Hereditas dan Mutasi

POLA-POLA HEREDITAS

Gregor Johan Mendel, beliau merupakan seseorang yang  meletakkan prinsip dasar ilmu genetika.

Hukum Pewarisan Sifat

            Hukum Mendel I

             Hukum Mendel I disimpulkan dari persilangan monohibrid. Hukum ini disebut juga hukum segregasi. Hukum I Mendel mengatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, terjadi segregasi (pemisahan) alel-alel suatu gen secara bebas dari diploid menjadi haploid. 

             

              

            Hukum Mendel II

             Hukum Mendel II Disimpulkan dari persilangan dihibrid. Hukum ini juga dinamakan Hukum Penggabungan Bebas (the mendelian law of independent assortment). Hukum II Mendel menyatakan bahwa pada waktu pembentukan gamet, alel-alel berbeda yang telah bersegregasi bebas (misal alel A memisah dari a, serta alel B memisah dari b) akan bergabung secara bebas membentuk genotip dengan dengan kombinasi alel yang berbeda-beda

Test Cross, Back Cross, dan Persilangan Resiprok

           Testcross merupakan persilangan antara suatu individu yang tidak diketahui genotipnya dengan induk yang genotipnya homozigot resesif. Testcross dapat dilakukan dengan individu yang bukan induknya, dengan syarat genotipnya diketahui homoziogot resesif. Testcross ini antara lain digunakan untuk menguji heterozigotas suatu persilangan.

            Backcross merupakan persilangan antara anakan F₁ yang heterozigot dengan induknya yang homozigot dominan.

              Persilangan resiprok atau persilangan tukar kelamin adalah persilangan ulang dengan jenis kelamin yang dipertukarkan. Misalnya pada perkawinan monohybrid tanaman jantannya berbiji bulat, sedangkan tanaman betina berbiji keriput. Maka pada perkawinan resiproknya adalah tanaman jantannya berbiji keriput dan tanaman betinanya berbiji bulat.

Penyimpangan Semu Hukum Mendel

            Hukum I dan II  Mendel yang telah dipelajari sebelumnya pada persilangan monohybrid heterozigot akan menghasilkan perbandingan fenotip 3:1, sedangkan persilangan dihibrid heterozigot menghasilkan perbandingan fenotip 9:3:3:1

                Pada kenyataannya, kebanyakan sifat yang diturunkan dari induk kepada keturunannya tidak dapat dianalisis dengan cara Mendel yang sederhana. Oleh karenanya, pertistiwa ini disebut penyimpangan semu hukum mendel.

              1) EPISTASIS

               Dua pasang gen dominan menutupi pasangan gen dominan lainnya.

              Memiliki perbandingan F₂  heterozigot 12 : 3 : 1

              Contoh: gen A = hijau, gen B = kuning. Gen A bersifat epistasis terhadap gen B

                                    Aabb = berwarna hijau

                                    aaBb = berwarna kuning

                                    aabb = tidak memiliki warna (putih)

                                    AaBb = berwarna hijau (dominan A mengalahkan dominan B)

              2) HIPOSTASIS

               Dua pasang gen, dimana ada pasangan gen dominan dan pasangan gen yang menimbulkan pigmen.

              Memiliki perbandingan F₂  heterozigot 9 : 3 : 4

              Contoh: gen HH = hitam, gen II = memunculkan pigmen, gen hh = cokelat, gen ii = albino

                                    HHIi = hitam

                                    HHii = albino

                                    hhii = albino

                                    hhIi = cokelat

              3) POLIMERI

               Interaksi dua pasang gen yang saling mempengaruhi dan memberikan warna yang sama.

              Memiliki perbandingan F₂  heterozigot 15 : 1

            Persilangan antara gandum berkulit merah dengan gandum berkulit putih:

                        P    :    gandum berkulit merah    x         gandum berkulit putih

                                      M1M1M2M2                             m1m1m2m2

                        F1     :   M1m1M2m2 = merah muda

                        P2    :    M1m1M2m2        x        M1m1M2m2

                        F2    :    9 M1- M2 -          : merah – merah tua sekali

                                    3 M1- m2m2        : merah muda – merah tua

                                    3 m1m1M2 -        : merah muda – merah tua

                                    1 m1m1m2m2     : putih

              4) KRIPTOMERI

               Dua pasang gen dominan memunculkan sifat baru yang sebelumnya tersembunyi.

              Memiliki perbandingan F₂ heterozigot 9 : 3 : 4

              Persilangan Linaria maroccana

              A    : ada anthosianin            B    : protoplasma basa

              a    : tak ada anthosianin       b    : protoplasma tidak basa

                        P    :      merah          x        putih

                                    AAbb                      aaBB

                        F1    :    AaBb = ungu (A dan B berada bersama memunculkan warna ungu)

          5) ATAVISME

               Interaksi beberapa gen yang menimbulkan sifat baru dan gen tersebut sama kuat.

              Memiliki perbandingan F₂ heterozigot 9 : 3 : 3 : 1 dan biasanya dicontohkan pada persilangan ayam yang menghasilkan jenis walnut/rose/pea/single.     
                 

             


       

              Walnut/Sumpel: R_P_

                                                                              

        

               Rose/Mawar: R_pp

              

               Pea/Biji: rrP_

                   

  

Single/Bilah/Tunggal: rrpp





 

              6) KOMPLEMENTER

                  Dua pasang gen dominan yang saling melengkapi.

                      Memiliki perbandingan F₂ heterozigot 9 : 7

              
                      Perkawinan antara dua orang  bisu tuli

                        P    :    bisu tuli       x       bisu tuli

                                    DDee                  ddEE

                        F1  :    DdEe = normal ( D dan E berinteraksi memunculkan sifat normal)

Tautan

 Tautan dapat terjadi pada kromosom tubuh maupun kromosom kelamin. Tautan pada kromosom tubuh disebut tautan autosomal atau tautan non-kelamin. Sedangkan tautan kelamin disebut juga tautan seks.

Misal: AaBbCcDDee, gen A dan B saling bertautan. berapa kemungkinan gamet yang dapat dibentuk?

kemungkinan gamet yang dapat dibentuk = jumlah kemungkinan gamet/jumlah gen yang tertaut

                                                                        = 2³/2

                                                                        = 4

            Tautan Autosomal

              Tautan autosomal merupakan gen-gen yang terletak pada kromosom yang sama, tidak dapat bersegregasi secara bebas dan cenderung diturunkan bersama. Penelitian mengenai tautan dilakukan secara intensif oleh Thomas Hunt Morgan. Beliau adalah orang pertama yang menghubungkan suatu gen tertentu dengan kromosom khusus

              Bukti gen tertaut dapat ditemukan pada Drosophila yang di testcross antara lalat buah yang dibedakan dalam dua karakter, yaitu warna tubuh dan ukuran sayap.

             Tautan Kelamin

                  Gen tertaut kelamin (sex linked genes) adalah gen yang terletak pada kromosom kelamin dan sifat yang ditimbulkan gen ini diturunkan bersama dengan jenis kelamin. Kromosom kelamin terdiri dari kromosom X dan kromosom Y. Perempuan memiliki susunan XX dan laki-laki XY.

                        Gen tertaut kromosom X adalah gen yang terdapat pada kromosom X

                        Gen tertaut kromosom Y adalah gen yang terdapat pada kromosom Y

                Dari setiap persilangan, anak jantan akan menerima kromosom X dari induk betinanya. Sedangkan anak betina akan menerima kromosom X dari kedua induknya.

Pindah Silang

                Gen-gen yang mengalami tautan pada satu kromosom tidak selalu bersama-sama pada saat pembentukan gamet melalui pembelahan meiosis. Gen-gen yang tertaut tersebut dapat mengalami pindah silang. Pindah silang (crossing over) adalah peristiwa pertukaran gen-gen suatu kromatid dengan gen-gen kromatid homolognya.

Gen Letal

            Gen Letal merupakan gen yang menyebabkan kematian bila dalam keadaan homozigot. Letal dominan disebabkan oleh gen homozigot dominan, sedangkan letal resesif disebabkan oleh gen homozigot resesif

          

Golongan Darah Manusia

          Golongan Darah Sistem ABO

              Penggolongan darah sistem ABO berdasarkan adanya dua macam antigen, yaitu antigen A dan antigen B serta dua macam antibody, yaitu anti-A dan anti-B.

            Antigen merupakan glikoprotein yang terdapat pada permukaan sel darah merah

            Antibodi merupakan molekul protein yang dihasilkan oleh sel-B (limfosit-B) untuk merespon adanya antigen. Antibodi terdapat pada serum atau cairan darah.

            

            

           Golongan Darah Sistem MN

              Berbeda dengan penggolongan darah sistem ABO, penggolongan darah sistem MN berdasarkan adanya perbedaan salah satu jenis antigen glikoprotein. Antigen glikoprotein ini terdapat pada membran sel darah merah yang disebut glikoforin A.

           

            

            Golongan Darah Sistem Rhesus

              Sistem Rh membagi golongan darah manusia menjadi dua kelompok berdasarkan reaksi penggumpalan antara antigen sel darah merah dengan annti serum Rh. Hasilnya berupa individu dengan golongan Rh positif, dengan genotip RhRh atau Rhrh, memiliki antigen faktor rhesus di dalam sel-sel darah merahnya.

              Sebaliknya individu golongan Rh negatif, dengan genotip rhrh, tidak memiliki antigen faktor rhesus di dalam sel-sel darah merahnya.

            

            

SUMBER

Aryulina, Diah dan Chairul Muslim. 2007. Biologi 3. Jakarta: Erlangga.

Biologi Media Centre. Hereditas pada Manusia. Tercantum:

            http://www.biologimediacentre.com/2010/11/hereditas-pada-manusia.html

Biologi Media Centre. Penyimpangan Semu Hukum Mendel. Tercantum:

            http://www.biologimediacentre.com/2010/11/penyimpangan-semu-hukum-mendel.html

Biologi Media Centre.  Pola-pola Hereditas.  Tercantum: http://www.biologimediacentre.com/2010/11/pola-pola-hereditas.html

MATERI Pembelahan Sel

Bab 4 Pembelahan Sel

Sel merupakan unit terkecil dalam tubuh kita yang masih memiliki fungsi dan sifat yang sama seperti organ-organ. Mengapa demikian? Sel berdeferensiasi, menjadi sel-sel bersifat tertentu dan khusus, untuk membentuk suatu jaringan, yang kemudian akan menjadi organ. Pembelahan sel ini dialami oleh semua makhluk hidup, baik monera, protista, fungi, tumbuhan, dan hewan, serta manusia.

Pembelahan sel dibagi menjadi tiga (3) golongan, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis. Berikut ini merupakan penjelasan dari masing-masing golongan:

I. AMITOSIS

Amitosis atau pembelahan biner adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap yang kompleks. Dalam pembelahan amitosis, sel membelah begitu saja atau bersifat spontan. Pembelahan ini terjadi pada prokariotik (tidak memiliki membran inti sel), berukuran relatif kecil, dan berbentuk sirkuler seperti bakteri dan ganggang hijau-biru (euglenophyta).

Berikut itu merupakan tahap-tahap pembelahannya:

1. Kromosom bakteri menempel pada membran plasma

2. Bagian DNA yang menempel mengalami replikasi selama sel tumbuh, hingga seluruh replikasi DNA selesai

3. Sel mulai membelah

4. Terbentuk dua sel anakan

II. MITOSIS

Mitosis adalah cara reproduksi sel di mana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur. Mitosis pada akhirnya akan menghasilkan dua (2) sel anakan yang diploid (2n) dan identik. Pembelahan ini terjadi selama masa pertumbuhan sel tubuh (somatik) dan reproduksi aseksual. Pada tumbuhan berbunga, bagian yang paling aktif membelah adalah di ujung akar dan tunas batang, yaitu daerah meristematik. Pada hewan dan manusia, pembelahan ini terjadi pada sel meristem somatik (muda). Sel memiliki siklus yang terdiri dari periode pertumbuhan atau interfase, dan fase pembelahan atau mitotik.

Berikut merupakan tahap-tahap pembelahan mitosis:

1. Fase istirahat (interfase) adalah masa ketika DNA di kopi menjadi 2 salinan

• Fase gap-1, pada masa ini belum terjadi replikasi DNA

• Fase sintesis, pada masa ini terjadi replikasi (dari 1 copy menjadi 2 copy)

• Fase gap-2, pada masa ini replikasi telah selesai

2. Kariokinesis (pembelahan inti sel)

• Profase awal : Pada hewan, sentriol membelah dan bergerak ke kutub berlawanan pada nukleus. Setelah itu terbentuk benang-benang spindel yang terhubung dari kutub satu ke kutub lainnya. Pada tumbuhan, benang spindel tidak terikat pada sentriol.

• Profase akhir : Kromosom terlihat terdiri dari 2 kromatid yang terikat pada sentromer. Nukleolus hilang, membran inti hancur.

• Metafase : Fase ini singkat. Kromosom terikat pada benang spindel di sentromernya. Lalu kromosom bergerak ke bidang ekuator agar informasi DNA rata.

• Anafase : Fase ini juga termasuk singkat. Sentromer (bagian tengah kromosom, tempat pekukan dan pelekatan lengan kromatid) membelah. Kromatid bergerak ke kutub pembelahan. Ini terjadi karena kontraksi benang spindel (memendek, menarik kromatid jadi 2). Pada akhir fase, akan menghasilkan salinan kromosom berpasangan

• Telofase : Kromatid telah disebut kromosom. Membran inti mulai terbentuk dan nukleolus muncul. Kromosom membentuk benang kromatin. Akhirnya, terjadi sitokinesis.

3. Sitokinesis (pembelahan sitoplasma)

Pada hewan :

i. Penguraian benang spindel

ii. Pembentukan cincin mikrofilamen di bekas bidang ekuator

iii. Terjadi kontraksi ke arah dalam (cincin jadi erat) yang membagi sel menjadi 2

iv. Terbentuk 2 sel anakan

Pada tumbuhan:

i. Vesikel mengumpul di ekuator benang spindel (berasal dari badan Golgi)

ii. Terjadi fusi partikel

iii. Terbentuk sekat sel

iv. Terbentuk 2 sel anakan

III. MEIOSIS

Meiosis adalah cara reproduksi yang mengalami 2 kali pembelahan yaitu meiosis I dan II. Antara meiosis I dan II ada tahap antara yang disebut interkinesis. Berikut merupakan tahap-tahap pembelahan meiosis:

1. Meiosis I

• Interfase : persiapan untuk pembelahan, terjadi replikasi DNA

• Profase I : DNA dikemas ke dalam kromosom. Pada akhir profase I, terbentuk kromosom homolog (sepasang kromosom yang terdiri dari 2 kromosom identik) yang berpasangan membentuk tetrad. Terdiri dari 5 tahap, yaitu:

i. Leptoten : kromatin berubah jadi kromosom.

ii. Zigoten : sentrosom membelah menjadi 2. Bergerak menuju kutub yang berlawanan. Kromosom dari ke-2 nya lalu berpasangan (sinapsis).

iii. Pakiten : Tiap kromosom bereplikasi jadi 2 kromatid (sentromer tetap menyatu). Kromosom berpasangan mengandung 4 kromatid yang disebaut tetrad.

iv. Diploten : Kromosom homolog saling menjauhi. Saat menjauh terjadi perlekatan berbentuk ‘X’ pada suatu tempat di kromosom (Kiasma). Kiasma adalah bentuk persilangan dua dari 4 kromosom dengna pasangan kromosom homolognya, juga merupakan tempat terjadinya peristiwa pindah silang.

v. Diakinesis : Terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan 2 sentriol ke kutub berlawanan. Nukleolus dan membran nukleus hancur. Tetrad bergerak ke bidang ekuator.

• Metafase I : Tetrad kromosom berada pada bidang ekuator. Benang-benang spindel melekatkan diri pada tiap sentromer kromosom. Ujung lainnya melekat di kutub pembelahan yang berlawanan.

• Anafase I : Tiap kromosom homolog mulai ditarik oleh benang spindel menuju kutub. Fase ini dilakukan agar diploid menjadi haploid.

• Telofase I : Tiap kromosom telah mencapai kutub.

• Sitokinesis I : Tiap kromosom homoloh dipisahkan oleh sekat. Menghasilkan 2 sel, masing-masing dengan 2 kromatid kembar.

Bila pada pembelahan sel, tahap berakhir sampai sitokinesis, sel-sel yang melakukan pembelahan meiosis masih terus mengalami pembelahan, yaitu seperti berikut:

2. Meiosis II

• Profase II : kromatid kembaran masih melekat pada tiap sentromer kromosom.

• Metafase II : Tiap kromosom (2 kromatid) merentang di ekuator. Terbentuk benang-benang spindel.

• Anafase II : Benang spindel mulai menarik kromatid. 2 kromatid menuju ujung yang berbeda. Yang telah terpisah ini disebut kromosom.

• Telofase II : Telah mencapai kutub. Terbentuk 4 inti, masing-masing haploid dan hanya memiliki satu salinan DNA.

• Sitokinesis II : Tiap inti mulai dipisahkan oleh sekat sel, terakhir jadi 4 sel kembar haploid.

Metabolisme SEL

Metabolisme

Tubuh makhluk hidup layaknya sebuah mesin, memiliki alat-alat spesifik untuk

melakukan kinerja yang spesifik pula. Rutinitas makhluk hidup membutuhkan sejumlah energi

yang dijadikan bahan baku utama sebagai penggeraknya. Energi yang dibutuhkan tersebut

diperoleh dari dalam tubuh yang dihasilkan melalui proses-proses yang sangat rumit. Prosesproses ini lebih dikenal dengan istilah Metabolisme.

.. .Enzim merupakan senyawa organik jenis protein yang dihasilkan oleh sel dan berperan sebagai katalisator (pemercepat suatu reaksi kimia)sehingga disebut Biokatalisator.
....Reaksi metabolisme dalam sel sangat membutuhkan keberadaan enzim. Seluruh reaksi kimia yang membangun proses metabolisme merupakan reaksi enzimatis.
Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung di dalam sel. Walaupun enzim di buat di dalam sel, tetapi untuk bertindak sebagai katalis tidak harus selalu di dalam sel.

Komponen penyusun enzim
berdasarkan senyawa pembentuknya yaitu protein enzim dibedakan atas 2 bagaian yaitu:
a. enzim sederhana
...enzim dengan seluruh komponen penyusunnya adalah protein
b. Enzim kompleks / Enzim konjugasi / Haloenzim
...Enzim yang komponen penyusunnya tidak hanya terdiri atas protein
...Apoenzim merupakan bagian dari enzin konjugasi yang berupa protein
...prostetik merupakan bagian dari protein konjugasi yang bukan senyawa protein
...gugus prostetik yang terbuat dari senyawa logam disebut kofaktor
...Gugus prostetik yang terbuat dari bahan organik seperti vitamin disebut ko enzim

Kerja Enzim
ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu:
a. Teori kunci dan anak kunci (Lock and key)
Teori ini dikemukakan oleh Emil Fisher yang menyatakan kerja enzim seperti kunci dan anak kunci, melalui hidrolisis senyawa gula dengan enzim invertase, sebagai berikut:
1. Enzim memiliki sisi aktivasi, tempat melekat substrat
2. hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi
3. Hubungan antara enzim dan substrat membentuk ikatan yang lemah

4. Enzim + substrat --> Kompleks enzim substrat --> Hasil akhir + Enzim

b. teori kecocokan induksi (induced fit theory)
Bukti dari kristalografi sinar x, diketahui bahwa sisi aktif enzim bukan merupakan bentuk yang kaku, tapi bentuk yang fleksibel
Ketika substrat memasuki sisi aktif enzim, bentuk sisi aktif akan termodifikasi menyesuaikan bentuk substrat, sehingga terbentuk kompleks enzim substrat

ketika substrat terikat pada enzim, sisi aktif enzim mengalami beberapa perubahan sehingga ikatan yang terbentuk antara enzim dan substrat menjadi menjadi lebih kuat. Interaksi antara enzim dan substrat disebut Induced fit.

Komponen Enzim
Enzim merupakan protein, berdasarkan senyawa penyusunnya, enzim dibedakan atas:

Enzim sederhana komponen utama penyusun tubuhnya adalah protein
Enzim konjugasi / halo enzim merupakan enzim yang tersusun atas senyawa protein dan senyawa selain protein.
Bagian dari enzim konjugasi yang berupa protein disebut Apoenzim, sedangkan bagian yang bukan protein disebut prostetik. Struktur prostetik yang terbuat dari logam disebut kofaktor, sedangkan yang terbuat dari bahan organik seperti protein disebut ko enzim

jenis-jenis enzim
Enzim dalam metabolisme dibedakan menjadi 6 golongan yaitu:
1. Oksido-reduktase yaitu enzim yang bekerja pada reaksi oksidasi dan reduksi
2. Transferase bekerja untuk memindahkan gugus kimia
3. Hidrolase bekerja mengubah bentuk kimia tanpa menambah atau mengurangi unsur
4. Hidrolase bekerja pada reaksi yang menggunakan air
5. ligase bekerja pada reaksi penggabungan dua senyawa atau lebih
6. Liase bekerja pada reaksi pemutusan senyawa

Sifat Enzim
1. sebagai Biokatalisator
Enzim adalah senyawa organik, yaitu senyawa protein yang dihasilkan oleh sitoplasma sel dan berperan sebagai katalisator, yang disebut biokatalisator
Katalisator adalah zat yang dapat mempercepat atau memperlambat reaksi kimia , tetapi zat itu sendiri tidak ikut dalam reaksi.
Enzim mempengaruhi kecepatan reaksi, tetapi tidak terpengaruh atau dipengaruhi oleh reaksi tersebut
Enzim mengatur kecepatan dan kekhususan ribuan reaksi kimia yang berlangsung dalam sel, dan bertindak tidak harus selalu dalam sel

2. Enzim menurunkan energi aktivasi
Enzim mengkatalis reaksi dengan meningkatkan kecepatan reaksi, dengan cara menurunkan energi aktivasi (energi yang diperlukan untuk memulai suatu reaksi)

3. Enzim merupakan protein 
Enzim merupakan protein, sehingga sifat-sifat enzim sama dengan protein, yaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH
Pada suhu rendah dan tinggi enzim akan mengalami kerusakan koagulasi (penggumpalan), yang akhirnya akan terdenaturasi enzim akan terdenaturasi

4. Enzim bekerja spesifik
Enzim bekerja spesifik satu enzim hanya khusus untuk satu substrat. Contoh enzim maltase hanya dapat memecah maltosa menjadi glukosa

Aktifitas enzim
Faktor-faktor yang mempengaruhi kerja enzim
1. Suhu
reaksi yang dikatalisis oleh enzim akan meningkat seiring dengan kenaikan suhu 0 - 35 derajad celcius. Secara umum kenaikan 10 derajad celcius maka kecepatan reaksi menjadi dua kali lipatnya dalam batas suhu yang wajar. Suhu ideal kerja enzim adalah 30 – 40 oC, dengan suhu optimum 36 oC. Dibawah atau diatas suhu tersebut kerja enzim lemah bahkan mengalami kerusakan. Enzim akan menggumpal (denaturasi) dan hilang kemampuan katalisisnya jika dipanaskan.

2. Logam berat
Logam berat seperti Ag, Zn, Cu, Pb dan Cd, menyebabkan enzim menjadi tidak aktif.

3. Logam
Aktivitas enzim meningkat jika bereaksi dengan ion logam jenis Mg, Mn, Ca, dan Fe.

4. pH
Enzim bekerja pada pH tertentu, enzim hanya dapat bekerja pada pH yang ideal. Enzim Ptialin hanya dapat bekerja pada pH netral, enzim pepsin bekerja pada pH asam sedangkan enzim tripsin bekerja pada pH basa.
Bagan kerja enzim dan pengaruhnya terhadap pH

5. Konsentrasi
Semakin tinggi konsentrasi enzim maka kerja waktu yang dibutuhkan untuk suatu reaksi semakin cepat, sedangkan kecepatan reaksi dalam keadaan konstan
Semakin tinggi konsentrasi substrat, semakin cepat kerja enzim, tapi jika kerja enzim telah mencapai titik maksimal, maka kerja enzim berikutnya akan konstans.

6. Faktor dalam (faktor internal)
vitamin dan hormon berpengaruh terhadap aktivitas kerja enzim. Hormon tiroksin merupakan hormon yang mempengaruhi proses metabolisme tubuh. semakin tinggi konsentrasi hormon tiroksi yang dihasilkan oleh kelenjar tiroid, makan semakin cepat proses metabolisme dalam tubuh, demikian sebaliknya.
Vitamin dalam tubuh berfungsi sebagai alat pengaturan seluruh proses fisiologi dalam tubuh.

7. keberadaan Aktivator dan inhibitor
Aktivaor merupakan molekul yang mempermudah ikatan enzim antara enzim dengan dan substrat.
inhibitor merupakan molekul yang menghambat ikatan antara enzim dengan substrat. Ada dua macam inhibitor yaitu:
a. Inhibitor kompetitif
adalah inhibitor yang kerjanya bersaing dengan substrat untuk mendapatkan sisi aktif enzim.
b. Inhibitor non kompetitif
Adalah inhibitor yang melekat pada tempat selain sisi aktif sehingga bentuk enzim berubah dan substrat tidak dapat melekat pada enzim

B. Pengertian

Metabolisme sangat penting bagi makhluk hidup untuk kelangsungan hidupnya.

Metabolisme adalah segala proses reaksi kimia yang terjadi di dalam tubuh makhluk hidup,

mulai dari makhluk hidup bersel satu sampai makhluk hidup yang susunan tubuhnya sangat

kompleks. Metabolisme terdiri atas dua proses sebagai berikut.

1. Anabolisme

Anabolisme adalah proses-proses penyusunan energi kimia melalui sintesis senyawasenyawa organik.

2. Katabolisme

Katabolisme adalah proses penguraian dan pembebasan energi dari senyawa-senyawa

organik melalui proses respirasi. Semua reaksi tersebut dikatalisis oleh enzim, baik oleh reaksi

yang sederhana maupun reaksi yang rumit.

Proses metabolisme yang terjadi di dalam sel makhluk hidup seperti pada tumbuhan

dan  manusia, melibatkan sebagian besar enzim (katalisator) baik berlangsung secara

anabolisme dan respirasi katabolisme.

Produk metabolisme disebut metabolit. Cabang biologi yang mempelajari komposisi

metabolit secara keseluruhan pada suatu tahap perkembangan atau pada suatu bagian tubuh

dinamakan metabolomika.

Enzim

Enzim adalah biokatalisator organik yang dihasilkan organisme hidup di dalam

protoplasma, yang terdiri atas protein atau suatu senyawa yang berikatan dengan protein.

Enzim mempunyai dua fungsi pokok sebagai berikut.

1. Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.

2. Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama.

Secara kimia enzim terdiri atas dua bagian (enzim lengkap/holoenzim), yaitu bagian

protein (apoenzim) dan bagian bukan  protein (gugus prostetik) yang dihasilkan dalam sel

makhluk hidup. Jika gugus prostetiknya berasal dari senyawa organik kompleks (misalnya,

NADH, FADH, koenzim A dan vitamin B) disebut koenzim, apabila berasal dari senyawa

anorganik (misalnya,besi, seng, tembaga) disebut kofaktor. Enzim disintesis dalam bentuk calon

enzim yang tidak aktif, kemudian diaktifkan dalam lingkungan pada kondisi yang tepat.

Misalnya, tripsinogen yang disintesis dalam pankreas, diaktifkan dengan memecah salah satu

peptidanya untuk  membentuk enzim tripsin yang aktif. Bentuk enzim yang tidak aktif ini

disebut zimogen.

Enzim memiliki sifat khusus, yaitu hanya dapat mengakatalisis suatu reaksi tertentu,

sebagai contoh enzim lipase hanya dapat mengkatalisis reaksi perubahan dari lemak menjadi

gliserol dan asam lemak.

Sifat-sifat enzim sebagai berikut.

a. Enzim mengalami denaturasi/kerusakan pada temperatur tinggi.

b. Efektif dalam jumlah kecil.

c. Tidak berubah pada waktu reaksi berlangsung.

d. Tidak memengaruhi keseimbangan, tetapi hanya mempercepat reaksi.

e. Spesifik untuk reaksi tertentu.

Faktor-faktor yang memengaruhi enzim dan aktivitas enzim sebagai berikut.

1. Temperatur atau suhu

Umumnya enzim bekerja pada suhu yang optimum. Apabila suhu turun, maka aktivitas akan

terhenti tetapi enzim tidak rusak. Sebaliknya, pada suhu tinggi aktivitas menurun dan enzim

menjadi rusak.

2. Air

Air berperan dalam memulai kegiatan enzim. Contoh pada waktu biji dalam keadaan kering

kegiatan enzim tidak kelihatan. Baru setelah ada air, melalui imbibisi mulailah biji

berkecambah.

3. pH

Perubahan pH dapat membalikkan kegiatan enzim, yaitu mengubah hasil akhir kembali

menjadi substrat.

4. Hasil akhir

Kecepatan reaksi dalam suatu proses kimia tidak selalu konstan. Misal, kegiatan pada awal

reaksi tidak sama dengan kegiatan pada pertengahan atau akhir reaksi. Apabila hasil akhir

(banyak), maka akan menghambat aktivitas enzim.

5. Substrat

Substrat adalah zat yang diubah menjadi sesuatu yang baru. Umumnya, terdapat hubungan

yang sebanding antara substrat  dengan hasil akhir apabila konsentrasi enzim tetap, pH

konstan, dan temperatur konstan. Jadi, apabila substrat yang tersedia dua kali lipat, maka

hasil akhir juga dua kali lipat.

6. Zat-zat penghambat

Zat-zat penghambat adalah zat-zat kimia yang menghambat aktivitas kerja enzim. Contoh,

garam-garam dari logam berat, seperti raksa.

Perlu Anda ketahui juga penamaan enzim pada umumnya disesuaikan oleh nama

substrat yang dipecah atau dikatalisis oleh enzim dan biasanya diberi akhiran  -ase.Beberapa

jenis enzim dan peranannya dapat Anda lihat dari tabel berikut.

C. Katabolisme

Katabolisme  merupakan reaksi pemecahan atau penguraian senyawa kompleks

(organik) menjadi senyawa yang lebih sederhana (anorganik). Dalam reaksi penguraian

tersebut dapat dihasilkan energi yang berasal dari terlepasnya ikatan-ikatan senyawa kimia

yang mengalami penguraian. Tetapi energi yang dihasilkan itu tidak dapat langsung digunakan

oleh sel, melainkan harus diubah dalam bentuk senyawa.  Adenosin Trifosfat  (ATP) yang

mengandung energi tinggi. Tujuan utama reaksi katabolisme adalah untuk membebaskan energi

yang terkandung di dalam senyawa sumber, yaitu Adenosin Trifosfat (ATP). Reaksi penguraian

energi pada katabolisme, secara umum dikenal dengan proses respirasi.

1. Respirasi

Respi rasi  merupakan proses pembebasan energi  kimia dalam tubuh organisme

melalui reaksi oksi dasi  (penambahan oksigen) pada molekul organik. Dari  peristiwa tersebut

akan dihasilkan energi  dalam bentuk Adenosin Tr i fosfat  (ATP) dan CO2 ser t a H2O (sebagai 

hasi l  si sa) .

C6H1206 + 6O2        6CO2 + 6H2O + 38 ATP

Glikolisis adalah proses penguraian karbohidrat menjadi piruvat. Glukoneogenesis

adalah pembentukan glukosa dari piruvat (Kebalikan Glikolisis

Siklus Krebs,  Piruvat diubah menjadi asam laktat, etanol, dan sebagian asetat. Daur

Krebs merupakan  jalur metabolisme yang utama dari berbagai senyawa hasil metabolisme,

yaitu hasil katabolisme karbohidrat, lemak, dan protein. Secara garis besar, tahap respirasi pada

tumbuhan dan hewan melewati jalur yang sama, yang dikenal sebagai daur atau siklus Krebs.

Satu molekul asetil co-A dalam Daur Krebs menghasilkan 12 ATP. Adapun satu molekul

glukosa akan menghasilkan 38 ATP.

D. Hubungan antara Metabolisme Karbohidrat dengan Metabolisme Lemak dan Protein

Hasil pencernaan lemak (asam lemak dan gliserol) dan protein (asam amino) masuk ke

dalam jalur respirasi sel pada titik-titik yang diperlihatkan. Beberapa titik yang sama bekerja

untuk mengalirkan kelebihan zat intermedier ke dalam jalur anabolisme ke sintesis lemak dan

asam amino tertentu.

Daur Krebs merupakan jalur metabolisme yang utama dari berbagai hasil metabolisme

karbohidrat, lemak, dan protein. Hasil dari Siklus Krebs adalah energi ATP, CO2, dan H2O. Hal itu

terjadi pada makhluk hidup aerob, sedangkan pada makhluk hidup anaerob tidak menggunakan

metabolisme Daur Krebs sebagai penghasil energinya.

Lemak (asam heksanoat) lebih banyak mengandung hidrogen terikat dan merupakan

senyawa karbon yang paling banyak tereduksi, sedangkan karbohidrat (glukosa) dan protein

(asam glutamat) banyak mengandung oksigen dan lebih sedikit hidrogen terikat adalah senyawa yang lebih teroksidasi. Senyawa karbon yang tereduksi lebih banyak menyimpan

energi dan apabila ada pembakaran sempurna akan membebaskan energi lebih banyak karena

adanya pembebasan elektron yang lebih banyak. Jumlah elektron yang dibebaskan

menunjukkan jumlah energi yang dihasilkan.

Dari penjelasan itu dapat disimpulkan jika kita makan dengan mengkonsumsi makanan

yang mengandung lemak akan lebih memberikan rasa kenyang jika dibandingkan dengan

protein dan karbohidrat. Karena rasa kenyang tersebut disebabkan oleh kemampuan

metabolisme lemak untuk menghasilkan energi yang lebih besar.

Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan

Pertumbuhan adalah proses kenaikan volume yang bersifat irreversibel (tidak dapat balik), dan terjadi karena adanya pertambahan jumlah sel dan pembesaran dari tiap-tiap sel. Pada proses pertumbuhan biasa disertai dengan terjadinya perubahan bentuk. Pertumbuhan dapat diukur dan dinyatakan secara kuantitatif.
Perkembangan adalah proses menuju dewasa. Proses perkembangan berjalan sejajar dengan pertumbuhan. Berbeda dengan pertumbuhan, perkembangan merupakan proses yang tidak dapat diukur. Dengan kata lain, perkembangan bersifat kualitatif, tidak dapat dinyatakan dengan angka.
Organisme disebut telah dewasa apabila telah mampu berkembang biak secara generatif. Pada tumbuhan, hal itu ditandai dengan terbentuknya bunga. Sedang pada manusia dan mamalia lainnya ditandai dengan telah berkembangnya gonade yang menghasilkan sel-sel kelamin (gamet). Pada pria ditandai dengan dimulainya produksi sel sperma oleh testis, dan pada wanita menghasilkan ovum (sel telur) yang dibentuk di ovarium.

Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

Pada tanaman, pertumbuhan dimulai dari proses perkecambahan biji. Perkecambahan dapat terjadi apabila kandungan air dalam biji semakin tinggi karena masuknya air ke dalam biji melalui proses imbibisi. Apabila proses imbibisi sudah optimal, dimulailah perkecambahan.
Struktur yang pertama muncul, yang menyobek selaput biji adalah radikula yang merupakan calon akar primer. Radikula adalah bagian dari hipokotil. Pada bagian ujung sebelah atas terdapat epikotil (calon batang). Berdasar letak kotiledonnya, ada dua jenis perkecambahan yaitu tipe epigeal, dan tipe hipogeal.

Perkecambahan tipe hipogeal

Perkecambahan tipe epigeal

Pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder

Biji yang sudah berkecambah akan segera diikuti oleh pertumbuhan primer karena pada pucuk dan ujung akar terdapat jaringan yang bersifat meristematik (selalu membelah). Pemanjangan ujung akar dan ujung batang tersebut disebut pertumbuhan primer. Pada tumbuhan dikotil terdapat jaringan kambium yang merupakan meristem sekunder akan menyebabkan terjadinya pertumbuhan sekunder (membesar). Kambium akan membelah ke arah luar membentuk kulit kayu (floem), dan membelah ke arah dalam membentuk kayu (xilem). Pada monokotil tidak terdapat kambium sehingga hanya mengalami pertumbuhan primer saja. Pertumbuhan primer dan sekunder berlangsung terus menerus selama tumbuhan tersebut hidup.

Faktor-Faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan

Pertumbuhan pada tumbuhan dipengaruhi oleh dua faktor, yaitu:

a.    Faktor luar

Faktor luar adalah materi atau hal-hal yang terdapat diluar tanaman yang berdampak pada tanaman itu, baik secara langsung ataupun tidak langsung. Termasuk ke dalam faktor luar adalah cahaya, temperatur, air, garam-garam mineral, iklim, gravitasi bumi, dan lain-lain.
1. Nutrisi
Tumbuhan memerlukan unsur mineral dengan jumlah tertentu. Unsur yang diperlukan dalam jumlah banyak disebut unsur makro, sedangkan unsur yang diperlukan dalam jumlah sedikit disebut unsur mikro.
2. Cahaya
Cahaya mutlak diperlukan oleh semua tumbuhan hijau untuk melakukan fotosintesis, tetapi pengaruhnya terhadap pertumbuhan perkecambahan tumbuhan adalah menghambat, karena cahaya dapat menyebabkan terurainya auxin sehingga dapat menghambat pertumbuhan. Hal ini dapat dibuktikan apabila kita meletakkan dua kecambah, yang satu di tempat gelap dan yang lain di tempat terang. Dalam jangka waktu yang sama, kecambah di tempat gelap tumbuh lebih cepat tetapi tidak normal. Pertumbuhan yang amat cepat di dalam gelap ini disebut etiolasi.

Pot kiri adalah perkecambahan normal, sedangkan sebelah kanan perkecambahan yang mengalami etiolasi

Pada tumbuhan terdapat pigmen yang disebut fitokrom, yang berfungsi mengontrol pertumbuhan dan perkembangan kloroplas, sintesis klorofil, pembentukan hormon tumbuhan (misalnya giberelin), dan pengaturan posisi daun terhadap sinar matahari. Selain itu, fitokrom berpengaruh juga terhadap fotoperiodisme, yaitu pengaruh lamanya pengaruh pencahayaan terhadap pertumbuhan dan pembentukan bunga.
Berdasarkan panjang dan intensitas penyinaran, tumbuhan dikelompokkan menjadi 3 jenis, yaitu:

• Tumbuhan berhari pendek (shortday plant) : Berbunga dan berbuah bila periode penyinaran lebih pendek daripada periode kritis. Contohnya: strawberry, dahlia, aster, dan krisatinum.
• Tumbuhan berhari panjang (longday plant) : berbunga dan berbuah bila periode penyinaran lebih panjang daripada periode kritis. Contohnya: bayam selada, gandum, dan kentang.
• Tumbuhan netral (dayneutral plant) : Tidak dipengaruhi oleh lamanya periode penyinaran. Contoh: mawar, anyer, dan bunga matahari.

3. Suhu
Secara umum, suhu akan berpengaruh terhadap kerja enzim. Bila suhu terlalu tinggi, enzim akan rusak,  dan bila suhu terlalu rendah enzim menjadi tidak aktif.
4. Kelembaban atau kadar air
Sampai pada batas-batas tertentu, makin tinggi kadar air, pertumbuhan akan makin cepat. Karena lebih banyak kadar air yang diserap dan lebih sedikit yang diuapkan, akan menyebabkan pembentangan sel-sel, dengan demikian sel-sel lebih cepat mencapai ukuran maksimalnya.

b.    Faktor dalam

Selain faktor genetik, yang termasuk faktor-faktor dalam adalah hormon-hormon yang terlibat dalam pertumbuhan tanaman. Hormon merupakan substansi yang dihasilkan oleh tumbuhan, biasanya dalam jumlah yang sangat sedikit yang berfungsi secara fisiologis mengendalikan arah dan kecepatan tumbuh bagian-bagian dari tumbuhan.
Berikut ini adalah macam-macam hormon pada tumbuhan beserta fungsinya:

• Auksin : Auksin dibentuk oleh ujung batang dan ujung akar. Auksin yang dihasilkan oleh ujung batang akan mendominasi pertumbuhan batang utama, sehingga pertumbuhan cabang relatif sedikit. Keadaan ini dikenal dengan istilah dominansi apikal (apical dominance). Dengan memotong ujung batang, dominansi apikal akan hilang, sehingga pertumbuhan cabang-cabang batang berjalan dengan baik. Auksin dapat terurai bila terkena cahaya. Bila suatu koleoptil dikenai cahaya dari samping, maka bagian koleoptil yang terkena cahaya auksinnya akan terurai sehingga pertumbuhannya lebih lambat daripada bagian koleoptil yang tidak terkena cahaya. Akibatnya koleoptil akan tumbuh membelok ke arah datangnya sinar.
• Giberelin : Hormon ini berfungsi mengatur pemanjangan batang (ruas batang), juga pertumbuhan pucuk dan pembentukan buah. Secara umum fungsi giberelin adalah untuk merangsang pertumbuhan meraksasa dan terbentuknya buah tanpa biji (partenokarpi).
• Sitokinin : Hormon tumbuhan ini mempengaruhi pertumbuhan, pengaturan pembelahan sel, dan pemanjangan sel. Konsentrasi sitokinin dan auksin yang seimbang merupakan hal yang sangat penting dalam pertumbuhan tanaman. Sitokinin sendiri tampaknya mempunyai peranan dalam memperpanjang usia jaringan.
• Asam Absisat (= dormin) : Asam absisat ditemukan pada umbi-umbian dan biji-biji yang dorman, beberapa jenis buah-buahan, daun, dan jaringan tumbuhan lain. Secara fungsi asam absisat adalah mempercepat penuaan daun, merangsang pengguguran daun, dan memperpanjang masa dormansi (menghambat perkecambahan biji).
• Gas etilen : Buah yang sudah tua menghasilkan gas etilen yang dianggap sebagai hormon yang dapat mempercepat pemasakan buah yang masih mentah. Gas etilen meningkatkan respirasi sehingga buah yang asalnya keras dan masam, menjadi empuk dan berasa manis.
• Kalin: Kalin adalah hormon yang merangsang pembentukan organ tubuh. Berdasarkan organ yang dibentuknya, kalin dibedakan atas:
  • Kaulokalin : merangsang pembentukan batang
  • Rhyzokalin : merangsang pembentukan akar. Sekarang telah diketahui bahwa rhyzokalin identik dengan vitamin B1 (thiamin)
  • Filokalin : merangsang pembentukan daun
  • Antokalin : merangsang pembentukan bunga
• Asam traumalin : Batang atau akar tumbuhan dapat mengalami luka. Tumbuhan memiliki kemampuan untuk memperbaiki bagian yang luka, disebut daya restitusi atau regenerasi. Peristiwa ini terjadi dengan bantuan hormon luka atau kambium luka atau asam traumalin. Lukaluka yang terjadi dapat tertutup kembali dengan membentuk jaringan kalus dan jaringan yang rusak dapat diganti dengan yang baru. Bahkan dari luka pada bagian tertentu dari tubuh tumbuhan dapat tumbuh tunas baru.