan menerima zat
makanan atau menerima per-
plasenta
tukaran gas dan air melalui saluran penghubung yang
disebut plasenta (Gambar 5.18). Nah, jika seorang ibu
uterus
Rh- mengandung bayi Rh+ maka setelah bayi lahir,
eritrosit-eritrosit bayi yang mengandung antigen Rh
aliran darah
ibu
masuk dalam aliran darah ibu. Dengan demikian, da-
rah ibu akan membentuk antibodi. Bayi pertama yang
dilahirkan akan selamat.
fetus Pada kehamilan berikutnya tentu dihasilkan anak
urat darah
umbilikal Rh+ lagi, bukan? Karena ibu telah mempunyai anti-Rh,
maka akan beraglutinasi dengan antigen Rh pada bayi
Gambar 5.18 Aliran darah pada plasenta
yang dikandungnya. Akibatnya, eritrosit bayi akan ru-
sak dan mengalami kelebihan zat bilirubin yang akan


masuk ke dalam sirkulasi darah ibu. (perhatikan Gambar 5.19). Kelebi-
han dan penimbunan bilirubin tersebut menyebabkan penyakit kuning,
ditandai dengan kulit bayi yang kuning, tubuh menggembung oleh cai-
ran, hati dan limfa membengkak, dalam darah banyak eritrosit yang be-
lum masak (eritroblas), serta otaknya rusak. Penyakit inilah yang disebut
eritroblastosis fetalis. Pada umumnya, bayi penderita penyakit tersebut
akan mati sejak lahir atau hidup beberapa saat saja.

antibodi

antigen

antibodi

(a)
(b) (c)

Gambar 5.19 Tahapan terjadinya kelahiran bayi penderita eritroblastosis
(a) urat darah plasenta pecah, memungkinkan keluarnya antigen Rh bayi
(b) antigen fetus masuk ke limpa ibu dan ibu membentuk antibodi
(c) antibodi dari ibu masuk ke plasenta dan terjadi reaksi antigen Rh dan antibodi Rh

Sementara itu, perkawinan antara wanita Rh- dengan pria Rh+ het-
erozigot masih mempunyai kemungkinan menghasilkan bayi normal.

3. Gen-gen yang Ekspresinya Dipengaruhi oleh Jenis
Kelamin
Pewarisan sifat pada manusia dapat dipengaruhi oleh jenis kela-
min individu. Artinya, ekspresi gen-gen autosomal penentu sifat pada
keturunan tersebut dipengaruhi oleh jenis kelamin keturunan yang di-
hasilkan. Sifat tersebut dapat tampak pada kedua seks, tetapi ekspresi-
nya akan lebih besar pada salah satu seks tersebut. Beberapa ekspresi
gen tersebut antara lain:
a. Kepala botak
Sebelum diketahui adanya ekspresi gen yang dipengaruhi oleh seks,
semula kepala botak merupakan gen terangkai kelamin. Namun, pada
kenyataannya anak pria kepala botak diturunkan langsung dari ayah-
nya (hal ini tidak akan terjadi jika gen tersebut terangkai kromosom
X). Demikian juga, jika gen tersebut terangkai kromosom Y
maka tidak pernah diturunkan pada wanita. Kenyataannya, Tabel 5.7. Ekspresi Gen Kepala Botak
ada pula wanita yang berkepala botak meskipun sangat Genotip Pria Wanita
jarang dijumpai. BB botak botak
Jika gen B penentu kepala botak dan gen b penentu
Bb botak tidak botak
rambut normal, maka dengan adanya pengaruh jenis kela-
bb tidak botak tidak botak
min, ekspresi gen tersebut terjadi sedemikian rupa. (Perha-
tikan Tabel 5.7)

Prinsip Hereditas
161

b. Jari telunjuk yang panjang
Pada umumnya, setiap orang mempunyai jari telunjuk yang lebih
pendek (normal) daripada jari manis. Gen penen-
Tabel 5.8. Ekspresi Gen Jari Telunjuk Panjang
tu jari telunjuk pendek adalah gen T, sedangkan
Genotip Pria Wanita penentu jari telunjuk panjang adalah gen t. Na-
TT telunjuk pendek telunjuk pendek mun, ekspresinya dipengaruhi oleh jenis kelamin.
Tt telunjuk pendek telunjuk panjang Selain mempelajari tentang pewarisan sifat,
tt telunjuk panjang telunjuk panjang kalian juga perlu mengaplikasikannya dalam ke-
Suryo, Genetika Manusia, hlm. 232 hidupan kalian. Untuk itu, ikutilah rubrik Perco-
baan berikut ini:

Percobaan
Mengenali Mutan

A. Dasar Teori
Ciri-ciri yang dapat diamati pada manusia antara lain: jenis kelamin, kelainan yang tertaut auto-
som, kelainan yang tertaut kromosom X atau kromosom Y, golongan darah, dan sifat-sifat yang
ekspresinya dipengaruhi oleh seks (jenis kelamin). Contoh sifat yang ekspresinya dipengaruhi
oleh seks tersebut adalah kepala botak dan jari telunjuk panjang.
B. Tujuan
Mencoba menetapkan genotip dirinya sendiri berdasarkan ukuran jari telunjuknya.
C. Alat dan Bahan
1. Alat tulis
2. Penggaris
3. Jari telunjuk dan jari tengah kalian
1. Buatlah sebuah garis horizontal pada kertas kosong.
2. Letakkan salah satu tangan kalian pada kertas tersebut sep-
erti pada gambar di samping.
3. Berikan tanda pada kertas tersebut letak ujung jari telunjuk
kalian.
4. Tentukan, apakah jari telunjuk kalian lebih pendek atau leb-
ih panjang daripada jari manis?
E. Pembahasan
1. Dengan menggunakan simbol gen T dan t, bagaimanakah kemungkinan genotip kalian?
2. Umpamakan kalian (baik pria atau wanita) mempunyai jari telunjuk lebih pendek daripada
jari manis, menikah dengan pasangan dengan sifat yang sama. Jika semua anak pria ka-
lian mempunyai sifat sama dengan kalian, namun sebagian anak perempuan berjari telun-
juk panjang, dan sebagian lagi pendek, maka:
a. Bagaimanakah kemungkinan genotip kalian?
b. Bagaimanakah kemungkinan genotip suami atau istri kalian? Buktikan.

Dari uraian sebelumnya serta rubrik Percobaan yang telah kalian
kerjakan, kalian telah mempelajari pewarisan sifat pada manusia, baik
sifat yang diharapkan orang tua maupun sifat yang tidak diharapkan.
Nah, upaya apa saja yang perlu dilakukan untuk menghindari terjadi-
nya sifat yang tidak diharapkan atau kelainan menurun tersebut?
Temukan jawabannya dengan menyimak materi berikut.


4. Upaya Menghindari Kelainan Menurun
Pada umumnya, gen yang menyebabkan kelainan menurun pada
manusia sulit untuk dilacak. Oleh karena itu agar pewarisan sifat terse- Galeri
but dapat dilacak serta dihindari, perlu dilakukan upaya melalui: Penemuan Peta Silsilah

a. Eugenetika Peta silsilah pertama kali dite-
mukan di Iran (diduga sejak
Yaitu upaya perbaikan sosial yang meliputi penerapan (implemen- tahun 3000 SM) dan dibuat
tasi) hukum-hukum pewarisan sifat, antara lain dengan: dari tanah liat. Pada akhir
abad ke-19, beberapa anali-
1) Menghindari perkawinan dengan keluarga dekat, karena dapat sis tentang peta silsilah pada
memungkinkan rekombinasi gen-gen resesif yang umumnya me- manusia telah dilakukan oleh
nimbulkan ketidaknormalan. Francis Galton (1822-1911),
perintis ilmu eugenetika,
2) Harus memahami hukum-hukum hereditas bagi generasi muda. sekaligus keponakan Charles
3) Tidak menikahkan orang-orang yang mengalami gangguan men- Darwin.
tal seperti idiot, imbisil, dan debil. Suryo, Genetika Manusia, hlm. 101
4) Dilakukan pemeriksaan kesehatan dan asal-usul calon pasangan
suami-istri. Akan tetapi, pasangan yang sudah menikah dapat
melakukan upaya untuk mengetahui lebih awal kondisi kandung-

annya. Hal ini dapat dilakukan misalnya dengan amniosentesis.
Amniosentesis merupakan cara untuk mengetes kemungkinan ada-
nya kelainan kromosom pada bayi yang masih dikandung oleh
ibu. Waktu yang paling baik untuk melakukan amniosentesis ini
adalah pada saat usia kehamilan mencapai 14-16 minggu.
5) Memelihara kesehatan ﬁsik dan mental
Francis Galton
6) Menggunakan peta silsilah
Peta silsilah dapat menunjukkan keadaan atau sifat individu dalam
keluarga besar (1 garis keturunan), sehingga dapat dilacak adanya indi-
vidu yang mewariskan sifat kepada keturunannya.
Berikut ini adalah salah satu contoh bentuk peta silsilah dari satu
keluarga yang beberapa anggotanya mengalami buta warna.
Keterangan simbol Peta Silsilah:
Perempuan normal
Perempuan buta warna
Laki-laki normal
I CC c- Laki-laki buta warna
Perkawinan antara laki-laki
II dan perempuan
III
Generasi pertama
Cc C- Generasi kedua
Gambar 5.20 Peta silsilah
Generasi ketiga
penyakit buta warna dalam
satu keluarga
Perempuan normal
Laki-laki buta warna
CC c- C- Cc Perempuan normal (Carrier)
Laki-laki normal

Prinsip Hereditas
163

b. Eutenika
Upaya eutenika dilakukan melalui pengelolaan lingkungan seperti
pendidikan, peningkatan gizi, perbaikan tempat tinggal, olah raga, dan
rekreasi.
Nah, kalian telah banyak mempelajari tentang hereditas pada ma
nuasia. Oleh karena itu untuk dapat mengaplikasikan dalam kehidupan
kalian, selesaikan tugas di rubrik Telisik serta Uji Kompetensi berikut.

T e l i s i k
Membuat Peta Silsilah Keluarga

Lakukanlah tugas ini bersama kelompok kalian sebagai tugas di luar kelas. Berikut ini langkah-lang-
kah yang perlu kalian ikuti:
1. Siapkan alat dan bahan seperti kertas berukuran lebar (dapat menggunakan kertas manila atau
yang lainnya), spidol atau pensil berwarna, dan penggaris.

2. Pilihlah salah satu dari kelompok kalian yang mempunyai keluarga besar dan di antara anggota
keluarganya ada yang mengalami kelainan atau kondisi yang tidak normal atau menyimpang dari
anggota keluarga yang lain.
Catatan: Lakukan kegiatan (point kedua) dengan baik dan sopan agar tidak menyinggung pe-
rasaan.

3. Buatlah daftar nama dan sifat dari semua anggota keluarga besar tersebut mulai dari generasi pa-
ling awal (kakek atau buyut yang masih ada) sampai generasi saat ini.

4. Dengan menggunakan simbol yang umumnya digunakan dalam peta silsilah, buatlah peta silsilah
berdasarkan keadaan yang terjadi pada keluarga dari salah satu teman kalian tersebut.

5. Kumpulkan tugas kalian pada guru, kemudian presentasikan hasil peta silsilah yang telah kalian
buat dengan menjelaskan siapa saja yang kemungkinan bersifat carrier.

Uji Kompetensi 6. Jelaskan perbedaan antara brakhidaktili
dan polidaktili.
7. Sebutkan macam kelainan oleh alel resesif
1. Selain jenis kelamin, sebutkan sifat-sifat yang
kromosom X dan oleh alel resesif kromo-
dapat diturunkan pada manusia.
som Y.
2. Sebutkan macam kelainan menurun oleh alel
8. Apa yang dimaksud dengan criss-cross in-
resesif dan alel dominan autosom.
heritance?
3. Sebutkan dan jelaskan 2 macam ekspresi
9. Jelaskan bagaimana seseorang dikatakan
gen yang dipengaruhi seks!
mempunyai golongan darah A, B, AB, dan
4. Apa yang dimaksud dengan carrier?
O.
5. Sebutkan ciri-ciri orang yang mengalami
10. Jelaskan yang dimaksud dengan eritro-
gangguan mental.
blastosis fetalis.


Ikhtisar
1. Pewarisan sifat (karakter) dari induk (orang tua) kepada fillialnya melalui suatu perkawinan
melibatkan gen (sebagai faktor pembawa sifat keturunan).

2. Mendel memilih kacang kapri untuk objek kajiannya, karena memiliki pasangan-pasangan yang
kontras, melakukan autogami atau penyerbukan sendiri, mudah disilangkan, mampu menghasilkan
keturunan banyak, dan cepat menghasilkan atau daur hidupnya pendek.

3. Hukum Mendel I disebut juga Hukum Segregasi, karena menyatakan bahwa pada waktu pem-
bentukan gamet (meiosis), kromosom-kromosom homolognya memisahkan diri secara bebas.

4. Persilangan monohibrida adalah perkawinan dengan satu sifat (karakter) beda yang mencolok.
5. Genotip bersifat menurun dan diwariskan pada keturunan.

6. Fenotip adalah sifat yang tampak dari luar. Fenotip merupakan paduan dari genotip dengan
lingkungannya.

7. Hukum Mendel II dikenal sebagai Hukum Asortasi atau Hukum Berpasangan Secara Bebas atau
Hukum Penggabungan Bebas.

8. Persilangan dihibrida yaitu persilangan dengan dua sifat beda, dengan dua alel yang berbeda.

9. Back cross merupakan persilangan antara anakan F1 yang heterozigot dengan induknya yang
homozigot dominan.

10. Test cross adalah menyilangkan suatu hasil persilangan dengan salah satu induk homozigot resesif.

11. Penyimpangan semu Hukum Mendel meliputi interaksi gen, kriptomeri, polimeri, epistasis-hipostasis,
gen-gen komplementer, gen dominan rangkap, dan atavisme.

12. Kriptomeri yaitu gen dominan yang seolah-olah tersembunyi jika berdiri sendiri dan akan tampak
pengaruhnya apabila bersama-sama dengan gen dominan yang lainnya.

13. Polimeri adalah pembastaran heterozigot dengan banyak sifat beda yang berdiri sendiri, tetapi
memengaruhi bagian yang sama dari suatu organisme.

14. Sifat atau fenotip yang tadinya menghilang, dapat muncul kembali pada generasi berikutnya,
melalui proses yang disebut atavisme.

15. Epistasis adalah faktor (gen) dominan yang menutupi gen dominan lain yang bukan alelnya,
sehingga sifat yang dikendalikan gen yang tertutup tidak muncul.

16. Hipostasis adalah faktor (gen) yang tertutupi oleh gen dominan yang lain, yang bukan alelnya.

17. Peristiwa inheritansi baik pada hewan, tumbuhan, maupun manusia akan mengikuti pola-pola
hereditas seperti adanya tautan, tautan seks, pindah silang, determinasi seks, adanya gen letal,
dan non-disjunction.

18. Pindah silang dapat terjadi pada saat meiosis (pembentukan gamet). Pindah silang dapat berupa
pindah silang tunggal atau pindah silang ganda. Untuk mengetahui kekuatan pindah silang dihitung
nilai pindah silangnya (NPS).

19. Tipe-tipe determinasi seks meliputi tipe XY (pada lalat buah dan manusia), XO (belalang atau Ordo
Orthoptera dan kepik atau Ordo Hemiptera), ZO (ayam dan itik), dan ZW (burung, serangga, dan
kupu-kupu).

20. Gen letal dibedakan menjadi gen resesif letal (pada jagung albino) dan gen dominan letal (pada
ayam redep dan tikus kuning).

Prinsip Hereditas
165

21. Gagal berpisah atau non-disjunction dapat terjadi pada saat pembentukan gamet (meiosis).

22. Pewarisan sifat pada manusia dapat diturunkan melalui kromosom seks (kromosom X dan kromosom
Y) atau kromosom autosom.

23. Sifat-sifat yang dapat diwariskan pada manusia meliputi jenis kelamin, kelainan menurun, golongan
darah, dan ekspresi gen-gen yang dipengaruhi oleh seks.

24. Ada tiga macam sistem penggolongan darah, antara lain: sistem A, B, O; sistem MN, dan sistem
Rhesus (Rh).

25. Kelainan menurun yang disebabkan oleh alel resesif dan dominan autosom adalah albino, gangguan
mental, brakhidaktili, cystinuria, dan polidaktili.

26. Kelainan menurun yang disebabkan oleh alel resesif kromosom X adalah buta warna, anodontia, dan
hemofilia.

27. Kelainan menurun yang disebabkan oleh alel resesif kromosom Y adalah Hypertrichosis, Hystrixgravier,
dan Webtoes.

28. Pewarisan sifat pada manusia dapat dihindari melalui upaya perbaikan sosial meliputi upaya
eugenetika dan eutenika.

29. Peta silsilah dapat menunjukkan keadaan atau sifat individu dalam keluarga besar (1 garis keturunan)
sehingga dapat dilacak adanya individu yang mewariskan sifat kepada keturunannya.

Autosom Kromosom penyusun sel-sel tubuh (sel Genotip homozigot Hasil peleburan gamet,
somatik) selain sel kelamin. Pada manusia terdapat mempunyai gen yang sama
22 pasang autosom dan sepasang gonosom Genotip heterozigot Hasil peleburan gamet,
(kromosom seks) mempunyai gen yang berbeda
Antibodi Protein yang diproduksi jika ada benda
Hibrid Individu atau keturunan hasil persilangan
asing (antigen) yang tidak dikenal masuk ke dalam
induk dengan susunan gen berbeda
tubuh (darah)
Holandrik Sifat keturunan yang timbul karena
Galur murni Merupakan keturunan dari suatu
pengaruh gen tertaut kromosom Y
pembastaran, yang mempunyai sifat unggul
(biasanya homozigot dominan) Lokus Tempat terdapatnya gen dalam kromosom

Gen intermediet Gen yang pengaruhnya sama Mutan Gen pada individu yang mengalami mutasi
kuat dengan alelnya
Gen letal Gen yang dalam keadaan homozigot
menyebabkan kematian


Ulangan Harian

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. b. individu murni memiliki pasangan si-
fat dominan atau resesif saja
1. Persilangan manakah yang akan menghasil- c. pada saat meiosis, pasangan faktor
kan keturunan dengan rasio fenotip 1 : 1 : (alel) memisah secara bebas
1 : 1? d. Pasangan faktor keturunan resesif me-
a. QqRr >< qqRr nutup faktor yang dominan
b. QqRr >< QqRr e. Setiap pasangan keturunan menun-
c. Qqrr >< qqrr jukkan bentuk alternatif sesamanya
d. Qqrr >< qqRr
e. Qqrr >< qqRR 5. Berikut ini merupakan ciri-ciri persilangan:
1) Perkawinan dengan satu sifat beda
2. Seorang ayah kidal bergolongan darah AB yang menyolok
menikah dengan wanita heterozigot kanan
2) Tiap macam gamet jumlahnya sama
yang bergolongan darah B. Bila mereka
banyak
mempunyai anak yang bergolongan darah
A, berapa persen kemungkinan turunan 3) Bastarnya akan mensegregasikan pas-
mereka yang kidal dapat menjadi donor angan gen pada gamet-gametnya.
darah untuk ayahnya? Semua ciri-ciri tersebut, menunjukkan je-
a. 12,5% nis persilangannya . . . .
b. 25% a. test cross
c. 50% b. dihibrida
d. 75% c. monohibrida
e. 100% d. pautan gen
e. epistasis
3. Perhatikanlah sifat-sifat berikut:
1) Tidak memiliki pasangan yang kontras 6. Yang bukan merupakan contoh fenotip
adalah . . . .
2) Melakukan penyerbukan sendiri
a. rambut
3) Mudah disilangkan b. kulit
4) Memiliki keturunan sedikit c. selaput pelangi
5) Daur hidupnya agak panjang d. gen rambut hitam
Yang merupakan alasan Mendel memilih e. tubuh
kacang kapri sebagai bahan percobaannya 7. Persilangan antara suatu hasil persilangan
adalah . . . . dengan salah satu induknya yang bersifat
b. 1 & 2 homozigot resesif disebut dengan . . . .
c. 2 & 3 a. test cross
d. 3 & 4 b. back cross
e. 4 & 5 c. epistasis
f. 1 & 5 d. hipostasis
4. Berikut yang bukan merupakan hipotesis e. polimeri
Mendel, yaitu . . . . 8. Macam-macam penyimpangan Hukum
a. setiap sifat organisme dikendalikan Mendel antara lain:
oleh sepasang gen 1) Interaksi gen

Prinsip Hereditas
167

2) Kriptomeri ibu darah AB, maka akan diperoleh ketu-
3) Polimeri runan dengan rasio fenotip . . . .
4) Atavisme a. 2 : 1 : 1
5) Epistasis –hipostasis b. 1 : 2
Yang memiliki perbandingan 15 : 1 dari c. 3 : 1
hasil persilangan F2 adalah . . . . d. 4
a. 1 e. 1 : 3
b. 2 13. Jika bunga warna kuning (KKKK) disi-
c. 3 langkan dengan bunga warna putih (kkkk),
d. 4 maka dihasilkan keturunan F1 100% he-
e. 5 terozigot. Bila F1 heterozigot disilangkan
9. Keturunan atau hasil pembastaran yang dengan sesamanya, maka akan diperoleh
mempunyai sifat sama dengan kedua in- bunga warna kuning sebanyak . . . .
duknya, dapat disebut . . . . a. 9
a. gen-gen komplementer b. 27
b. epistasis domiann c. 15
c. galur murni d. 3
d. interaksi gen e. 1
e. polimeri 14. Seorang gadis kulit hitam berbadan kurus
10. Gen yang pengaruhnya sama kuat dengan (HHgg) menikah dengan lelaki berkulit putih
alelnya disebut . . . . berbadan gemuk (hhGG). Jika hasil F1 dika-
a. pembastaran winkan dengan sesama jenisnya, maka dihasil-
b. genotip kan keturunan dengan rasio fenotip . . . .
c. gen dominan a. 9 : 3 : 1
d. gen intermediet b. 9 : 3 : 3
e. gen resesif c. 9 : 7
d. 15 : 1
11. Individu-individu berikut diketahui mem- e. 3 : 3 : 1
punyai tipe-tipe seks tertentu:
1) ayam, itik 15. Seorang petani melakukan pembastaran
2) burung melon bentuk panjang dominan homozigot
3) beberapa ikan (PPBB) dengan melon berbentuk bulat re-
4) kepik sesif homozigot. Keturunan F1 memiliki
5) lalat buah bentuk panjang dengan persentase sebesar .
6) salak ...
7) kupu-kupu a. 100%
Yang mempunyai tipe seks ZW adalah . . . . b. 50%
a. 1, 2, dan 3 c. 25%
b. 2, 4, dan 6 d. 12,5%
c. 2, 3, dan 7 e. 0%
d. 3, 4, dan 5 16. Dalam sebuah keluarga terdiri dari anak
e. 4, 5, dan 7 bergolongan darah A, AB, dan O. Jika
12. Dalam sebuah perkawinan, antara ayah ayah bergolongan darah A, maka ibunya
bergolongan darah A heterozigot dengan bergolongan darah . . . .
a. AB


b. A B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
c. O
d. Rhesus positif 1. Apakah yang kalian ketahui tentang:
e. B a. test cross
17. Jika B (biru) epistasis terhadap M (merah) b. back cross
yang hipostasis. Persilangan dilakukan an- c. homogametik
tara keduanya (NNmm) dan (bbMM). Jika d. heterogametik
F1nya dibiarkan bersilangan, maka F2 akan
menghasilkan rasio fenotip biru, merah, dan e. aglutinasi
ungu dengan perbandingan . . . . 2. Bila dari sebuah persilangan dihasilkan tu-
a. 9 : 4 : 3 runan F1 heterozigot IiRr, maka tentukan-
b. 9 : 3 : 4 lah:
c. 12 : 1 : 3 a. Simbol dari parental pertama
d. 12 : 3 : 1
b. Hasil persilangan dari F1 (turunan)
e. 3 : 1 : 12
dengan sesamanya.
18. Wanita yang ayahnya buta warna menikah c. Perbandingan genotip dan feno-
dengan pria normal. Maka, kemungkinan tipnya.
anaknya akan lahir laki-laki buta warna
adalah . . . . 3. Dalam sebuah pembastaran bunga tulip
a. 12,5 % ungu, dominan homozigot (UU) dengan tu-
b. 25 % lip warna putih resesif heterozigot (Pp). Jika
c. 50 % U epistasis terhadap P, maka:
d. 75 % a. Bagaimanakah diagram persilangan-
e. 100 % nya?
19. Pasangan pria buta warna dengan wanita b. Tuliskan rasio fenotip yang dihasilkan
tidak buta warna yang bukan carrier dapat dari persilangan sesama F1.
menurunkan anak pria . . . . 4. Seorang petani membastarkan mangga
a. normal dan wanita carrier buah besar dan biji besar (BBJJ) dengan
b. normal dan wanita normal mangga buah besar dan biji kecil (BBjj).
c. normal dan wanita tidak carrier
a. Bagaimanakah diagram persilangannya?
d. buta warna
e. buta warna dan wanita carrier b. Tuliskan rasio fenotip yang dihasilkan
dari persilangan sesama F1.
20. Jika seorang wanita normal homozigot me-
nikah dengan pria hemofilia, maka per- 5. Dalam sebuah perkawinan antara ayah
nyataan berikut yang benar adalah . . . . yang botak (BB) dan ibu normal (Bb) maka
a. semua anaknya hemofilia bagaimanakah kemungkinan fenotip anak
b. 50 % anak perempuannya hemofilia laki-laki dan perempuan yang dilahirkan?
c. 50 % anak perempuannya normal 6. Buatlah skema pembastaran bunga merah
d. 75 % anak laki-lakinya hemofilia tua dari perkawinan parental betina putih
e. semua anaknya normal dan jantan merah muda.
7. Jelaskan apa yang akan terjadi jika orang
bergolongan darah AB ditransfusikan pada
golongan darah O.

Prinsip Hereditas
169

8. Tuliskanlah jenis golongan darah ayah dan c. 100% Rh+ homozigot
ibu kalian, kemudian buatlah diagram persi- d. 100% Rh- homozigot
langan keduanya. Bagaimanakah rasio feno-
10. Jelaskan upaya-upaya apa saja yang dilaku-
tip dan genotipnya?
kan untuk menghindari terjadinya kelainan
9. Buatlah skema perkawinan antara wanita menurun.
dengan pria yang menghasilkan anak de-
ngan perbandingan fenotip:
a. Rh+ dan Rh- masing-masing 50%.
b. 50% Rh+ homozigot dan 50% Rh+
heterozigot


Bab
VI
Mutasi
Wolverine is © & TM Marvel Characters Inc. All Rights Reserved.

www.marcsilvestriart.com

B agi kalian penggemar berat komik Amerika, tentu tak asing lagi
dengan sosok pada gambar di atas. Ya, tak salah lagi: Wolverine,
sang manusia bercakar, pahlawan tangguh di komik X-Men .
Komik tersebut diilhami oleh fenomena mutasi, yakni perubah-
an-perubahan susunan atau jumlah materi genetik yang bersifat
menurun antargenerasi. Akibat proses mutasi, para tokohnya memiliki
kemampuan-kemampuan luar biasa.

Namun jangan lupa, X-Men hanyalah ﬁksi. Dalam dunia nyata,
tentu ketidaknormalan biologis yang terjadi akibat mutasi tak akan
sebombastis itu. Nah, ingin mendapat penjelasan lebih lengkap tentang
mutasi yang sesungguhnya? Simaklah bab ini.

Mutasi
171

Pada bab berikut ini, kalian akan mempelajari macam-macam
Ka taK u n c i mutasi dan penyebabnya, serta dampak mutasi pada sains, lingkungan,
• Mutasi
• Gen
teknologi, dan masyarakat (salingtemas).
• Kromosom Tujuan mempelajari materi tersebut adalah agar kalian dapat
• DNA menjelaskan macam dan penyebab mutasi, mengidentiﬁkasi ragam mu-
• Mutan
tasi kromosom dan gen, dan menjelaskan berbagai mutasi hasil teknolo-
• Mutagen
• Sindrom gi yang dilakukan manusia. Kalian diharapkan pula dapat menjelaskan
dampak mutasi. Baiklah, simak materi berikut dengan saksama.
Kilas A. Macam-macam Mutasi dan Penyebabnya
Pada sub bab sintesis
protein, asam amino dikode Pewarisan sifat dari induk kepada keturunannya merupakan pro-
oleh setiap tiga urutan basa ses yang terjadi secara kontinu (terus menerus). Meskipun demikian,
nitrogen yang disebut triplet
atau kodon. Selanjutnya,
“kesalahan” dalam pewarisan sifat tersebut dapat saja terjadi sehingga
asam amino akan memben- DNA sel anak akan berbeda dengan DNA sel induk.
tuk protein dan akan dieks- Sejak awal tahun 1900, mutasi diartikan sebagai perubahan here-
presikan melalui tahapan
tertentu sehingga dapat
ditas. Pada tahun 1901, Hugo de Vries mengemukakan istilah mutasi
mempengaruhi ciri atau sifat pertama kali dalam bukunya The Theory of Mutation. Vries menemukan
individu. adanya perubahan pada tanaman Oenthora lamarckina yang diyakini
karena adanya penyimpangan genotip secara tiba-tiba dan diturunkan
pada keturunan berikutnya. Selanjutnya, pada tahun 1927, Herman J.
Galeri Muller (ahli genetika) menemukan mutasi pada lalat buah (Drosophila
melanogaster) oleh pengaruh radiasi sinar X.
Mutasi mengandung dua makna penting, yaitu perubahan ma-
teri genetik yang akan diwariskan pada keturunannya, dan bagaimana
proses perubahan tersebut terjadi pada suatu organisme. Organisme
yang mengalami mutasi dan memperlihatkan fenotip baru hasil mutasi
disebut mutan.
Mutasi mempunyai beberapa sifat, yaitu muncul secara bebas,
www.eucarpia.org

bersifat menurun terhadap keturunannya, dan jarang terjadi. Adanya
mutasi gen pada individu dapat diketahui.
Mutasi dapat terjadi melalui berbagai cara dan sebab. Berdasarkan
Hugo de Vries (1848 -1935) materi hereditas yang mengalami perubahan, mutasi dibedakan men-
adalah seorang botanis dari jadi mutasi gen dan mutasi kromosom.
Belanda. Dia adalah salah
satu dari tiga ilmuwan yang 1. Mutasi Gen
meneruskan hukum heredi-
tas Mendel. Vries belajar di Mutasi gen adalah perubahan susunan basa nitrogen pada nukleo-
Universitas Leiden, dan pada tida, disebut juga mutasi titik (point mutation). Perubahan susunan basa
tahun 1878-1918 menjadi
nitrogen pada triplet, menyebabkan berubah pula asam amino yang akan
profesor botani di Universitas
Amsterdam. Karya-karyanya dikode. Demikian pula, jenis atau fungsi protein yang akan dihasilkan.
yang terkenal yaitu Intrace- Gen yang normal maupun gen mutan dapat bersifat dominan
lullar Pangenesis (1889), maupun resesif. Pada organisme diploid yang heterozigot, fenotip yang
The Mutation Theory edisi
Jerman (1900-1903) dan edisi akan muncul adalah fenotip dari alel yang dominan, karena alel yang
Inggris (1910-1911), serta dominan dapat ditranskripsi dan ditranslasi menjadi protein yang berfung-
Plant Breeding (1907). si. Selanjutnya, aktivitas protein tersebut akan terlihat pada fenotipnya. Se-
hcs.osu.edu
mentara itu, alel yang resesif tidak dapat ditranskripsikan dan ditrans-
lasikan sebagaimana alel dominan, sehingga fenotipnya tidak tampak.


Normal

Mutasi gen dapat terjadi melalui berbagai cara, yaitu:
a. Transisi T C
Transisi terjadi apabila basa pirimidin pada rantai nukleotida DNA A G
diganti oleh basa pirimidin yang lain, atau basa purin yang satu diganti
oleh basa purin yang lain. Basa pirimidin timin (T) dapat diganti oleh
Basa adenin digantikan oleh guanin
basa sitosin (C atau S), atau sebaliknya. Basa purin adenin (A) dapat Mutasi

diganti oleh basa guanin (G), atau sebaliknya (Gambar 6.1).
b. Transversi T C

www.bmut.htm
Transversi terjadi apabila basa pirimidin digantikan oleh basa pu- G G
rin, atau sebaliknya. Akibatnya, asam amino yang dihasilkan tidak se-
suai dengan pesanan. Misalnya, asam amino valin digantikan menjadi
asam glutamat akan menyebabkan berubahnya asam amino penyusun Gambar 6.1 Transisi pada basa
nitrogen
protein hemoglobin. Hal ini menyebabkan bentuk eritrosit tidak nor-
mal, seperti bulan sabit. Kelainan ini disebut siklemia (sickle cell).
Mc Laren & Lissa, Heath Biology. hlm 167.

tiplet normal DNA transversi
(basa adenin diganti oleh timin)
.... .... .... ....
SAT STT
translasi
.... .... .... ....
GUA GAA
(valin) (asam glutamat)

Gambar 6.2 Peristiwa transversi
(a) (b)
Gambar 6.3
(a) Eritrosit normal
c. Mutasi Frame Shift (Pergeseran Rangka) (b) Bentuk sabit

Mutasi ini disebabkan oleh penambahan atau pengurangan satu
atau lebih nukleotida dalam DNA, biasanya dikuti dengan pergeseran Insersi T
pembacaan kodon yang berakibat berubahnya rangkaian asam amino
dalam protein yang dikode oleh gen tersebut. Frame shift dibedakan GA T C GT
menjadi dua, yaitu delesi basa tunggal dan insersi basa tunggal. Delesi
basa tunggal terjadi bila satu nukleotida keluar atau hilang dari rantai
GA T T C GT
DNA. Insersi basa tunggal terjadi bila suatu pasangan nukleotida me-
Gambar 6.4 Delesi basa tunggal
nyisip ke dalam rantai DNA.
DNA normal
delesi basa T

G AT C GT AC AT AT A transkripsi GA T CG T AC A AT A
DNA
www.bmut.htm

C U A GC A U G U U A U U translasi C U A GC A U G U U A U

Leu Ala Cys Iso RNA m Leu Ala Cys Thr

Gambar 6.5 Insersi basa tunggal

Untuk mengetahui akibat dari mutasi titik, ikuti rubrik Diskusi
berikut.

Mutasi
173

D i s k u s i
Ilustrasi ini merupakan gambaran bagaimana mutasi titik terjadi. Perhatikan dengan seksama kalimat
berikut “THE DOG BIT THE CAT“. Bersama teman sebangku kalian, coba diskusikan dan jelaskan apa yang
akan terjadi ketika salah satu huruf dalam kalimat tersebut berubah menjadi “THE DOG BIT THE CAR”?
Sampaikan hasil diskusi yang kalian peroleh dan kemukakan pendapat kalian tentang akibat dari mutasi
titik di depan guru dan teman kelas kalian.

2. Mutasi Kromosom
Mutasi kromosom disebut juga aberasi kromosom atau mutasi
besar (gross mutation), yaitu perubahan struktur atau jumlah kromo-
som. Mutasi kromosom banyak terjadi pada tanaman.
a. Perubahan struktur kromosom
(a)
a b c d e f g
Beberapa penyebab terjadinya perubahan struktur kromosom, an-
tara lain:
(b) a b c d e f g
1) Delesi atau Defisiensi
Delesi atau defisiensi merupakan peristiwa hilangnya sebagian
(c) a b c d e f g kromosom normal karena patahnya kromosom. Potongan kromosom
yang tidak memiliki sentromer (kromosom asentris), gen-gennya tidak
Gambar 6.6 (a) kromosom
berfungsi selama tahap anafase dan tertinggal pada bidang ekuatorial
normal, (b) patah di 1 tempat, sel. Semakin lama, potongan kromosom tersebut akan hilang dan larut
(c) patah di 2 tempat
dalam plasma.
Berdasarkan letak terjadinya patahan kromosom, delesi dibedakan
menjadi:
a) Delesi interkalar, jika terdapat dua patahan di bagian ujung kro-
mosom. Perhatikan Gambar 6.6c.
b) Delesi terminal, jika terdapat satu patahan di bagian ujung kro-
(a)
a b c d e f g mosom (Gambar 6.6b). Delesi ini lebih sering dijumpai dibanding
delesi interkalar.
(b) a b c d e f g
Pada manusia, delesi terminal pada pasangan kromosom ke-5 me-
a b c d e f g nyebabkan sindrom yang disebut Cri-du-Chat di mana suara tangisan-
(c)
a b c d e f g nya mirip dengan suara kucing.
a b c d e c d e f g
2) Duplikasi
(d)
Duplikasi adalah penambahan bagian kromosom pada kromosom
a b f g normal, sehingga dalam satu kromosom sel terdapat dua atau lebih bagian
(e)
(a) Kromosom normal yang sama. Kromosom normal telah mengadakan replikasi (pembelahan)
(b) Patah di dua tempat terlebih dahulu, kemudian mengalami patah di dua tempat. Salah satu
(c) Replikasi
(d) Duplikasi c-e patahan kromosom pindah dan menyambung kromosom pasangan
(e) Defisiensi c-e
replikasinya. Akibatnya, proses duplikasi tersebut disertai dengan
Gambar 6.7 Pembentukan
kromosom delesi dan duplikasi. terbentuknya kromosom yang mengalami delesi (Gambar 6.7).
3) Inversi
Inversi adalah patahnya kromosom di dua tempat yang diikuti
oleh penyisipan kembali gen-gen tetapi dengan urutan yang terbalik.
Oleh karena itu, inversi dapat menyebabkan gangguan pada sintesis


protein. Berdasarkan letak dua bagian yang patah pada kromosom, ada
dua tipe inversi (Gambar 6.8). yaitu: a b c d e f g
(a)
a) Inversi parasentris, terjadi karena dua bagian yang patah terletak
pada satu lengan dari sebuah kromosom (tidak dipisahkan oleh a b e d c f g
(b)
sentromer).
b) Inversi perisentris, terjadi karena dua bagian yang patah masing- a d c b e f g
(c)
masing terletak pada lengan kromosom yang berlainan (melewati
sentromer, karena sentromer terletak diantara bagian patahan). Gambar 6.8 (a) kromosom
normal, (b) inversi parasentris,
4) Translokasi dan (c) inversi perisentris
Translokasi merupakan pindahnya potongan dari sebuah kromo-
som ke potongan kromosom lain yang bukan homolognya. Ada 3 tipe
translokasi, yaitu:
Galeri
Mutasi Pada
a) Translokasi tunggal, terjadi pematahan tunggal pada satu Virus SARS
kromosom, kemudian bagian yang patah (satu tempat) pindah
dan bersambungan dengan ujung potongan kromosom lain. Beberapa waktu yang lalu,
dunia sempat dihebohkan
Perhatikan Gambar 6.9a.
oleh penyakit sindrom
b) Translokasi perpindahan, yaitu potongan bagian tengah (patah di pernapasan akut (Serve
Acute Respiratory Syndrome
2 tempat) dari kromosom disisipkan ke tempat patahnya kromo- atau SARS). Penyakit yang
som lain. Perhatikan Gambar 6.9b. pertama kali menyebar di
Cina ini, menurut para ahli
c) Translokasi resiprok, terjadi satu pematahan pada dua kromosom disebabkan oleh Corona
non homolog, kemudian bagian yang patah saling bertukar. Per- virus.
hatikan Gambar 6.9c. Corona virus penyebab
infeksi saluran pernapasan,
d) Translokasi Robertson, yaitu peristiwa mereduksi dan bertam- menyebar melalui sekresi
bahnya kromosom yang pertama kali diajukan oleh William. R. pernapasan. Virus ini diduga
Robertson. Translokasi Robertson meliputi fusi kromosom dan mengalami mutasi sehingga
bersifat semakin ganas.
ﬁsi atau disosiasi kromosom. Fusi kromosom terjadi apabila 2 kro-
mosom non homolog bergabung menjadi satu. Microsoft Encarta Premium 2006

Fisi atau disosiasi kromosom terjadi apabila suatu kromosom
membelah menjadi dua.
(a) a b c d e f (b) a b c d e f (c) a b c d e f

v w x y z
v w x y z v w x y z
c d e f a b c f
v w c d ef

a b x y z
a b v w x y z v w x d e y z

Gambar 6.9 a) Translokasi tunggal, b) Translokasi perpindahan,
dan c) Translokasi resiprok

b. Perubahan jumlah kromosom
Dalam keadaan normal, jumlah kromosom yang dimiliki individu
adalah stabil. Akan tetapi, adanya penyimpangan seperti peristiwa non-
disjunction atau induksi yang sengaja diperlakukan menyebabkan jumlah
kromosom dapat berubah. Perubahan jumlah kromosom meliputi:
Mutasi
175

1) Euploidi
Galeri Euploidi merupakan perubahan yang meliputi seperangkat ge-
Tanaman Raksasa nom, dimana jumlah set kromosom individu merupakan kelipatan dari
jumlah set kromosom dasar (kromosom haploid). Artinya, perubahan
Peristiwa triploid jarang dite
mukan pada hewan, ke- kromosom menyebabkan berubahnya jumlah set kromosom keseluruh-
banyakan ditemukan pada an. Macam-macam euploidi, antara lain:
tumbuhan.
a) Monoploid
Tanaman triploid biasanya
Monoploid merupakan kromosom sel somatis dalam keadaan
tumbuh dalam ukuran ekstra
besar dibanding tanaman tunggal atau terdiri dari satu perangkat kromosom saja.
lain pada umumnya. Triploid Kebanyakan organisme eukariotik bersifat diploid, yaitu memiliki
seringkali dimanfaatkan
dua perangkat kromosom (2n) dalam sel somatisnya. Namun, ada
dalam bidang pertanian
untuk meng hasilkan bunga beberapa yang bersifat monoploid. Misalnya, lebah madu jantan
atau buah berukuran besar yang tumbuh dari sel telur yang tidak dibuahi (partenogenesis).
dan tanpa biji.
b) Poliploid
Pai, Dasar-dasar Genetika
Poliploid merupakan keadaan organisme yang memiliki
perangkat kromosom lebih dari tiga, misalnya: tetraploid,
heksaploid, oktaploid, dan sebagainya. Triploid merupakan keadaan
kromosom organisme yang memiliki 3 perangkat kromosom (3n)
dalam sel somatisnya. Individu triploid bersifat steril. Tetraploid,
yaitu bila organisme memiliki 4 perangkat kromosom (4n) dalam
sel somatiknya. Individu tetraploid biasanya bersifat fertil (subur
atau mampu menghasilkan keturunan).
Poliploid banyak ditemukan pada tumbuhan dan jarang
ditemukan pada hewan (letal). Biasanya dimanfaatkan dalam
bidang pertanian untuk menghasilkan tanaman dengan varietas
unggul. Contoh tanaman poliploid adalah 2/3 dari jenis rumput-
rumputan dan tanaman mawar (Rosa sp.).
2) Aneuploidi
Aneuploidi adalah perubahan yang terjadi karena suatu individu
mempunyai kekurangan atau kelebihan kromosom dibandingkan den-
gan individu diploid normal. Aneuploidi biasanya diakibatkan karena
nondisjunction (gagal berpisah) dari satu pasang kromosom homolog.
Penghambatan berpisahnya kromosom pada saat pembelahan sel dapat
dilakukan dengan sengaja, yaitu melalui: induksi kolkisin, dapat meng-
hambat pembentukan spindel pembelahan; menggunakan suhu tinggi,
misalnya pada tanaman jagung; dan dapat pula dengan cara pemoto-
ngan tunas, sehingga pada potongan tunas terjadi poliploid. Beberapa
contoh aneuploidi antara lain:
a) Monosomi
Monosomi terjadi pada individu yang kehilangan satu kromosom
dalam satu perangkat (2n-1). Pada wanita, kehilangan satu kromosom
X pada gonosomnya akan menyebabkan sindrom Turner. Oleh karena
itu, kromosom kelaminnya hanya terdiri dari satu kromosom X saja
(XO).


Salah satu kemungkinan penyebab terjadinya sindroma Turner
adalah adanya non disjunction pada saat pembentukan sel telur (ovum).
Akibatnya, dihasilkan satu ovum tanpa kromosom X dan satu ovum
yang terdiri dari dua kromosom X (XX). Pertemuan antara sperma
(haploid) yang mengandung satu kromosom X dengan ovum tanpa
kromosom X, membentuk zigot yang hanya mengandung satu kromo-
som X saja. Perhatikan Gambar 6.10.
46 46,
p o o 1 2 3 4 5
XY XX
normal normal
6 7 8 9 10
non disjunction

23, 23, 24, 22 11 12 13 14 15
X Y XX

spermatozoa ovum 16 17 18 19 20
kromosom
21 22 kelaminnya
45,
hanya terdiri
X dari 1 kromosom X
Gambar 6.10 Non disjunction Gambar 6.11 Karyotipe wanita
penyebab sindrom Turner sindrom Turner

b) Trisomi
Trisomi terjadi pada individu yang mempunyai kelebihan satu Galeri
kromosom dalam sel-selnya (2n +1). Penyebabnya adalah nondisjunc-
Penemuan Down Syndrome
tion pada saat induk mengalami gametogenesis. Trisomi dapat terjadi Si Wajah Mongol
pada autosom maupun pada gonosom. Beberapa contoh trisomi gono-
som pada manusia adalah sindrom Klinefelter (trisomi pada kromo- Kelainan ini pertama kali
ditemukan oleh Seguin pa
som X), sindrom tripel X, dan sindrom XYY (pria XYY). Sementara da tahun 1844. Namun,
itu, beberapa contoh dari trisomi autosom adalah sindrom Down (tri- tanda-tanda klinis kelainan
somi pada autosom 21), sindrom Ewards (trisomi pada autosom 18), ini pertama kali dikemuka-
kan oleh seorang dokter dari
sindrom Patau (trisomi pada autosom 13). Inggris, bernama J. Langdon.
(1) Sindrom Klinefelter Pai, Dasar-dasar Genetika
Individu keturunan penderita sindrom ini dapat terjadi melalui
fertilisasi dari sel telur XX oleh spermatozoa Y atau dari sel telur X
oleh spermatozoa XY.
46, 46, 46, 46,
P XY XX P XY XX

ND ND

23, 23, 24, 22 24, 22 23, 23,
X Y XX XY X X
spermatozoa ovum spermatozoa ovum

47, 47,
F1 XXY F1 XXY

Gambar 6.12 Skema terjadinya sindrom Klinefelter

Mutasi
177

P
46, 46, (2) Sindrom Tripel X
XY XX
Menurut penelitian Jacobs, pada jaringan ovarium banyak sel-sel
non
ovum yang mengandung kromosom XX. Oleh karena itu, sindrom
disjunction tripel X terjadi karena adanya gagal berpisah pada pembentukan
gamet.
23, 23, 24, 22
X Y XX
(3) Sindrom XYY (Pria XYY)
spermatozoa ovum
Individu penderita ini terjadi akibat fertilisasi antara ovum
X dengan spermatozoa hasil gagal berpisah (YY). Zigot yang
dihasilkan adalah XYY sehingga formulasi kromosomnya adalah
47,
F1 XXX 47, XYY. Perhatikan Gambar 6.14.
c) Nullisomi
sindrom Tripel X
Nullisomi adalah individu yang kehilangan sepasang kromosom
Gambar 6.13 Skema terjadinya
homolog (2 kromosom) dalam sel-selnya (2n-2). Biasanya individu
sindrom Tripel X dengan sifat nullisomi mempunyai peluang hidup yang sangat kecil.

Tabel 6.1. Tipe-tipe dan jumlah kromosom pada aneuploidi
46, 46,
P XY XX
Jumlah
Tipe Contoh
kromosom
MI Disomi (normal) 2n AA BB CC
23, 23, 23, 23, Monosomi 2n-1 AA BB C
X Y X X
non ovum
Nullisomi 2n-2 AA BB
disjunction
Polisomi:
MII a. Trisomi 2n+1 AA BB CCC
23, 23, 23 24, b. Dobel trisomi 2n+1+1 AA BBB CCC
X X YY

spermatozoa
c. Tetrasomi 2n+2 AA BB CCCC
d. Pentasomi 2n+3 AA BB CCCCCC
Suryo, Genetika Manusia. hlm 245

47,
d) Tetrasomi
F1 XYY Tetrasomi terjadi pada individu yang mempunyai kelebihan 2
kromosom homolog dalam satu genom (2n +2).
sindrom XYY
Setelah kalian mempelajari mutasi kromosom, kerjakanlah Telisik
Gambar 6.14 Skema terjadinya berikut agar kalian lebih memahaminya.
sindrom XYY

T e l i s i k
Mengelompokkan Mutasi Kromosom

Buat dan lengkapilah bagan yang menunjukkan macam-macam mutasi kromosom, dengan langkah
berikut:
1. Gunakanlah kertas berwarna dan tinta warna.
2. Lengkapi bagan seperti pada contoh dan gunakan catatan atau bagan hasil pekerjaan kalian untuk
memudahkan belajar kalian.


Mutasi kromosom atau
...............................

Perubahan struktur

Euploidi

Poliploid
a.
b.
c.
d.
e.

3. Presentasikan dan jelaskan maksud bagan yang kalian buat di depan kelas.

Berikut ini, kalian akan mempelajari macam-macam mutasi yang
lainnya.
3. Mutasi Somatis dan Mutasi Germinal
Mutasi gen dan mutasi kromosom tentunya terjadi di dalam sel.
Oleh karena itu, berdasarkan jenis sel yang mengalami mutasi
dibedakan menjadi mutasi somatis dan mutasi germinal.
a. Mutasi Somatis
Mutasi somatis adalah mutasi yang terjadi di dalam sel-
sel somatis (sel tubuh). Dengan demikian, perubahan pada
mutan hasil mutasi somatis hanya akan diturunkan dalam sel ccpp.ucr.edu
somatis saja. Contoh: buah apel delicious dan jeruk Washing- Gambar 6.15 Jeruk Washington
ton navel. navel

Mutasi
179

b. Mutasi Germinal
Mutasi germinal adalah mutasi yang terjadi di dalam sel-sel kela-
min. Bila mutasi menghasilkan sifat dominan, maka akan langsung
diekspresikan pada keturunannya. Apabila menghasilkan sifat resesif,
maka ekspresinya akan tersembunyi pada individu yang diploid. Con-
toh: domba Ancon yang berkaki pendek.
Kalian tentunya ingin mengetahui bagaimana cara yang dapat di-
gunakan untuk mengenali mutan, bukan? Untuk itu, lakukanlah tugas
di rubrik Percobaan berikut.

Percobaan
Mengenali Mutan

A. Dasar Teori
Susunan materi genetik di dalam sel mempengaruhi pewarisan sifat pada individu ketu-
runan. Pewarisan sifat terjadi secara terus-menerus atau bersifat kontinyu. Meskipun demikian,
susunan (struktur atau jumlah) materi genetik dapat mengalami perubahan. Peristiwa peruba-
han susunan atau jumlah pada materi genetik ini disebut mutasi. Organisme yang mengalami
mutasi disebut sebagai mutan.
Mutasi menyebabkan fungsi suatu gen menjadi hilang atau berubah dan dapat diamati
dari perubahan yang nampak pada fenotip organisme tersebut. Misalnya, apabila salah satu
enzim yang berperan dalam sintesis pigmen mata suatu organisme tidak berfungsi, maka pig-
men mata tersebut tidak akan dihasilkan. Akibatnya, warna mata akan berubah.
B. Tujuan
Mengenali dan membedakan Drosophila melanogaster normal dan mutan
C. Alat dan bahan
1. Beberapa ekor Drosophila melanogaster
2. Mikroskop atau lup (kaca pembesar)
3. Botol kaca atau plastik
4. Cawan petri
5. Gunting
6. Kuas lukis kecil
7. Eter (bahan pembius) atau kloroform
1. Celupkan kapas pada eter atau kloroform dan guntinglah kertas berbentuk lingkaran
selebar ukuran botol. Buatlah banyak lubang pada kertas tersebut.
2. Masukkan kapas pada botol dan tutuplah dengan kertas yang telah dilubangi.
3. Bius lalat yang akan diamati dengan eter, tetapi jangan sampai mati dengan cara mema-
sukkan lalat buah pada botol dan ditutup.
Catatan: jangan terlalu lama menutup botol agar lalat hanya pingsan dan tidak mati.
4. Bila lalat sudah pingsan, pindahkan ke cawan petri (reetherizer)
5. Ambillah lalat dengan kuas dan amati warna tubuh, warna mata, dan bentuk sayap lalat
buah dengan mikroskop atau lup.
E. Pembahasan
1. Buatlah tabel perbandingan fenotip lalat tersebut.
2. Manakah yang termasuk lalat normal dan lalat mutan?


4. Mutasi Alami dan Mutasi Buatan
Berdasarkan mekanisme terjadinya, ada dua macam mutasi, yaitu
mutasi alami dan mutasi buatan. Untuk lebih jelasnya simak uraian
berikut.
Secara umum, mutasi merupakan perubahan pada suatu indi-
vidu yang berlangsung secara spontan. Namun, dalam kenyataannya,
beberapa individu mengalami mutasi karena pengaruh kondisi atau
agen-agen tertentu yang terdapat dalam lingkungan. Suatu kondisi
atau agen-agen tertentu yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut
mutagen.
a. Mutasi alami
Mutasi alami disebut juga mutasi spontan (spontaneous mutation),
terjadi dengan sendirinya tanpa diketahui penyebabnya secara pasti.
Para ahli genetika meyakini adanya beberapa penyebab mutasi alami
pada suatu organisme, antara lain:
1) Radiasi sinar ultraviolet
2) Radiasi sinar kosmik dari angkasa
3) Zat-zat radioaktif yang masuk ke dalam tubuh
4) Kesalahan pada proses replikasi DNA
b. Mutasi Buatan
Mutasi buatan disebut juga mutasi terinduksi (induced mutation),
yaitu terjadinya mutasi karena disengaja oleh manusia. Mutagen yang
digunakan pada mutasi buatan ini, yaitu: senyawa kimia yang dapat
bereaksi dengan molekul DNA, radiasi sinar ultraviolet, radiasi men-
gion oleh sinar , sinar , sinar , dan sinar yang dipancarkan oleh
isotop radioaktif dari elemen tertentu, serta penyisipan molekul DNA
(rekayasa genetika).
Nah, untuk mengetahui bagaimana mutagen-mutagen tersebut dapat
menyebabkan mutasi pada suatu organisme, simak uraian berikut.
1) Senyawa kimia
Beberapa senyawa kimia yang telah diketahui mempunyai penga-
ruh cukup besar sebagai mutagen, antara lain:
a) Berbagai macam basa dan turunannya
Berbagai macam basa dan turunannya dapat bergabung dengan
molekul DNA pada saat proses replikasi berlangsung. Beberapa jenis di
antaranya dapat meningkatkan frekuensi kesalahan penyusunan sub-
stansi DNA yang menyebabkan terjadinya mutasi, seperti: 5-bromo
urasil yang dapat menyebabkan terjadinya transisi.
b) Asam nitrat (HNO2)
Asam nitrat merupakan mutagen yang berpengaruh, baik secara
langsung maupun tidak langsung pada proses replikasi maupun non-
replikasi DNA. Pengaruhnya terjadi melalui proses deaminasi oksi-
datif, yaitu lepasnya gugus amin (NH2) dari basa nitrogen penyusun

Mutasi
181

asam amino (adenin, sitosin, timin, dan guanin). Selain itu, HNO2
mudah bereaksi dengan adenin sehingga akan menghasilkan senyawa
yang disebut hypoxantin.
c) Senyawa alkil dan hidroksi
Beberapa contoh senyawa alkil dan hidroksil seperti nitrogen,
mustard belerang, metal, nitrosoguanidin, dan etil metanosulfonat
(MMS dan EMS) dapat menyebabkan terjadinya mutasi frame shift.
Sebelum kalian mengetahui macam mutagen yang lain, ikutilah
rubrik Diskusi berikut.
D i s k u s i
Menurut kalian, adakah senyawa-senyawa kimia lain yang berfungsi sebagai mutagen? Jika ada sebutkan.
Kalian dapat melakukan survei ke beberapa situs ilmiah di internet. Diskusikanlah hasil pencarian tersebut
dengan teman kalian.

2) Radiasi sinar ultraviolet
Semua telah mengakui bahwa matahari merupakan sumber energi
Galeri bagi seluruh kehidupan. Tetapi, tahukah kalian dibalik kegunaannya
itu? Sinar matahari ternyata menyimpan bahaya yang sangat mena-
Xeroderma Pigmentosum kutkan. Selain mengakibatkan mutasi alami, radiasi sinar UV dapat
Penyakit Kutukan dari
menyebabkan mutasi buatan.
Langit
Radiasi sinar UV yang berasal dari pancaran sinar matahari meru-
Xeroderma pigmentosum pakan mutagen yang kurang reaktif dan hanya dapat diabsorpsi oleh
(XP) merupakan nama pe-
substansi DNA tertentu, seperti pirin dan pirimidin (terutama timin).
nyakit yang menjadi momok
paling menakutkan sebagian Karena energinya yang relatif lemah, maka radiasi sinar UV hanya
besar orang Eropa yang dapat menembus jaringan tertentu saja, terutama jaringan-jaringan
notabene berkulit putih.
yang berada di bagian permukaan seperti jaringan kulit (integumen).
Penderita tersebut mempu- Meskipun energinya relatif rendah, tetapi radiasi sinar UV merupakan
nyai kelainan tidak dapat
memindah potongan DNA,
mutagen yang potensial. Radiasi sinar UV secara terus menerus dalam
terutama timin, karena rusak jangka waktu tertentu dapat menyebabkan kanker kulit (Xeroderma).
oleh radiasi UV. Beberapa
3) Radiasi mengion
penderitanya mengalami
bercak-bercak hitam pada Beberapa mutagen yang sangat reaktif, berasal dari spektrum elek-
kulit di seluruh tubuhnya. tromagnetik. Spektrum tersebut terdiri dari sinar-sinar dengan panjang
Bahkan, seorang anak
gelombang yang sangat pendek (di bawah 0,1 μm). Contohnya: sinar ,
di USA yang menderita
penyakit ini, harus tinggal sinar , sinar , dan sinar . Sinar-sinar tersebut juga berenergi cukup
diruangan yang gelap. tinggi dibandingkan energi sinar UV. Oleh karena itu, sinar-sinar terse-
Kulitnya sangat sensitif apa but mampu menembus jaringan tubuh lebih dalam dibanding sinar
bila terkena sinar matahari.
Apabila sinar matahari me UV. Radiasi mengion oleh sinar-sinar dengan gelombang pendek, ter-
ngenai kulitnya, maka akan bukti dapat menyebabkan mutasi. Berdasarkan hasil penelitian H. J.
memicu tumbuhnya tumor- Muller terhadap Drosophila melanogaster, beberapa perlakuan meng-
tumor baru.
gunakan radiasi sinar X dapat menyebabkan kematian (letal) pada Dro-
id.wikipedia.org sophila melanogaster.
4) Penyisipan molekul DNA (Rekayasa genetika)
Beberapa mekanisme untuk menyusun atau merombak molekul
DNA (termasuk mutasi buatan), biasanya diterapkan pada organisme


uniseluler, seperti Escherichia coli. Rekayasa genetika banyak diterapkan
di bidang bioteknologi untuk menghasilkan berbagai produk, seperti
macam-macam hormon, enzim, dan vaksin.
5. Mutasi Missense, Non-sense, Netral, dan Diam
Selain berdasarkan materi hereditas, jenis sel, dan mekanisme ter-
jadinya, mutasi dibedakan pula berdasarkan efek atau pengaruh yang
ditimbulkan.
a. Mutasi Diam (Silent Mutation)
Mutasi diam merupakan perubahan urutan nukleotida yang ti-
dak mengubah asam amino yang dihasilkan. Misalnya, kodon penentu
asam amino glisin (GGC) berubah menjadi kodon GGU, yang tetap
akan mengkode asam amino glisin. Perhatikan Gambar 6.16 (a dan b).
b. Mutasi Netral
Mutasi netral merupakan perubahan urutan nukleotida yang meng-
hasilkan asam amino berbeda, namun tetap mempunyai fungsi tidak
jauh berbeda (ekivalen). Misalnya, kodon penentu asam amino lisin
(AAG) berubah menjadi kodon penentu Tipe Liar
asam amino arginin (CGG). Perhatikan
Gambar 6.16 (a dan c). Kedua asam ami- a A U G A A G U U U G G C U A A
no tersebut mempunyai sifat yang hampir mRNA
sama, yaitu bersifat basa dan umumnya Protein Met Lys Phe Gly stop
tidak mengubah fungsi protein.
c. Mutasi Missense (mutasi salah A U G A A G U U U G G U U A A
arti) b
Met Lys Phe Gly stop
Mutasi missense merupakan peruba-
han urutan nukleotida yang menyebabkan
perubahan pada asam amino yang dihasil-
A U G C G G U U U G G U U A A
kan. Misalnya, kodon yang akan meng- c
kode asam amino glisin (GGC) berubah Met Arg Phe Gly stop
menjadi kodon pengkode serin (AGC).
Perhatikan Gambar 6.16 (a dan d).
A U G A A G U U U A G C U A A
d. Mutasi Non sense (mutasi tanpa d
arti) Met Lys Phe Ser stop
Mutasi non sense merupakan perubah-
an urutan nukleotida yang membentuk
salah satu dari 3 macam stop codon (UAA, A U G U A G U U U G G C U A A
e
UAG, dan UGA), sehingga proses sintesis
Met stop
protein berhenti. Perhatikan Gambar 6.16
(a dan e). Mutasi ini dapat menghasilkan
Gambar 6.16 a) translasi
protein yang lebih pendek dan biasanya normal, b) mutasi diam, c) mutasi
kurang fungsional. netral, d) mutasi salah arti, dan
e) mutasi tanpa arti
Setelah kalian mempelajari macam-macam mutasi dan penyebab-
nya, ikutilah rubrik Uji Kompetensi berikut ini.

Mutasi
183

Uji Kompetensi 3. Sebutkan dan jelaskan macam mutasi ber-
dasarkan jenis sel yang mengalami mutasi
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. dan berdasarkan efek yang ditimbulkan.
1. Kapan istilah mutasi mulai digunakan dalam 4. Sebutkan dan jelaskan macam-macam
ilmu genetika? Jelaskan. mutasi gen.
2. Apakah perbedaan antara mutasi gen dan 5. Sebutkan macam-macam aneuploidi.
mutasi kromosom?

B. Dampak Mutasi pada Salingtemas (Sains, Ling-
kungan, Teknologi, dan Masyarakat)
Mutasi merupakan penyebab adanya variasi genetik. Mutasi mem-
punyai dampak terhadap sains, lingkungan, teknologi, dan masyarakat
atau manusia (salingtemas). Tidak selamanya, mutasi membawa dam-
pak yang menguntungkan dalam kehidupan. Mutasi dapat pula mem-
punyai dampak yang merugikan.
Mc Laren & Lissa, Heath Biology. hlm. 182

1. Dampak Positif Mutasi Buatan dan Mutasi Alami
Sebagian besar peristiwa mutasi yang terjadi di alam ini adalah mu-
tasi buatan, karena mutasi alami merupakan peristiwa yang sangat ja-
rang terjadi. Dewasa ini, mutasi buatan telah banyak diterapkan dalam
berbagai bidang kehidupan, terutama yang berkaitan dengan rekayasa
genetika dan penggunaan beberapa sinar bergelombang pendek. Mu-
tasi buatan dinilai lebih memberikan keuntungan dibanding mutasi
alami. Hal ini disebabkan, mutasi buatan merupakan kejadian yang
(a) (b)
dapat direncanakan dan diprogram sebelumnya. Oleh karena itu, hasil
Gambar 6.17 (a) bunga
snapdragon diploid dan (b) yang diperoleh sesuai dengan yang diinginkan dan berbagai kemungki-
bunga snapdragon tetraploid
nan yang tidak diharapkan dapat diminimalkan.
Adanya peristiwa mutasi menyebabkan dilakukannya penelitian
lebih lanjut. Akibatnya, ilmu pengetahuan dan teknologi semakin
berkembang. Beberapa keuntungan dan hasil teknologi mutasi, yaitu:
a. Tanaman Poliploid
Selain buah tanpa biji, hasil mutasi buatan pada tumbuhan adalah
tanaman poliploid. Pada umumnya, tanaman poliploid berukuran leb-
ih besar (buah atau bunganya) dan lebih sehat. Misalnya, pada tanam-
an padi, gandum, bunga lili, bunga “snapdragon”(Gambar 6.17), dan
kentang.
b. Keragaman Fenotip Tanaman
www.malaysia.or.kr

Pada umumnya, mutasi buatan sangat penting bagi kehidupan di
bumi. Salah satunya adalah semakin beranekaragamnya fenotip tana-
man, melalui budidaya tanaman. Misalnya semangka tanpa biji (Gam-
Gambar 6.18 Semangka bar 6.18.
tanpa biji merupakan salah satu
keragaman fenotip. Nah, untuk lebih memahami adanya keuntungan dari mutasi
buatan, lakukanlah rubrik Telisik berikut ini.


T e l i s i k
Mencari Informasi Tanaman Hasil Mutasi Buatan

Untuk menambah informasi dan pengetahuan terkini tentang tanaman budidaya hasil pengembangan
mutasi buatan, kalian dapat melakukan langkah-langkah sebagai berikut:
1. Siapkanlah alat tulis dan bila perlu bawalah alat pemotret.
2. Kunjungilah salah satu produsen tanaman hias di sekitar daerah tempat tinggalmu.
3. Carilah informasi kepada produsen tersebut, tentang: jenis-jenis tanaman yang dijual (diproduksi),
adakah tanaman jenis baru hasil budidaya, dan bagaimana cara menghasilkan tanaman jenis baru
tersebut. Apakah mereka melakukan teknik mutasi buatan dalam mengembangkan tanaman budi-
daya mereka?
4. Bawalah gambar atau foto yang kalian peroleh. Laporkan dan presentasikan hasil survei kalian di
depan teman dan guru kalian.

c. Varian Baru
Mutasi alami dapat menghasilkan individu yang mempunyai sifat
atau fenotip berbeda dengan anggota spesies yang sama, namun tetap

Day, Genetika, hlm. 33
mempunyai kondisi yang sehat. Misalnya, pada jenis ikan tertentu dan
landak yang tidak berpigmen (albino) sehingga warna tubuhnya ber-
beda dengan warna tubuh anggota spesies yang normal.
d. Pengembangan Bioteknologi Gambar 6.19 Landak albino
Salah satu upaya pengembangan bioteknologi adalah rekayasa hasil mutasi

genetika, yaitu melalui penyisipan molekul DNA ke dalam sel. Me-
kanisme rekayasa genetika dan produk yang dihasilkan akan dibahas
lebih lanjut pada bab bioteknologi.
2. Dampak Negatif Mutasi
Kalian tentunya masih ingat, bahwa mutasi yang terjadi pada
suatu organisme dapat mengubah bahkan merusak susunan DNA.
Mutasi yang terjadi secara alami seringkali merugikan, baik bagi or-
ganisme yang menjadi mutan maupun lingkungan sekitar yang ikut
terpengaruh karena munculnya organisme baru.
a. Kematian Mutan (Letal)
Mutasi alami lebih berbahaya karena organisme mutan dapat
mengalami kematian. Hal ini tidak dapat dicegah, karena mutasi alami
terjadi secara tiba-tiba dan acak. Artinya, apabila mutasi terjadi pada
suatu spesies maka tidak semua organisme dalam satu spesies tersebut
ikut mengalami perubahan, melainkan hanya salah satu atau beberapa
organisme saja. Peristiwa mutasi pada tingkat spesies seringkali me-
munculkan varian baru dalam suatu spesies. Oleh karena itu, beberapa
ahli beranggapan bahwa mutasi merupakan sumber adanya evolusi
(evolusi akan dibahas pada bab berikutnya).

Mutasi
185

b. Kelainan, Cacat, atau Sindrom
Mutasi buatan melalui radiasi dapat pula memunculkan sifat-sifat
yang tidak menguntungkan, misalnya menyebabkan mutan cacat sejak
lahir (terratogen). Kalian telah mengetahui sebelumnya, bahwa domba
berkaki pendek dapat dihasilkan melalui mutasi germinal. Demikian
juga pada manusia, mutasi alami menyebabkan adanya kelainan atau
sindrom yang merugikan.

Suryo, Genetika Manusia. hlm. 248 & 261
www.kompas.com

a b

Gambar 6.20 (a) penderita sindrom down dan (b) penderita Klinefelter

Tabel 6.2. Sindrom pada Manusia Akibat Perubahan Kromosom

No. Perubahan Formula
Sindrom Ciri-ciri
kromosom kromosom
1 Aneuploidi 45,XO Turner Tubuh pendek, dada lebar, pinggul sempit, ciri seks
Monosomi sekunder (payudara) tidak berkembang, tingkat
intelegensi (IQ) rendah, hormon-hormon reproduksi
berkurang. Wanita penderita ini bersifat mandul (ste-
ril), artinya tidak mampu menghasilkan keturunan.
2 Trisomi autosom 47, +21 Down Cacat mental dengan adanya lipatan pada kelopak
a. trisomi 21 mata (epikantus) yang menyerupai kelopak mata
orang mongol, tingkat IQnya (intelejensi) rendah (25-
b. trisomi 13 75) dan umumnya IQ < 40.
47, +13 Patau Cacat mental, mata kecil, kelainan otak, jantung,
ginjal, dan usus, serta rusaknya tangan dan kaki.
c. trisomi 18
47, +18 Edward Cacat mental, abnormalitas pada telinga, rahang
bawah, mulut kecil, dan ginjal ganda. Pada usia 6
bulan, penderita mengalami kematian.


3 Trisomi 47,XXY Klinefelter Pada pria, dada sempit, pinggul lebar, seks sekunder
gonosom 48,XXXY (kumis dan jenggot) tidak berkembang, testis menge-
49,XXXXY cil, bersifat steril (mandul), dan intelegensi rendah.
Organ reproduksi dan ciri seks sekunder tidak
47,XXX Tripel X berkembang, menstruasi sangat tidak teratur, intele-
(wanita gensi rendah, dan bersifat fertil (subur atau dapat
super) menghasilkan keturunan).
47,XYY Pria XYY Tubuh relatif tinggi dan sejak anak-anak sudah
menunjukkan sifat yang lebih agresif daripada laki-
laki normal. Pria XYY merasa senang jika orang lain
disakitinya.
4 Delesi 46,XY,5p_ Pria cri du Gangguan mental, muka lebar, hidung mirip pelana,
chat letak kedua mata saling berjauhan, dan IQ rendah
46,XX,5p_ Wanita cri (20-40).
du chat
Suryo, Genetika Manusia, hlm. 251 (dengan Pengembangan).

Setelah kalian mengetahui adanya kelainan atau sindrom pada
manusia akibat mutasi alami, lakukanlah rubrik Diskusi berikut ini.

D i s k u s i
Bagaimanakah sebaiknya kalian bersikap terhadap penderita sindrom akibat mutasi? Diskusikan argumen
kalian bersama kelompok kalian dan presentasikan di depan kelas.

c. Membahayakan lingkungan
Meskipun mempunyai sifat-sifat yang unggul, tanaman hasil
pengembangan mutasi buatan tidak selamanya menguntungkan bagi
lingkungan. Misalnya, tanaman padi hasil mutasi buatan melalui pe-
nyisipan DNA atau gen dapat tumbuh dengan baik, resisten (tahan)
terhadap gulma, herbisida, atau serangga pengganggu. Akan tetapi, be-
berapa ahli mengatakan, bahwa gen-gen pembentuk sifat unggul tanam-
an tersebut dapat berpindah pada tanaman gulma. Akibatnya, gulma
menjadi bersifat unggul atau tumbuh subur dan akan memenuhi la-
han, serta sulit untuk dibasmi.
Nah, untuk memahami bagaimana dampak mutasi terhadap ling-
kungan, diskusikanlah permasalahan berikut.

D i s k u s i
Bersama teman sebangku kalian, diskusikanlah apakah mutasi dapat menghasilkan spesies baru?
Apakah yang akan terjadi apabila setiap mutasi menghasilkan spesies baru? Adakah dampaknya bagi
kelangsungan hidup suatu spesies?

Mutasi
187

Selanjutnya, untuk menguji pemahaman kalian tentang dampak
mutasi, ikutilah rubrik Uji Kompetensi berikut.

Uji Kompetensi 2. Sebutkan dampak negatif dan positif dari
mutasi alami.
3. Sebutkan dampak negatif dan positif dari
mutasi buatan.
1. Mengapa mutasi buatan dianggap lebih
4. Jelaskan dampak mutasi alami pada ma-
menguntungkan dibandingkan mutasi alami?
nusia? Berikan contohnya.
Berikan pendapat kalian.
5. Berikan contoh-contoh tanaman poliploid
hasil mutasi buatan.

Ikhtisar
1. Mutasi adalah peristiwa perubahan susunan materi genetik (gen atau kromosom) pada suatu
organisme dan sifat yang dihasilkan akan diturunkan dari satu generasi ke generasi berikutnya.
2. Mutasi dapat dibedakan berdasarkan materi hereditasnya (mutasi gen dan mutasi kromosom),
berdasarkan jenis selnya (mutasi somatis dan mutasi germinal), berdasarkan mekanisme terjadinya
(mutasi alami dan mutasi buatan), dan berdasarkan efek atau pengaruh yang ditimbulkan (mutasi
missense, non sense, mutasi netral, dan diam).
3. Mutasi gen adalah mutasi yang terjadi perubahan satu atau beberapa nukleotida di dalam gen,
terdiri atas: transisi, transversi, dan mutasi frame shift.
4. Mutasi kromosom adalah mutasi yang terjadi karena perubahan struktur kromosom dan jumlah
kromosom.
5. Mutasi yang terjadi akibat perubahan struktur kromosom, yaitu delesi (delesi terminal dan interkalar),
duplikasi, inversi (inversi parasentris dan perisentris), serta translokasi (translokasi tunggal,
perpindahan, resiprok, dan Robertson).
6. Translokasi Robertson, terdiri atas: fisi, yaitu bergabungnya dua kromosom homolog menjadi satu, dan
fusi (disebut juga disosiasi kromosom) yang terjadi apabila suatu kromosom membelah menjadi dua.
7. Mutasi kromosom yang terjadi akibat perubahan jumlah kromosom, meliputi: euploidi dan
aneuploidi.
8. Euploidi adalah perubahan yang meliputi seperangkat genom, dimana jumlah set kromosom
individu merupakan kelipatan dari jumlah set kromosom dasar (kromosom haploid) yang terdiri atas
monoploid (1n) dan poliploid yang terdiri dari triploid (3n), tetraploid (4n), dan seterusnya.
9. Aneuploidi adalah perubahan dimana suatu individu mempunyai kekurangan atau kelebihan
kromosom dibandingkan dengan individu diploid normal. Aneuploidi biasanya diakibatkan oleh
adanya nondisjunction dari satu pasang kromosom homolog dan terdiri atas: nullisomi (2n-2),
monosomi (2n-1), trisomi (2n+1), dan tetrasomi (2n+2).
10. Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi di dalam sel-sel somatik (sel-sel tubuh) dan hanya akan
diteruskan dalam sel tubuh saja.
11. Mutasi germinal adalah mutasi yang terjadi di dalam sel-sel gamet. Jika hasilnya berupa sifat
dominan akan langsung diekspresikan pada keturunan berikutnya. Jika berupa sifat resesif, pada
individu yang diploid akan tertutup.


12. Mutasi alami atau mutasi spontan (spontaneous mutation), terjadi dengan sendirinya tanpa
diketahui penyebabnya secara pasti.
13. Mutasi buatan atau mutasi terinduksi (induced mutation), adalah mutasi yang disebabkan oleh
mutagen, seperti senyawa kimia (berbagai macam basa dan turunannya, asam nitrat atau HNO2,
senyawa alkil dan hidroksi), radiasi sinar ultraviolet, radiasi mengion, dan penyisipan molekul DNA
(Rekayasa genetika).
14. Mutasi yang terjadi secara alami seringkali merugikan, baik bagi organisme yang menjadi mutan
maupun lingkungan sekitar yang ikut terpengaruh karena munculnya organisme baru.
15. Mutasi buatan dinilai lebih memberikan keuntungan dibanding mutasi alami, karena mutasi buatan
merupakan kejadian yang dapat direncanakan dan diprogram sebelumnya. Hasil yang diperoleh
sesuai dengan yang diinginkan dan berbagai kemungkinan yang tidak diharapkan dapat
diminimalkan.
16. Dampak positif dari mutasi buatan dan mutasi alami yaitu dihasilkannya tanaman poliploid, aneka
ragam fenotip tanaman, varian baru, dan pengembangan bioteknologi.
17. Dampak negatif dari mutasi yaitu menyebabkan kematian mutan (letal), kelainan, cacat, atau
sindrom, dan dapat membahayakan lingkungan.perkembangan

Alel Anggota dari pasangan gen Mutagen Kondisi atau benda penyebab terjadinya
mutasi
Aneuploidi Perubahan dimana suatu individu
mempunyai kekurangan atau kelebihan kromosom Mutan Organisme yang mengalami mutasi dan
dibandingkan individu diploid normal memperlihatkan fenotip baru hasil mutasi

DNA Asam deoxiribonukleat atau Deoxiribo Nucleic Nondisjunction Peristiwa gagal berpisah, dimana
Acid, pembawa materi sifat pada individu kromosom mengalami kelainan pada proses
replikasi yang mengakibatkan terjadinya mutasi
Euploidi Perubahan yang meliputi seperangkat
genom, dimana jumlah set kromosom individu Sentromer Bagian tengah dari kromosom dan
merupakan kelipatan dari jumlah set kromosom merupakan tempat melekatnya benang-benang
dasar (kromosom haploid) spindel

Frame shift Salah satu bentuk mutasi titik, Sindrom Kelainan genetik akibat mutasi dan bersifat
disebabkan oleh penambahan atau pengurangan menurun
nukleotida (basa nitrogen) dalam DNA
Somatis Sel-sel tubuh (bersifat diploid)
Germinal Sifat yang berhubungan dengan sel
kelamin (bukan sel tubuh atau sel somatis)

Mutasi
189

Ulangan Harian

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 4. Transversi
5. Delesi basa tunggal
1. Peristiwa yang mempunyai hubungan pal- yang termasuk cara-cara terjadinya mutasi
ing erat dengan mutasi adalah . . . . gen adalah . . . .
a. respirasi a. 1,2,3
b. ekologi b. 1,3,5
c. evolusi c. 2,3,4
d. diferensiasi d. 2,4,5
e. regulasi e. 1,3,4
2. Mutasi seringkali diartikan sebagai peris- 6. Organisme yang mengalami perubahan
tiwa . . . . akibat mutasi, disebut . . . .
a. berpindahnya satu substansi DNA dari a. mutagen
satu kromosom ke kromosom lain b. mutan
b. berubahnya DNA sel anak yang ter- c. aneuploidi
jadi secara tiba-tiba dan diwariskan ke d. anisogami
generasi berikutnya e. nullisomi
c. rusaknya susunan DNA karena radiasi
7. Salah satu contoh mutasi kromosom adalah
sinar X
delesi, yaitu . . . .
d. berubahnya susunan basa dalam
a. hilangnya sebagian (segmen) kromo-
DNA
som karena patah
e. kemampuan suatu organisme untuk
b. bertambahnya materi kromosom pada
bertahan hidup
kromosom normal
3. Berdasarkan materi hereditas yang dike- c. hilangnya sentromer kromosom
nainya, mutasi dibedakan menjadi . . . . d. berkurangnya jumlah kromosom
a. mutasi gen dan mutasi kromosom e. terulangnya susunan gen pada bagian
b. mutasi somatis dan mutasi germinal kromosom yang lain
c. mutasi missense dan mutasi non sense
8. Delesi yang diakibatkan oleh terjadi 2 patah-
d. mutasi gen dan mutasi frame shift
an di bagian tengah kromosom, disebut . . . .
e. mutasi kromosom dan mutasi titik
a. delesi parasentris
4. Berubahnya susunan basa akibat basa pir- b. delesi terminal
imidin digantikan oleh basa purin atau se- c. delesi perisentris
baliknya, disebut . . . . d. delesi termosentris
a. transfusi e. delesi interkalar
b. transisi
9. Perhatikan macam-macam peristiwa beri-
c. transversi
kut . . . .
d. translokasi
(1) Delesi
e. inversi
(2) Duplikasi
5. Berikut ini merupakan cara-cara terjadinya (3) Induksi
mutasi: (4) Translokasi
1. Duplikasi (5) Transkripsi
2. Transisi yang termasuk mutasi kromosom, antara
3. Inversi lain . . . .


a. 1,2,3 c. aneuploidi
b. 1 dan 3 d. poliploid
c. 2 dan 4 e. tetraploid
d. 4 saja 14. Kelainan yang terdapat pada manusia,
e. semua benar karena kekurangan satu kromosom tunggal
10. 1 a b c d e f g pada sel kelaminnya, disebut . . . .
a b e d c f g a. sindrom Edward
2
b. sindrom Klinefelter
3
a d c b e f g c. pria XXY
d. sindrom Down
Jenis mutasi yang ditunjukkan pada gam-
e. sindroma Turner
bar no 2 dan 3 adalah . . . .
a. delesi interkalar dan terminal 15. Apabila suatu individu mempunyai 3 per-
b. inversi parasentris dan perisentris angkat kromosom (3n) dalam sel somatis-
c. translokasi tunggal dan resiprok nya, disebut . . . .
d. translokasi Robertson dan perpindahan a. tetraploid
e. delesi basa tunggal dan insersi basa b. triploid
tunggal c. poliploid
d. aneuploid
11. Selain terjadi pada tingkat gen dan kromo-
e. euploid
som, mutasi dapat juga terjadi di dalam sel.
Mutasi yang terjadi di dalam sel dibedakan 16. Terjadinya patahan pada dua kromosom
menjadi . . . . homolog, kemudian bagian yang patah sa-
a. mutasi frame shift dan mutasi titik ling bertukar merupakan peristiwa translo-
b. mutasi alami dan buatan kasi . . . .
c. mutasi somatis dan germinal a. tunggal
d. mutasi gen dan kromosom b. perpindahan
e. mutasi missense dan mutasi non sense c. resiprok
d. ganda
12. Aberasi kromosom atau mutasi kromosom
e. parasentris
dapat terjadi karena perubahan struktur
dan jumlah kromosom. Mutasi kromosom 17. Segala sesuatu yang dapat menyebabkan
akibat perubahan jumlah kromosom, dibe- terjadinya mutasi disebut . . . .
dakan menjadi . . . . a. mutan
a. transisi dan transversi b. polutan
b. delesi dan duplikasi c. mutagen
c. translokasi dan inversi d. agen
d. aneuploidi dan euploidi e. poligen
e. monoploid dan poliploid 18. Mutagen yang bersifat sangat reaktif adalah
13. Suatu keadaan dimana individu mempu- ....
nyai sel kromosom yang merupakan ke- a. basa dan turunannya
lipatan dari jumlah kromosom individu b. DNA
normal (haploid) disebut . . . . c. sinar , , dan
a. euploidi d. sinar ultraviolet
b. monoploid e. senyawa alkil dan hidroksi

Mutasi
191

19. Kodon penentu asam amino glisin (GGC) B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
berubah menjadi kodon penentu asam
amino glisin yang lain (GGG). Mutasi 1. Jelaskan dengan gambar, peristiwa insersi
tersebut berupa . . . . basa tunggal.
a. mutasi missense 2. Sebutkan 4 macam penyebab terjadinya
b. mutasi non sense perubahan struktur kromosom.
c. mutasi netral
3. Sebutkan dan jelaskan apa yang dimaksud
d. delesi
dengan delesi kromosom.
e. silent mutation
4. Sebutkan dan jelaskan apa yang dimaksud
20. Berikut adalah dampak mutasi bagi kehidup-
dengan translokasi kromosom.
an:
1. Cacat bawaan 5. Gambarkan skema terjadinya mutasi aki-
2. Tanaman buah tanpa biji bat duplikasi kromosom.
3. Berbagai produk hormon 6. Berikan salah satu contoh peristiwa mono-
4. Berbagai produk vaksin somi dan jelaskan proses terjadinya.
5. Penyakit menurun
7. Bagaimanakah terjadinya sindrom Klinefelter?
Manakah yang merupakan hasil dari proses
mutasi alami? 8. Jelaskan mengapa sinar UV dikategorikan
a. 1 dan 5 sebagai mutagen yang lemah?
b. 2 dan 4 9. Jelaskan perbedaan antara mutasi alami
c. 1 dan 3 dengan mutasi buatan.
d. 2 dan 5
10. Sebutkan dan jelaskan macam-macam mu-
e. 1,2 dan 3
tagen yang menyebabkan terjadinya mutasi
alami dan mutasi buatan.


Latihan Ulangan Akhir Semester I

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. c. 3
d. 4
e. 5
1. Bagian biji yang berfungsi untuk memasuk-
kan air dan gas-gas terlarut, serta merupakan 5. Alat yang digunakan untuk mengukur per-
tempat masuknya inti sperma saat pembua- tumbuhan primer batang disebut ….
han disebut …. a. termometer
a. hilum b. auksanometer
b. endosperma c. hidrometer
c. mikropil d. hygrometer
d. epikotil e. hand refraktometer
e. hipokotil
6. Pertumbuhan sangat cepat yang terjadi jika
2. Yang merupakan bagian pokok dari embrio tumbuhan berada di tempat gelap disebut
adalah …. ….
a. mikropil a. ﬁsiologi
b. radikula b. etiolasi
c. skutelum c. deﬁsiensi
d. ovarium d. organogenesis
e. hilum e. morfogenesis
3. Bagian akar embrio padi terbungkus oleh 7. Dari kelima pilihan berikut, manakah yang
lapisan …. merupakan pernyataan yang benar tentang
a. radikula hormon?
b. skutelum a. Tidak pernah bersifat menghambat
c. koleoptil pertumbuhan.
d. koleorhiza b. Merupakan senyawa anorganik.
e. kaulikulus c. Fitohormon bukan termasuk jenis
hormon karena dapat menghambat
4. pertumbuhan.
1
d. Hormon dapat mengendalikan aktivitas
gen.
e. Sel-sel hanya memproduksi hormon
dan tidak akan dipengaruhi oleh
2 hormon yang dihasilkan.
5 3 8. Berdasarkan lamanya penyinaran matahari,
4 mangga dan mawar merupakan contoh
tumbuhan hari …
a. pendek dan netral
b. pendek dan panjang
Sistem jaringan yang akan membentuk me- c. panjang dan pendek
ristem dasar ditunjukkan oleh nomor …. d. panjang dan sedang
a. 1 e. netral dan pendek
b. 2

193

9. Salah satu sifat enzim adalah berbentuk ko- 14. Molekul yang akan membentuk gula pada
loid, karena enzim merupakan molekul …. reaksi gelap adalah ….
a. karbohidrat a. H2O
b. lemak b. O2
c. minyak c. C6H12O6
d. vitamin d. CO2
e. protein e. ATP
10. Pernyataan yang benar tentang pengaruh 15. Kromosom bakteri berbeda dengan kromo-
konsentrasi enzim terhadap kerja enzim som manusia, terutama karena kromosom
adalah …. bakteri berbentuk ….
a. konsentrasi enzim tidak berpengaruh a. silinder
terhadap kecepatan reaksi b. sirkuler
b. hubungan kerja enzim dengan c. rantai lurus
konsentrasi enzim berbanding terbalik d. rantai bercabang
c. kecepatan reaksi beberapa enzim adalah e. spiral bercabang
sama, jika mempunyai konsentrasi yang
sama 16.
d. konsentrasi enzim yang tinggi akan
mempercepat reaksi secara linear
e. konsentrasi enzim hanya berpengaruh
jika dalam kadar sangat rendah Bentuk kromosom seperti terlihat pada
11. Fotosistem I hanya dapat menyerap panjang gambar adalah ….
gelombang cahaya sebesar …. a. telosentris
a. 680 nm b. metasentris
b. 260 nm c. akrosentris
c. 700 nm d. sub metasentris
d. 800 nm e. asentris
e. 750 nm 17. Molekul pembawa informasi genetik dari
12. NADPH hasil reaksi terang akan masuk ke DNA menuju ribosom untuk melanjutkan
dalam tahapan …. proses translasi adalah ….
a. aliran elektron siklis a. RNA m
b. aliran elektron non-siklis b. RNA r
c. siklus Calvin c. RNA t
d. kemosintesis d. DNA polimerase
e. glikolisis e. RNA polimerase

13. Molekul anggota rantai transport elektron 18. Berikut ini adalah jenis-jenis enzim.
selama aliran elektron non-siklis adalah …. 1) lipase
a. plastokuinon, kompleks sitokrom, dan 2) helikase
plastosianin 3) piruvat kinase
b. feredoksin, kompleks sitokrom, dan 4) hidrolase
plastosianin 5) primase
c. fotosistem I 6) polimerase
d. fotosistem II
Yang berperan dalam replikasi DNA adalah
e. NADPH
enzim nomor ….


a. 1, 3, dan 5 pembelahan sel ….
b. 1, 3, dan 4 a. profase
c. 4, 5, dan 6 b. metafase
d. 2, 5, dan 6 c. anafase
e. 3, 4, dan 5 d. telofase
e. sitokinesis
19. Tahapan yang membentuk kompleks antara
promoter, RNA polimerase, dan faktor 23. Proses yang terjadi pada anafase adalah ….
transkripsi adalah …. a. struktur kromatid yang berpisah
a. elongasi berbentuk seperti huruf X
b. terminasi b. kromatid saudara berpisah dan menuju
c. inisiasi ke satu kutub
d. replikasi c. mikrotubulus menarik kromatid-kro-
e. translasi matid ke arah kutub sel yang saling
berlawanan
20. Urutan basa nukleotida yang dihasilkan dari d. kromatid belum berfungsi sebagai
proses transkripsi DNA template, dengan kromosom lengkap
urutan basa SATGATTASTTS adalah …. e. kromosom yang dihasilkan belum
a. GTASTAATGAAG mempunyai sifat identik secara genetik
b. TSATSGGTGSSG
c. ASGTSGGSAGGA
24.
d. GUASUAAUGAAG
e. GTUSTUUTGUUG
21. Pernyataan yang benar tentang interfase
adalah ….
a. sebenarnya tidak diperlukan untuk per-
siapan pembelahan
b. tingkah laku kromosom belum jelas
c. merupakan fase terakhir dalam pembe-
lahan mitosis Pembelahan sel (sitokinesis) seperti terlihat
d. terdiri dari 2 tahapan, yaitu fase per- pada gambar terjadi pada ….
tumbuhan primer dan fase pertumbu- a. bakteri
han sekunder b. hewan
e. profase merupakan bagian dari inter- c. tumbuhan
fase d. semua organisme
e. virus
22.
25. Berikut ini yang merupakan ciri pembe-
lahan meiosis adalah ….
a. terjadi melalui satu rangkaian tahapan
b. menghasilkan 2 sel anakan yang iden-
tik
c. berfungsi untuk melipatgandakan
jumlah kromosom
d. pada tumbuhan, terjadi pada putik dan
benang sari
Gambar tersebut menunjukkan tahapan e. pada hewan, terjadi pada sel-sel soma-
tik (sel tubuh)

195

26. Hasil spermatogenesis yang bersifat haploid a. manusia, belalang, kepik
adalah …. b. ayam, reptil, ikan
a. spermatid dan spermatosit sekunder c. belalang, kupu-kupu, ayam
b. spermatosit primer dan spermatogo- d. manusia, kupu-kupu, belalang
nium e. kupu-kupu, ikan, reptil
c. spermatosit primer dan spermatosit
sekunder 32. Hemofilia merupakan salah satu kelainan
d. spermatozoa dan spermatosit primer yang disebabkan oleh alel resesif pada gono-
e. spermatozoa dan spermatosit sekunder som X. Perkawinan antara wanita carrier
dengan pria normal akan menghasilkan ke-
27. Perbandingan fenotip epistasis dominan turunan dengan perbandingan fenotip ....
adalah …. a. 25 % perempuan normal : 25 % perem-
a. 9 : 3 : 3 : 1 puan carrier : 25 % laki-laki normal :
b. 12 : 3 : 1 25 % laki-laki haemofili
c. 9 : 3 : 4 b. 50 % perempuan normal : 25 % perem-
d. 15 : 1 puan carrier : 25 % laki-laki normal
e. 13 : 3 c. 50 % perempuan normal : 50 % laki-
laki normal
28. Sifat yang tersembunyi dan akan muncul d. 25 % perempuan normal : 25 % perem-
pada beberapa generasi selanjutnya disebut puan carrier : 50 % laki-laki normal
…. e. semua keturunan normal
a. epistasis
b. hipostasis 33. Perkawinan antara laki-laki bergolongan
c. komplementaer darah A (IA IA) dengan perempuan bergolong-
d. atavisme an darah AB (IB IA), akan menghasilkan ke-
e. interaksi gen turunan dengan perbandingan fenotip ....
a. 25% golongan darah A : 50% golongan
29. Contoh peristiwa tautan pada kromosom Y darah B : 25% golongan darah AB
adalah …. b. 50% golongan darah A : 50% golongan
a. hypertrichosis darah AB
b. anemia c. 50% golongan darah B : 50% golongan
c. hemofilia darah AB
d. buta warna d. 50% golongan darah A : 50% golongan
e. sindrom down darah B
e. 50% golongan darah A : 25% golongan
30. Pindah silang tunggal akan menghasilkan darah B : 25% golongan darah AB
empat macam gamet, yaitu ….
a. 1 gamet tipe parental dan 3 gamet tipe 34. Berikut ini upaya-upaya untuk menghindari
rekombinasi kelainan menurun:
b. 2 gamet tipe parental dan 2 gamet tipe 1) menghindari perkawinan antara kelu-
rekombinasi arga dekat
c. 3 gamet tipe parental dan 1 gamet tipe 2) peningkatan gizi
rekombinasi 3) tidak menikahkan orang yang mengala-
d. semuanya gamet tipe parental mi gangguan mental
e. semuanya gamet tipe rekombinasi 4) menggunakan peta silsilah
5) perbaikan tempat tinggal
31. Penentuan jenis kelamin tipe ZW, dijumpai
Yang termasuk upaya eugenetika adalah ….
pada ….
a. 1, 2, 3


b. 2, 4, 5 a. 1, 2, dan 3
c. 1, 3, 4 b. 3, 4, dan 5
d. 3, 4, 5 c. 1, 2, 3, dan 4
e. 2, 3, 4 d. 2 saja
e. 1, 2, 3, 4, dan 5
35. Contoh terjadinya perubahan jumlah kro-
mosom adalah .... 40. Mutasi yang menyebabkan perubahan
a. translokasi susunan nukleotida dan menyebabkan pe-
b. inversi rubahan asam amino yang dihasilkan dise-
c. trisomi but ….
d. duplikasi a. missense
e. delesi b. nonsense
c. mutasi diam
36. Mutasi yang terjadi akibat berubahnya satu
d. mutasi netral
atau beberapa nukleotida DNA disebut ….
e. mutasi alami
a. mutasi gen
b. mutasi germinal
c. mutasi kromosom
B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
d. mutasi somatik
e. mutagen
1. Sebutkan dan jelaskan tahapan proses perke-
37. Peristiwa terjadinya patahan pada satu cambahan biji.
bagian kromosom, kemudian bagian yang
patah bersambungan dengan ujung potong- 2. Sebutkan bahan-bahan yang dapat dijadi-
an kromosom lain disebut …. kan pupuk organik.
a. translokasi tunggal 3. Sebutkan beberapa mikroﬂora dan mikro-
b. delesi interkalar fauna dalam tanah yang berperan dalam
c. translokasi resiprok menyediakan unsur-unsur.
d. translokasi Robertson
4. Sebutkan dan jelaskan 2 teori tentang cara
e. translokasi perpindahan
kerja enzim.
38. Contoh peristiwa monosomi adalah sin- 5. Jelaskan tahapan-tahapan yang terjadi pada
drom …. sistem transport elektron.
a. Down
b. Klinefelter 6. Apakah yang dimaksud dengan:
c. Turner a. plastida
d. patau b. kloroplas
e. Edward c. mesoﬁl

39. Perhatikan hal-hal berikut. 7. Bagaimanakah cara tumbuhan menyimpan
1) radiasi sinar ultraviolet hasil fotosintesis?
2) gagal berpisah 8. Jelaskan proses inisiasi pada tahapan tran-
3) radiasi sinar kosmik dari angkasa skripsi.
4) zat-zat radioaktif yang masuk ke dalam
tubuh 9. Buatlah tabel perbedaan antara DNA dan
5) kesalahan pada proses replikasi DNA RNA berdasarkan tempat terdapatnya, basa
nitrogennya, heliksnya, dan gula penyusun
Yang menyebabkan terjadinya mutasi adalah nukleotidanya.
….

197

10. Gambarkan dan jelaskan model replikasi 16. Buatlah diagram perkawinan yang meng-
DNA semi konservatif. hasilkan keturunan dengan perbandingan
fenotip 50% anak perempuan normal (tidak
11. Jelaskan perbedaan antara mikrotubulus
buta warna) dan 50% anak laki-laki normal
kinetokor dengan mikrotubulus non-ki-
(tidak buta warna).
netokor.
17. Sebutkan macam-macam cara menghambat
12. Jelaskan perbedaan antara pembelahan sel
berpisahnya kromosom pada saat pembe-
hewan dan sel tumbuhan.
lahan sel.
13. Sebutkan hasil akhir proses mikrosporogen-
18. Sebutkan dua macam pindah silang dan
esis dan megasporogenesis.
gambarkan proses yang terjadi.
14. Diketahui genotip jengger ayam mawar
19. Apa yang dimaksud dengan mutan dan
(R_pp), ercis (rrPP), walnut (R_P_), dan
mutagen?
tunggal (rrpp). Tentukanlah perbandingan
fenotip dan genotip dari persilangan: 20. Apakah yang menyebabkan penderita
a. rrPP X RrPp sindrom Down mempunyai kelebihan kro-
b. RrPp X Rrpp mosom pada sel somatisnya? Jelaskan.
c. Rrpp X rrpp
15. Jika persilangan dua tanaman menghasilkan
keturunan dengan perbandingan fenotip 13
buah merah : 3 buah ungu, maka:
a. buatlah skema persilangannya
b. peristiwa apakah yang terjadi?


Bab
VII

Evolusi


S aat kalian mendengar kata jerapah, tentunya kalian membayangkan
leher jerapah yang panjang, bukan? Jerapah yang kita jumpai
sekarang mempunyai ciri khas berleher panjang. Dibalik semua itu,
ternyata ada pelbagai pendapat mengenai asal mula jerapah berleher
panjang. Pendapat-pendapat itulah yang kemudian menjadi suatu
teori. Bagaimanakah teori tentang asal mula jerapah berleher panjang
tersebut? Semua akan dibahas dalam bab ini.

Evolusi
199

Pada bab berikut, kita akan mempelajari tentang evolusi kehidupan.
Ka taK u n c i Agar kalian memperoleh pemahaman yang menyeluruh, maka akan diurai-
• Adaptasi
• Evolusi
kan beberapa Teori Evolusi yang berkembang sampai saat ini, bukti-bukti
• Mutasi yang mendukung adanya evolusi, dan mekanisme terjadinya evolusi.
• Seleksi Alam Setelah mempelajari materi pada bab ini, diharapkan kalian
• Spesiasi
• Variasi
mampu menjelaskan berbagai Teori Evolusi, menemukan faktor-faktor
dan petunjuk pendukung terjadinya evolusi, menjelaskan mekanisme
evolusi, dan mengkomunikasikan hasil studi evolusi.

A. Konsep Dasar Evolusi
Kata evolusi awalnya diungkapkan oleh seorang ahli filsafat dari
Inggris, akan tetapi belum mengarah pada evolusi kehidupan. Dalam
perkembangannya, evolusi digunakan oleh seorang ahli naturalis
untuk menjelaskan fenomena kehidupan yang mengalami perubahan
dari waktu ke waktu. Berikut uraian tentang konsep evolusi yang telah
diungkapkan oleh para ahli.
1. Teori-teori Evolusi
Teori-teori Evolusi mengalami perkembangan dari waktu ke wak-
tu. Berbagai pendapat muncul dari para ilmuwan. Mulai dari evolusi
yang tidak berhubungan dengan biologi, sampai pada evolusi yang ma-
suk dalam kajian biologi. Para ilmuwan yang menyumbangkan gagas-
annya dalam masalah evolusi antara lain adalah:
Galeri a. Herbert Spencer
Sosiolog Pertama Dunia Herbet Spencer adalah seorang ahli filsafat dari Inggris yang perta-
Herbert Spencer adalah makali menggunakan istilah evolusi. Menurut Spencer, konsep evolusi
seorang ahli filsafat dalam yang dimaksud adalah berkaitan dengan suatu perkembangan ciri atau
bidang sosial yang lahir di
Inggris pada tahun 1820.
sifat dari waktu ke waktu melalui perubahan bertingkat. Pengertian
Spencer sering dianggap yang dikemukakan oleh Spencer tersebut menunjukkan terjadinya
sebagai salah satu sosiolog suatu proses perubahan. Namun demikian, tampak bahwa pengertian
pertama di dunia. Konsep
evolusi yang dikemukakan-
yang dimaksud tidak terkait dengan kajian biologi, dan pada perkem-
nya banyak dikembang- bangannya istilah tersebut tenggelam bersamaan dengan perkembang-
kan oleh Lamarck. Dalam an pemikiran para ahli filsafat yang lain.
bukunya yang berjudul In
Principles of Psychology b. J.B. Lamarck
(1855), Spencer mengung-
kapkan bahwa karakteristik
Berbeda halnya dengan Spencer, Lamarck memunculkan istilah
suatu individu, secara berevolusi yang berkaitan dengan bidang kajian biologi yakni evolusi
tahap berkembang melalui makhluk hidup. J.B Lamarck mengungkapkan bahwa, makhluk hi-
mekanisme evolusi.
dup merupakan tingkat-tingkat perkembangan kehidupan, sedang
manusia berada di puncak perkembangan tersebut. Yang artinya bah-
wa tidak akan muncul lagi makhluk hidup yang lebih tinggi tingkat
kesempurnaannya di masa yang akan datang. Proses perkembangan
tersebut menurut Lamarck dipengaruhi oleh kebiasaan. Kebiasaan
tersebut akan menyebabkan perubahan struktur tubuh (anatomi) dan
diwariskan kepada keturunannya. Sebagai akibat pengaruh kebiasaan
tersebut, Lamarck menyimpulkan bahwa organ-organ yang digunakan


akan berkembang sedangkan organ yang tidak digunakan akan meng-
alami kemunduran (use and disuse).
Lamarck memberikan contoh fenomena jerapah sebagai pen-
dukung teorinya. Menurut Lamarck, jerapah pada mulanya berleher
pendek. Karena sering digunakan untuk menggapai pucuk dedaunan
yang semakin tinggi, maka leher jerapah menjadi panjang. Menga-
pa jerapah harus menggapai pucuk dedaunan yang tinggi? Lamarck
menjelaskan bahwa pucuk di bagian bawah telah habis dimakan, se-
hingga untuk mempertahankan hidup maka jerapah harus menjang-
kau pucuk dedaunan yang tinggi. Galeri
Dari contoh tersebut jelas bahwa faktor lingkungan yakni pucuk

dedaunan yang makin tinggi untuk dijangkau, telah memengaruhi jer-
apah untuk menjulurkan lehernya. Akhirnya terjadi perubahan struk-
tur anatomi leher jerapah menjadi semakin panjang dan sifat ini diwar-
iskan kepada keturunannya.

Charles Darwin adalah
seorang naturalis Inggris
yang mengikuti ekplorasi
kapal HMS Beagle untuk
membuat peta pelabuhan
dunia pada tahun 1831. Di
sepanjang perjalanan inilah
Darwin meneliti berbagai
hewan dan tumbuhan yang
Gambar 7.1 Perkembangan leher jerapah dari waktu ke waktu
dijumpainya. Darwin berada
di Kepulauan Galapagos
selama kurang lebih 2 bulan
c. Charles Darwin dan melakukan pengamatan
Kalian tentunya pernah mendengar nama ilmuwan tersebut bu- terhadap bermacam-macam
hewan yang ada di kepu-
kan? Charles Darwin adalah tokoh yang sangat terkenal dalam kaitan- lauan terpencil itu. Melalui
nya dengan evolusi. Darwin banyak mengemukakan gagasan-gagasan- pengamatan tersebut dan
nya tentang evolusi. Karena pemikirannya tersebut, Darwin dikenal berbagai pengamatan
lanjutan yang dilakukannya
sebagai Bapak Evolusi. selama puluhan tahun terha-
Pokok-pokok pemikiran yang melandasi ajaran Darwin mengenai dap koleksi hewan dan tum-
evolusi antara lain: buhan yang diperolehnya,
Darwin merumuskan embrio
1) Tidak ada individu yang identik, selalu ada variasi meskipun dalam Teori Evolusi. Pada 1859, Dar-
satu keturunan win menerbitkan buku yang
berjudul On the Origin of
Species by means of Natural
Selection, yang menyajikan
bukti-bukti yang menun-
jukkan bahwa kehidupan
telah berevolusi sepanjang
sejarahnya dan bahwa me-
kanisme yang menyebabkan
terjadinya evolusi adalah
seleksi alam.
dok. PIM

Green, Jejak Sejarah Sains Evolusi

Gambar 7.2 Variasi warna bulu ayam

Evolusi
201

2) Setiap populasi cenderung bertambah banyak karena setiap makh-
luk hidup mampu berkembang biak.
3) Untuk berkembangbiak diperlukan makanan dan ruang yang cukup.
4) Pertambahan populasi tidak berlangsung secara terus menerus,
tetapi dipengaruhi oleh berbagai macam faktor pembatas antara
lain makanan dan predasi.
Darwin membantah teori Lamarck yang mengungkapkan bahwa
perkembangan makhluk hidup menuju ke arah kesempurnaan, dipe-
ngaruhi oleh faktor lingkungan dan diwariskan kepada keturunannya.
Dalam bukunya The Origin of Spesies by means of Natural Selection,
Darwin menyatakan dua hal penting sebagai Teori Evolusi yaitu:
a) Spesies-spesies yang hidup sekarang berasal dari spesies nenek
moyangnya yang hidup di masa lalu.
b) Perkembangan spesies dipengaruhi oleh seleksi alam dan variasi
antar populasi.
Fenomena jerapah dengan leher panjang dijelaskan oleh Darwin
dengan melihat dari sudut pandang adanya variasi. Menurut Darwin,
jerapah pada mulanya ada yang berleher panjang dan ada yang berleher
pendek. Jerapah yang berleher pendek tidak mampu bertahan hidup
karena kalah dalam berkompetisi dengan jerapah berleher panjang un-
tuk memperoleh makanan berupa dedaunan pada pohon yang tinggi.
Akibatnya populasi jerapah berleher pendek menjadi punah dan ting-
gal populasi jerapah berleher panjang yang mampu bertahan hidup di
lingkungannya (Hukum survival of the ﬁttest). Supaya kalian lebih me-
mahami konsep evolusi Darwin, cermatilah bagan alir berikut ini.

Populasi organisme
Kilas
Masih ingatkah kalian
tentang mutasi? Mutasi
Kemampuan
dibedakan menjadi mutasi Variasi
gen dan mutasi kromosom. bereproduksi
Mutasi kromosom menye-
babkan perubahan struktur
kromosom (delesi, duplikasi,
inverse, translokasi dan Perjuangan
katenasi) serta perubahan hidup
jumlah kromosom (Euploid
dan aneuploid).

Individu yang mampu bertahan
hidup dan berkembangbiak

Evolusi

Gambar 7.3 Bagan alir konsep Teori Evolusi Darwin


Dari pendapat para ahli di atas, munculah Teori Evolusi yang ter-
baru yakni yang dikenal sebagai Teori Sintetik. Teori ini merupakan
gabungan dari teori Lamarck, Darwin, dan hukum pewarisan Mendel
yang isinya mengungkapkan bahwa evolusi terjadi karena perubahan
frekuensi gen dari suatu generasi ke generasi berikutnya. Ahli lain ber-
nama De Vries melengkapi teori ini dengan menyatakan bahwa evolusi
terjadi karena perubahan frekuensi gen akibat mutasi.

T e l i s i k
Untuk melengkapi pengetahuan kalian tentang teori evolusi, buatlah kliping yang berisi pendapat para
ahli tentang teori evolusi selain yang telah disebutkan dalam buku ini. Kalian dapat mencarinya dari in-
ternet ataupun buku-buku lain yang mengkaji tentang evolusi secara lebih luas. Teliti pula latar belakang
atau biografi ahli tersebut. Kemudian berilah komentar terhadap berbagai pendapat tersebut menurut
pemikiranmu sendiri.

2. Pro dan Kontra Evolusi
Teori Evolusi yang dikemukakan oleh para ahli pada masanya,
mendapat tanggapan dari berbagai kalangan baik yang berasal dari
kelompok ilmuwan maupun kelompok lain. Tanggapan yang muncul
pun beragam. Ada yang bersifat saling mendukung (pro) dan ada pula
yang menolak (kontra). Tanggapan-tanggapan tersebut antara lain:
a. Lamarck vs Weismann
Weismann (1834-1912) adalah seorang ahli biologi dari Jerman Galeri
yang menentang pendapat Lamarck mengenai diturunkannya sifat-sifat
Lamarck Ahli Botani dan
yang diperoleh dari lingkungan. Penolakannya terhadap teori Lamarck Zoologi Invertebrata
didukung oleh hasil percobaannya terhadap 2 ekor tikus yang dipotong Lamarck merupakan ahli
ekornya kemudian dikawinkan. Setelah diamati, keturunan yang lahir botani dan zoologi inverte-
ternyata tetap berekor panjang. Berdasarkan pengamatan Weismann, brata yang memiliki nama
lengkap Jean-Baptiste
keadaan ini tetap berlangsung meskipun dilakukan sampai 20 genera- Pierre Antoine de Monet
si. Pada akhirnya Weismann menyimpulkan bahwa perubahan sifat Chevalier de Lamarck.
yang diperoleh dari lingkungan tidak diwariskan kepada keturunannya. Lamarck lahir pada tahun
1744 di Bazentin-le-Petit
Pewarisan sifat akan diturunkan kepada generasi berikutnya apabila ter-
Perancis. Lamarck sempat
jadi perubahan pada tingkat gen yaitu pada sel-sel gamet. mengenyam pendidikan
militer pada tahun 1759. Se-
b. Lamarck vs Darwin lama menjalani pendidikan
Keduanya berbeda pendapat mengenai fenomena jerapah berleher militer, Lamarck mulai tertarik
mempelajari
panjang. Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, menurut Lamarck tumbuhan dan bersama
pada awalnya jerapah berleher pendek akan tetapi karena makanan yang George Louis Buffon mem-
berupa daun makin berkurang, maka dari generasi ke generasi leher publikasikan hasil observasi-
nya ke dalam buku yang
jerapah semakin panjang untuk menjangkau daun yang semakin tinggi berjudul Flore francois (Plants
letaknya. Sedangkan menurut Darwin, dalam populasi jerapah ada of France).
yang berleher panjang dan berleher pendek. Dalam kompetisi untuk Microsoft Encarta Premium 2006

mendapatkan makanan, jerapah berleher panjang tetap bertahan hidup
sedangkan jerapah berleher pendek akan tersingkir secara perlahan-

Evolusi
203

lahan. Dari fenomena ini muncullah gagasan Darwin tentang seleksi
alam. Untuk lebih memahami perbedaan konsep Teori Evolusi Darwin
dan Lamarck, perhatikan Gambar 7.4 berikut.

(a) (b)

Gambar 7.4 Teori Evolusi jerapah (a) menurut Lamarck, (b) menurut Darwin

Nah, setelah memahami penjelasan di atas kalian menjadi tahu
mengapa jerapah memiliki leher yang panjang.
c. Darwin vs Weismann
Berbeda dengan tanggapannya mengenai gagasan Lamarck, gagasan
Weismann lebih menjelaskan pandangan Darwin mengenai seleksi alam.
Menurut Weismann, evolusi menyangkut masalah bagaimana pewarisan
gen melalui sel-sel kelamin, sehingga perubahan sifat-sifat karena penga-
ruh lingkungan tidak akan diwariskan kepada keturunannya.
Jadi dengan jelas bahwa leher panjang atau pendek pada jerapah
dikendalikan oleh gen. Gen untuk sifat leher panjang bersifat domi-
nan, sedangkan gen untuk sifat leher pendek bersifat resesif.


d. Darwin vs Wallace
Kedua tokoh tersebut mempunyai persamaan gagasan dalam menang-
gapi masalah evolusi. Mereka sependapat bahwa evolusi terjadi melalui
seleksi alam. Munculnya spesies baru berasal dari spesies sebelumnya.
Setiap individu anggota populasi mempunyai kemampuan untuk
berkembang biak dan diantara individu-individu tersebut terdapat va-
riasi. Dalam usahanya untuk mempertahankan hidup, individu yang
tidak mampu beradaptasi dengan perubahan lingkungan akan tersing-
kir dan akhirnya punah.
Selain para ahli di atas, muncul juga pihak yang menentang Teori
Evolusi dari sudut pandang yang berbeda. Pihak tersebut adalah ke-
lompok agamawan (creationist) yang menolak Teori Evolusi dari sudut
pandang ajaran agama. Kelompok ini dikenal sebagai kelompok yang
menganut paham kreasionisme.
Paham kreasionisme adalah suatu paham yang meyakini bahwa
makhluk hidup dan segala jenisnya diciptakan oleh Tuhan, secara
terpisah (tidak ada kesamaan leluhur, atau bahwa satu jenis makhluk
hidup tidak diturunkan dari jenis makhluk hidup lain).

D i s k u s i
Nah, untuk lebih meyakinkan pandangan kalian tentang Teori Evolusi, diskusikanlah dengan teman sekelom-
pok kalian, bagaimanakah kebenaran teori evolusi. Kemukakan alasan kalian. Catatlah pendapat dari
masing-masing anggota kelompok diskusi kalian kemudian sampaikanlah hasilnya dalam diskusi kelas.

Uji Kompetensi 3. Sebutkan persamaan dan perbedaan
pandangan para ahli tentang evolusi.
4. Bagaimanakah pandangan kaum agama-
Jawablah soal-soal berikut ini dengan tepat. wan tentang Teori Evolusi?
1. Jelaskan beberapa Teori Evolusi yang ber- 5. Menurut pendapat kalian, bagaimanakah
kembang selama ini. kebenaran Teori Evolusi? Jelaskan pen-
2. Jelaskan pokok-pokok pikiran Teori Evolusi dapat kalian disertai alasan-alasan yang
Darwin. memperkuat pernyataan sikap kalian.

Teori Evolusi yang dikemukakan oleh Darwin telah memberikan
banyak keuntungan dalam menjelaskan berbagai fenomena alam yang
ada seperti keanekaragaman dan pewarisan sifat. Meskipun demikian,
sebuah teori tidak cukup hanya berupa pernyataan-pernyataan saja.
Sebagaimana teori yang lain, Teori Evolusi memiliki bukti-bukti yang
dapat dijadikan sebagai pendukung. Bukti-bukti apakah yang dapat
mendukung Teori Evolusi? Bagaimana bukti-bukti tersebut menjelas-
kan fenomena evolusi kehidupan? Di bawah ini akan dibahas tentang
bukti-bukti pendukung evolusi. Simaklah uraiannya.

Evolusi
205

B. Bukti-bukti Adanya Evolusi
Para ahli telah melakukan penelitian-penelitian dari berbagai
sudut pandang ilmu guna memperoleh bukti-bukti kebenaran
Teori Evolusi. Bukti-bukti yang telah ditemukan oleh para ahli dan
dianggap menjadi petunjuk adanya fenomena evolusi di antaranya
adalah bukti-bukti dari paleontologi yang berupa fosil-fosil, bukti
dari perbandingan struktur anatomi, perbandingan perkembangan
embrio, perbandingan secara biokimiawi, penyebaran spesies
(distribusi geograﬁk) serta bukti domestikasi.
Nah, mengingat pentingnya pemahaman tentang bukti-bukti
tersebut maka di bawah ini akan diuraikan penjelasan lebih lanjut me-
ngenai bukti-bukti petunjuk adanya evolusi kehidupan.
1. Bukti Paleontologi
Paleontologi adalah ilmu yang mempelajari tentang fosil. Fosil
merupakan sisa-sisa organisme yang hidup di masa lampau, terawetkan
secara alami, dan telah berumur jutaan tahun. Fosil dapat berupa tubuh
Green, Jejak Sejarah Sains Evolusi, hlm. 29

yang utuh, bagian-bagian tubuh, jejak, ataupun kotoran (koprolit) dari
makhluk hidup.
Menurut Darwin, fosil merupakan bukti evolusi yang menunjuk-
kan kontinuitas perkembangan kehidupan. Para ahli paleontologi telah
melakukan studi terhadap fosil-fosil yang ditemukan serta proses yang
terjadi sampai munculnya fosil-fosil tersebut. Di samping itu, ahli pale-
ontologi juga mempelajari umur fosil tersebut dengan memperkirakan
Gambar 7.5 Fosil Archaeopteryx
umur lapisan batuan tempat ditemukannya fosil. Salah satunya dengan
menggunakan unsur radioaktif.
Perkembangan kehidupan Kingdom Animalia dan Plantae dapat
dijelaskan berdasarkan fosil yang ditemukan yang dikaitkan dengan
Galeri spesies yang masih ada saat ini.
Fenomena Penemuan Fosil
Di samping hubungan ﬁlogenetik yang ditunjukkan oleh fosil, be-
berapa fungsi lain juga dapat diperoleh dari studi tentang fosil. Fungsi-
Pada umumnya fosil yang fungsi tersebut antara lain:
ditemukan oleh para ilmu-
a. Menunjukkan waktu pemunculan awal suatu organisme yang
wan merupakan suatu ba-
gian atau beberapa bagian dapat mencerminkan terjadinya adaptasi secara umum.
dari tubuh makhluk hidup. b. Diketahuinya kecepatan evolusi berdasarkan perubahan fosil suatu
Faktor yang mengakibatkan
kelompok organisme ke kelompok berikutnya.
jarangnya ditemukan fosil
dalam keadaan utuh atau c. Munculnya kecenderungan evolusi yang diperlihatkan dari
lengkap antara lain: proses perkembangan fosil.
pelipatan batuan bumi, pe- d. Memperlihatkan pola evolusi yang terjadi berdasarkan hasil studi
ngaruh air dan angin, bakteri
pembusuk, hewan pemakan tentang kekerabatan fosil organisme.
bangkai, jenis organismenya Charles Lyell (1779-1875) menunjukkan sejumlah bukti geologis
dan keadaan lingkungan dan palaeontologis yang memiliki arti penting bagi Teori Evolusi Dar-
sekitar yang tidak memung-
kinkan organisme yang mati
win. Lyell berpendapat bahwa fosil-fosil yang berada di dalam strata
menjadi fosil. (lapisan) tanah tertentu merupakan bagian kecil dari spesies hidup. Dia
Green, Jejak Sejarah Sains Evolusi juga menunjukkan bahwa fosil-fosil tersebut berubah secara bertahap,


jika diadakan penyelidikan secara perlahan dimulai dari lapisan tertua
menuju lapisan yang lebih muda.
Kalian dapat melihat secara langsung dan mempelajari fosil yang
ditemukan di Indonesia, dengan mengikuti rubrik Telisik berikut.

T e l i s i k
Indonesia merupakan salah satu negara yang banyak memberikan kontribusi dalam mengungkap
sejarah masa lampau. Banyak fosil-fosil yang ditemukan di Indonesia, antara lain di Pacitan, Sangiran,
Mojokerto dan tempat-tempat lain. Di Sangiran terdapat suatu museum yang menyimpan koleksi fosil-fosil
makhluk hidup masa lampau.
Nah, untuk melatih kemampuan kalian dalam merencanakan dan mengomunikasikan hasil studi
mengenai evolusi, bersama teman satu kelompok kalian buatlah proposal studi lapangan untuk mengun-
jungi museum di Sangiran. Format proposal tersebut mencakup latar belakang, tujuan, manfaat, tempat
dan waktu pelaksanaan, peserta serta anggaran biaya. Proposal tersebut kemudian ajukan kepada guru
kalian.
Selanjutnya apabila guru dan pihak sekolah menyetujui proposal yang kamu buat maka kalian akan
benar-benar mengunjungi museum fosil di Sangiran. Pada waktu mengunjungi museum di Sangiran nanti,
catatlah semua informasi yang kalian peroleh disana, kemudian susunlah data-data tersebut ke dalam
sebuah laporan hasil studi lapangan.

Catatan: Rubrik Telisik ini dapat dijadikan sebagai tugas proyek.

Percobaan
Membuat Fosil Buatan

A. Dasar Teori
Fosil merupakan sisa-sisa organisme yang hidup di masa lampau dan terawetkan secara alami
dan telah berumur ratusan bahkan jutaan tahun. Fosil dapat berupa tubuh yang utuh, bagian-
bagian tubuh, jejak, ataupun kotoran (koprolit) makhluk hidup pada masa lampau.
B. Tujuan
Membuat fosil buatan berupa fosil tubuh yang utuh dan bagian-bagian tubuh dari bahan seder-
hana melalui kerja kelompok.
C. Alat dan Bahan
1. Adonan semen
2. Vaselin
3. Cangkang hewan laut seperti kerang dan siput
4. Wadah plastik tempat adonan semen
1. Isilah wadah dengan adonan semen hingga dua pertiga bagian.
2. Tekan cangkang pada adonan semen dengan hati-hati dan biarkan mengeras selama 24
jam.
3. Olesilah permukaan cangkang dengan vaselin kemudian penuhilah sisa ruang pada wa-
dah dengan adonan semen.
4. Biarkan mengeras selama 24 jam.
5. Keluarkan adonan semen yang mengeras dari wadah kemudian pecahkan adonan semen
hingga terbelah untuk melihat fosil buatan kalian.

Evolusi
207

E. Pembahasan
1. Amati fosil yang telah kalian buat. Sifatnya rapuh atau kompak? Kaitkan dengan fenomena
mengapa banyak fosil yang ditemukan hanya berupa potongan bagian tubuh saja.
2. Simpulkan dan presentasikan hasil percobaan kalian di depan guru dan teman-teman
sekelas.

2. Anatomi Perbandingan
Anatomi makhluk hidup merupakan salah satu cabang biologi
yang mempelajari struktur dalam tubuh makhluk hidup. Berdasarkan
hasil studi, diketahui bahwa beberapa organisme yang berbeda memi-
liki organ-organ yang fungsinya sama.
Organ-organ yang fungsinya sama tetapi memiliki struktur yang
berbeda dinamakan organ analog. Sebagai contoh, perhatikanlah say-
ap pada burung, kelelawar, capung, dan kupu-kupu. Struktur anatomi
sayap pada hewan-hewan tersebut berbeda tetapi memiliki fungsi yang
sama untuk terbang.
Selain itu, terdapat juga organ-organ yang struktur dasar dan
tipe perkembangan embrionalnya sama akan tetapi memiliki fungsi
berbeda. Organ-organ ini dinamakan organ homolog. Contoh
homologi ditemukan pada salah satu organ dari beberapa spesies yang
berbeda, seperti pada Gambar 7.6 di bawah ini.

manusia kucing ikan paus kelelawar

Gambar 7.6 Struktur homologi anggota gerak pada manusia, kucing, ikan paus, dan
kelelawar

Lengan manusia, kaki pada kucing, sirip ikan paus dan sayap kele-
lawar memiliki fungsi yang berbeda, tetapi struktur dasarnya sama.
Lengan pada manusia berfungsi untuk memegang, kaki pada kucing
berfungsi untuk berlari, sirip pada ikan paus berfungsi untuk berenang
sedangkan sayap pada kelelawar berfungsi untuk terbang.
Struktur analog dan homolog tersebut menunjukkan adanya
hubungan kekerabatan antara satu spesies dengan spesies yang lainnya.


Hubungan tersebut juga menunjukkan perkembangan evolusioner
yang semakin maju pada makhluk hidup. Supaya lebih paham, kalian
juga dapat mencari contoh-contoh yang lainnya.
3. Struktur Vestigial
Masih ingatkah kalian dengan gagasan evolusi Lamarck mengenai
konsep use and disuse? Lamarck mengungkapkan bahwa organ-
organ yang tidak pernah digunakan semakin lama akan mengalami
penyusutan atau mereduksi. Namun demikian, ada beberapa organ
yang masih bisa ditemukan hingga dewasa meskipun strukturnya
berbeda dengan struktur pada waktu embrionya. Keberadaan organ-
organ ini menunjukkan adanya sisa-sisa peninggalan evolusi dari
nenek moyang manusia.
Sebagai contoh, manusia memiliki tulang ekor dan umbai cacing
(apendiks) yang tidak memiliki fungsi. Pada burung penguin dan
burung kiwi mempunyai sayap yang tereduksi sehingga tidak dapat
digunakan untuk terbang.
4. Embriologi
Bukti evolusi lain yang cukup kuat adalah perkembangan embrio-
ogi. Pada vertebrata diketahui bahwa perkembangan embriologinya
menunjukkan adanya kesamaan. Hal ini dapat diamati dari setiap fase-
fase perkembangan embrio. Perhatikan Gambar 7.7 di samping ini.
Setelah memerhatikan Gambar 7.7, apakah kalian menemukan
adanya kesamaan? Dari kelima embrio tersebut, masing-masing
mengalami fase pembelahan kemudian berkembang dan mengalami
morfogenesis hingga berdiferensiasi membentuk organisme yang
strukturnya semakin komplek.
Perhatikanlah struktur embrio pada tiap fase perkembangannya.
Pada embrio manusia setelah tahap pembelahan menunjukkan adanya
ekor yang sangat jelas. Hal ini tidak jauh berbeda dengan embrio-
embrio yang lain. Disamping itu, embrio manusia yang berumur satu
bulan mempunyai serangkaian lekuk brankial di daerah leher. Lekuk
tersebut serupa dengan serangkaian kantung insang yang terdapat pada Gambar 7.7 Bukti embriologi
pada vertebrata
ikan. Kesamaan tersebut memperkuat dugaan bahwa makhluk hidup
mengalami proses perkembangan yang mengarah pada kesempurnaan
bentuk.
5. Biokimia Perbandingan
Perkembangan ilmu pengetahuan telah melahirkan cabang ilmu
baru yang dapat dijadikan sebagai dasar dalam menjelaskan fenomena
alam. Biokimia merupakan cabang biologi yang mempelajari unsur-
unsur kimia serta reaksinya dalam tubuh makhluk hidup. Persamaan
biokimia dalam organisme hidup merupakan salah satu ciri penting
yang membedakan satu organisme dengan organisme lain. Hasil studi
biokimia menunjukkan adanya homologi biokimia pada makhluk hi-
dup yang kekerabatannya dekat.

Evolusi
209

Jumlah perbedaan asam amino Kesamaan biokimia pada makhluk hidup yang dapat
antara rantai beta hemoglobin menjadi bukti adanya evolusi diantaranya adalah: Pertama,
beberapa spesies dengan yang adanya enzim sitokrom pada hampir setiap organisme hidup.
terdapat pada manusia
Enzim ini merupakan rantai polipeptida yang terdiri atas 104
Jumlah asam sampai 112 asam amino. Kedua, urutan asam amino pada
Spesies amino yang
berbeda hemoglobin mamalia menunjukkan kemiripan, terutama
Manusia 0 pada spesies yang diduga berkerabat dekat. Perhatikan tabel
Gorilla 1 di samping. Berdasarkan tabel tersebut, manusia paling
Gibbon 2 dekat kekerabatannya dengan gorila.
Monyet Rhesus 8 Selain itu, hormon-hormon pada sebagian besar ver-
Anjing 15 tebrata diketahui memiliki persamaan. Sebagai contoh
adalah hormon prolaktin yang terdapat pada berbagai
Kimball, Biologi 3, hlm. 769

Kuda, Sapi 25
Tikus 27 spesies vertebrata seperti ikan, burung, dan mamalia. Hal
Kanguru kelabu 38 ini menunjukkan bahwa hormon tersebut diwariskan dari
Ayam 45 nenek moyang yang sama tetapi memiliki fungsi yang
Kodok 67 berbeda karena mengalami modifikasi sesuai dengan cara
hidup setiap hewan tersebut.
6. Biogeografi
Kilas Penyebaran hewan dan tumbuhan di berbagai daerah merupakan
Masih ingatkah kalian
pendukung kuat adanya evolusi. Perjalanan Darwin ke Kepulauan
mengenai asam amino?
Berdasarkan kemampuan Galapagos telah membuahkan bukti bahwa pada pulau-pulau yang
tubuh untuk mensintesisnya, berdekatan ditemukan jenis hewan yang mirip.
asam amino dibedakan
Galapagos merupakan kelompok kecil kepulauan yang wilayah-
menjadi asam amino essen-
sial (tubuh tidak mampu nya seolah-olah terpisah satu sama lain. Di kepulauan tersebut, Darwin
mensintesisnya) dan asam menemukan burung-burung laut yang sama dengan burung laut yang
amino non essensial (tubuh
terdapat di lautan pasifik. Darwin juga menemukan tiga belas spesies
mampu mensintesisnya).
Asam amino essensial terdiri burung daratan yang tidak dikenal di wilayah lainnya. Burung-burung
dari treonin, triptofan, isoleu- tersebut menunjukkan karakteristik yang sangat berbeda dalam bentuk
sin, leusin, lisin, fenilalanin, paruh. Sebagian memiliki paruh besar untuk memakan biji, sebagian
tirosin, metionin, sistein, dan
valin
yang lain mempunyai paruh yang sesuai untuk memakan serangga dan
sebagai burung pelatuk.
Dari keanekaragaman burung yang
terdapat di pulau tersebut, diketahui ada-
nya persamaan dasar yakni bahwa burung-
burung tersebut adalah burung finch (se-
jenis burung penyayi). Menurut Darwin,
fenomena ini adalah suatu bukti bahwa
burung-burung finch tersebut berasal dari
nenek moyang finch yang berasal dari
Amerika Selatan. Burung finch tersebut
telah mengalami evolusi karena secara ke-
betulan mencapai pulau-pulau di wilayah
Galapagos yang kondisi alamnya berbeda
dengan daerah asal burung tersebut.
Gambar 7.8 Peta Kepulauan Galapagos


Gambar 7.9 Variasi bentuk paruh burung finch di Kepulauan Galapagos

7. Domestikasi
Domestikasi merupakan bukti evolusi yang muncul karena ada-
nya campur tangan manusia. Kegiatan manusia dalam pembudidayaan
tanaman ataupun hewan tertentu telah melahirkan spesies-spesies baru
yang memiliki sifat yang berbeda dengan nenek moyangnya. Perubah-
an tersebut merupakan bagian dari evolusi makhluk hidup yang dicip-
takan oleh manusia untuk keuntungan manusia.
Manusia telah membudidayakan berbagai macam tanaman mulai dari
tanaman untuk konsumsi, tanaman hias dan hewan ternak dengan tujuan
untuk memperoleh kultivar baru yang lebih baik dari tanaman induknya.
Sebagai contoh, pernahkah kalian makan semangka tanpa biji? Nah, se-
mangka tersebut merupakan salah satu kultivar hasil domestikasi.

Uji Kompetensi logi dapat menjadi bukti adanya evolusi.
3. Menurut pendapat kalian adakah keterkait-
an penyebaran jenis-jenis hewan dan tum-
Jawablah soal-soal berikut ini dengan tepat. buhan dengan evolusi? Sebutkan alasan-
1. Sebutkan bukti-bukti yang mendukung ada- alasan yang mendukung pendapat kalian.
nya evolusi. 4. Bagaimanakah domestikasi dapat ber-
2. Jelaskan bagaimana perkembangan embrio- pengaruh terhadap evolusi?

Dalam evolusi, makhluk hidup mengalami perubahan secara per-
lahan lahan dari waktu ke waktu sampai dilahirkannya spesies baru
yang berbeda dengan nenek moyangnya. Sejauh yang kalian tahu,
bagaimanakah proses perubahan makhluk hidup itu terjadi? Coba
kalian perhatikan ciri-ciri kalian sendiri. Apakah terdapat ciri yang
sama dengan orang tua kalian? Mengapa ciri-ciri yang kalian miliki
tidak sama persis dengan ibu atau ayah kalian? Bagaimanakah proses
perubahan itu terjadi?
Dalam konteks evolusi, Darwin mengemukakan beberapa teori
yang dapat menjelaskan tentang mekanisme terjadinya evolusi. Nah,
pada subbab berikut ini akan diuraikan tentang mekanisme evolusi.
Ikutilah pembahasannya.

Evolusi
211

C. Mekanisme Evolusi
Hasil akhir dari proses evolusi adalah munculnya spesies baru yakni
spesies yang memiliki karakter berbeda dengan induknya. Bagaimanakah
hal ini dapat terjadi? Evolusi berkaitan dengan perubahan sifat genetik
yang diwariskan kepada keturunannya, akibatnya sifat keturunan akan
berbeda dengan sifat induknya. Dengan demikian, mekanisme evolusi
berkaitan dengan adanya perubahan materi genetik dan seleksi alam.
1. Perubahan (Variasi) Genetik
Sebagaimana telah kalian ketahui sebelumnya, setiap organisme
memiliki susunan genetik yang berbeda. Apabila anggota populasi
tersebut kawin, maka akan dilahirkan organisme yang memiliki fak-
tor genetik yang berbeda dengan kedua induknya. Meskipun demikian
perbedaan yang muncul tidak terlalu mencolok, sehingga membutuh-
kan waktu yang lama untuk terbentuknya spesies baru.
Dalam genetika populasi, dikenal adanya istilah pool gen yang
merupakan jumlah keseluruhan alel dari gen yang menyusun seluruh
individu populasi. Perubahan genetik dari spesies yang mengalami
evolusi akan memengaruhi terjadinya perubahan frekuensi gen pada
pool gen. Kondisi seperti ini disebut sebagai mikroevolusi.
Ada lima penyebab (agen) mikroevolusi yaitu hanyutan genetik
(genetic driff), aliran gen (gen flow), perkawinan tidak acak, mutasi,
dan seleksi alam. Genetic driff adalah perubahan dalam kumpulan gen
suatu populasi kecil akibat kejadian acak, sedangkan gen flow yaitu
pertukaran genetik akibat migrasi individu yang subur (fertil) atau
perpindahan gamet antar populasi. Perkawinan tidak acak umumnya
terjadi pada perkawinan antar pasangan yang masih dekat hubungan
Kilas kekerabatannya.
Masih ingatkah kalian Perubahan frekuensi gen dapat terjadi dalam waktu seketika.
tentang mutagen? Mutagen Bagaimanakah hal ini bisa terjadi? Dalam ilmu genetika, dikenal ad-
merupakan suatu agen yang
anya peristiwa mutasi dan rekombinasi. Kedua peristiwa tersebut me-
menyebabkan terjadinya
mutasi. Contoh mutagen mungkinkan terjadinya variasi genetik dalam suatu populasi.
antara lain radiasi sinar ul-
traviolet, sinar kosmik, sinar
a. Mutasi
, sinar , sinar , sinar , dan Masih ingatkah kalian tentang mutasi? Mutasi dapat terjadi pada
kesalahan replikasi DNA.
gen (mutasi gen) dan juga dapat terjadi pada kromosom (mutasi kro-
mosom). Individu hasil mutasi memiliki genotip yang berbeda dengan
induknya sehingga menyebabkan perubahan pada pool gen. Kecepatan
mutasi dapat diukur dengan membandingkan jumlah gen yang men-
galami mutasi dengan jumlah gamet. Kecepatan mutasi relatif lambat
disebabkan karena DNA sifatnya tidak mudah berubah. Angka kecepa-
tan mutasi pada umumnya sebesar 1 gen: 100.000 gen.
Meskipun angka kecepatan mutasi relatif rendah, namun tetap
saja menyebabkan terjadinya variasi yang akan memengaruhi pool gen.
Hal ini dikarenakan:
1. Setiap kromosom mengandung ribuan gen


2. Setiap individu mampu menghasilkan ribuan gamet dalam satu generasi
3. Banyaknya jumlah individu dalam setiap generasi.
Mutasi ada yang bersifat menguntungkan dan merugikan. Mu-
tasi yang menguntungkan akan menghasilkan keturunan yang adaptif,
sedangkan mutasi yang merugikan merupakan mutasi letal dan akan
Kwan & Lam, Biology a Course for o Level
menghasilkan keturunan yang kurang adaptif. Mutasi letal biasanya
terjadi pada individu homozigot resesif.
Contoh mutasi gen terjadi pada lalat buah (Drosophillla melano-
gaster), yakni ditemukannya seekor lalat jantan yang bermata putih
diantara anggota populasi yang kesemuanya bermata merah. Muncul-
nya gen yang menyebabkan warna mata putih ini kemudian dikenal
sebagai mutasi gen. Pada pengamatan selanjutnya ditemukan 5.000 Gambar 7.10 Lalat buah
ekor lalat mutan (mata putih) diantara 20 juta ekor lalat yang diamati. (Drosophilla melanogaster)
Hal ini menunjukkan bahwa munculnya gen baru tersebut diwariskan
kepada keturunannya. Contoh mutasi gen tersebut menggambarkan
terjadinya perubahan populasi organisme yang merupakan bagian dari
proses evolusi.
Selain mutasi gen, terdapat pula peristiwa mutasi kromosom yang
perubahannya lebih mencolok dibandingkan mutasi gen. Pada mutasi

kromosom perubahan dapat berupa perubahan jumlah kromosom
ataupun struktur kromosom.
Masih ingatkah kalian contoh-contoh abnormalitas fenotip yang
disebabkan karena terjadinya mutasi kromosom? Salah satu contohnya
adalah seseorang penderita Cri-du-Chat yang kromosomnya meng-
alami delesi pada lengan pendek dari autosom no. 5. Penderita ini me-
miliki suara tangisan mirip bunyi kucing, muka lebar, kedua mata le- Gambar 7.11
Penderita Cri-du-Chat
taknya berjauhan dan mempunyai lipatan seperti pada Gambar 7.11.

D i s k u s i
Telah dikemukakan bahwa kecepatan mutasi berlangsung relatif lambat. Nah, coba diskusikan dengan
teman satu kelompok kalian kemudian presentasikan hasil diskusi kelompok kalian di depan kelas,
mengenai keterkaitan antara kecepatan mutasi terhadap kecepatan berlangsungnya evolusi. Coba ingat
kembali definisi evolusi.

b. Rekombinasi
Disamping mutasi, rekombinasi yang juga berperan dalam per-
ubahan variasi genetik. Reproduksi yang terjadi secara seksual akan Kilas
menghasilkan variabilitas genetik karena terjadinya rekombinasi dari Masih ingatkah kalian
mengenai pindah silang
kedua gamet induknya.
(crossing over) pada bab
Mutasi gen tunggal tidak selalu menimbulkan perubahan genotip Prinsip Hereditas? Pindah si-
yang berarti, berbeda halnya jika mutasi didukung dengan rekombi- lang merupakan penukaran
segmen dari kromatid-kro-
nasi. Rekombinasi meliputi hal-hal sebagai berikut:
matid bukan kakak beradik
a. Pembentukan individu heterozigot dari sepasang kromosom
b. Percampuran secara acak pada kromosom dari dua parental homolog.
c. Terjadinya pindah silang (crossing over)

Evolusi
213

Jika hal-hal tersebut terjadi pada organisme mutan, akan semakin
memperkuat variasi dari mutan tersebut. Dengan demikian, peruba-
han frekuensi gen ataupun kromosom akan semakin besar dalam suatu
populasi. Untuk mengingat bahasan tentang rekombinasi, bukalah
kembali bab tentang Prinsip Hereditas.
c. Hukum Hardy-Weinberg
Hardy adalah seorang ahli matematika dari Inggris, sedangkan
Weinberg adalah seorang ahli ﬁsika dari Jerman. Keduanya mencetuskan
hukum kesetimbangan populasi berdasarkan analisis matematisnya. Hu-
kum kesetimbangan tersebut dinamakan Hukum Hardy-Weinberg.
Hardy-Weinberg menyatakan bahwa frekuensi gen dalam suatu
populasi akan selalu konstan dari generasi ke generasi berikutnya
meskipun anggota populasi saling kawin secara acak. Bagaimanakah
kesetimbangan tersebut dijelaskan secara matematis? Perhatikan den-
B b
Alel gan seksama uraian berikut.
(0,5) (0,5) Jika dalam suatu populasi terjadi perkawinan antara dua individu het-
B BB Bb erozigot (misal, Bb) maka kita akan menemukan 25 % dari keturunannya
(0,5) 0,5 0,25 homozigot dominan (BB), 50 % heterozigot (Bb) seperti tetuanya dan
25 % homozigot resesif (bb). Perhatikan Diagram 1. Dalam individu ini
b Bb bb
frekuensi alel B adalah 50 % dan frekuensi alel b juga 50 %.
(0,5) 0,25 0,25
Jumlah keturunan tersebut jika ditambahkan hasilnya adalah:
Diagram 1. Persilangan Bb + Bb + bb = 0.25 + (0.25+0.25) + 0.25 = 1
dua individu heterozigot (Bb)
Apabila dengan rumus matematis dapat dinyatakan dengan:
(p+q)2 = p2 + 2pq + q2
p2 = % individu dominan homozigot
p = Frekuensi alel dominan
q2 = % individu resesif homozigot
q = Frekuensi alel resesif
2 pq = % individu heterozigot
Jika kita masukkan angkanya menjadi,
(0.5+ 0.5)2 = 0.52 + 2 (0.5)(0.5) + 0.52
= 0.25 + 0.5 + 0.25 = 1
Hasilnya masih konstan bukan? Dapat dirumuskan bahwa
2 2
p + 2 pq + q = 1
p+q=1
Perhatikan contoh penerapan Hukum Hardy-Weinberg untuk
menghitung frekuensi gen dan frekuensi genotip berikut ini.
Pada suatu padang rumput terdapat populasi sapi yang berjumlah
10.000 ekor. Sebanyak 9984 ekor berwarna putih. Populasi tersebut
berada dalam kesetimbangan. Tentukanlah:
a. frekuensi gen warna putih dan coklat
b. frekuensi genotip sapi warna putih dan coklat
Jawab:
Jumlah sapi adalah 10.000 ekor. Yang berwarna putih sebanyak 9984


ekor, berarti yang berwarna coklat sebanyak 16 ekor.
Jika p = frekuensi untuk alel dominan S (putih)
q = frekuensi untuk alel resesif s (coklat) maka:
a. frekuensi gennya:
2 2
p + 2 pq + q = 1
2
(S + s) = SS + 2 Ss + ss = 1
2
q = 16 / 10.000 = 0,0016
q = √0,0016 = 0,04
p = 1 – q = 1 – 0,04 = 0,96
Jadi frekuensi alel S (putih) = 0,96
frekuensi alel s (coklat) = 0,04
b. frekuensi genotip sapi warna putih dan warna coklat:
= (0,96 x 0,96)p2 + 2(0,96 x 0,04)pq + (0,04 x 0,04)q2
= 0,9216 p2 + 0,0768 pq + 0,0016 q2
Jadi p2 : 2pq : q2 = 0,9216 : 0,0768 : 0,0016
= 576 : 48 : 1

Mincrosoft Encarta Premium 2006

Gambar 7.12 Populasi sapi warna putih dan coklat

Dengan demikian jelaslah bahwa kesetimbangan memang dapat
terjadi meskipun individu-individu dalam populasi saling kawin secara
acak. Akan tetapi, ada beberapa kondisi yang menjadi syarat agar prinsip
kesetimbangan tersebut dapat tercipta. Syarat-syarat tersebut adalah:
1) Frekuensi gen jantan dan betina adalah sama
2) Tidak terjadi mutasi yang tak seimbang antar alel
3) Tidak terjadi aliran gen (genetic ﬂow) baik ke luar ataupun ke
dalam populasi yang akan mengubah frekuensi alel
4) Tidak terjadi seleksi alam yang menyebabkan suatu alel mengalahkan
alel yang lain ataupun satu fenotip mengalahkan fenotip yang lain
5) Populasi cukup besar dan terjadi perkawinan secara acak
Jika Hukum Hardy-Weinberg berlaku, maka evolusi tidak terjadi.
Hal ini disebabkan karena evolusi terkait dengan perubahan frekuensi
gen dan seleksi alam. Sedangkan Hukum Hardy-Weinberg menunjuk-
kan suatu kesetimbangan dalam populasi yang akan selalu konstan.
2. Seleksi Alam
Dalam teorinya, Darwin mengemukakan bahwa evolusi meru-
pakan proses perjuangan untuk mempertahankan kelangsungan hidup

Evolusi
215

(struggle for existence). Organisme-organisme yang mampu bertahan
dengan beradaptasi terhadap lingkungannya akan tetap hidup dan
mewariskan keturunan, sedangkan organisme yang tidak mampu ber-
tahan akan punah (extinct). Dapat disimpulkan bahwa organisme yang
ada sekarang merupakan organisme yang nenek moyangnya dahulu
dapat lolos dari seleksi alam.
Supaya kalian lebih mudah memahami tentang seleksi alam, si-
maklah contoh seleksi alam yang terjadi pada populasi kupu-kupu Bis-
ton betularia di Inggris berikut ini.
Green, Jejak Sejarah Sains Evolusi, hlm. 33

Gambar 7.13 (a) Biston betularia bersayap cerah, (b) Biston betularia bersayap gelap

Sebelum berkembangnya revolusi industri di Inggris, populasi Biston
betularia yang bersayap terang jumlanya lebih banyak dibandingkan den-
gan Biston betularia yang bersayap gelap. Namun setelah berkembangnya
revolusi industri di Inggris, maka asap dan jelaga pabrik merubah habitat
Biston betularia tersebut. Udara menjadi kotor, pohon-pohon menjadi
berwarna gelap. Akibatnya populasi Biston betularia yang bersayap gelap
lebih adaptif dengan lingkungannya, sedangkan Biston betularia bersayap
terang kurang adaptif sehingga mudah ditangkap oleh predatornya.

Percobaan
Mempelajari Seleksi Alam

A. Dasar Teori
Seleksi alam adalah suatu teori yang menyatakan bahwa jika makhluk hidup tidak mampu be-
radaptasi dengan lingkungannya, maka lama kelamaan akan punah. Organisme yang terting-
gal hanyalah mereka yang mampu beradaptasi dengan lingkungannya.
B. Tujuan
Memahami peristiwa seleksi alam melalui simulasi model
C. Alat dan Bahan
1. Pelubang kertas 5. Pensil
2. Kertas Asturo warna merah, kuning dan hijau 6. Stopwatch
3. Kaleng/stoples 7. Tali rafia
4. Penggaris
1. Buatlah potongan kertas asturo dengan menggunakan pelubang kertas, masing-masing
warna sebanyak 50 potongan.
2. Masukkan potongan kertas tersebut semuanya ke dalam kaleng kemudian kocok atau
campur hingga homogen.
3. Tentukan daerah percobaan, misalnya padang rumput yang hijau. Buatlah petakan de-
2
ngan menggunakan tali rafia seluas 2 x 2 m .


4. Taburkan secara merata potongan kertas tadi ke dalam petakan.
5. Pungutlah kembali potongan kertas tadi selama 1,5 menit.
6. Hitunglah jumlah potongan kertas yang berwarna merah, kuning dan hijau yang berhasil
dipungut. Masukkan ke dalam tabel berikut.
Tabel Hasil Percobaan
No Macam Data Kuning Merah Hijau Keterangan
1. Jumlah kertas sebelum diambil
3. Jumlah kertas yang tersisa
2. Jumlah kertas yang terambil

E. Pembahasan
1. Apakah jumlah potongan kertas dari masing-masing warna yang terambil sama? Manakah
yang paling banyak?
2. Mengapa warna tersebut paling banyak jumlahnya?
3. Apakah kemungkinan bila percobaan dilakukan di padang rumput yang kering dan tandus,
hasilnya akan sama dengan percobaan yang dilakukan di padang rumput yang hijau?
4. Mengapa potongan kertas yang sudah ditaburkan pada petakan harus dipunguti kembali?
Fungsinya untuk apa?
5. Simpulkan dan presentasikan hasil percobaan kalian.

a. Spesiasi
Masih ingatkah kalian bahwa hasil akhir dari proses evolusi adalah
munculnya spesies baru yakni spesies yang memiliki karakter yang ber-
beda dengan induknya. Fenomena ini disebut sebagai spesiasi. Indi-
vidu-individu penyusun populasi yang semula memiliki karakter yang
sama, dalam kurun waktu dan sebab-sebab tertentu akhirnya memi-
liki karakter yang berbeda bahkan tidak dapat lagi saling mengadakan
perkawinan. Individu-individu tersebut tidak dapat lagi disebut sebagai
satu spesies karena menurut konsep biologi yang disebut sebagai spe-
sies adalah individu-individu yang dapat saling melakukan perkawinan
dan menghasilkan keturunan yang fertil.
Pernahklah kalian memikirkan mengapa katak tidak dapat kawin
dengan ayam atau dengan ikan? Mengapa katak hanya dapat kawin de-
ngan katak? Untuk memperoleh jawabannya, simaklah uraian berikut ini.
Di alam terdapat kondisi yang menyebabkan dua jenis anggota

populasi tidak dapat saling kawin. Fenomena ini dikenal sebagai isolasi
reproduksi. Mekanisme isolasi reproduksi terdiri dari:
1) Isolasi habitat: disebabkan karena kedua pasangan tidak saling
bertemu, terhalang oleh faktor perbedaan habitat. Sebagai contoh
dua spesies ular garter dari genus Thamnophis hidup di daerah
yang sama, namun salah satunya lebih menyukai hidup di dalam
Gambar 7.14 Ular Thamnophis
air dan yang lain lebih menyukai hidup di darat. Oleh sebab itu,
kedua spesies tersebut tidak pernah melakukan perkawinan.
2) Isolasi perilaku: terjadi karena perbedaan sinyal tingkah laku dalam
menarik pasangan untuk melakukan perkawinan. Contohnya pada
kunang-kunang betina hanya akan menanggapi respon untuk
melakukan perkawinan dengan memancarkan sinarnya kembali
kepada kunang-kunang jantan yang sejenis.
Evolusi
217

3) Isolasi mekanik: pasangan saling bertemu tetapi tidak terjadi
transfer gamet karena struktur anatomi alat reproduksi dari mas-
ing-masing individu berbeda.
4) Isolasi musim: terjadi karena perbedaan waktu pematangan gamet.
5) Isolasi gamet: kemungkinan gamet-gamet dapat bertemu tetapi
tidak dapat melakukan pembuahan, disebabkan karena gamet
jantan tidak mempunyai viabilitas dalam alat kelamin betina yang
berbeda spesiesnya.
6) Terbentuknya bastar mandul: zigot hasil pembuahan mampu
berkembang menjadi embrio hingga dewasa tetapi bersifat steril.
7) Terbentuknya bastar mati bujang: seperti pada bastar mandul,
tetapi keturunan tersebut tidak mampu bertahan hidup.
Isolasi habitat, isolasi perilaku, isolasi mekanik, isolasi musim
dan isolasi gamet merupakan isolasi reproduksi yang terjadi sebelum
terbentuknya zigot (prazigotik). Sedangkan terbentuknya bastar man-
dul dan bastar mati bujang merupakan isolasi reproduksi yang terjadi
setelah terbentuknya zigot (postzigotik).
Isolasi reproduksi antar dua jenis anggota populasi dapat terjadi
pada dua jenis populasi yaitu:
1) Populasi Alopatrik
Kedua jenis anggota populasi ini tidak dapat bertemu karena ada-
nya penghalang geografis. Sebagai contoh adalah tupai antelope yang
menempati sisi tebing yang berlawanan di Grand Canyon, Amerika
Serikat. Pada tebing selatan dihuni oleh tupai Ammospermophilus harrisi,
sedangkan pada sisi tebing sebelah utara dihuni oleh Ammospermophilus
leucurus. Kedua populasi ini terisolir sehingga tidak dapat melakukan
perkawinan. Isolasi reproduksi yang terjadi karena terhalang oleh kondisi
geografis dinamakan isolasi geografis.
A. lecurus

Campbell, Reece, & Mitchell, Biologi 2, hlm 47

A. harrisi

Gambar 7.15 Spesiasi alopatrik tupai antelope di Grand Canyon

2) Populasi Simpatrik
Pada populasi simpatrik kedua populasi berada pada kisaran geo-
grafis yang sama akan tetapi tidak dapat saling kawin karena adanya
perbedaan fisiologi atau genetik. Contoh populasi simpatrik pada ge-
nus Taricha (Salamander). Salamander dari California dan salamander


Pasiﬁk dapat bertemu di California tengah, tetapi a
keduanya tidak dapat saling kawin. Hal ini dise-
babkan oleh beberapa faktor antara lain: perbedaan
perilaku kawin, perbedaan penyimpanan telur serta
pola perkembangan dari kedua Salamander tersebut.

Mincrosoft Encarta Premium 2006
Implikasi atau dampak spesiasi dapat diamati
pada usaha domestikasi hewan atau tumbuhan.

www. breedersclub.net
Telah dijelaskan sebelumnya bahwa dometikasi dapat
menghasilkan individu (kultivar) baru. Misalnya bu-
didaya tanaman yang menghasilkan buah semangka
tanpa biji dan domestikasi anjing. Ras anjing jantan
Chow-chow yang berukuran besar dapat dikawinkan (a) (b)
dengan ras anjing betina poodle yang berukuran kecil. Gambar 7.16 (a) Ras anjing jantan Chow-chow, (b) Ras

Perhatikan Gambar 7.16. anjing betina Poodle

Uji Kompetensi 3. Sebutkan dan jelaskan kondisi-kondisi
yang harus ada agar kesetimbangan Har-
dy-Weinberg dapat tercipta.
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 4. Mekanisme terjadinya evolusi dapat di-
1. Jelaskan variasi yang mugkin terjadi karena sebabkan oleh peristiwa rekombinasi.
mutasi gen dan mutasi kromosom. Bagaimanakah rekombinasi memengaruhi
2. Bagaimanakah Hukum Hardy-Weinberg men- perubahan populasi?
jelaskan peristiwa evolusi? 5. Jelaskan yang dimaksud dengan populasi
alopatrik. Sebutkan contohnya.

Ikhtisar
1. Evolusi merupakan suatu proses perubahan makhluk hidup dari waktu ke waktu menuju ke arah
kesempurnaan.
2. Tokoh evolusi pertama yang gagasannya dapat diterima oleh kalangan luas adalah Charles Dar-
win. Pokok-pokok evolusi menurut Darwin adalah:
a) Spesies yang hidup pada masa ini berasal dari spesies yang hidup pada masa lampau.
b) Evolusi terjadi melalui mekanisme seleksi alam.
3. Peristiwa evolusi dapat dibuktikan dengan hasil studi dari berbagai bidang ilmu yang meliputi: anatomi
perbandingan, embriologi, paleontologi, perbandingan biokimia, biogeografi serta domestikasi.
4. Mekanisme evolusi dapat terjadi karena beberapa kondisi yang mendukung yaitu: variasi genetik
yang disebabkan oleh mutasi dan rekombinasi serta peristiwa seleksi alam.
5. Menurut Hardy-Weinberg frekuensi gen dalam suatu populasi akan selalu konstan dari generasi ke
generasi berikutnya asalkan dipenuhi beberapa persyaratan yaitu tidak terjadinya mutasi, seleksi
alam dan aliran gen (genetic flow), terjadi perkawinan acak, populasi besar dan frekuensi antara
gen jantan dan betina sama.
6. Spesiasi merupakan peristiwa terbentuknya spesies baru yang berbeda dari nenek moyangnya.
7. Mekanisme isolasi reproduksi dapat terjadi melalui isolasi habitat, isolasi musim, isolasi tingkah laku,
isolasi mekanik, isolasi gamet, terbentuknya bastar mandul dan terbentuknya bastar mati bujang.

Evolusi
219

Biogeografi Salah satu cabang biologi yang Paleontologi Cabang ilmu biologi yang
mempelajari distribusi atau penyebaran makhluk hidup mempelajari tentang fosil
Domestikasi Pembudidayaan hewan atau tumbuhan Rekombinasi Percampuran dengan cara pertukaran
dengan tujuan untuk kepentingan manusia kromosom pada waktu pembelahan meiosis dalam
Filogenetik Kemiripan antar organisme satu perkawinan silang dan menimbulkan genotip baru.
berdasarkan hubungan kekerabatan Seleksi alam Terpilihnya anggota spesies dari
Kultivar Tumbuhan hasil pembudidayaan oleh manusia populasi untuk hidup pada suatu tempat tertentu
yang memiliki sifat berbeda dengan induknya Struktur Vestigial Struktur atau organ yang
Mikroevolusi Perubahan dari generasi ke generasi mengalami penyusutan dan tidak memiliki fungsi
dalam frekuensi alel atau genotip khusus tetapi masih dapat dijumpai
Mutasi Perubahan materi genetik yang Variasi Keanekaragaman dalam satu spesises/satu
mengakibatkan terjadinya perubahan karakter dan keturunan
diwariskan pada keturunannya.

Ulangan Harian
A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 3. Seleksi alam menurut Darwin adalah . . . .
a. individu yang dapat bersaing dan me-
1. Jerapah yang sekarang berleher panjang nyesuaikan diri dengan lingkungannya
disebabkan karena penyesuaiannya terhadap akan bertahan dan mampu berkem-
persediaan makanan. Pernyataan ini dike- bang biak
mukakan oleh . . . . b. munculnya individu baru dalam popu-
a. Charles Darwin lasi yang berubah frekuensi gennya
b. Herbert Spencer c. perubahan frekuensi gen, alel atau kro-
c. J. B. Lamarck mosom secara spontan
d. Charles Lyell d. individu harus menyesuaikan diri dengan
e. Hardy Weinberg lingkungannya agar dapat bertahan
e. ciri makhluk hidup yang ada sekarang
2. Persamaan pandangan tentang evolusi antara merupakan pewarisan dari nenek mo-
Charles Darwin dan J.B. Lamarck adalah . . . . yangnya
a. adanya seleksi alam
b. makhluk hidup mengalami perubahan 4. Weismann adalah seorang ahli yang menen-
dari waktu ke waktu yang mengarah tang teori pewarisan keturunan pada organ-
kepada kesempurnaan isme yang mengalami perubahan secara
c. makhluk hidup harus beradaptasi agar morfologi. Percobaan yang dilakukannya
dapat mempertahankan eksistensi dirinya adalah dengan . . . .
d. evolusi terjadi karena adanya peristiwa a. mengawinkan dua ekor lalat buah hete-
mutasi rozigot
e. makhluk hidup yang ada sekarang berasal b. mengawinkan dua ekor tikus yang ti-
dari makhluk hidup pada masa lampau dak dipotong ekornya


c. mengamati kupu-kupu Biston betularia c. Charles lyell
pada masa revolusi industri d. Weismann
d. mengamati kadal pasir yang hidup di e. J.B. Lamarck
gurun 9. Berikut ini bukti-bukti evolusi, kecuali . . . .
e. mengawinkan dua ekor tikus yang di- a. bukti paleontologi
potong ekornya b. bukti embriologi
5. Pengaruh seleksi alam terhadap adanya c. bukti anatomi
evolusi adalah . . . . d. struktur vestigial
a. terjadinya rekombinasi genetik pada e. bukti morfologi
anggota populasi 10. Perbedaan jumlah asam amino pada rantai
b. munculnya individu baru yang lebih hemoglobin manusia dengan beberapa spe-
tahan terhadap lingkungan sies lain adalah . . . .
c. terjadinya perubahan lingkungan yang 1. Anjing 3. Monyet rhesus
mengarahkan kepada adaptasi
2. Gorilla 4. Gibbon
d. adaptasi organisme yang tidak dapat
Urutan yang benar mulai dari perbedaan
bertahan dengan kondisi lingkungan
yang paling sedikit sampai yang paling ba-
e. munculnya individu yang tidak sem-
nyak adalah . . . .
purna
a. 1-2-3-4
6. Konsep evolusi tentang use and disuse dike- b. 2-3-1-4
mukakan oleh . . . . c. 3-2-4-1
a. Charles Darwin d. 2-4-3-1
b. Herbert Spencer e. 1-3-4-2
c. Charles Lyell
11. Jenis burung ﬁnch di Kepulauan Galapagos
d. Hardy Weinberg
menjadi bervariasi dalam hal . . . .
e. J.B. Lamarck
a. ukuran tubuh
7. Perbandingan struktur homologi organ b. jenis bulu
merupakan salah satu bukti evolusi. Contoh c. warna bulu
struktur homolog adalah . . . . d. adaptasi
a. struktur dasar lengan manusia, sayap e. bentuk paruh
burung dan sirip anjing laut
12. Variasi pada organisme dapat terjadi karena
b. adanya lekuk brankial pada embrio ma-
faktor-faktor berikut, kecuali . . . .
nusia
a. mutasi gen
c. struktur tulang ekor pada manusia den-
b. modiﬁkasi
gan tulang ekor pada ikan paus
c. mutasi kromosom
d. kesamaan asam amino yang terdapat
d. rekombinasi
pada rantai hemoglobin manusia de-
e. pindah silang
ngan vertebrata lain
e. sayap burung dan sayap kelelawar 13. Perubahan spesies yang disebabkan oleh
mutasi merupakan salah satu sebab terjadi-
8. Seorang ahli geologi yang berjasa bagi Dar-
nya evolusi. Alasan yang tepat untuk men-
win berkaitan dengan hasil penelitiannya
dukung pernyataan ini adalah . . . .
tentang lapisan-lapisan bumi yang ber-
a. mutasi merupakan proses perubahan
hubungan dengan fosil tertua dan muda
spesies yang terjadi secara spontan
adalah . . . .
b. mutasi terjadi karena adanya agen pe-
a. Herbert Spencer
nyebab mutasi
b. Charles Darwin

Evolusi
221

c. mutasi bersifat menguntungkan c. tidak terjadi migrasi keluar ataupun
d. mutasi dapat terjadi pada tingkat gen masuk populasi yang akan mengubah
dan juga tingkat kromosom frekuensi alel
e. perubahan yang terjadi karena mutasi d. terjadi perkawinan acak
diwariskan kepada keturunannya se- e. terjadi mutasi
hingga menimbulkan perubahan ang- 19. Suatu anggota populasi di wilayah yang ter-
gota populasi pencil tidak dapat kawin dengan anggota
14. Perubahan frekuensi kromosom secara spon- populasi di wilayah lainnya disebabkan oleh
tan pada suatu populasi disebut . . . . peristiwa isolasi . . . .
a. rekombinasi a. geografis d. gamet
b. mutasi gen b. genetik e. mekanik
c. mutasi kromosom c. reproduksi dalam
d. seleksi alam 20. Perkawinan antar-anggota populasi dapat
e. variasi terhalang karena faktor-faktor dibawah ini,
15. Berikut ini contoh struktur vestigial, kecuali kecuali isolasi . . . .
.... a. geografi d. perkembangan
a. umbai cacing b. habitat e. isolasi perilaku
b. tulang ekor pada manusia c. mekanik
c. sayap burung penguin
d. sayap burung kiwi B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
e. tulang ekor pada reptil
16. Hukum kesetimbangan populasi dikemuka- 1. Bagaimanakah pengalaman Darwin selama
kan oleh . . . . pelayarannya telah memengaruhi pandang-
a. Hardy-Weimberg annya terhadap spesies?
b. Weismann 2. Bagaimanakah keturunan yang telah meng-
c. Charles Darwin alami modifikasi menjelaskan keanekara-
d. J.B Lamarck gaman makhluk hidup?
e. Charles Lyell 3. Jelaskan bagaimana pembentukan fosil
17. Seleksi buatan hampir sama dengan seleksi menggambarkan catatan kehidupan masa
alam dalam hal proses . . . . lampau secara kronologis.
a. didukung oleh Darwin 4. Bagaimanakah kegunaan bukti-bukti dari
b. adaptasi spesies dengan lingkungannya DNA dalam memahami evolusi spesies?
c. terjadi selama lebih dari jutaan tahun
d. bergantung pada variasi antar individu 5. Apakah yang dimaksud dengan mikroevolusi?
e. dipengaruhi campur tangan manusia 6. Bagaimanakah serangga yang tahan pesti-
18. Mekanisme evolusi dapat dijelaskan dengan sida menjadi contoh seleksi alam?
Hukum Kesetimbangan Hardy-Weinberg. 7. Bagaimanakah seleksi alam mengarahkan
Di bawah ini merupakan prinsip-prinsip kepada adaptasi?
Hukum Hardy-Weinberg serta kondisi yang 8. Jelaskan mekanisme terjadinya spesiasi.
dapat mengarahkan kepada kesetimbangan
9. Jelaskan mekanisme terjadinya isolasi repro-
Hardy-Weinberg, kecuali . . . .
duksi.
a. populasi cukup besar
b. frekuensi gen pada anggota populasi 10. Jelaskan perbedaan antara populasi alopatrik
jantan dan betina adalah sama dan simpatrik.


Bab
VIII
Kecenderungan Baru
Teori Evolusi

www.pierluigisurace.com

H amparan pasir meluas, semburat jingga matahari yang hampir
tenggelam di batas horizon. Tuhan itu Mahaindah, dan Dia
mencintai keindahan. Maka, begitu banyak ciptaan-Nya yang indah
luar biasa. Lanskap pantai berlatar sunset seperti pada gambar di atas
hanyalah secuil contohnya.

Melihat pemandangan alam yang demikian indah, apakah kalian
berpikir bahwa keadaan alam ini tetap menakjubkan dari dulu hingga
sekarang? Apakah bumi beserta isinya tak mengalami perubahan dari
waktu ke waktu? Ternyata tidak begitu. Bumi senantiasa berubah.
Lalu seperti apa dan sejauh apa perubahan itu terjadi? Bab ini akan
menerangkannya, lengkap untuk kalian.

Kecenderungan Baru Teori Evolusi
223

Pada bahasan berikut, kalian diajak untuk mendalami ulasan
Ka taK u n c i mengenai kecenderungan baru Teori Evolusi. Sebelum mempelajari
• Abiogenesis
• Biogenesis
bahasan tersebut, terlebih dahulu akan dibahas teori asal usul bumi dan
• Evolusi biokimia kehidupan yang merupakan mata rantai dari evolusi makhluk hidup.
• Generatio spontanea Setelah mempelajari uraian pada bab ini, diharapkan kalian mam-
• Harun Yahya
pu menjelaskan asal usul kehidupan di bumi secara ilmiah dari ber-
bagai teori, dan mencermati pandangan baru tentang perkembangan
Teori Evolusi. Nah, simaklah uraiannya berikut ini.

A. Asal Usul Bumi dan Kehidupan
Adanya kehidupan pasti didahului oleh adanya bumi yang meru-
pakan tempat tinggal makhluk hidup. Berikut akan diuraikan me-
ngenai teori asal usul bumi dan asal usul kehidupan.
1. Teori Asal Usul Bumi
Berdasarkan penanggalan batu yang dibawa oleh misi Apollo
dari bulan, diketahui bahwa bumi telah berusia 4,5 milyar tahun. Se-
dangkan jagad raya telah berumur kurang lebih 8-12 milyar tahun.
www.thekeyboard.org.uk

Bagaimanakah awal mula peristiwa terbentuknya bumi?
Para pakar geologi dan astronomi berpendapat bahwa bumi
terbentuk dari bermilyar-milyar bintang yang tidak stabil. Ketidaksta-
bilan tersebut menyebabkan bintang-bintang saling bertabrakan dan
Gambar 8.1 Terbentuknya akhirnya terjadi ledakan. Ledakan tersebut menyebabkan terbentuknya
bumi menurut Teori Nebula gas dan debu hingga membentuk kabut yang sangat tebal. Semakin
lama kabut tersebut akan mengalami kondensasi hingga akhirnya
Galeri meledak dan menghasilkan bintang-bintang dan planet-planet terma-
suk bumi. Teori ini dikenal dengan Teori Kabut/Nebula.
Tahukah kalian? Bumi yang
kita tempati ini memiliki
Teori lain mengungkapkan bahwa pada awalnya benda-benda
keliling 40.075 km dan berat yang ada di angkasa mengalami pemanasan dan membentuk satu
sekitar 6 . 10 ton.
21
volume. Karena pemanasan tersebut disertai tekanan, maka terjadi
Williams, Ensiklopedia Bumi Kita
ledakan yang maha dahsyat. Ledakan tersebut menghasilkan bintang
yang berasal dari kondensasi gas dan debu hasil ledakan. Bintang ter-
sebut selanjutnya meledak lagi dan terbentuklah planet-
planet termasuk bumi. Teori ini dikenal dengan Teori
Big Bang.
Pada waktu pertama kali terbentuk, bumi masih
dalam keadaan sangat panas. Setelah mengalami berba-
gai proses, akhirnya bumi mendingin dan terbentuklah
lapisan-lapisan bumi. Barulah kemudian samudera, sun-
gai dan danau terisi air. Dapatkah kalian membayangkan
bagaimana kondisi bumi pada waktu itu?
Lalu kapankah kehidupan dimulai? Bagaimana
proses terbentuknya kehidupan tersebut? Simaklah uraian
mengenai teori asal usul kehidupan berikut ini.
Gambar 8.2 Kondisi bumi sebelum
adanya kehidupan


2. Teori Asal Usul Kehidupan
Pertanyaan tentang asal usul kehidupan merupakan suatu per-
tanyaan yang memerlukan jawaban kompleks. Oleh karenanya, para
ahli melakukan berbagai usaha untuk menjawab pertanyaan tersebut
sesuai dengan tingkat pengetahuan dan peradaban pada masanya. Di-
antara berbagai teori yang diajukan antara lain:
a. Teori Abiogenesis Galeri
Teori Abiogenesis disebut juga Teori Generatio Spontanea, meru-
pakan teori tentang asal usul kehidupan yang pertama kali muncul. Pembentukan Permukaan
Bumi
Generatio spontanea berarti penciptaan yang terjadi secara spontan. Pada abad keenam SM,
Artinya bahwa kehidupan berasal dari benda tak hidup yang terjadi Anaximander (610-546 SM)
secara spontan. Teori ini diajukan oleh Aristoteles pada tahun 384 berpendapat bahwa air
membantu pembentukan
– 322 SM. Aristoteles menyatakan bahwa kehidupan berasal dari permukaan bumi. Sungai
benda tak hidup yang terjadi secara spontan. Teori ini dikemukakan mengendapkan lumpur
oleh Aristoteles berdasarkan pengamatan adanya larva lalat yang mun- di muara dan membentuk
delta. Berbeda dengan
cul secara tiba-tiba pada daging yang busuk. Aristoteles berkesimpulan Anaximander, Strabo
bahwa larva lalat tersebut berasal dari daging yang busuk. (64-23 SM) mengatakan
Pada tahun 1713-1781 John Needham melakukan percobaan bahwa gempa dan letusan
gunung berapi membantu
dengan mengisi beberapa labu tertutup dengan kaldu daging, kemudi- pembentukan daratan.
an dipanaskan tetapi tidak sampai mendidih. Selanjutnya labu tersebut
Green, Jejak Sejarah Sains evolusi
ditutup dan disimpan pada suhu kamar. Setelah beberapa hari, ternya-
ta semua labu menjadi keruh yang menunjukkan bahwa di dalam labu
sudah berisi mikrobia. Berdasarkan hasil percobaannya, Needham
menyimpulkan bahwa mikrobia yang menyebabkan kekeruhan dalam
labu berasal dari kaldu daging yang disiapkan. Berdasarkan percoban
tersebut, dapat disimpulkan bahwa kehidupan berasal dari benda
mati.

Pengamatan Aristoteles Pengamatan Needham

(a) (b) (a) (b)
Sepotong daging busuk Daging dihinggapi Labu berisi kaldu yang Setelah dibiarkan
larva lalat dipanaskan tetapi tidak air kaldu menjadi
sampai mendidih keruh

Gambar 8.3 Bukti-bukti Teori Abiogenesis

225

b. Teori Biogenesis
Meskipun mendapat dukungan dari Needham, Teori Abiogen-
esis juga mendapat bantahan dari ahli-ahli lain seperti Francesco Redi
(1627- 1697), Lazarro Spallanzani (1729 – 1799) dan juga Louis
Pasteur (1822 – 1895). Para ahli tersebut masing-masing memiliki
Terbuka pendapat yang berbeda berdasarkan hasil pengamatannya, namun
secara umum mereka mengungkapkan bahwa kehidupan berasal dari
kehidupan.
Lalat Francesco Redi melakukan percobaan dengan memasukkan
Daging
daging ke dalam dua stoples. Stoples yang satu ditutup dengan kertas
dan yang lainnya dibiarkan terbuka. Kedua stoples tersebut dibiarkan
selama berhari-hari. Setelah diamati terbukti bahwa pada stoples yang
Gambar 8.4 Percobaan Redi dibiarkan terbuka didapati adanya larva lalat, sedangkan pada stoples
yang pertama
yang tertutup tidak terdapat larva lalat. Menurut Redi, hal ini terjadi
karena stoples yang dibiarkan terbuka telah dimasuki telur lalat yang
kemudian menetas menjadi larva lalat.
Para ahli pendukung Teori Abiogenesis tidak me-
nerima percobaan yang dilakukan Redi, dengan alasan
bahwa larva lalat tidak dapat tumbuh pada stoples yang
ditutup rapat karena tidak adanya sirkulasi udara un-
tuk pernapasan. Untuk mempertahankan gagasannya,
Redi melakukan percobaan yang kedua dengan meletak-
kan daging pada stoples yang ditutup kain kassa dengan
tujuan agar terjadi sirkulasi udara. Setelah dibiarkan
beberapa hari, ternyata banyak larva lalat yang tumbuh pada
permukaan kain kassa dibandingkan pada daging. Hal ini
terjadi karena banyak telur lalat yang tertahan pada kain
Gambar 8.5 Percobaan Redi yang kedua kassa. Larva lalat yang tumbuh pada daging berasal dari
telur lalat yang jatuh, sehingga jumlahnya lebih sedikit.
Lazarro Spallanzani (1729-1799) mencoba memperbaiki percobaan
yang dilakukan Needham yakni dengan memanaskan labu yang berisi
kaldu dalam waktu yang lebih lama hingga mendidih. Labu tersebut
ditutup dengan cara melelehkan leher labu, kemudian ditutup sehingga
benar-benar rapat. Hasilnya air kaldu tetap jernih, yang berarti bahwa
tidak terdapat mikrobia meskipun dibiarkan sampai beberapa hari.
Berdasarkan percobaanya, Spallanzani menyimpulkan bahwa kehidup-
an bukan berasal dari air kaldu.
Louis Pasteur (1822–1895) melakukan percobaan dengan meng-
gunakan labu yang ujungnya kecil dan tertekuk, berbentuk huruf S
seperti leher angsa yang panjang seperti pada Gambar 8.6.
Gambar 8.6 Labu leher angsa
yang digunakan oleh Pasteur Dengan cara seperti itu, mikrobia dan debu tidak dapat masuk
ke dalam gelas karena akan tertahan pada dasar leher, sedangkan uda-
ra tetap dapat masuk ke dalam labu. Setelah leher angsa tersebut di-
pecahkan pada bagian yang melengkung, dalam sehari kaldu tersebut
berubah warna menjadi keruh karena di dalamnya telah ditumbuhi
mikrobia.


Louis Pasteur telah membuktikan kelemahan Teori Generatio
Spontanea dan menyimpulkan bahwa di udara terdapat mikrobia yang Galeri
dapat masuk ke dalam media gelas/stoples jika terdapat lubang untuk
masuk. Dari bantahannya tersebut, Louis Pasteur merumuskan Teori Alexander Oparin (1894-
1980) adalah seorang ahli
Biogenesis yaitu omne vivum ex ovo (kehidupan berasal dari telur), omne biokimia berkebangsaan
ovum ex vivo (telur berasal dari kehidupan) dan omne vivum ex vivo Rusia. Tahun 1917 Oparin
(kehidupan berasal dari kehidupan sebelumnya). menyelesaikan studinya di
Universitas Moscow dan
Meskipun penelitian Pasteur dan Spallanzani telah menggugur- menjadi profesor biokimia
kan Teori Abiogenesis, namun mereka belum dapat menjelaskan Teori pada tahun 1927. Oparin
Biogenesisnya tersebut secara ilmiah. Akibatnya muncul dilema dalam merupakan salah satu ahli
yang mengungkapkan asal
memahami asal usul kehidupan pada waktu itu. Pada akhirnya, mun- usul kehidupan dari sudut
cul teori baru yang dikemukakan oleh Alexander Ivanovich Oparin pandang fisika dan kimia.
seorang ahli biokimia pada tahun 1936. Teorinya mendapat dukungan Microsoft Encarta Premium 2006

dari ahli-ahli lain dan dikenal dengan istilah Teori Evolusi Biokimia
yang merupakan teori modern tentang asal usul kehidupan.
c. Teori Evolusi Biokimia
Teori ini menjelaskan asal usul kehidupan dari perubahan kimia Galeri
di alam yang dilanjutkan dengan evolusi biologi. Menurut Oparin,
Komposisi Atmosfer
kehidupan berasal dari benda mati yang selanjutnya mengalami
perubahan (evolusi), hingga terbentuklah kehidupan. Komposisi penyusun
atmosfer pada zaman
Ahli lain yang mendukung teori Oparin adalah seorang pa- sekarang berbeda dengan
kar genetika dari Inggris yang bernama Haldane. Oparin dan Hal- masa lampau. Pada
dane membuat postulat bahwa kondisi bumi yang primitif me- zaman sekarang, atmosfer
tersusun dari gas Nitrogen
mungkinkan terjadinya reaksi kimia untuk mensintesis senyawa (78,08%), Oksigen (20,94%),
organik dari prekusor anorganik yang terdapat pada atmosfer dan Karbondioksida (0,03%), dan
lautan purbakala. Hal ini tidak dapat terjadi pada kondisi bumi Argon serta gas-gas lain
(95%).
modern karena pada bumi modern terdapat banyak kandungan
atmosfer hasil fotosintetik. Oparin dan Haldane membayangkan Hewitt, Menjelajahi dan Mempelajari
Bumi dan Ruang Angkasa
bahwa kondisi kimia bumi yang primitif kaya akan sumber daya ener-
gi yang diperlukan untuk sintesis molekul organik dari bahan-bahan
anorganik.
Atmosfer bumi mengandung zat anorganik berupa uap air (H2O),
amonia (NH4), karbondioksida (CO2) dan metana (CH4). Zat-zat
anorganik tersebut kemudian berakumulasi membentuk primordial
soup yang selanjutnya menjadi awal mula terbentuknya zat organik

sederhana (monomer). Monomer-monomer yang sejenis akan meng-
gabungkan diri membentuk polimer, misalnya karbohidrat, lemak,
protein dan asam nukleat.
Polimer-polimer tersebut kemudian bergabung menjadi senya-
wa kompleks yang bersifat sementara, dan disebut sebagai protobion.
Menurut Oparin, protobion merupakan bentuk pertama kehidupan.
Meskipun bentuk pertama ini jelas lebih sederhana jika dibandingkan
dengan organisme yang ada saat ini, namun proses metabolisme, per-
tumbuhan, perkembangbiakan, serta tanggapan terhadap lingkungan Gambar 8.7 Protobion
yang menjadi ciri-ciri makhluk hidup telah ditunjukkan.

227

Secara rinci menurut Oparin dan Haldane, tahapan evolusi bio-
kimiawi sampai terbentuknya organisme pertama terjadi melalui empat
tahapan, yaitu:
a. Sintesis abiotik (benda tak hidup) dan akumulasi molekul organik
kecil atau monomer seperti asam amino dan nukleotida.
b. Penyatuan monomer-monomer menjadi polimer, termasuk
protein dan asam nukleat.
c. Agregasi molekul yang diproduksi secara abiotik menjadi droplet/
tetesan yang disebut protobion yang memiliki karakteristik yang
berbeda dengan lingkungan sekitarnya.
d. Munculnya faktor hereditas yang diduga telah berlangsung sebe-
lum tahapan droplet atau tetesan.

D i s k u s i
Para ahli yang mencoba mengungkapkan ataupun membantah teori asal usul kehidupan, masing-mas-
ing memiliki pendapat yang berbeda. Pendapat tersebut bersifat mendukung ataupun membantah.
Mengapa terjadi demikian? Bagaimanakah masing-masing ahli membuktikan teori ataupun bantahan-
nya? Postulat manakah yang mendekati kebenaran? Lakukanlah diskusi kelompok untuk membahas
permasalahan tersebut kemudian sampaikanlah hasil diskusi kelompok kalian di depan guru dan teman
sekelas.

Untuk memastikan kebenaran postulat Oparin dan Haldane, pada
tahun 1953 Stanley Miller dan Harold Urey melakukan uji coba di
laboratorium untuk mensintesis molekul organik secara abiotik. De-
ngan menggunakan alat khusus yang dibuatnya, Miller menciptakan
simulasi kondisi bumi primitif dengan menggunakan peralatan seperti
pada Gambar 8.8.
elektroda
Atmosfer diciptakan dengan menyediakan gas-gas
yang banyak terdapat di bumi pada waktu awal mula pem-
letupan
bentukannya. Gas-gas tersebut di antaranya adalah H2O
bunga api (uap air), H2 (hidrogen), CH4 (metana), dan NH3 (am-
Gas monia). Dengan menggunakan alat khusus yang dibuat
CH4
ke ruang hampa NH3 oleh Miller dan Urey, dihasilkan berbagai jenis asam
H2O
kondensor amino dan senyawa organik lain yang banyak terdapat di
H2
dalam tubuh organisme dengan melewatkan energi listrik
bertegangan tinggi pada perangkat alat tersebut sebagai
pengganti energi halilintar di bumi.
air yang mendidih Dengan memodiﬁkasi susunan atmosfer pada perco-
lekukan baan Miller-Urey, dihasilkan 20 jenis asam amino antara
lain glisin, alanin, valin, prolin, asam aspartat, dan asam
Gambar 8.8 Peralatan yang dirancang oleh glutamat serta beberapa jenis gula, lipid, basa purin dan
Miller-Urey
pirimidin yang terdapat dalam nukleotida (DNA dan RNA) dan ATP
(setelah ditambahkan fosfat ke dalam tabung reaksi). Berdasarkan hasil
percobaan tersebut, terbukti bahwa zat organik dapat terbentuk dari
zat anorganik secara spontan.


Sebuah hipotesis penting yang juga telah diuji kebenarannya di-
laboratorium adalah bahwa bahan genetik yang pertama kali mun-
cul adalah RNA (asam ribose nukleat). Mengapa bukan DNA? Para
ahli berpendapat bahwa DNA strukturnya lebih kompleks dan stabil.
Untaian pendek RNA tersebut mampu mereplikasikan diri secara
abiotik. Perhatikan tahapan replikasi RNA secara abiotik seperti pada
Gambar 8.9.

A S
G S U A G
S U S A G U
U G U
U S A G U S
S S U A G U
G
U G G A U S A U S A
A A U G
U A
G S S U A G U U G S
G
A
Pembentukan untai RNA pendek secara abiotik Replikasi sendiri
Monomer dari monomer-monomer beberapa polimer RNA pendek

Gambar 8.9 Peralatan yang dirancang oleh Miller-Urey

Hipotesis ini didukung oleh penelitian selanjutnya yang berha-
sil menemukan bahwa RNA bersifat autokatalitik yang artinya RNA
dapat bekerja sebagai katalis dalam sel untuk membentuk RNA baru
yang sama dengan RNA asalnya. Dengan demikian, tanpa adanya
enzim dan DNA, molekul RNA mampu mereplikasikan diri.
Selanjutnya, dari replikasi-replikasi RNA tersebut terbentuklah
DNA yang merupakan tempat penyimpanan informasi genetik yang Kilas
lebih stabil daripada RNA. Setelah terbentuk DNA, RNA beralih Masih ingatkah kalian me-
fungsi hanya sebagai perantara dalam translasi (penerjemahan) kode ngapa DNA lebih kompleks
genetik. Pertanyaan yang muncul, bagaimanakah mekanisme terjadinya daripada RNA? Pada bab
Genetika telah diuraiakan
DNA dari RNA? bahwa DNA strukturnya
Suatu kesalahan dalam replikasi dapat menghasilkan molekul berupa double helix (tangga
yang melipat. Molekul tersebut menjadi suatu bentuk yang lebih stabil tali berpilin ganda), sedang-
kan RNA strukturnya berupa
dibanding RNA. Peristiwa tersebut diduga telah menjadi awal terben- rantai tunggal.
tuknya DNA dari RNA. Nah, seperti itulah tahapan terbentuknya ke-
hidupan. Teori inilah yang lebih dikenal sebagai teori modern tentang
asal usul kehidupan.
T e l i s i k
Untuk melengkapi wawasan kalian tentang teori asal usul kehidupan, lakukanlah kajian literatur ber-
sama kelompok kalian untuk menemukan pandangan-pandangan lain tentang asal usul kehidupan di
muka bumi ini. Jangan lupa untuk mencantumkan juga biografi tokoh yang mengungkapkannya. Kalian
dapat juga menelusuri lewat internet untuk memperkuat apa yang telah kalian temukan dalam buku-
buku teks. Kumpulkanlah hasil kerja kalian dalam bentuk makalah.

Nah, selanjutnya untuk menguji pemahaman kalian mengenai
materi yang telah kita bahas pada subbab di atas, selesaikanlah Uji
Kompetensi berikut ini secara mandiri.

229

Uji Kompetensi 3. Bagaimanakah tahap-tahap terbentuknya
kehidupan berdasarkan teori evolusi bio-
Selesaikan soal berikut dengan tepat. kimiawi?
1. Bagaimanakah penjelasan teori pertama 4. Berdasarkan teori modern, asal usul ke-
yang muncul tentang asal usul kehidupan? hidupan serta bukti-bukti yang mendu-
2. Bagaimanakah Stanley Miller menguji teori kungnya, bagaimanakah batasan arti
asal usul kehidupan secara eksperimental? hidup dan kehidupan? Jelaskan.

Teori Evolusi biokimia merupakan teori yang masih diyakini para
ilmuwan. Teori tersebut selaras dengan pandangan Darwin mengenai
proses evolusi kehidupan. Sebagaimana pandangan tokoh-tokoh evolusi
terdahulu, teori asal usul kehidupan juga mendapat tanggapan dari berb-
agai kalangan. Lalu bagaimanakah perkembangan Teori Evolusi saat ini?
Pada subbab berikut, akan diuraikan kecenderungan baru yang muncul
dalam Teori Evolusi. Ikutilah pembahasannya berikut ini.

B. Kecenderungan Baru Teori Evolusi
Pandangan Darwin mengenai evolusi merupakan teori yang
belum terbantahkan secara ilmiah. Dalam perkembangannya, muncul
kecenderungan dari sekelompok orang yang menolak Teori Evolusi
Darwin. Seperti yang telah diuraikan dalam kajian tentang pro dan
kontra evolusi, kaum agamawan cenderung menolak paham evolusi
Darwin dengan mengajukan faham yang dianutnya yaitu faham
penciptaan (kreasionisme). Dalam paham tersebut diungkapkan bahwa
setiap makhluk yang ada di alam ini diciptakan oleh Tuhan Yang Maha
Galeri Esa. Seorang tokoh agamawan yang sangat terkenal dalam memper-
juangkan faham tersebut adalah Harun Yahya melalui karyanya yang
Keterbukaan Memahami
Fakta Evolusi
berjudul Keruntuhan Teori Evolusi.
Nah, bagaimanakah pandangan kaum agamawan terhadap Teori
Inter Academy Panel Evolusi tersebut? Argumen apa yang dapat menguatkan pandangan
on International Issues
(IAP), mengeluarkan
Harun Yahya dan Charles Darwin tentang Teori Evolusi? Untuk me-
pernyataan bersama mahaminya, simaklah uraian berikut dengan cermat.
mengenai pendidikan
evolusi. Pernyataan AIP 1. Pandangan Baru Teori Evolusi
menggarisbawahi fakta Seiring perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi di bidang
berdasarkan bukti bahwa
evolusi bumi serta kehidupan
biologi molekuler, Teori Evolusi pun berkembang mengikuti perkem-
di planet ini sudah ditetapkan bangan penelitian yang dilakukan para ahli biologi molekuler. Perkem-
melalui banyak pengamatan bangan tersebut mengarahkan kepercayaan para ilmuwan kepada Teori
dan hasil penelitian dari
bermacam-macam disiplin
Evolusi Biokimia kehidupan.
ilmu pengetahuan, namun Masih ingatkah kalian mengeni Teori Evolusi Biokimia yang telah
belum pernah ada bukti- dipelajari pada sub bab sebelumnya? Teori Evolusi Biokimia menyatakan
bukti ilmiah yang mampu
menjelaskannya.
bahwa kehidupan berasal dari bahan anorganik yang mengalami pe-
Kompas, 26/9/1996
rubahan menjadi bahan organik. Perubahan-perubahan secara kimiawi
terjadi dari waktu ke waktu hingga terbentuklah kehidupan yang


paling sederhana yaitu protobion. Bentuk kehidupan pertama ditandai
dengan adanya senyawa kompleks yang menunjukkan ciri-ciri kehidup-
Galeri
an. Hal ini ditunjukkan dengan adanya metabolisme, reproduksi serta
ketanggapan terhadap faktor lingkungan yang terjadi di dalam tubuh
senyawa kompleks tersebut.
Menurut pandangan Harun Yahya, konsep kehidupan yang ber-

www.harunyahya.com
asal dari benda mati bertentangan dengan hukum dasar biologi. Dalam
hal ini, Harun Yahya memberikan gambaran bahwa sel hidup meru-
pakan hasil pembelahan dari sel hidup juga dan bukan dari pembelah-
an sel mati. Harun Yahya membantah gagasan yang menyatakan bah-
Harun Yahya adalah seorang
wa kehidupan muncul dari kehidupan sebelumnya. Gagasan tersebut da’i dan ilmuwan terkemuka
mengandung arti bahwa makhluk hidup yang pertama kali muncul asal Turki yang memiliki nama
asli Adnan Oktar. Adnan
di bumi berasal dari kehidupan yang ada sebelumnya. Harun Yahya
Oktar memulai perjuangan
mengungkapkan pendapatnya dari sudut pandang berbeda yang me- intelektualnya pada tahun
nyatakan bahwa di alam semesta ini ada pencipta (creator) yaitu Tuhan 1979, menuntut ilmu di
Yang Maha Esa. Salah satu bantahan Harun Yahya tersebut merupakan Akademi Seni, Universitas
Mimar Sinan. Selama berada
bagian dari pendapatnya dalam meruntuhkan Teori Evolusi Darwin. di universitas tersebut, Adnan
Oktar melakukan pengkajian
2. Pandangan Harun Yahya tentang Teori Evolusi yang mendalam tentang
Dalam karyanya, Harun Yahya mengungkapkan bahwa Teori berbagai filsafat dan ideologi
materialistik yang sangat
Evolusi yang dikemukakan oleh Darwin merupakan gagasan yang ti- berpengaruh terhadap
dak ilmiah. Ada beberapa hal yang dijadikan dasar bagi Harun Yahya masyarakat sekitarnya.
untuk membantah Teori Evolusi Darwin. Dalam karyanya yang
berjudul Keruntuhan Teori
Yang pertama, masih minimnya kemajuan ilmu pengetahuan dan
Evolusi, Harun Yahya
teknologi pada masa Darwin dan Lamarck untuk menjelaskan fenome- mengungkapkan bantahan-
na asal usul kehidupan. Ilmu genetika dan biokimia pada masa Darwin bantahannya terhadap teori
evolusi yang dicetuskan oleh
belum ada sehingga mempersempit penjelasan Darwin tentang evolusi
Darwin.
dari sudut pandang genetika dan biokimia.
www.harunyahya.com
Yang kedua, komposisi dan susunan unsur genetik pada makhluk
hidup yang sangat rumit menunjukkan ketidakabsahan mekanisme
evolusi kehidupan. Menurut Harun Yahya, kerumitan yang ada dalam
setiap unsur genetik tersebut merupakan hasil rancangan Sang Pencipta
alam semesta ini.
Harun Yahya juga mengungkapkan kelemahan-kelemahan bukti
evolusi yang dikemukakan oleh Darwin, salah satunya dari catatan
fosil. Dari berbagai fosil yang ditemukan, tidak ada satu pun fosil yang
Day, Jejak Sejarah Sains Genetika, hlm. 20

menunjukkan bentuk transisi yang dapat dijadikan sebagai petunjuk
proses evolusi. Di samping itu, perbandingan anatomi menunjukkan
bahwa spesies yang diduga telah berevolusi dari spesies lain ternyata
memiliki ciri-ciri anatomi yang sangat berbeda, sehingga mereka tidak
mungkin menjadi nenek moyang dan keturunannya.
Mengenai seleksi alam, Harun Yahya mengungkapkan bahwa
tidak pernah ada satu spesies pun yang mampu menghasilkan spesies
lain melalui mekanisme seleksi alam. Sebagai contoh, masih ingatkah
Gambar 8.10 Model struktur
kalian tentang evolusi kupu-kupu Biston betularia di Inggris? Menurut DNA yang menunjukkan rumitnya
Harun Yahya, terbentuknya kupu-kupu Biston betularia bersayap gelap unsur genetik

231

yang terjadi pada pada awal revolusi industri di Inggris sebenarnya tidak
ada. Cerita sebenarnya adalah pada awalnya warna kulit batang pohon
di Inggris benar-benar terang. Oleh karena itu, kupu-kupu berwarna
gelap yang hinggap pada pohon-pohon tersebut mudah terlihat oleh
burung-burung pemangsa, sehingga mereka memiliki kemungkinan
hidup yang rendah. Lima puluh tahun kemudian akibat polusi, warna
kulit kayu menjadi lebih gelap dan saat itu kupu-kupu berwarna cerah
menjadi mudah diburu. Akibatnya, jumlah kupu-kupu berwarna cerah
berkurang, sementara populasi kupu-kupu berwarna gelap meningkat
karena tidak mudah terlihat oleh pemangsa. Dalam kasus ini, Harun
Yahya menganggap bahwa tidak terjadi perubahan warna sayap kupu-
kupu yang diturunkan. Namun, yang terjadi sebenarnya adalah jumlah
kupu-kupu yang berwarna cerah telah banyak dimangsa oleh burung-
burung pemangsa, sehingga jumlah kupu-kupu berwarna cerah lebih
sedikit dibanding kupu-kupu yang berwarna lebih gelap.
Salah satu pokok pikiran Teori Evolusi yang juga tak luput dari
bantahan Harun Yahya adalah tentang mutasi. Di dalam pandangan
evolusi Darwin, mutasi dikatakan sebagai proses yang memunculkan
spesies baru yang berbeda dari tetuanya. Harun Yahya menentang pan-
dangan yang menyatakan bahwa mutasi dapat bersifat menguntung-
kan, tetapi pada kenyataannnya setiap mutasi bersifat membahayakan.
Harun Yahya memberikan beberapa contoh akibat merugikan yang
ditimbulkan karena mutasi, seperti pada Gambar 8.11.
Harun Yahya mengajukan tiga alasan utama mengapa mutasi
tidak dapat dijadikan bukti pendukung evolusi:
a) Tidak pernah ditemukan mutasi yang
bermanfaat, karena mutasi terjadi secara
acak dan akan merusak susunan dan kom-
posisi materi genetik.
b) Mutasi tidak menambahkan infor-
www.harunyahya.com

masi genetik yang baru, tetapi hanya bersifat
merubah atau merusak yang dapat mengaki-
batkan ketidaknormalan.
c) Agar dapat diwariskan pada generasi
Gambar 8.11 Kiri : Seekor lalat buah (Drosophila Melanogaster) normal. Kanan selanjutnya, mutasi harus terjadi pada sel-
: Seekor lalat buah dengan kaki tumbuh di kepala; mutasi akibat radiasi. Efek sel reproduksi organisme.
mutasi yang mengenaskan pada tubuh manusia. Bocah laki-laki di samping adalah
korban kecelakaan instalasi nuklir Chernobyl.

D i s k u s i
Untuk mendapatkan gambaran yang lebih jelas tentang keruntuhan Teori Evolusi seperti yang diung-
kapkan oleh Harun Yahya, saksikanlah VCD Harun Yahya tentang keruntuhan Teori Evolusi. Selanjutnya
diskusikanlah apa yang telah kalian saksikan tersebut dengan teman sekelas dan guru. Bandingkan
dengan bukti-bukti evolusi yang diajukan oleh Darwin terhadap Teori Evolusinya.


Untuk menguji pemahaman kalian mengenai kecenderungan baru Teori Evolusi, kerjakan Uji
Kompetensi berikut ini secara mandiri.

Uji Kompetensi
4. Berdasarkan bukti-bukti yang diajukan oleh
1. Sebutkan dan jelaskan pandangan baru dari Harun Yahya terhadap evolusi, menurut ka-
para ahli tentang Teori Evolusi. lian bagaimanakah kebenaran pandangan
2. Bagaimanakah pandangan Harun Yahya ter- Harun Yahya tentang evolusi?
hadap Teori Evolusi? 5. Syarat-syarat apakah yang harus dipenuhi
3. Sebutkan bukti–bukti ilmiah yang diajukan untuk dapat membantah sebuah pene-
Harun Yahya untuk membantah Teori Evolusi. muan ilmiah?

Ikhtisar
1. Ada tiga teori asal usul kehidupan yang dikenal yaitu: Teori Abiogenesis yang menyatakan
bahwa kehidupan berasal dari benda mati; Teori Biogenesis yang menyatakan bahwa kehidup-
an berasal dari kehidupan sebelumnya; dan Teori Evolusi Biokimia yang menyatakan bahwa
kehidupan berasal dari bahan anorganik yang mengalami perubahan-perubahan secara kimiawi
sampai muncul bentuk kehidupan yang pertama.
2. Bentuk kehidupan pertama adalah senyawa kompleks (protobion) yang dapat bermetabolisme,
bereplikasi dan terdapat unsur genetik RNA di dalamnya.
3. Stanley Miller dan Harold Urey berhasil membuktikan bahwa bahan organik dapat terbentuk
dari bahan anorganik dengan menciptakan alat dan atmosfer yang hampir serupa dengan
kondisi primitif bumi.
4. Teori modern tentang asal usul kehidupan yang paling berkembang adalah Teori Evolusi Biokimia.
5. Harun Yahya berpendapat bahwa kehidupan merupakan hasil ciptaan yang sudah dirancang
dengan baik oleh Tuhan Yang Maha Esa.
6. Kelemahan Teori Evolusi Darwin disebabkan masih minimnya ilmu pengetahuan dan teknologi
di bidang biologi molekuler yang dapat dijadikan sebagai penjelas Teori Evolusi Darwin.

Abiogenesis Kehidupan berasal dari benda mati Primodial soup Akumulasi zat-zat anorganik yang

Asam amino Molekul pembentuk protein menjadi awal mula terbentuknya zat organik seder-
hana (monomer)
Autokatalitik Mampu berlaku sebagai katalisator
Protobion Kumpulan molekul-molekul yang dihasil-
untuk mensintesis molekul baru yang sama dengan
kan dari zat abiotik yang memiliki sifat berbeda
molekul asalnya
dengan lingkungannya
Biogenesis Kehidupan berasal dari kehidupan sebe-
RNA Bahan yang berperan dalam perangkaian
lumnya (benda hidup)
asam amino membentuk protein
DNA Bahan inti penyusun gen

233

Ulangan Harian

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 5. A.L. Oparin dan Haldane mengajukan pos-
tulat bahwa kondisi bumi primitif digam-
1. Teori asal usul kehidupan yang pertama kali barkan seperti di bawah ini, kecuali ….
muncul adalah Teori…. a. suhunya sangat tinggi
a. Big Bang b. mengandung banyak oksigen
b. Evolusi Biologi c. kaya akan radiasi sinar Ultra Violet
c. Generatio Spontanea d. adanya aktivitas vulkanik
d. Evolusi Biokimia e. belum ada kehidupan
e. Nebula
6. Teori modern asal usul kehidupan yang
2. Sebuah percobaan untuk membantah Teori berkembang saat ini adalah Teori ….
Abiogenesis dilakukan dengan meletakkan a. Big Bang
daging pada dua stoples yang berbeda. Salah b. Evolusi Biologi
satu stoples ditutup rapat, sedangkan yang c. Generatio Spontanea
lainnya dibiarkan terbuka. Percobaan ini di-
d. Nebula
lakukan oleh ….
e. Evolusi Biokimia
a. Louis Pasteur
b. A.L. Oparin 7. Berdasarkan Teori Evolusi Biokimiawi, ke-
c. Harold Urey hidupan berasal dari ….
d. Aristoteles a. bahan organik
e. Francesco Redi b. bahan anorganik
3. Spallanzani dan Pasteur merupakan dua ahli c. kehidupan sebelumnya
yang memiliki kesimpulan sama tentang ada- d. asam ribosa nukleat
nya kehidupan. Pernyataannya menyebut- e. mikrobia
kan bahwa ….
8. Dari hasil percobaan Stanley Miller dan
a. kehidupan berasal dari benda mati
Harold Urey ditemukan senyawa organik
b. di udara terdapat mikrobia yang dapat yang umum terdapat dalam tubuh organis-
mencemari makanan dan minuman me yaitu ….
c. kaldu yang dipanaskan dan ditutup ti- a. 20 asam amino
dak akan mengandung mikrobia b. DNA
d. mikrobia yang ada di udara merupakan c. enzim
benih makhluk hidup d. protoplasma
e. makhluk hidup terjadi secara spontan e. nukleus
4. Kehidupan berasal dari kehidupan sebelum- 9. Pembawa informasi genetik yang pertama
nya. Postulat ini pertama kali dirumuskan kali terbentuk adalah ….
oleh …. a. gen d. DNA
a. Louis Pasteur b. kromosom e. nukleus
b. Francesco Redi c. RNA
c. Antonie Van Leeuwenhoek 10. RNA dikatakan bersifat autokatalitik. Hal
d. Lazarro Spallanzani ini disebabkan karena RNA ….
e. Harold Urey a. berperan dalam translasi (penerjema-
han) kode genetik


b. dapat bereplikasi yang akhirnya mem- c. kurangnya referensi hasil penemuan
bentuk DNA ilmuwan sebelumnya
c. berfungsi sebagai katalis dalam sintesis d. kesalahan dalam metode penelitian
protein Darwin
d. membentuk katalisator penting dalam e. pengamatan yang lebih diutamakan
proses awal kehidupan daripada percobaan
e. memiliki struktur yang sederhana 14. Harun Yahya menolak jika mutasi dikatakan
dibandingkan DNA sebagai mekanisme terbentuknya spesies
11. Tahapan evolusi kimiawi kehidupan yang baru, karena menurutnya ….
dikemukakan oleh para ahli adalah sebagai a. kebanyakan mutasi bersifat mengun-
berikut: tungkan
1. Sintesis abiotik (benda tak hidup)dan b. kebanyakan mutasi bersifat memba-
akumulasi molekul organik kecil. hayakan
2. Agregasi molekul yang diproduksi se- c. mutasi merupakan peristiwa yang
cara abiotik menjadi droplet yang dise- sangat jarang terjadi
but protobion. d. mutasi dapat menghasilkan organisme
3. Penyatuan monomer-monomer men- yang memiliki ketahanan lebih baik
jadi polimer. e. mutasi dapat menambah informasi
4. Munculnya faktor hereditas yang didu- genetik
ga telah berlangsung sebelum tahapan
15. Menurut Harun Yahya, mekanisme indus-
“droplet”.
tri pada kupu-kupu terjadi karena faktor di
Urutan tahapan yang benar adalah …. bawah ini, kecuali ….
a. 1-2-3-4 a. sebelum revolusi industri banyak
b. 1-3-4-2 pohon-pohon berwarna terang
c. 1-4-3-2 b. Biston betularia berwarna terang
d. 1-3-2-4 banyak dimangsa oleh burung-burung
e. 1-2-4-3 pemangsa
c. Biston betularia berwarna gelap menye-
12. Pandangan Harun Yahya tentang asal usul
rupai warna gelap pada pohon sehingga
kehidupan adalah ….
tidak dimangsa oleh burung
a. kehidupan berasal dari kehidupan sebe-
lumnya d. Biston betularia berwarna gelap melaku-
kan adaptasi dengan banyaknya indus-
b. kehidupan berasal dari bahan anorga-
tri dan mewariskan sifat warna gelap
nik
pada keturunannya
c. kehidupan berasal dari bahan organik
e. setelah revolusi industri, terjadi po-
d. kehidupan merupakan pembentukan
lusi yang menyebabkan pohon-pohon
yang terjadi secara spontan
menjadi gelap
e. kehidupan berasal dari benda mati
16. Bukti kelemahan catatan fosil yang dikemu-
13. Salah satu aspek yang melemahkan Teori kakan oleh Darwin menurut Harun Yahya
Evolusi Darwin menurut Harun Yahya adalah ….
adalah karena…. a. catatan fosil kurang lengkap
a. kurangnya bukti-bukti ilmiah
b. tidak ditemukannya fosil organisme
b. masih minimnya kemampuan ilmu transisi
pengetahuan di bidang molekuler

235

c. fosil tidak asli c. bersifat ilmiah karena didukung dengan
d. fosil bukan temuan ahli paleontologi hasil penelitian ilmiah
e. fosil tidak utuh d. bersifat teologis karena ditulis oleh
seorang penyebar ajaran agama
17. Faktor berikut yang dapat menguatkan Dar-
e. karya yang bersifat menyaingi Teori
win sebagai pencetus evolusi adalah ….
Evolusi Darwin
a. Darwin adalah seorang naturalis
amatir
b. Darwin memiliki kemampuan ilmu B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
pengetahuan biomolekuler yang terbatas
c. Darwin melakukan pengamatan lang- 1. Sebelum adanya kehidupan, bagaimanakah
sung terhadap organisme-organisme kondisi bumi primitif menurut Oparin?
yang dilihatnya selama perjalanan ke 2. Jelaskan asal usul kehidupan menurut Teori
kepulauan Galapagos Generation Spontanea.
d. Darwin tidak melakukan penelitian 3. Bagaimanakah usaha yang dilakukan oleh
e. Darwin banyak belajar dari ahli-ahli se- para ahli dalam membuktikan bahwa ke-
belumnya hidupan berasal dari benda mati?
18. Paham yang dianut oleh Harun Yahya adalah 4. Sebutkan dan jelaskan percobaan yang di-
…. lakukan oleh para ahli dalam membuktikan
a. Naturalisme d. Sekularisme bahwa kehidupan berasal dari kehidupan
b. Liberalisme e. Kraeasionisme sebelumnya.
c. Evolusionarisme 5. Bagaimanakah langkah-langkah percobaan
19. Menurut konsep evolusi yang dikemukakan yang dilakukan oleh Miller dan Urey dalam
oleh Harun Yahya tentang asal-usul kehidup- membuktikan hipotesis Oparin tentang asal
an yang benar adalah .... usul kehidupan?
a. kehidupan berasal dari benda mati 6. Menurut pandangan Harun Yahya, Teori
b. kehidupan berasal dari benda hidup Evolusi yang dikemukakan oleh Darwin ti-
dak ilmiah. Alasan apakah yang melandasi
c. kehidupan terjadi melalui proses evolu-
pandangan Harun Yahya tersebut?
si kimiawi
d. kehidupan sekarang berasal dari ke- 7. Sebutkan argumen Harun Yahya dalam me-
hidupan sebelumnya nentang Teori Evolusi Biokimia.
e. kehidupan berasal dari kehidupan sebe- 8. Jelaskan bantahan Harun Yahya terhadap
lumnya dan merupakan hasil pencipta- konsep seleksi alam yang dikemukakan oleh
an Tuhan YME dengan rancangan Darwin.
20. Berdasarkan pandangan Harun Yahya seperti 9. Bagaimanakah pandangan Harun Yahya
disebut pada soal nomor 19, maka bantahan mengenai evolusi kupu-kupu Biston betu-
Harun Yahya terhadap Teori Evolusi meru- laria di Inggris?
pakan…. 10. Sebutkan alasan-alasan Harun Yahya mem-
a. karya besar yang telah meruntuhkan bantah adanya mutasi sebagai salah satu
Teori Evolusi pendorong evolusi.
b. karya populer yang ditulis oleh seorang
ﬁlsuf


Latihan Ulangan Tengah Semester II

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. a. setiap organisme mengandung ribuan gen
b. setiap individu mampu menghasilkan
1. Menurut konsep evolusi use and disuse yang ribuan gamet
dikemukakan oleh Lamarck, jerapah memi- c. banyaknya jumlah individu dalam satu
liki leher panjang disebabkan oleh alasan- generasi
alasan berikut, kecuali …. d. jumlah individu dalam satu generasi
a. dedaunan semakin tinggi, hingga perlu berubah-ubah
menjulurkan leher untuk menggapainya
e. banyaknya jumlah individu di dunia
b. adanya pewarisan sifat leher panjang
kepada keturunannya 6. Konsep struggle for existence yang dikemu-
c. jerapah yang berleher pendek telah punah kakan oleh Darwin mengandung makna
d. dedaunan yang letaknya rendah telah bahwa ….
habis dimakan a. setiap organisme harus berjuang untuk
e. semakin sering leher jerapah dijulurkan mempertahankan hidup
untuk menggapai dedaunan, maka le- b. populasi yang besar akan tetap bertahan
her jerapah akan semakin panjang c. kelangsungan hidup organisme dipe-
ngaruhi oleh makanan dan ruang
2. Yang dikenal sebagai Bapak Evolusi adalah ….
a. Charles Darwin d. kecenderungan populasi yang bertam-
bah banyak menyebabkan makhluk
b. J.B. Lamarck hidup akan bersaing
c. Weismann e. adanya kompetisi untuk mempertahan-
d. De Vries kan hidup
e. Herbert Spencer
7. Isolasi reproduksi dapat terjadi pada anggota
3. Fosil merupakan salah satu petunjuk adanya populasi karena adanya penghalang geografis.
evolusi, yang termasuk dalam bukti …. Populasi tersebut disebut sebagai ….
a. anatomi a. populasi alopatrik
b. embriologi b. populasi simpatrik
c. paleontologi c. isolasi geografis
d. biokomia perbandingan d. isolasi habitat
e. geografi e. isolasi musim
4. Petunjuk adanya evolusi dari anatomi per- 8. Teori asal usul bumi yang menyebutkan
bandingan adalah adanya organ tubuh yang bahwa bumi berasal dari ledakan kabut yang
bersifat analog, contohnya adalah …. maha dahsyat, dikenal dengan Teori ….
a. sayap burung penguin dan sayap kupu- a. Bigbang
kupu b. Nebula
b. tangan manusia dan sirip lumba-lumba c. Biogenesis
c. sayap kelelawar dan kaki pada kucing d. Abiogenesis
d. sirip lumba-lumba dan sayap kelelawar e. Evolusi Biokimia
e. sayap burung dan sayap kupu-kupu
9. Perhatikan nama-nama berikut.
5. Meskipun kecepatan mutasi relatif rendah, 1. Aristoteles 4. Louis Pasteur
namun tetap saja menyebabkan variasi. 2. John Needham 5. Lazzaro Spall-
Kondisi ini disebabkan oleh beberapa alasan 3. Francesco Redi anzani
berikut, kecuali ….

Latihan Ulangan Tengah Semester II
237

Yang termasuk pendukung Teori Biogenesis c. Jumlah Biston betularia bersayap terang
adalah …. dan gelap sama dengan sebelum ter-
a. 1, 3, 4 d. 1, 4, 5 jadinya Revolusi Industri.
b. 2, 3, 5 e. 1, 2, 3 d. Biston betularia bersayap gelap berasal
c. 3, 4, 5 dari Biston betularia bersayap terang.
e. Jumlah Biston betularia bersayap gelap
10. Teori Biogenesis yang dikemukakan oleh lebih banyak setelah Revolusi Industri.
Louis Pasteur, salah satunya menyebutkan
tentang omne ovum ex vivo yang berarti …. 15. Agat dapat diwariskan, mutasi harus terjadi
a. telur berasal dari kehidupan pada sel ….
b. kehidupan berasal dari kehidupan a. otak d. kelamin
c. kehidupan berasal dari telur b. kulit e. jantung
d. telur berasal dari telur c. darah
e. kehidupan berasal dari benda mati
11. Menurut Oparin dan Haldane, pada mu- B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
lanya atmosfer bumi mengandung banyak
molekul anorganik, yaitu …. 1. Jelaskan perbedaan konsep evolusi yang
a. H2O, NH4, CO2, CH4 dikemukakan oleh Lamarck dan Darwin,
b. H2O, NH4, CO2, O2 dalam fenomena evolusi leher jerapah.
c. NH4, CO, O2, H2O 2. Sebutkan bukti-bukti pendukung adanya
d. NH4, O2, CO, H2O evolusi.
e. CH4, CO2, H2O, O2 3. Fosil merupakan salah satu bukti petunjuk
12. Pada percobaan untuk membuktikan asal adanya evolusi. Keterangan apa saja yang
usul kehidupan, Miller berhasil membuk- dapat diperoleh dari fosil?
tikan bahwa zat organik yang terbentuk 4. Jelaskan perbedaan antara organ analog dan
adalah …. organ homolog, serta berikan contoh untuk
a. protein d. asam amino masing-masing organ tersebut.
b. asam nukleat e. karbohidrat
c. asam lemak 5. Sebutkan syarat-syarat berlakunya Hukum
Hardy-Weinberg.
13. Kehidupan berasal dari kehidupan sebelum-
6. Sebutkan dan jelaskan 4 macam mekanisme
nya dan merupakan hasil penciptaan Tuhan.
isolasi reproduksi.
Konsep ini disebut sebagai Teori ….
a. Abiogenesis 7. Jelaskan perbedaan konsep Teori Abiogenesis,
b. Biogenesis Teori Biogenesis, dan Teori Evolusi Biokimia.
c. Evolusi Biokimia 8. Jelaskan pandangan Stenley Miller dan Har-
d. Big Bang old Urey mengenai kondisi primitif bumi
e. Kreasionisme yang mendasari percobaannya.
14. Manakah pernyataan menurut pandangan 9. RNA bersifat autokatalitik. Jelaskan maksud-
Harun Yahya mengenai evolusi kupu-kupu nya.
Biston betularia di Inggris? 10. Bagaimanakah pandangan Harun Yahya
a. Jumlah Biston betularia bersayap gelap
mengenai evolusi Biston betularia di Ing-
lebih banyak sebelum Revolusi Indus-
tri. gris?
b. Jumlah Biston betularia bersayap terang
lebih banyak setelah Revolusi Industri.


Bab
IX
Bioteknologi

dok. PIM

S iapa tak kenal tempe? Meski terlanjur dipatenkan oleh orang Je-
pang, makanan ini telah begitu populer di negeri kita. Tentu saja
demikian, sebab konon tanah tumpah darah tempe memanglah Indo-
nesia.

Bung Karno pernah menyebut orang-orang pemalas sebagai
“bangsa bermental tempe”. Tapi kini kita boleh saja membantah julukan
itu. Toh, terbukti tempe bergizi tinggi. Di dalamnya terkandung
protein, karbohidrat, dan vitamin. Maka, tempe pun dikonsumsi sebagai
lauk pauk, pelengkap sayur, bahkan ada yang dimakan langsung tanpa
dimasak. Begitu hebatnya tempe, karena memang ia tak dibuat dengan
asal buat. Pembuatan tempe melibatkan peran suatu mikroorganisme,
yakni jamur benang. Sehingga, tempe merupakan satu contoh produk
bioteknologi. Nah, tentu kalian jadi penasaran tentang jenis teknologi
yang satu ini. Iya kan? Baca saja bab ini baik-baik.

Bioteknologi
239

Pada bab ini, kalian akan mempelajari pengertian dan jenis-jenis
Ka taK u n c i bioteknologi serta implikasi (dampak) bioteknologi pada sains, ling-
• Bioteknologi kungan, teknologi, dan masyarakat (salingtemas).
• Konvensional
Setelah mempelajarinya, kalian diharapkan dapat menjelaskan
• Modern
• Mikroorganisme perbedaan prinsip dan produk bioteknologi konvensional dan modern,
• Rekayasa genetika termasuk di dalamnya adalah proses rekayasa genetika. Selain itu, kalian
• Steril
diharapkan dapat mengidentifikasi sumber-sumber agen (mikroorga-
• Non steril
• Kultur jaringan nisme) yang berperan dalam bioteknologi dan menjelaskan keuntungan
• Transplantasi nukleus serta kerugian dari produk bioteknologi.

A. Pengertian dan Jenis-jenis Bioteknologi
Galeri Ilmu semakin berkembang dari waktu ke waktu. Perkembangan
ilmu terapan (applied science) yang menyebabkan transformasi atau pe-
Bapak Bioteknologi rubahan, baik tentang teknik, prosedur, atau bahan sesuai dengan ke-
butuhan proses produksi disebut teknologi. Sementara itu, teknologi

pemanfaatan mikroorganisme untuk menghasilkan produk yang ber-
guna bagi manusia disebut bioteknologi.
1. Arti dan Prinsip Dasar Bioteknologi
Bioteknologi merupakan puncak dari perkembangan ilmu biologi.
Oleh karena itu, perkembangan teknologi memengaruhi pula perkem-
bangan biologi. Biologi saling berkaitan dengan ilmu-ilmu yang lain.
Louis Pasteur adalah
orang yang pertama kali Beberapa cabang biologi dan ilmu kimia yang mendukung kemajuan
menggunakan metode dan perkembangan bioteknologi, antara lain: sitologi, fisiologi, mikro-
fermentasi sehingga disebut biologi, biologi molekuler, genetika (genetika molekuler dan rekayasa
sebagai Bapak Bioteknologi.
Istilah bioteknologi baru
genetika), biokimia, dan teknik kimia. Adanya bioteknologi menye-
populer pada abad ke-20. babkan peningkatan nilai tambah dari bahan mentah.
Berikut adalah pendapat beberapa ahli tentang istilah bio-
teknologi.

Kilas a. Bull Etaf (1982) mendefinisikan bioteknologi sebagai penerapan
asas-asas sains (Ilmu Pengetahuan Alam) dan rekayasa untuk peng-
Di kelas X, kalian mengetahui olahan suatu bahan, dengan melibatkan aktivitas jasad atau mi-
bahwa biologi adalah ilmu krobia hidup untuk menghasilkan barang dan jasa.
terapan yang mempelajari
makhluk hidup dengan sega-
b. Smith (1981) mendefinisikan bioteknologi sebagai upaya peman-
la permasalahannya. Ruang faatan organisme untuk usaha industri dan manufaktur.
lingkup biologi meliputi objek c. Tri Wibowo (2001) mendefinisikan bioteknologi sebagai suatu
biologi dan permasalahan
dari berbagai tingkat
penerapan teknik-teknik biologi, biokimia, dan rekayasa dalam
organisasi kehidupan (sel, pengolahan bahan dengan memanfaatkan agensia jasad hidup dan
jaringan, organ, sistem organ, komponen-komponennya untuk menghasilkan barang dan jasa.
individu, populasi, komunitas,
d. Primrose (1987) mendefinisikan bioteknologi secara lebih seder-
ekosistem, dan biosfer).
hana, yaitu eksploitasi komersial organisme hidup atau kompo-
nennya (misalnya: enzim).
2. Jenis-jenis Bioteknologi
Sejalan dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi,
bioteknologi dibedakan menjadi dua jenis, yaitu:


a. Bioteknologi Konvensional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang me-
manfaatkan mikroorganisme (mikrobia) dalam proses biokimiawi dan
proses genetik alami (mutasi).
Beberapa ciri atau sifat dari bioteknologi konvensional, antara
lain: masih menerapkan teknik-teknik biologi, bioteknologi, dan
rekayasa genetika yang terbatas, masih menggunakan mikroorganisme
seadanya, belum mengembangkan teknik sampai tingkatan molekuler
yang terarah, belum sepenuhnya steril (bebas dari mikrobia yang tidak
diinginkan), jumlah produknya relatif sedikit, serta kualitasnya belum
terjamin.
Fermentasi merupakan salah satu contoh dari penerapan

dok. PIM
bioteknologi konvensional dan telah digunakan dalam menghasilkan
produk, baik dalam skala kecil maupun industri besar (misalnya: tauco,
Gambar 9.1 Kecap sebagai
kecap, minuman anggur, dan sake). Kalian tentunya sering menjumpai salah satu produk bioteknologi
pula beberapa produk fermentasi yang bersifat khas dalam masyara-
kat (indegenous fermented food). Contohnya adalah industri tempe dan
tape.
Produk-produk lain dari bioteknologi konvensional, antara lain:

Bahan bakar metana, etana, dan propana
Enzim enzim -amilase, lipase, dan proteinase
Metabolit primer asam-asam organik dan alkohol
Metabolit sekunder zat warna dan antibiotik
Asam amino zat glutamat dan lisin

Nah, agar kalian dapat mengetahui tentang salah satu proses bio-
teknologi lakukanlah kegiatan pada rubrik Percobaan berikut.

Percobaan
Membuat Tempe Melalui Fermentasi

A. Dasar Teori
Fermentasi merupakan salah satu contoh penerapan bioteknologi konvensional dan telah
digunakan untuk menghasilkan produk, baik dalam skala kecil maupun industri besar.
Tempe merupakan makanan tradisional hasil fermentasi, dengan bahan dasar kedelai.
Masyarakat Indonesia banyak yang memproduksi tempe dalam skala rumah tangga untuk
mendapatkan penghasilan. Produk fermentasi yang bersifat khas dalam masyarakat ini dise-
but sebagai indegenous fermented food.

B. Tujuan
Mengetahui proses fermentasi tempe sebagai produk bioteknologi konvensional.

C. Alat dan Bahan
1. Kedelai 3. Kantong plastik
2. Daun pisang dan daun waru 4. Tampah atau nampan dari plastik

Bioteknologi
241

D. Cara Kerja
1. Rebuslah kedelai dan kupaslah kulitnya setelah masak.
2. Masukkan bahan tersebut atau bungkuslah dengan daun pisang dan daun waru.
3. Tumbuhkan atau simpan (inokulasi) pada suhu 25-37 ° C selama 24 jam sampai 48 jam.
4. Amatilah hasil inokulasi kalian.

E. Pembahasan
1. Fermentasi apakah yang terjadi pada pembuatan tempe?
2. Adakah mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan tempe? Apa nama mikro-
organisme tersebut?
3. Dari manakah mikroorganisme tersebut berasal?
4. Apa sajakah kandungan gizi yang terdapat pada tempe?
5. Buatlah laporan hasil percobaan kalian dan kumpulkan sebagai portofolio.

b. Bioteknologi Modern
Selain mendasarkan pada mikrobiologi dan biokimia, bioteknolo-
gi modern mendasarkan pula pada manipulasi atau rekayasa genetika
(DNA). Ciri atau sifat bioteknologi modern, antara lain: steril, produk-
si dalam jumlah lebih banyak, kualitasnya standar, dan terjamin.
Berbeda dengan bioteknologi konvensional, bioteknologi modern
sudah memanfaatkan metode-metode mutakhir bioteknologi (currents
methods of biotechnology), antara lain:
1) Kultur Jaringan
Kultur jaringan merupakan suatu teknik atau metode untuk
mengisolasi bagian-bagian tanaman (sel, jaringan, atau organ seperti
akar, batang, daun, dan pucuk) kemudian menumbuhkan bagian
tersebut secara aseptis (teknik untuk mendapatkan kondisi suci hama)
di dalam atau di atas medium budidaya (in vitro). Dengan demikian,
bagian-bagian tanaman tersebut dapat memperbanyak diri dan dapat
menjadi tanaman lengkap kembali.
Isolasi atau pemisahan bagian tanaman dapat dilakukan secara
mekanis maupun kimiawi (enzimatis). Kultur jaringan pada tanaman
dapat dilakukan karena setiap tanaman mempunyai sifat totipotensi.
Totipotensi adalah kemampuan sel tanaman untuk menjadi tanaman
baru yang lengkap, jika ditumbuhkan dalam medium atau lingkungan
yang sesuai.
Teknik kultur jaringan memerlukan syarat mutlak, yaitu keadaan
steril pada alat, bahan, lingkungan (ruang kerja), maupun seluruh rang-
kaian kerjanya. Secara umum, rangkaian kerja teknik kultur jaringan
meliputi:
a) Persiapan
Tahap awal dalam kultur jaringan adalah menyiapkan eksplan,
yaitu bagian dari tanaman (sel, jaringan, atau organ) yang digunakan
Gambar 9.2 Autoklaf sebagai bahan untuk memulai suatu kultur. Proses yang diperlukan


untuk menghasilkan keadaan steril (bebas hama) atau terhindar dari
mikroorganisme yang tidak diinginkan disebut sterilisasi.
Sterilisasi alat dan bahan dapat dilakukan dengan menggunakan
alat yang disebut autoklaf (Gambar 9.2). Alat-alat dan bahan yang
diperlukan dalam kultur jaringan tumbuhan antara lain: botol kultur,
pinset, scalpel (pisau kultur), cawan petri, erlenmeyer, pipet, akuades,
dan medium kultur buatan. Seluruh alat dan bahan tersebut harus
dalam keadaan steril sebelum dipakai.

Tabel 7.1. Beberapa Medium yang Sering Digunakan dalam Kultur Jaringan
No. Nama Medium dan Keterangan
Penemunya
1. MS (Murashige dan Skoog) Untuk kultur kalus pada berbagai tanaman, banyak
atau LS (Linsmaier dan mengandung garam-garam mineral dan senyawa nitrogen
Skoog) (amonium dan nitrat).
2. BS (Gamborg) Untuk kultur suspensi sel tanaman Leguminosae (terung-
terungan).
3. Nitsch dan Nitsch Untuk kultur mikrospora dan kultur sel pada tembakau.
4. WPM (Lloyd dan Mc Cown) Untuk kultur jaringan tanaman berkayu.
5. VW (Vancin dan Went) dan Untuk tanaman anggrek.
Knudson C
6. Kao dan Michayluk Untuk kultur protoplas pada Cruciferae, Gramineae, dan
Leguminosae.
7. N6 (Chu) Untuk serealia (padi)
8. White (W63) Untuk kultur akar yang mengandung garam-garam mineral
dalam konsentrasi yang rendah.
Indrianto, Teknik Kultur Jaringan, hlm. 33

Secara umum, medium yang digunakan dalam kultur jaringan ha-
rus mengandung garam-garam anorganik (unsur makro dan mikro),
zat-zat organik (zat pengatur tumbuh), substansi organik yang kom-
pleks (air kelapa dan ekstrak buah-buahan), bahan pemadat medium
(agar-agar), pH tertentu, dan bahan tambahan (arang aktif ).
Beberapa kelompok zat pengatur tumbuh yang digunakan dalam
kultur jaringan antara lain: auksin (IAA, 2,4 D, dan NAA), sitokinin
(adenin, kinetin, zeatin, dan BAP), giberelin, asam absisat, dan etilen.
Zat pengatur tumbuh (ZPT) merupakan faktor yang mendukung
proses pertumbuhan pada kultur jaringan tumbuhan. Hormon auksin
memacu pembelahan sel, sehingga membentuk gumpalan atau massa
sel yang belum terdiferensiasi, disebut kalus. Sel-sel kalus ini dapat
berkembang menjadi tanaman baru.

Bioteknologi
243

lampu UV (ultraviolet) b) Inokulasi
neon
Inokulasi merupakan tahapan penanaman eksplan yang sudah
steril ke dalam atau di atas medium buatan pada botol kultur. Teknik
yang dilakukan untuk mendapatkan eksplan yang steril disebut teknik
aseptis, dengan mengambil atau mengiris bagian tanaman. Entkas dan
LAF (Laminar Air Flow) merupakan peralatan utama untuk melaku-
kan kerja secara aseptis.
Gambar 9.3 LAF (laminar air
flow) c) Pemeliharaan
Tahapan setelah inokulasi adalah meletakkan atau menyimpan
botol-botol kultur secara rapi dan teratur pada ruang pemeliharaan (ruang
inkubator), yaitu di rak-rak pemeliharaan. Selama pemeliharaan, kultur
diamati secara rutin untuk mengetahui pertumbuhan dan perkembang-
an eksplan. Ruang inkubator harus dalam keadaan bersih dan dilengkapi
dengan pengatur suhu ruangan serta sumber cahaya (lampu), sehingga
mendukung pertumbuhan dan perkembanagan eksplan.

d) Aklimatisasi
Tahapan setelah memelihara kultur yaitu menyesuaikan tanaman
agar mampu beradaptasi dengan lingkungan yang baru. Proses ini dise-
but aklimatisasi. Perlakuan sebelum memindahkan atau menumbuh-
kan tanaman hasil kultur jaringan pada lingkungan luar (lapangan),
yaitu menumbuhkan kultur dalam suatu ruangan khusus (green hause),
dengan mengatur faktor kelembaban, cahaya, dan suhu.

Gambar 9.4 Tahapan
pembentukan tanaman baru
(pada wortel)
(a) wortel
(b) potongan wortel bentuk bulat
(j) (h) (f )
(+ 1 cm) (g)
(c) dibuang bagian tepi (i)
sehingga berbentuk kubus
(d) dimasukkan ke dalam
medium (mengandung zat
pengatur tumbuh) kalus
(e) tumbuh kalus
(f - i) tahapan perkembangan
sampai terbentuk tanaman kecil (a) (b) (c) (d) (e)
(j) tanaman wortel dewasa

Ada beberapa manfaat dan keuntungan kultur jaringan tanaman,
antara lain: menghasilkan tanaman atau individu baru dalam jumlah
besar dan cepat (waktu relatif singkat); menghasilkan tanaman bebas
virus, menghasilkan tanaman yang persis dengan induknya, sehingga
dapat melestarikan sifat tanaman induk; menghasilkan hibrid baru me-
lalui persilangan somatis (melalui fusi atau penggabungan protoplas);
menghasilkan tanaman haploid (melalui kultur mikrospora), sehingga
untuk pemuliaan tanaman; untuk menyimpan plasma nutfah; untuk
menyelamatkan embrio; hanya memerlukan tempat yang relatif sem-
pit; serta semua bagian tanaman dapat digunakan.


2) Rekayasa Genetika
Tahun 1973 merupakan sejarah yang mengawali penelitian sebe-
Galeri
lum berkembangnya rekayasa genetika, yaitu pencangkokan gen ma- Perdebatan Tanaman
malia ke dalam sel bakteri, sehingga menimbulkan fenotip maupun Transgenik

genotip yang baru. Teknik rekayasa genetika dapat dilakukan melalui: Sebagian orang
menganggap tanaman
a) Teknologi DNA Rekombinan (Recombinant DNA transgenik sangat penting
Technology) karena dapat meningkatkan
kualitas hasil panen petani.
Teknologi DNA rekombinan atau disebut juga Rekayasa Ge- Namun, sebagian lagi
menganggap tanaman
netika adalah suatu metode biokimiawi atau manipulasi gen, dengan
transgenik akan membawa
cara menyisipkan (insert) atau menggabungkan gen yang dikehendaki bencana. Bahkan, beberapa
ke dalam suatu organisme. Hasil penggabungan DNA dari individu aktivis penolak tanaman
hasil rekayasa genetika
yang tidak sama ini disebut DNA rekombinan. Sementara itu, gen
melakukan protes keras
dari satu individu yang disisipkan atau digabungkan pada gen individu dengan merusak tanaman-
yang lain disebut transgen, individunya disebut transgenik (misalnya: tanaman hasil rekayasa
tanaman transgenik). genetika tersebut.

Teknologi DNA rekombinan memerlukan suatu perantara atau Green, Makanan Rekayasa Genetika, hlm. 5

vektor berupa plasmid bakteri (DNA berbentuk lingkaran yang ter-
dapat di luar kromosom), sehingga merupakan bentuk teknologi plas-
mid. Adapun syarat-syarat vektor yang baik antara lain: mempunyai
kemampuan untuk bereplikasi sendiri dan melakukan transkripsi;
mampu memasuki sel; mampu menjadi bagian genom sel; serta mem-
punyai ciri khusus, sehingga sel yang ditransformasi dapat dikenali
oleh sel yang tidak ditransformasi. Segmen DNA atau gen yang disi-
sipkan akan berkembang di dalam sel individu penerima (inang atau
host) dan tidak akan mengalami perubahan fungsi atau tetap berfungsi,
sebagaimana pada sel yang diambil gennya.
Salah satu contoh rekayasa genetika yang sudah berhasil adalah
penyisipan atau pemindahan gen manusia sebagai penghasil insulin, ke
dalam plasmid bakteri Escherichia coli.
bakteri
isolasi DNA plasmid dan
DNA penghasil insulin

Plasmid
kromosom
bakteri
DNA kromosm (manusia)

DNA rekombinan gen penghasil insulin

plasmid dimasukkan ke
dalam sel bakteri
Gambar 9.6 Suntik insulin pada
bakteri rekombinan
penderita diabetes
penggandaan gen

salinan produk pro-
tein penghasil insulin

Gambar 9.5 Rekayasa genetika
untuk menghasilkan insulin.

hormon insulin
Bioteknologi
245

b) Transplantasi Nukleus
Dua ahli mikrobiologi (Robert Briggs dan Thomas King) adalah
orang yang pertama kali melakukan percobaan transplantasi nukleus
pada tahun 1950-an. Kemudian, John Gurdon melanjutkan penelitian
tersebut. Mereka menghancurkan nukleus dari sel telur katak menggu-
nakan radiasi sinar ultra violet dan menggantinya dengan nukleus dari
sel usus embrio katak (berudu) yang sedang berkembang. Nukleus dari
sel usus tersebut diambil dengan mikropipet. Bila nukleus berasal dari
sel usus embrio muda yang belum terdiferensiasi, maka sel telur pe-
nerima (resipien) dapat berkembang menjadi berudu. Perkembangan
ini tidak terjadi, jika nukleus diambil dari sel usus berudu yang telah
terdiferensiasi. Transplantasi atau pemindahan nukleus dari satu sel ke
sel yang lain dapat menghasilkan individu yang baru.

Mikropipet

Embrio katak atau berudu

Sel usus Sel telur
Nukleus
sel usus

Ultraviolet Nukleus
Embrio (8 sel) Berudu

Telur katak
Nukleus didegradasi

Gambar 9.7 Transplantasi nukleus pada katak

c) Kloning
Selain transplantasi gen, pembentukan individu baru dapat di-
lakukan dengan teknik yang disebut kloning. Kloning adalah suatu
Galeri metode untuk menghasilkan keturunan atau individu yang identik se-
cara genetik dengan induknya.
Dolly Akhirnya Mati Pada tahun 1997, para peneliti dari Scotlandia (Ian Wilmut dan
rekan-rekannya) berhasil menghasilkan seekor domba yang kemudian
Dolly hasil kloning tidak
mempunyai umur yang diberi nama Dolly. Pada penelitiannya, mereka mengambil sel telur
panjang dan mati pada usia dari satu domba dan menghilangkan nukleusnya. Selanjutnya, sel telur
muda. Meskipun para ahli tanpa nukleus tersebut digabungkan dengan sel kelenjar susu (ambing)
berhasil melakukan kloning,
mereka juga menemukan dari domba lainnya menggunakan aliran arus listrik. Setelah 6 hari
kelemahan kloning, yaitu ditumbuhkan dalam kultur, terbentuk embrio dan ditanam di dalam
hewan hasil kloning tidak uterus domba lainnya (domba ke-3 yang mirip dengan pendonor sel
sesehat hewan yang
berkembang biak secara
telur). Akhirnya, domba tersebut melahirkan anak yang identik dengan
alami. Dolly mati disebabkan domba pendonor sel ambing.
penyakit yang berhubungan Para ahli dapat saja menerapkan kloning pada manusia, sehingga
dengan usia.
dihasilkan klon dari manusia itu sendiri (pria maupun wanita) yang
mempunyai sifat identik.


Pendonor sel
kelenjar susu Pendonor sel telur

Sel telur dari ovarium

Kultur sel ambing Sel telur tanpa nukleus

Nukleus dihilangkan

Sel berfusi

Nukleus dari
sel ambing

Dikultur

Embrio awal

Ditanam pada
uterus domba ke-3

Induk asuh

Perkembangan
embrionik

Anak domba (Dolly) yang
identik dengan pendonor
sel susu

Gambar 9.8 Kloning menghasilkan domba Dolly

Nah, dari uraian tentang kloning tersebut, ikutilah rubrik Diskusi
berikut.
D i s k u s i
Bagaimana pendapat kalian jika manusia baru diciptakan atau dihasilkan dari teknik kloning? Setujukah
kalian dengan cara ini? Adakah negara di dunia ini yang telah mempraktikkan kloning pada manusia?
Kalian dapat menelusuri informasi melalui internet atau sumber lain. Diskusikan dengan teman kalian
dan jelaskan pendapat serta alasan kalian di depan kelas.

d) Teknologi Hibridoma
Teknologi hibridoma adalah suatu metode penggabungan
(fusi) dua macam sel dari organisme yang sama atau berbeda untuk
mendapatkan sel hibrid (hibridoma) yang mempunyai kombinasi kedua
sifat tersebut. Proses penggabungan sel menggunakan tenaga listrik,
sehingga prosesnya disebut elektrofusi.
Teknologi hibridoma menghasilkan antibodi minoklonal, yaitu
antibodi murni yang tidak tercemar oleh kuman atau protein lain.
Teknik ini dikembangkan oleh Kohler dan Mistein, dengan menyun-

Bioteknologi
247

tikkan antigen ke dalam tubuh tikus atau kelinci. Selanjutnya, tikus
atau kelinci tersebut membentuk antibodi. Sel pembentuk antibodi
dari limpa tikus atau kelinci dipisahkan dan diambil, kemudian me-
leburkan atau menggabungkan sel tersebut dengan sel kanker. Peng-
gabungan kedua sel tersebut membentuk sel hibridoma. Sel pengha-
sil antibodi hasil kultur sel hibridoma dipisahkan kemudian dikultur.
Dengan demikian dihasilkan beberapa antibodi monoklonal dari be-
berapa kultur sel.

Sel kanker

Fusi sel penghasil antibodi Kultur hibridoma
Pemisahan hibridoma Antibodi monokonal
dan sel kanker penghasil antibodi
penghasil anti bodi

Sel limpa penghasil
antibodi
Gambar 9.9 Pembentukkan antibodi monoklonal melalui teknik hibridoma

Setelah kalian mempelajari pengertian dan jenis-jenis bioteknologi,
lakukanlah tugas di rubrik Telisik dan selesaikan Uji Kompetensi berikut.

T e l i s i k
Mencari Informasi Produk Bioteknologi Konvensional

Pelajarilah kembali uraian tentang bioteknologi, kemudian lakukan langkah-langkah berikut.

1. Siapkan alat tulis serta peralatan lain untuk keperluan mencari informasi di internet.
2. Carilah informasi tentang brbagai produk hasil bioteknologi konvensional serta carilah salah satu
cara pembuatan (fermentasi) produk tersebut (kalian dapat memilih fermentasi pada kecap atau
tauco).
3. Buatlah bagan menurut pemahaman kalian sendiri, tentang proses fermentasi yang kalian
peroleh.
4. Setelah kalian mengetahui cara pembuatan kecap atau tauco atau produk bioteknologi kon-
vensional yang lain, buatlah tabel yang menjelaskan perbedaan bioteknologi konvensional de-
ngan bioteknologi modern.

Bioteknologi
No.
Konvensional Modern
1.
2.
3.
4.
5.


Uji Kompetensi 3. Jelaskan perbedaan prinsip antara biote-
knologi konvensional dan bioteknologi
modern.
Kerjakanlah soal-soal berikut.
4. Jelaskan tentang teknologi hibridoma.
1. Apa yang kalian ketahui tentang teknologi 5. Buatlah bagan dan jelaskan tentang teknik
dan bioteknologi? transplantasi nukleus pada katak.
2. Jelaskan prinsip dari bioteknologi dan salah
satu pendapat tentang definisi bioteknologi
dari beberapa ahli.

Kalian telah memahami dengan baik pengertian bioteknologi dan
jenis-jenisnya, bukan? Selanjutnya, kalian akan mempelajari tentang
Galeri
implikasi bioteknologi berikut ini. Penemuan Penisilin

B. Implikasi (Dampak) Bioteknologi pada Sains,
Lingkungan, Teknologi, dan Masyarakat
Sampai saat ini, perkembangan ilmu masih akan terus berkem-
bang di kemudian hari. Seiring perkembangan tersebut, bioteknologi
mempunyai dampak positif maupun dampak negatif.
1. Dampak Positif Penisilin secara tak
Bioteknologi mempunyai dampak (implikasi) bagi perkembangan sengaja ditemukan oleh Sir
Alexander Flemming pada
berbagai bidan, baik bidang pangan, pertanian, kesehatan dan peng-
tahun 1928, ketika sedang
obatan, maupun bidang peternakan. Dampak positif dari bioteknologi meneliti influenza. Flemming
adalah dihasilkannya produk-produk yang bermanfaat bagi peningkat- memerhatikan sebuah
an kesejahteraan manusia. bidang yang sangat bersih
pada cawan petri yang berisi
a. Produk Bioteknologi pada Berbagai Bidang biakan bakteri. Pengujian
menunjukkan bahwa bidang
Sebagaimana telah dijelaskan sebelumnya, ilmu yang satu saling yang bersih itu dikelilingi
berkaitan dengan ilmu yang lainnya. Oleh karena itu, perkembangan sebuah bercak jamur yang
menghasilkan antibiotik
suatu ilmu juga berdampak pada perkembangan ilmu yang lain.
pembunuh bakteri . Setelah
Mikroorganisme yang dikembangkan dalam bioteknologi mampu diidentifikasi, jamur tersebut
mengubah bahan mentah hingga memiliki nilai tambah lebih tinggi, merupakan genus Penicillium.
Kemudian, ia menamakan
seperti pada pembuatan obat-obatan dan pembuatan makanan (meng-
antibiotik yang ditemukannya
ubah bahan pangan). Beberapa produk bioteknologi dapat kalian lihat dengan nama Penisilin.
pada tabel berikut. Roberts, Serendipity, hlm. 161

Tabel 9.2. Produk Bioteknologi Konvensional dan Modern pada Berbagai Bidang Ilmu

Bioteknologi
Bidang
Konvensional Modern
1. Kesehatan dan a. Zat penghambat estrogen a. Menghasilkan hormon pertumbuhan
Pengobatan (untuk program KB). (STH = Somatotroph Hormon).

Bioteknologi
249

b. Metabolit sekunder, seperti b. Manipulasi produk vaksin oleh Escherichia
antibiotik penisilin oleh coli dan antibiotik baru hasil fusi sel.
Penicillium chrysogenum dan c. Interferon, merupakan antibiotik yang
P. notatum, khloromfenikol dimodiﬁkasi dan berfungsi untuk melawan
oleh Streptomyces venezuelae, melanoma (kanker darah) dan membantu
gramisidin (Bacillus brevis), menyembuhkan rematik tulang.
tetrasiklin (Streptomyces d. Antibodi monoklonal, untuk
aureofaciens), dan mendiagnosis penyakit dan meningkatkan
streptomisin oleh Streptomyces kekebalan tubuh terutama terhadap
griseus. kanker.
e. Protein hasil rekayasa genetika untuk
mengatasi penyakit jantung dan stroke.

2. Pangan a. Tempe dengan jamur a. Makanan sup, keju, saus, kue, dan pizza.
Rhizophus oryzae. b. Makanan dari bahan kentang (keripik
b. Oncom dengan jamur kentang) yang mengandung sedikit pati
Monilia sitophila. dan tidak banyak menyerap minyak saat
c. Tape singkong dengan jamur digoreng, sehingga lebih sehat dimakan.
ragi Saccharomyces cereviceae. c. Makanan manis seperti cokelat, es krim,
d. Keju dan yogurt dari susu makanan sereal, dan beberapa makanan
dan menggunakan bakteri bayi.
Lactobacillus sp. d. Tomat yang berair banyak dan segar.
e. Nata de coco, brem bali, e. Minyak goreng kanola.
kecap, tauco, minuman
anggur, bir, sake, roti, cuka,
asinan, minuman beralkohol,
dan susu fermentasi.
f. Asam amino (asam glutamat)
sebagai penambah rasa (MSG)
dan lisin yang berperan dalam
pembuatan roti.

3. Pertanian a. Hidroponik (cara bercocok a. Menghasilkan tanaman kedelai unggul
tanam tanpa menggunakan (kedelai tengger dan kedelai camar hijau)
media tanah). melalui radiasi dan seleksi biji-biji kedelai.
b. Pembuatan kompos padat. b. Tanaman kedelai, jagung, kapas, dan
c. Apel hasil persilangan yang kanola yang tahan terhadap herbisida atau
mempunyai sifat segar berair insektisida.
dan tahan penyakit. c. Tanaman melon yang masak lebih lambat
sehingga tetap segar lebih lama, dan
stroberi yang lebih manis.
d. Biji gandum yang besar dan enak.
e. Jagung modern dengan biji yang besar dan
segar berair.


4. Peternakan a. Menghasilkan domba Marino a. Anak zebra yang mempunyai garis-garis
berkaki pendek. persis dengan induknya.
b. Sapi Jersey hasil seleksi, b. Babi dan ikan yang tumbuh besar dan
menghasilkan banyak susu. cepat.
c. Domba Dolly hasil kloning yang mirip
dengan induknya.

5. Industri a. Mentega oleh bakteri asam a. Beberapa produk manipulasi vaksin.
laktat.
b. Asam sitrat oleh Aspergillus
niger, asam laktat oleh
Lactobacillus sp.
c. Protein sel tunggal oleh
Chlorella sp. dan Spirulina sp.
d. Enzim amilase oleh
Aspergillus niger, Aspergillus
oryzae, dan Bacillus subtilis.
e. Vitamin B12 oleh
Pseudomonas sp. dan Propioni
bacterium.

Selain produk-produk yang telah disebutkan pada Tabel 9.3,
produk-produk lain dari bioteknologi yang bermanfaat bagi peningkat-
an kesejahteraan yaitu:
1) Pembasmi hama tanaman
Penerapan bioteknologi untuk pembasmian hama tanaman de-
ngan memanfaatkan mikroorganisme disebut biological control. Salah
satu contoh mikroorganisme yang digu-
nakan adalah Bacillus thuringensis, yaitu
bakteri yang digunakan sebagai patogen
terhadap hama tanaman (ulat). Beberapa
bakteri Bacillus thuringensis yang dikem-
bangkan untuk membasmi hama tanam-
an adalah: (a) (b)

a) Bacillus thuringensis varietas tenebri-
onis, menyerang kumbang kentang
Colorado dan larva kumbang kayu.
b) Bacillus thuringensis varietas kursta-
ki, menyerang berbagai jenis ulat
dok. PIM

dok. PIM

tanaman pertanian. (c) (d)

c) Bacillus thuringensis varietas israel- Gambar 9.10 Berbagai produk
bioteknologi
ensis, menyerang nyamuk dan lalat hitam. (a) keju
(b) nata de coco
d) Bacillus thuringensis varietas aizawai, menyerang larva ngengat. (c) mentega
(d) cuka

Bioteknologi
251

Selain pembasmi hama tanaman, rekayasa genetika juga mampu
Galeri menghasilkan mikrobia (mikroorganisme) yang membunuh bakteri
pembentuk salju (snow maker) atau kristal es yang merusak tanaman
Racun Bt Menghentikan (Pseudomonas syringae).
Hama Tanaman
2) Tanaman Pengikat Nitrogen
Di Amerika Utara, ulat
akar jagung dapat Bioteknologi dapat menghasilkan tanaman yang mampu mengikat
menghancurkan tanaman nitrogen bebas dari udara dengan menggunakan bakteri seperti Rhizo-
jagung. Akan tetapi, para
bium dan Acetobacter.
ahli mampu mengatasi hal ini
dengan membentuk racun Bt 3) Pengelola limbah
oleh bakteri tertentu. Racun Bioteknologi dapat menghasilkan mikroorganisme strain baru
tersebut dapat membunuh
hama (serangga) dan aman
yang dapat mengurangi polutan. Bakteri Clostridium butyricum digu-
bagi manusia. Caranya nakan untuk mengatasi limbah cair yang mengandung gula sebagai
adalah menambahkan gen limbah buangan dari pabrik alkohol. Bakteri tersebut mampu mengu-
pembunuh serangga tersebut
ke dalam tanaman jagung,
raikan gula menjadi gas H2.
sehingga jagung dapat Bakteri kelompok metanogen (penghasil metana), yaitu Meta-
membunuh sendiri hama nomonas mecanica dapat menguraikan limbah bahan-bahan organik
tanaman.
(kotoran ternak). Mikroorgansime dapat digunakan dalam proses bio-
Green, Makanan Rekayasa Genetika, hlm. 15
remediasi karena mengurangi bahan-bahan polutan dan meningkatkan
kualitas tanah dan air.
4) Pemisah logam dari bijihnya
Bakteri Thiobacillus ferooksidans merupakan bakteri yang mem-
peroleh energi hasil oksidasi zat anorganik (besi dan belerang pada
batuan), sehingga tergolong dalam kemolitoautotrof. Bakteri ini dapat
tumbuh subur pada lingkungan tanpa zat organik karena dapat meng-
gunakan karbon langsung dari CO2 di udara dan dapat tumbuh pada
lingkungan asam.
Berikut ini adalah tahapan bakteri, dalam memisahkan tembaga
dari bijihnya:
a) Bakteri bereaksi dan melarutkan senyawa belerang dan besi dalam
batuan. Selanjutnya, bakteri mengoksidasi Fe2+ menjadi Fe3+.
b) Unsur S dalam FeS2 berekasi dengan ion hidrogen dan molekul
oksigen membentuk H2SO4.
3+
c) Ion Fe pada bijih yang mengandung CuSO4, mengoksidasi ion
Cu+ menjadi Cu2+ dan bereaksi dengan SO42- dari H2SO4 sehingga
membentuk CuSO4.
d) Reaksi selanjutnya adalah sebagai berikut:

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

5) Menghasilkan bayi tabung
Pada umumnya, pasangan yang menginginkan bayi tabung adalah
pasangan yang mempunyai hambatan dalam menghasilkan keturunan


(infertilitas). Beberapa penyebab infertilitas yaitu tersumbatnya saluran
sel telur pada istri (35%), masalah antibodi, lendir mulut rahim tidak Galeri
normal, endometriosis, dan masalah sperma suami.
Untuk menjalankan proses bayi tabung, pertama-tama sperma Bayi Tabung Pertama

dari orang tua yang akan digunakan untuk membentuk bayi tabung di- Metode bayi tabung
simpan secara terjaga (melalui pembekuan) pada suatu tempat penyim- di Inggris berhasil
panan khusus yang disebut bank sperma. Pengambilan sel telur dilaku- menghadirkan bayi
perempuan bernama Louise
kan melalui teknik yang disebut laparoskopi. Bayi tabung dihasilkan Brown pada tahun 1978.
melalui penyatuan atau penggabungan sel telur dan sperma secara in Sejak kelahiran Brown,
vitro (di dalam tabung khusus dengan kondisi sama seperti kondisi di teknik bayi tabung atau
In Vitro Fertilization (IVF)
dalam rahim). Setelah mengalami masa kultur beberapa waktu, zigot semakin populer di dunia. Di
atau embrio ditanam di dalam rahim wanita. Embrio semakin berkem- Indonesia, IVF pertama kali
bang di dalam rahim dan akhirnya wanita tersebut dapat melahirkan. diterapkan di Rumah Sakit
Anak-Ibu (RSAB) Harapan
Sebelum menggunakan metode bayi tabung, untuk menolong pa- Kita, Jakarta, pada tahun
sangan suami-istri tidak subur digunakan teknik inseminasi buatan, 1987. Teknik tersebut berhasil
yakni penyemprotan sejumlah cairan semen suami ke dalam rahim melahirkan bayi tabung
pertama, Nugroho Karyanto,
dengan bantuan alat suntik. Dengan cara ini, diharapkan sperma lebih pada 2 Mei 1988. Setelah
mudah bertemu dengan sel telur. Namun, tingkat keberhasilannya itu, lahir sekitar 300 “adik”
hanya 15%. Nugroho, di antaranya dua
kelahiran kembar empat.
Sebelum kalian melanjutkan bahasan tentang dampak negatif
bioteknologi, ikutilah rubrik Diskusi berikut. www.indomedia.com

D i s k u s i
Bagaimanakah pendapat kalian tentang adanya berbagai produk yang dihasilkan dari proses rekayasa
genetika, terutama tanaman dan hewan transgenik? Diskusikan hal ini dengan kelompok kalian dan
jelaskan di depan kelas.

2. Dampak Negatif
Pada umumnya, bioteknologi memberikan manfaat. Akan tetapi,
tidak selamanya hasil bioteknologi selalu menguntungkan. Beberapa
dampak negatif bioteknologi yaitu:
Kilas
a. Mengancam kelestarian alam
Di kelas X, kalian telah mem-
Sebagian orang menganggap bahwa produk hasil rekayasa ge- pelajari bahwa aliran energi
netika tidak selalu mengalami pengujian secara ketat dan sempurna. terjadi melalui sistem atau
Oleh karena itu, mereka juga menyatakan bahwa produk hasil rekayasa rantai makanan dari produ-
sen, konsumen I, konsumen
genetika (terutama tanaman transgenik) hendaknya tidak ditanam se- II, dan seterusnya. Apa yang
belum adanya pengujian yang benar-benar meyakinkan. Nampaknya, terkandung pada individu
bioteknologi juga dapat memengaruhi kehidupan alam ini karena: produsen, akan semakin
terakumulasi pada konsumen
1) Jagung hasil rekayasa genetik dapat membunuh ulat yang tidak yang lebih tinggi.
berbahaya
Selain membunuh hama penyakit, tanaman transgenik juga dapat
membunuh hama yang tidak merusak tanaman. Serbuk sari tanam-

Bioteknologi
253

an jagung transgenik dapat membunuh ulat kupu-kupu Monarch,
meskipun ulat tersebut tidak merusak tanaman jagung. Bahkan,
racun tanaman tersebut dapat masuk ke dalam tanah dan dapat
merugikan organisme di dalamnya.
2) Tanaman rekayasa genetika dapat membahayakan burung
Organisme lain yang terkena dampak adanya tanaman transgenik
adalah burung, baik burung pemakan biji tanaman maupun bu-
rung pemakan serangga. Racun yang ada pada tanaman transgenik
akan masuk ke dalam tubuh serangga pemakan tanaman tersebut.
Apabila burung memangsa serangga tersebut, maka burung juga
akan membawa racun dari tanaman transgenik.
3) Agen penyerbuk dapat menyebarkan gen-gen rekayasa genetika
Lebah, angin, dan beberapa serangga penyerbuk berperan dalam
memindahkan serbuk sari suatu tanaman ke tanaman yang lain.
Jika serbuk sari dari tanaman hasil rekayasa genetika menyebar

pada tanaman biasa (bukan hasil rekayasa genetika), maka gen-gen
rekayasa genetika dapat pula menyebar pada tanaman yang lain.
4) Rekayasa genetika dapat menghasilkan gulma-gulma super
Gen-gen hasil rekayasa genetika yang digunakan sebagai herbisida
Gambar 9.11 Tanaman
mengandung gen rekayasa
dapat berpindah pada gulma. Seiring berjalannya waktu, gulma
genetika. tersebut akan dapat menyesuaikan diri terhadap racun tanaman.
Akibatnya, gulma menjadi semakin tahan terhadap racun herbi-
sida tersebut dan menghasilkan gulma-gulma super.
b. Mengancam kesehatan
Selain faktor lingkungan, dampak bioteknologi juga berpengaruh
pada kesehatan masyarakat, antara lain:
1) Kedelai transgenik dapat menyebabkan gangguan kesehatan
Pada tahun 1990-an, rekayasa genetika dapat menghasilkan kede-
lai transgenik yang mengandung gen kacang Brasil. Akan tetapi,
beberapa orang yang mengonsumsi kedelai tersebut menunjukkan
alergi atau reaksi yang buruk.
2) Makanan dari bahan kentang dapat mengganggu kesehatan
Meskipun kentang yang mengandung sedikit pati (lebih sedikit
menyerap minyak goreng dan dikatakan makanan sehat) dapat
dihasilkan melalui rekayasa genetika, hal ini tetap membuat para
ahli khawatir dan menganggap makanan-makanan sehat yang lain
lebih aman dikonsumsi.
3) Gen rekayasa genetika dapat menimbulkan masalah tulang
Tikus, hewan, dan ayam merupakan hewan yang digunakan untuk
menguji makanan hasil rekayasa genetika sebelum dikonsumsi ma-
nusia. Para ahli menguji kentang transgenik pada tikus dan ternya-
ta membahayakan organ-organ dalam tikus. Selain itu, masuknya


gen rekayasa genetika dalam tubuh babi menyebabkan adanya
masalah pada tulang.
3. Solusi untuk Mengatasi Kontroversi Rekayasa Genetika
Seperti telah kalian ketahui bahwa tidak semua orang menerima
dengan positif hasil dari rekayasa genetika. Berikut ini adalah beberapa
solusi yang dapat dipilih sebagai jalan terbaik untuk memenuhi kebu-
tuhan hidup manusia.
a. Peningkatan peralatan pertanian yang canggih dan
mencukupi
Peralatan pertanian yang canggih memungkinkan peningkatan

produksi pangan. Pengelolaan tanah dan penyediaan air yang baik
dalam pertanian dapat menghasilkan bahan makanan yang lebih ban-
yak dan berkualitas.
Negara yang maju dan kaya dapat membantu memberikan per-
alatan pertanian yang canggih bagi negara-negara miskin, untuk me-
ningkatkan produk pertanian. Tidak menutup kemungkinan, hal ini
dapat mengatasi masalah kelaparan yang melanda dunia.
b. Mengembangkan teknik pertanian hidroponik
Gambar 9.12 Tanaman
Hidroponik merupakan cara untuk mengatasi keinginan meng- hidroponik
hasilkan tanaman rekayasa genetika, terutama di daerah yang kaya air
tetapi tandus. Hidroponik adalah cara menumbuhkan tanaman tanpa
medium tanah, tetapi menggunakan air yang mengandung mineral-
mineral penting untuk pertumbuhan dan perkembangan tanaman.
Misalnya, stroberi dapat tumbuh tanpa tanah.
c. Menggunakan metode alami untuk menghasilkan
tanaman
Para petani melakukan metode alami untuk mengatasi metode
rekayasa genetika. Salah satu contohnya adalah menggunakan serangga
pemakan hama (kumbang koksinelid) untuk mengganti bahan kimi-
awi pembasmi hama. Sebagian pihak menganggap cara ini lebih baik
dibanding cara rekayasa genetika.
Nah, setelah kalian mempelajari secara lengkap tentang bioteknolo-
gi, lakukanlah rubrik Telisik dan Uji Kompetensi berikut.
T e l i s i k
Membandingkan Pendapat Tentang Bayi Tabung

Lakukanlah kegiatan ini dengan menelusuri informasi melalui internet, surat kabar atau sumber yang
lainnya. Lakukanlah langkah-langkah berikut.

1. Siapkanlah peralatan yang diperlukan dalam pencarian informasi di berbagai sumber.
2. Carilah informasi tentang berbagai pendapat tentang bayi tabung, baik berupa artikel atau dalam
bentuk berita.

Bioteknologi
255

3. Buatlah tabel yang menunjukkan alasan orang menolak atau mendukung adanya bayi tabung.

Alasan
No.
Menolak Mendukung
1.
2.
3.
4.

4. Presentasikan hasil pencarian informasi kalian dan berilah tanggapan terhadap berbagai
pendapat tersebut di depan kelas.

Uji Kompetensi 3. Jelaskan implikasi bioteknologi konven-
sional dan modern pada bidang keseha-
tan dan pengobatan.
Kerjakanlah soal-soal berikut ini. 4. Sebutkan beberapa dampak negatif dari
1. Jelaskan peran mikroorganisme dalam bio- bioteknologi teknologi.
teknologi. 5. Jelaskan tentang implikasi bioteknologi
2. Sebutkan beberapa bidang yang terpengar- yang berperan dalam pengelolaan lim-
uh oleh adanya bioteknologi. bah.

Ikhtisar
1. Bioteknologi merupakan teknologi pemanfaatan mikroorganisme untuk menghasilkan produk
yang berguna bagi manusia.
2. Beberapa ahli yang mendefinisikan arti bioteknologi, antara lain: Bull Etaf (1982), Smith (1981), Tri
Wibowo (2001), dan Primrose (1987).
3. Sejalan dengan berkembangnya ilmu pengetahuan dan teknologi, bioteknologi dibedakan men
jadi dua jenis, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern.
4. Rekayasa genetika adalah suatu metode biokimiawi atau manipulasi gen, dengan cara menyisip
kan (insert) atau menggabungkan gen yang dikehendaki ke dalam suatu organisme.
7. Ciri atau sifat dari bioteknologi konvensional, antara lain: masih menerapkan teknik-teknik biologi,
bioteknologi, dan rekayasa genetika yang terbatas, masih menggunakan mikroorganisme
seadanya, belum mengembangkan teknik sampai tingkatan molekuler yang terarah, belum
sepenuhnya steril (bebas dari mikrobia yang tidak diinginkan), jumlah produknya relatif sedikit,
serta kualitasnya belum terjamin.
8. Produk-produk lain dari bioteknologi konvensional, antara lain: bahan bakar (metana, etana, dan
propana), enzim (enzim -amilase, lipase, dan proteinase), metabolit primer (asam-asam organik dan
alkohol), metabolit sekunder (zat warna dan antibiotik), dan asam amino (zat glutamat dan lisin).
9. Metode-metode mutakhir bioteknologi (currents methods of biotechnology), antara lain: kultur
jaringan dan rekayasa genetika (teknologi DNA rekombinan, transplantasi nukleus, kloning, dan
teknologi hibridoma).
10. Kultur jaringan merupakan suatu teknik atau metode untuk mengisolasi bagian-bagian tanaman
(sel, jaringan, atau organ seperti akar, batang, daun, dan pucuk) kemudian menumbuhkan
bagian tersebut secara aseptis (teknik untuk mendapatkan kondisi suci hama) di dalam atau di


atas medium budidaya (in vitro). Dengan demikian, bagian-bagian tanaman tersebut dapat
memperbanyak diri dan dapat menjadi tanaman lengkap kembali.
11. Transplantasi atau pemindahan nukleus dari satu sel ke sel yang lain dapat menghasilkan indi-
vidu yang baru.
12. Kloning adalah suatu metode untuk menghasilkan keturunan atau individu yang identik secara
genetik dengan induknya.
13. Teknologi hibridoma adalah suatu metode penggabungan (fusi) dua macam sel dari organisme
yang sama atau berbeda untuk mendapatkan sel hibrid (hibridoma) yang mempunyai kombinasi
kedua sifat tersebut.
14. Mikroorganisme yang dikembangkan dalam bioteknologi mampu mengubah bahan mentah
menjadi memiliki nilai tambah lebih tinggi, misalnya pada pembuatan makanan dan mengubah
bahan pangan, pembuatan obat-obatan, membasmi hama tanaman, menanggulangi masalah
pencemaran, dan pemisahan bijih logam.
15. Bioteknologi menghasilkan dampak positif dan negatif pada sains, lingkungan, teknologi, dan
mayarakat.
16. Dampak positif bioteknologi, antara lain: menghasilkan pembasmi hama tanaman, menghasilkan
tanaman pengikat nitrogen, berperan dalam pengelolaan limbah, dalam pemisahan logam dari
bijihnya, dan menghasilkan bayi tabung.
17. Dampak negatif bioteknologi, antara lain: mengancam kelestarian alam, menghasilkan gulma-
gulma super, serta dapat mengancam kesehatan.

Aseptis Usaha untuk menjaga keadaan sekitar Metabolit sekunder Senyawa hasil metabolisme
(lingkungan) tetap steril yang tidak berperan langsung dalam pertumbuhan
Diferensiasi Sel yang mengalami perkembangan organisme penghasilnya
sedemikian rupa, sehingga sel menjadi berbeda se- Mieloma Kanker yang sangat ganas dan sel-selnya
cara fungsional dan struktural dibandingkan dengan terus membelah
sel di sekitarnya Plasma nutfah Variasi genotip dan fenotip ber-
Endometriosis Pertumbuhan lapisan lendir (en- dasarkan keseragaman morfologi (bentuk luar)
dometrium) pada tempat yang tidak semestinya suatu tumbuhan
(misalnya pada ovarium) Protoplas Disebut sel telanjang, merupakan sel
Herbisida Senyawa kimia yang berfungsi sebagai yang telah kehilangan dinding selnya
racun atau penghambat hama (gulma) tanaman. Steril Keadaan bebas dari mikrobia atau mikroor-
Hibridoma Sel-sel hasil fusi (penggabungan) dua ganisme yang tidak diinginkan
sel dari organisme yang sama atau berbeda Sterilisasi Proses yang dilakukan untuk mendapat-
Inkubator Alat atau tempat yang digunakan untuk kan keadaan steril pada alat dan bahan
menginkubasi atau memelihara suatu kultur Transplantasi nukleus Pemindahan atau penyisi-
Klon Individu hasil kloning atau hasil dari teknologi pan nukleus dari satu sel ke sel lain yang berbeda
DNA rekombinan, yang mempunyai sifat identik ZPT Zat pengatur tumbuh, merupakan senyawa
secara genetik dengan induknya organik yang ditambahkan dari luar secara sengaja
Kemolitoautotrof Sifat organisme yang menggu- pada suatu medium kultur (bukan berasal dari
nakan sumber energi berupa bahan kimia, meng- tumbuhan itu sendiri) untuk mendukung petumbuhan
gunakan sumber karbon, dan penerima elektron dan perkembangan kultur
berupa zat anorganik

Bioteknologi
257

Ulangan Harian

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 2) menghasilkan produk steril
3) kualitasnya standar
1. Pemanfaatan mikroorganisme untuk meng-
hasilkan produk yang berguna bagi manusia 4) menggunakan mikroorganisme seadanya
dan perkembangan ilmu terapan yang me- 5) belum mengembangkan teknik sampai
nyebabkan transformasi atau perubahan, tingkatan molekuler yang terarah
baik tentang teknik, prosedur, atau bahan, 6) belum sepenuhnya steril
sesuai dengan kebutuhan proses produksi 7) jumlah produknya relatif sedikit
merupakan deﬁnisi dari …. 8) produksi dalam jumlah lebih banyak
a. fermentasi dan produksi 9) kualitas terjamin
b. teknologi dan bioteknologi Yang merupakan ciri bioteknologi konven-
c. produksi dan fermentasi sional antara lain ….
d. bioteknologi dan fermentasi a. 1), 2), 3), 4), dan 5)
e. bioteknologi dan teknologi b. 2), 3), 8), dan 9)
c. 2), 4), 6), dan 7)
2. Berikut adalah beberapa pernyataan tentang d. 1), 4), 5), 6), dan 7)
bioteknologi: e. 1), 2), 5), 7), dan 9)
1) merupakan bidang penerapan yang
mengintegrasikan berbagai disiplin 4. Berdasarkan soal nomor 7, yang merupakan
ilmu pengetahuan alam dan teknologi ciri bioteknologi modern adalah ….
2) melibatkan mikrobiologi, biokimia, a. 1), 2), 3), 4), dan 9)
dan rekayasa genetika untuk meng- b. 2), 3), 8), dan 9)
hasilkan produk dan jasa c. 2), 4), 6), dan 8)
d. 1), 4), 5), 6), dan 7)
3) dalam sejarah perkembangannya, se-
e. 1), 2), 5), 7), dan 9)
luruh produk bioteknologi dihasilkan
dalam kondisi steril 5. Yang merupakan contoh bioteknologi kon-
4) memanfaatkan bakteri, ragi, kapang, vensional adalah ….
alga, dan sel jaringan tumbuhan atau a. kloning
hewan yang dibiakkan b. fermentasi
5) dikembangkan untuk meningkatkan c. kultur jaringan
nilai tambah bahan mentah d. teknologi hibridoma
e. teknologi DNA rekombinan
pernyataan yang benar tentang bioteknolo-
gi adalah …. 6. Yang merupakan produk bioteknologi mo-
a. semua benar dern adalah ….
b. 1), 2), 3), dan 4) saja a. hormon insulin
c. 1), 2), 4), dan 5) saja b. alkohol dan asam organik
d. 2), 3), 4), dan 5) saja c. bahan bakar berupa metana, etana, dan
e. 1), 2) dan 5) saja propana
3. Berikut merupakan ciri-ciri bioteknologi: d. enzim amilase, lipase, dan proteinase
1) menerapkan teknik-teknik biologi, e. asam glutamat dan lisin
bioteknologi, dan rekayasa genetika 7. Prinsip dari kultur jaringan tumbuhan
yang terbatas adalah ….


a. memperbanyak tanaman secara vegeta- d. protein sel tunggal
tif dari berbagai tanaman e. plasmid rekombinan
b. meningkatkan nutrien tanaman hingga
12. Suatu metode untuk menghasilkan ketu-
tanaman cepat membentuk jaringan
runan atau individu yang identik secara ge-
c. memperbaiki kondisi lingkungan netik dengan induknya disebut ….
tanaman yang sedang tumbuh a. kultur jaringan
d. menjaga kondisi lingkungan agar tanam- b. teknologi hibridoma
an berkembang biak dengan cepat
c. transplantasi nukleus
e. menyilangkan tanaman yang mempu-
d. kloning
nyai sifat unggul untuk memperbaiki
keturunan e. teknologi plasmid

8. Tahapan berurutan yang dilakukan dalam 13. Domba Dolly merupakan salah satu contoh
teknik kultur jaringan adalah …. produk dari teknik ….
a. persiapan, aklimatisasi, inokulasi, dan a. kultur jaringan
pemeliharaan b. teknologi hibridoma
b. aklimatisasi, persiapan, pemeliharaan, c. persilangan
dan inokulasi d. kloning
c. persiapan, pemeliharaan, aklimatisasi, e. teknologi plasmid
dan inokulasi 14. Yang merupakan contoh hasil teknologi
d. persiapan, inokulasi, pemeliharaan, dan DNA rekombinan dan teknologi hibridoma
aklimatisasi adalah ….
e. aklimatisasi, persiapan, inokulasi, dan a. domba Dolly dan antibodi monoklonal
aklimatisasi b. insulin dan antibodi monoklonal
9. Proses penanaman kultur ke dalam medium c. domba Dolly dan insulin
budidaya disebut …. d. antibodi monoklonal dan domba Dolly
a. aklimatisasi e. insulin dan antibodi monoklonal
b. inokulasi 15. Pada bidang pertanian, bioteknologi modern
c. sterilisasi berperan dalam ….
d. inkubasi a. cara bertanam hidroponik
e. aseptis b. memperoleh tanaman sejenis melalui
10. Usaha untuk menjaga agar kondisi lingkungan persilangan
sekitar tetap steril disebut …. c. menghasilkan kedelai unggul
a. sterilitas d. pembuatan kompos padat
b. sterilisasi e. menghasilkan metabolit primer
c. teknik aseptis 16. Bioteknologi konvensional menghasilkan
d. kontaminasi beberapa produk, misalnya ….
e. polusi a. tanaman jagung yang resisten
11. Zat yang diambil dari sel khusus pada limpa b. tomat yang berair banyak dan segar
dan mampu mengikat antigen disebut .... c. tanaman kedelai unggul
a. interferon d. ternak unggul hasil rekayasa genetika
b. antibodi monoklonal e. antibiotik untuk membunuh bakteri
c. hormon pertumbuhan atau fungi

Bioteknologi
259

17. Mikroorganisme penghasil streptomisin 20. Berdasarkan soal nomor 19, yang mengan-
adalah …. cam kelestarian alam adalah ….
a. Streptomyces griceus a. 1), 2), dan 3)
b. Bacillus thuringensis b. 2), 3), dan 4)
c. Aspergillus niger c. 3), 4), dan 5)
d. Rhizopus stolonifer d. 7), 8), dan 9)
e. Penicillium notatum e. 8), 9), dan 10
18. Virus yang telah dilemahkan dan merang-
sang sistem imun, sehingga meningkatkan
B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
kekebalan atau pertahanan tubuh inang
disebut .... 1. Apakah yang dimaksud dengan kultur jaring-
a. interferon an?
b. antibiotik 2. Sebutkan manfaat dan keuntungan kultur
c. penisilin jaringan.
d. streptomisin 3. Apakah yang dimaksud dengan:
e. vaksin a. transgen
19. Berikut merupakan berbagai dampak bio- b. transgenik
teknologi: c. klon
1) pembasmi hama tanaman 4. Bagaimanakah pengertian antibodi monok-
2) pemisahan logam dari bijihnya lonal? Berikan contoh pembuatannya.
3) membunuh ulat yang tidak berbahaya 5. Apakah yang dimaksud dengan kloning?
4) membahayakan burung Berikan contohnya.
5) menyebarkan gen-gen rekayasa genetika
6. Sebutkan beberapa zat pengatur tumbuh
6) tanaman pengikat nitrogen yang digunakan dalam kultur jaringan.
7) pengelolaan limbah
7. Jelaskan perbedaan bioteknologi konven-
8) menghasilkan gulma-gulma super
sional dengan bioteknologi modern pada
9) kedelai transgenik menyebabkan be-
bidang pertanian, peternakan, dan pangan.
berapa orang sakit
10) menimbulkan masalah tulang 8. Sebutkan beberapa agen mikrobia dan anti-
biotik yang dihasilkan.
Yang merupakan dampak positif bioteknologi
adalah .... 9. Jelaskan dampak bioteknologi yang dapat
a. 2), 3), 6), dan 8) menghasilkan gulma-gulma super.
b. 1), 2), 6), dan 7) 10. Sebutkan beberapa solusi untuk mengatasi
c. 3), 4), 5), dan 10) masalah rekayasa genetika.
d. 5), 7), dan 8)
e. 6), 7), dan 8)


Latihan Ujian Akhir Sekolah

A Pilihlah satu jawaban yang paling tepat. 4. Salah satu manfaat jamur di bidang kesehat-
an adalah ….
1. Objek biologi yang untuk mempelajarinya a. menghasilkan aﬂatoksin
dibutuhkan alat bantu berupa mikroskop b. menyebabkan kurap atau panu
adalah .... c. menghasilkan penicillin
a. sel, jaringan, dan individu d. parasit pada tanaman dan hewan
b. atom, molekul, dan sel e. membentuk lumut kerak
c. virus, bakteri, dan protista
d. organel, sel, dan jaringan 5. Keanekaragaman suatu komunitas yang ter-
diri dari hewan, tumbuhan, dan mikroor-
e. jaringan, individu, dan populasi
ganisme di suatu habitat disebut ....
2. Bakteriofag adalah virus yang menyerang a. keanekaragaman hayati
bakteri …. b. keanekaragaman abiotik
a. Balantidium coli c. keanekaragaman gen
b. Escherichia coli d. keanekaragaman jenis
c. Salmonella sp. e. keanekaragaman ekosistem
d. Mycobacterium sp.
6. Spora tumbuhan lumut yang jatuh pada tem-
e. Clostridium plasteurianum
pat yang sesuai akan tumbuh membentuk ....
3. Contoh anggota Rodophyta ditunjukkan a. sporoﬁt
oleh gambar …. b. sporogonium
a. c. tumbuhan lumut
www.iptek.net.id.jpg.tif

d. protonema
e. protalium
7. Salah satu ciri khas Planaria adalah ....
a. adaptif pada semua kondisi lingkungan
greenmicroscope.wordpress.com.tif

b.
b. hidup sebagai parasit
c. mampu bereproduksi secara generatif
d. daya regenerasinya tinggi
e. memiliki sel-sel penyengat
c. 8. Ditinjau dari fungsinya, organisme yang
w3.impa.br.jpg.tif

berperan penting dalam mengembalikan
unsur hara ke dalam ekosistem adalah ....
a. konsumen dan produsen
b. produsen dan detritivora
ulva.universe-review.ca.jpg.tif faculty.clintoncc.suny.edu.tif

d.
c. detritivora dan dekomposer
d. konsumen dan pengurai
e. dekomposer dan predator
e.
9. Siapakah yang menemukan sel pertama
kali?
a. Schleiden dan Schwann.
b. Gregor J. Mendel.

261

c. Robert Browen. Asam klorida(HCl), pepsin, musin, dan re-
d. Robert Hooke. nin disalurkan melalui bagian lambung yang
e. Antoonie Van Leuwenhook. ditunjukan oleh nomor ….
a. 1
10. Salah satu organ yang berperan dalam sistem b. 2
ekskresi adalah …. c. 3
a. tenggorokan d. 4
b. lambung e. 5
c. jantung
d. ginjal 15. Perhatikan gambar berikut.
e. kerongkongan
11. Hubungan antar-ruas tulang belakang
merupakan contoh tipe persendian ….
a. sinartrosis sinkondrosis
Y
b. sinartrosis sinfibrosis
c. amfiartrosis
d. diartrosis
e. sendi engsel
12. Jenis sel darah putih yang memiliki jumlah
volume paling besar ialah ….
a. neutrofil Bagian yang diberi label Y adalah ….
b. basofil a. kantung rambut
c. eosinofil b. pembuluh kapiler
d. limfosit c. jaringan lemak
e. monosit d. kelenjar minyak
13. Penyakit yang timbul karena bronkus e. lapisan Malpighi
mengalami infeksi adalah …. 16. Perhatikan gambar berikut.
a. faringitis
b. asidosis Z
c. asfiksi
d. pleuritis
e. bronkitis
14. Perhatikan gambar berikut.
5
1

2

3

Bagian sel saraf yang diberi label Z berfungsi
4 untuk ….
a. menerima impuls dari reseptor
b. menghantarkan impuls dari badan sel
menuju efektor


c. mempercepat jalannya impuls 21. Berikut merupakan pernyataan tentang
d. melindungi akson sehingga impuls pertumbuhan dan perkembangan:
yang dibawa tidak bocor 1) terjadi diferensiasi dan pematangan or-
e. memperbanyak impuls saraf gan
2) tumbuhan meningkat menjadi dewasa
17. Testis yang terdapat pada alat reproduksi 3) terjadi pertambahan volume
pria berfungsi sebagai …. 4) bersifat irreversibel
a. penghasil sperma dan hormon kelamin 5) terjadi pembelahan dan pertambahan sel
b. tempat bergeraknya sperma dari epidi- 6) tidak dapat dinyatakan secara kuantitatif
dimis menuju kantung semen
7) menuju kesempurnaan
c. saluran yang dilalui sel sperma untuk
bergerak menuju uretra Yang menunjukkan ciri-ciri pertumbuhan
d. tempat ekskresi urine dari kantung adalah nomor ….
kemih a. 1, 2, dan 3
e. penyuplai bahan penting sehingga b. 1, 3, dan 5
sperma tetap hidup c. 3, 4,dan 5
d. 4, 5, dan 6
18. Pembelahan meiosis I pada oogenesis meng- e. 4, 5, dan 7
hasilkan ….
a. 1 oosit sekunder dan 1 badan kutub 22. Protoderm, meristem dasar, dan prokam-
sekunder bium merupakan sistem jaringan yang ter-
b. 1 oosit sekunder dan 2 badan kutub dapat pada daerah diferensiasi. Masing-ma-
sekunder sing akan membentuk ….
c. 1 oosit sekunder dan 1 badan kutub a. epidermis, jaringan dasar, dan stele
primer b. ﬂoem, epidermis, dan jaringan dasar
d. 1 oosit sekunder dan 2 badan kutub c. epidermis, stele, dan jaringan dasar
primer d. stele, epidermis, dan jaringan dasar
e. 1 oosit primer dan 1 badan kutub e. xilem, epidermis, dan stele
sekunder
23. Bagian pertumbuhan pada batang yang ter-
19. Proses pembuangan antigen dapat dilakukan dapat di kanan kiri meristem apikal disebut
dengan cara pengaktifan rentetan molekul ….
protein komplemen, sehingga antigen yang a. tunas aksiler
masuk ke dalam tubuh menjadi lisis. Cara b. jaringan pembuluh
demikian dinamakan … . c. meristem apikal
a. netralisasi d. primordia daun
b. ﬁksasi komplemen e. tudung akar
c. opsonisasi
d. aglutinasi 24. Selain mengubah gliserol dan asam lemak
e. fagositosis menjadi lemak, enzim lipase juga dapat
mengubah lemak menjadi gliserol dan asam
20. Imunisasi yang diberikan kepada individu lemak. Hal tersebut menunjukkan bahwa
dari spesies yang sama disebut…. enzim lipase bersifat ….
a. vaksinasi a. katalis
b. imun b. biokatalis
c. autoimun c. irreversibel
d. isoimun d. reversibel
e. heteroimun e. aktivator

263

25. Proses pembentukan ATP yang menggu- b. 15 : 1
nakan oksigen sebagai penerima elektron c. 13 : 3
terakhir disebut …. d. 9:7
a. karboksilasi e. 12 : 3 : 1
b. deaminasi
c. fosforilasi 31. Perkawinan antara perempuan normal ho-
d. fosforilasi tingkat substrat mozigot dan laki-laki buta warna akan
e. fosforilasi oksidatif menghasilkan keturunan dengan perban-
dingan fenotip ….
26. Bagian kromosom yang berfungsi sebagai a. 25% laki-laki normal dan 75% perem-
tempat melekatnya benang-benang gelon- puan buta warna
dong pembelahan sel adalah …. b. 50% laki-laki normal dan 50% perem-
a. lengan kromosom puan normal
b. kinetokor c. 50% laki-laki normal dan 50% perem-
c. kromonema puan buta warna
d. lekukan primer d. semua anaknya normal
e. lekukan sekunder e. 75% laki-laki normal dan 50% perem-
puan normal
27. Berikut ini pernyataan yang benar tentang
DNA adalah …. 32. Mutasi alami dan mutasi buatan dibedakan
a. merupakan mikromolekul berdasarkan ….
b. tersusun oleh 2 macam nukleotida a. jenis selnya
c. mengandung gula ribosa b. mekanisme terjadinya
d. nukleotida yang satu dengan nukleotida c. materi genetiknya
yang lain dihubungkan oleh gugus fos- d. manfaatnya
fat e. pengaruh yang ditimbulkannya
e. ikatan yang menghubungkan antara
pasangan basa nitrogen adalah ikatan 33. Peristiwa penggantian basa pirimidin pada
kovalen rantai nukleotida DNA dengan basa pirimi-
din yang lain disebut ….
28. Tahapan pembelahan yang menunjukkan a. transversi
bahwa kromosom berada pada pelat meta- b. delesi
fase adalah …. c. duplikasi
a. sitokinesis d. inverse
b. telofase e. transisi
c. anafase
d. metafase 34. Pandangan Darwin mengenai evolusi jerapah
e. profase adalah ….
a. jerapah memiliki leher panjang kare-
29. Bagian yang berperan dalam menentukan na sering dijulurkan untuk mencapai
arah pembelahan sel adalah …. dedaunan yang letaknya tinggi
a. sentromer b. sifat jerapah yang memiliki leher pan-
b. aster jang diperoleh dari tetuanya
c. kromatid c. pada awalnya terdapat jerapah berleher
d. kromosom pendek dan jerapah berleher panjang,
e. kiasma tetapi jerapah yang berleher pendek pu-
nah karena seleksi alam
30. Perbandingan epistasi resesif adalah …. d. pada awalnya hanya terdapat jerapah
a. 9 : 3 : 4 berleher pendek


e. jerapah berleher panjang jumlahnya 40. Mikrobia yang berperan dalam fermentasi
lebih banyak dibandingkan jerapah tempe adalah ....
berleher pendek a. Rhizopus oryzae
b. Saccharomyces cereviceae
35. Penemuan 13 jenis burung ﬁnch di Ke- c. Penicillium notatum
pulauan Galapagos oleh Darwin merupakan
d. Aspergillus niger
salah satu bukti petunjuk evolusi berupa ….
a. bukti geograﬁ e. Lactobacillus sp.
b. bukti anatomi
c. bukti embriologi B Kerjakan soal-soal berikut dengan benar.
d. bukti biokimi

Buku Biologi SMA Kelas XII [BSE] 2009 – Siti Nur Rochimah

Buku Biologi SMA Kelas XII [BSE] 2009 – Siti Nur Rochimah

More Related Content

What's hot(20)

Viewers also liked(11)

Similar to Buku Biologi SMA Kelas XII [BSE] 2009 – Siti Nur Rochimah(20)

More from Rian Maulana(20)

Recently uploaded(20)

Buku Biologi SMA Kelas XII [BSE] 2009 – Siti Nur Rochimah