Selasa, 21 Oktober 2014

AYAT AL-QUR'AN YANG BERKAITAN DENGAN ILMU BIOLOGI

Q.S AL-MU'MINUN AYAT 12-14

METABOLISME

Pengertian Metabolisme :

metabolisme merupakan totalitas proses kimia di dalam tubuh. Metabolisme meliputi segala aktivitas hidup yang bertujuan agar sel tersebut mampu untuk tetap bertahan hidup, tumbuh, dan melakukan reproduksi. Semua sel penyusun tubuh makhluk hidup memerlukan energi agar proses kehidupan dapat berlangsung. Sel-sel menyimpan energi kimia dalam bentuk makanan kemudian mengubahnya dalam bentuk energi lain pada proses metabolisme.

Metabolisme dibedakan atas anabolisme dan katabolisme

Anabolisme adalah pembentukan molekul-molekul besar dari molekul-molekul kecil. Misalnya pembentukan senyawa-senyawa seperti pati, selulosa, lemak, protein dan asam nukleat. Pada peristiwa anabolisme memerlukan masukan energi.

Katabolisme adalah penguraian molekul-molekul besar menjadi molekul-molekul kecil, dan prosesnya melepaskan energi. Contoh : respirasi, yaitu proses oksidasi gula menjadi H₂O dan CO₂

Keterkaitan antara Anabolisme dan katabolisme

Karbohidrat menjadi salah satu komponen makanan yang kompleks. Komponen inilah yang menjadi salah satu bahan dalam proses metabolisme. Karbohidrat merupakan senyawa yang terbentuk dari molekul karbon, hidrogen dan oksigen. Senyawa biologis ini hanya terdapat dalam jumlah 1% dari keseluruhan tubuh manusia, diolah dalam tubuh sebagai bahan makanan, dicadangkan dalam bentuk glikogen dan digunakan sebagai bahan bakar sel, juga dibutuhkan dalam pembentukan tulang rawan. Sumber karbohidrat yang paling banyak berasal dari tumbuhan.

Dalam proses untuk menghasilkan energi, semua jenis karbohidrat yang dikonsumsi akan masuk ke dalam sistem pencernaan dan juga usus halus, terkonversi menjadi glukosa untuk kemudian diabsorpsi oleh aliran darah dan ditempatkan ke berbagai organ dan jaringan tubuh. Molekul glukosa hasil konversi berbagai macam jenis karbohidrat inilah yang kemudian akan berfungsi sebagai dasar pembentukan energi di dalam tubuh. Melalui berbagai tahapan dalam proses metabolisme, sel-sel yang terdapat di dalam tubuh dapat mengoksidasi glukosa menjadi CO₂ & H₂O dimana proses ini juga akan disertai dengan produksi energi. Proses metabolisme glukosa yang terjadi di dalam tubuh ini akan memberikan kontribusi hampir lebih dari 50% bagi ketersediaan energi. Di dalam tubuh, karbohidrat yang telah terkonversi menjadi glukosa tidak hanya akan berfungsi sebagai sumber energi utama bagi kontraksi otot atau aktifitas fisik tubuh, namun glukosa juga akan berfungsi sebagai sumber energi bagi sistem syaraf pusat termasuk juga untuk kerja otak. Selain itu, karbohidrat yang dikonsumsi juga dapat tersimpan sebagai cadangan energi dalam bentuk glikogen di dalam otot dan hati. Glikogen otot merupakan salah satu sumber energi tubuh saat sedang berolahraga sedangkan glikogen hati dapat berfungsi untuk membantu menjaga ketersediaan glukosa di dalam sel darah dan sistem pusat syaraf (Irawan 2007).

Molekul-molekul yang terkait dengan proses metabolisme
1. ATP
merupakan molekul berenergi tinggi. Molekul ini merupakan ikatan adenosin yang mengikat tiga gugusan pospat, dengan ikatan yang lemah / labil sehingga mudah melepaskan ikatan pospatnya pada saat mengalami hidrolisis.

Reaksi metabolisme merupakan reaksi enzymatis yang melibatkan enzim

2. 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.

Mempercepat atau memperlambat reaksi kimia.
Mengatur sejumlah reaksi yang berbeda-beda dalam waktu yang sama.

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 tersusun atas dua bagian. Apabila enzim dipisahkan satu sama lainnya menyebabkan enzim tidak aktif. Namun keduanya dapat digabungkan menjadi satu, yang disebut holoenzim. Kedua bagian enzim tersebut yaitu apoenzim dan koenzim.

Kerja Enzim
ada 2 teori yang mengungkapkan cara kerja enzim yaitu:

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

b. Hipothesis Koshland :

Enzim dan sisi aktifnya merupakan struktur yang secara fisik lebih fleksibel daripada hypothesis Fischer.
Terjadi interaksi dinamis antara enzim dan substrat
Jika substrat berkombinasi dengan enzim, akan terjadi perubahan dalam struktur (konformasi) sisi aktif enzim sehingga fungsi enzim berlangsung efektif.
Struktur molekul substrat juga berubah selama diinduksi sehingga kompleks enzim-substrat lebih berfungsi.

Inhibitor
Merupakan zat yang dapat menghambat kerja enzim. Bersifat reversible dan irreversible. Inhibitor reversible dibedakan menjadi inhibitor kompetitif dan nonkompetitif (Gambar 3.4B )

a. Inhibitor kompetitif
Menghambat kerja enzim dengan menempati sisi aktif enzim. Inhibitor ini besaing dengan substrat untuk berikatan dengan sisi aktif enzim. Pengambatan bersifat reversibel (dapat kembali seperti semula) dan dapat dihilangkan dengan menambah konsentrasi substrat.

Inhibitor kompetitif misalnya malonat dan oksalosuksinat, yang bersaing dengan substrat untuk berikatan dengan enzim suksinat dehidrogenase, yaitu enzim yang bekerja pada substrat oseli suksinat.

b. Inhibitor nonkompetitif
Inhibitor ini biasanya berupa senyawa kimia yang tidak mirip dengan substrat dan berikatan pada sisi selain sisi aktif enzim. Ikatan ini menyebabkan perubahan bentuk enzim sehingga sisi aktif enzim tidak sesuai lagi dengan substratnya. Contohnya antibiotik penisilin menghambat kerja enzim penyusun konsentrasi substrat. dinding sel bakteri. Inhibitor ini bersifat reversible tetapi tidak dapat dihilangkan dengan menambahkan

d. Faktor-faktor yang mempengaruhi kecepatan reaksi enzim

Konsentrasi substrat
Konsentrasi enzim
Suhu
pH
Aktivator dan inhibitor

I. KATABOLISME

Respirasi merupakan contoh peristiwa Katabolisme.

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

Produk antara pada respirasi sel dipakai sebagai bahan dasar untuk metabolisme.

Berdasarkan kebutuhan terhadap tersedianya oksigen bebas, dibedakan :

a. Respirasi aerob : respirasi yang membutuhkan oksigen bebas. Oksigen merupakan penerima hidrogen terakhir.

b. Respirasi anaerob : respirasi yang tidak membutuhkan oksigen bebas. Sebagai penerima hidrogen terakhir bukan oksigen,tetapi senyawa lain seperti asam pyruvat, dan asetaldehid.

Respirasi sel secara aerob berlangsung melalui 4 tahap, yaitu :

Glikolisis
Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat
Daur Krebs, dan
Sistem Transfer Elektron

Glikolisis :

Berlangsung di sitoplasma
Berlangsung secara anaerob
Mengubah satu molekul glukosa ( 6C ) menjadi dua molekul asam piruvat ( 3C )
Untuk setiap molekul glukosa dihasilkan energi 2 ATP dan 2 NADH
Dikenal sebagai Reaksi Embden dan Meyerhoff

Dekarboksilasi Oksidatif Asam Piruvat :

Berlangsung pada matriks mitokondria

Mengubah asam piruvat (3C) menjadi Asetil Ko-A (2C)

Dihasilkan energi sebesar 2 ATP dan 2 NADH untuk setiap molekul glukosa

Siklus Krebs :

Berlangsung pada matriks mitokondria

Mengubah Asetil-KoA (2C) menjadi CO₂(senyawa berkarbon 1)

Untuk setiap molekul Asetil-KoA dihasilkan 1 ATP, 1 FADH dan 2 NADH

Rantai Pengangkutan Elektron ;

NADH₂ dan FADH₂ merupakan senyawa pereduksi yang menghasilkan ion hidrogen

Melalui rantai respirasi, hidrogen dari NADH₂ dan FADH₂yang dihasilkan pada proses glikolisis, dekarboksilasi oksidatif asam piruvat dan daur Krebs dilepaskan ke Oksigen (sebagai penerima hidrogen terakhir) untuk membentuk H2O dengan melepas energi secara bertahap.

Satu molekul NADH₂ akan menghasilkan 3 ATP, sedang satu molekul FADH₂ menghasilkan 2 ATP.

Glikolisis :

Alternatif 1 : Bila tidak tersedia cukup oksigen, akan berlangsung respirasi anaerob / fermentasi, seperti pada diagram/skema di bawah ini :

ALTERNATIF 2 : Jika tersedia Oksigen, asam piruvat akan memasuki Siklus Krebs dan Sistem Transpor Elektron :

Substrat untuk respirasi tidak selalu dalam bentuk karbohidrat, tetapi bisa juga berupa protein atau lemak. Perhatikan skema hubungan antara berbagai substrat tersebut dalam proses respirasi aerob di bawah ini :

II. ANABOLISME
A. Fotosintesis merupakan salah satu contoh dari Anabolisme

Fotosintesis terjadi pada tumbuh-tumbuhan yang berklorofil. Fotosintesis merupakan proses penyusunan zat organik dari zat-zat anorganik dengan menggunakan energi dari cahaya. Zat organik yang terbentuk dalam proses fotosintesis berupa karbohidrat, dimana karbohidrat tersebut dapat digunakan untuk membentuk zat-zat lain seperti protein dan lemak.

Reaksi umum dari fotosintesis dapat dituliskan sebagai :

cahaya

6 CO₂ + 12 H₂O C₆H₁₂O₆ + 6 H₂O + 6 O₂

klorofil

Komponen-komponen Esensial Fotosintesis :

Komponen yang mutlak diperlukan dalam proses fotosintesis adalah bahan baku (CO₂ dan H₂O), energi berupa cahaya, pigmen, molekul carrier enzim dan suhu yang tepat. Jika salah satu dari komponen tersebut tidak ada, fotosintesis tidak dapat berlangsung, sehingga komponen tersebut disebut komponen esensial.

a). Bahan Baku

CO₂dari udara masuk melalui stomata ke dalam jaringan spons daun dan segera dipergunakan untuk proses fotosintesis. Air (H₂O) merupakan bahan baku lain yang diperoleh dari lingkungan. Pada tumbuhan tinggi, H₂O diabsorbsi oleh akar dan diangkut ke daun melalui berbagai sel dan jaringan.

b). Cahaya

Energi yang dipergunakan dalam fotosintesis adalah energi cahaya. Dari berbagai penelitian diketahui bahwa energi dari cahaya matahari yang dipergunakan untuk fotosintesis hanya 2% saja. Selebihnya dipantulkan, ditransmisikan atau diabsorbsi senagai panas.

Panjang gelombang dari berbagai spektrum sinar matahari tidak sama. Makin besar panjang gelombang, makin kecil energi yang dikandungnya. Gelombang cahaya dari yang terpanjang hingga terpendek adalah merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila dan ungu. Dalam berbagai percobaan yang menggunakan obyek Chlorella, ternyata spektrum cahaya yang palig banyak diserap klorofil untuk proses fotosintesis adalah spektrum merah dan biru ungu (nila).

c). Pigmen

Dengan adanya sistem pigmen, tumbuhan hijau dapat mengabsorbsi energi cahaya dan menggunakan cahaya ini untuk menghasilkan gula. Klorofil merupakan pigmen terpenting dari tumbuhan yang melakukan fotosintesis

Ada bermacam-macam klorofil, yaitu klorofil a, b, c dan e. Klorofil a dan b terdapat pada kloroplas tumbuhan tinggi, sedangkan klorofil yang lain terdapat pada jenis alga tertentu.

d). Suhu

Aktivitas fotosintesis dipengaruhi oleh suhu lingkungan. Fotosintesis umumnya berlangsung pada suhu antara 5 – 40^oC. Kecepatan fotosintesis bertambah sampai maksimal pada suhu 35^o C dan setelah itu kecepatannya turun tajam. Penurunan ini dimungkinkan karena enzim menjadi kurang aktif.

e). Molekul Carrier dan Enzim

Pada kloroplas, selain dari pigmen terdapat pula berbagai molekul carrier yang berfungsi dalam transfer atom hidrogen, elektron dan transfer energi. Selain itu, pada kloroplas pun terdapat bermacam-macam enzim untuk reaksi kimia fotosintesis.

2. Penelitian tentang Fotosintesis

Beberapa percobaan yang dilakukan untuk mengetahui hasil-hasil yang diperoleh dari fotosintesis, antara lain :

a). Percobaan Ingenhousz

Obyek yang digunakan adalah tumbuhan Hydrilla verticillata. Hasil dari percobaannya disimpulkan bahwa fotosintesis menghasilkan gas, yang ternyata adalah oksigen.

b). Percobaan Engelmann

Obyek yang digunakan adalah ganggang Spirogyra dan bakteri thermo. Di bawah mikroskop terlihat bakteri thermo berkumpul pada bagian kloroplas yang terkena cahaya matahari (B) akibat banyaknya oksigen di daerah ini. Kesimpulan yang dapat ditarik oleh Engelmann, yaitu bahwa fotosintesis membebaskan gas oksigen dan kloroplast yang bertanggung jawab terhadap produksi oksigentersebut.

c). Percobaan Sacchs

Dalam percobaan ini, Sacchs membuktikan bahwa fotosintesis memerlukan cahaya, berlangsung pada bagian yang berklorofil, sedang hasil akhir dari fotosintesis adalah zat tepung (amylum). Percobaan ini didasari atas pengertian bahwa amylum, jika bereaksi dengan iodium akan berwarna biru. Pada bagian daun yang ditutup dengan kertas timah (tidak kena cahaya) tidak berwarna biru, berarti di daerah tersebut tidak berlangsug fotosintesis.

3. Reaksi Fotosintesis

Fotosintesis merupakan proses pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia dalam bentuk gula yang dihasilkan dari reduksi karbondioksida yang miskin energi. Fotosintesis dapat dituliskan dengan persamaan reaksi sederhana :

6 CO₂+ 12 H₂O C₆H₁₂O₆ + 6 H₂O + 6 O₂

Pada dasarnya proses fotosintesis terjadi dalam dua tahap, yaitu reaksi terang (reaksi tergantung cahaya) dan reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya).

a). Reaksi Terang (Reaksi Tergantung Cahaya)

Reaksi pertama dalam fotosintesis memang tergantung adanya cahaya, sehingga disebut sebagai reaksi terang. Sering reaksi ini disebut reaksi fotokimia / reaksi fotolisis / reaksi Hill, prosesnya berlangsung di Grana.

Dalam reaksi terang terdapat dua pusat reaksi, yaitu fotosistem I (FS I) dan fotosistem II (FS II). Pada FS I terdapat klorofil a.683 (kl A.683) dan karotenoid yang mampu menyerap energi cahaya maksimum pada gelombang 700 nm (P 700), sedangkan untuk FS II dengan P 680 diserap oleh klorofil a 673 (kl A.673) dan klorofil b.

Jika kloroplast mendapat cahaya, maka electron dari klorofil pada kedua fotosistem akan tereksitasi. Elektron kaya energi ini kemudian dipindahkan melalui akseptor-akseptor untuk dimanfaatkan energinya.

1). Fotosistem I (FS I)

Elektron yang dikeluarkan dari FS I diteima oleh akseptor feredoksin sebagai akseptor utama. Elektron ini lalu ditransfer ke NADP. Pada saat yang sama juga menerima ion H⁺ sehingga terbentuk nikotinamida adenin dinukleotid fosfat tereduksi (NADPH₂).

NADP + 2 H⁺ + 2e NADPH₂

2). Fotosistem II ( FS II )

Elektron dari FS II diterima oleh akseptor-akseptor elektron (plastoquinon, sitokrom dan plastosianin) menuju FS I. Elektron ini digunakan untuk mengisi lubang pada FS I. Waktu mengalir melaui ekseptor-akseptornya, elektron ini melepaskan energinya. Energi ini digunakan untuk mensintesis ATP dari ADP dan Pi (fotofosforilasi)

ADP + Pi ATP

FS II yang telah kehilangan elektron ini akan segera diganti dari pemecahan air (fotolisis) :

2 H₂O 2 H⁺ + 2 OH^-

2 OH^- 2 e + H₂O + ½ O₂

H₂O 2 H⁺ + 2 e^- + ½ O₂

2 H₂O 4 H⁺+ 4 e^- + O₂

Pada fotolisis terlihat bahwa O₂ yang dibebaskan berasal dari dua molekul air ( 2 H₂O ), Jadi pada reaksi terang dihasilkan ATP, NADPH₂ dan O₂.

b). Reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya)

Reaksi gelap (reaksi tak tergantung cahaya / Reaksi Blackman) adalah suatu proses fiksasi CO₂ untuk membentuk glukosa dengan menggunakan energi yang dihasilkan oleh reaksi terang. Reaksi ini terjadi di stroma pada kloroplas dan tidak memerlukan cahaya. Reaksi biokimiawinya berlangsung melalui suatu siklus yang disebut siklus Calvin Benson.

PGAL yang terbentuk dalam reaksi gelap merupakan hasil berdih fotosintesis secara keseluruhan. Untuk membentuk satu molekul glukosa diperlukan dua molekul PGAL dan ini diperoleh dari mereduksi enam molekul CO₂. Dengan mereduksi enam mulekul CO₂, akan dihasilkan 12 molekul PGAL. Dua molekul PGAL digunakan untuk membentuk glukosa, sedangkan 10 molekul lainnya akan direduksi kembali melalui senyawa antara seperti fruktosa 1,6 difosfst (FDP) dan glukosa 5-fosfat (G 5-P) untuk menghasilkan RuDP.

Untuk lebih jelasnya perhatikan skema fotosintesis, yang menunjukkan keterkaitan antara reaksi terang dan reaksi gelap di bawah ini :

Keterangan :

h_v : cahaya matahari

Kotak dalam adalah reaksi terang (reaksi tergantung cahaya)

Kotak luar adalah reaksi tak tergantung cahaya (siklus Calvin Benson)

Senyawa pertama yang ditemukan setelah pengikatan CO₂ oleh RuDP adalah PGA ( asam fosfogliserat ) yang terdiri atas 3 atom karbon. Oleh karenanya, tumbuhan yang melakukan fotosintesis menggunakan cara ini disebut tumbuhan C_3.

Fotosintesis melalui jalur C₄ (Jalur metabolisme Hatch – Slack)

Terjadi pada tumbuhan golongan C4; yaitu tumbuhan tebu, jagung, berbagai rerumputan (crabgrass, shorghum dan Bermuda grass) dan beberapa tumbuhan padang pasir. Tumbuhan ini digolongkan ke dalam tumbuhan C₄karena senyawa pertama yang dijumpai setelah fiksasi CO₂ adalah asam oksaloasetat yang merupakan senyawa dengan 4 atom karbon.

Kelebihan Tumbuhan C4 dibanding dengan C3

Membutuhkan lebih banyak ATP;
Sintesis glukosa berlangsung lebih cepat per satuan luas daun;
Berlangsung lebih efisien dalam keadaan intensitas cahaya yang tinggi;
Affinitas enzym fosfoenolpiruvat karboksilase terhadap CO₂lebih besar dibanding dengan RuDP
Penambatan CO₂lebih efektif;
Proses fotosintesis berlangsung cukup baik dalam keadaan jumlah CO₂yang sangat sedikit di udara.
Tumbuh lebih cepat.

KEMOSINTESIS

Kemosintesis terjadi pada beberapa jenis bakteri yang menggunakan energi dari reaksi kimia anorganik sederhana untuk sintesa karbohidrat, dan menggunakan energi kimia dari luar tubuh.

Sumber karbon untuk kemosintesis berasal dari CO2.
Bahan baku anorganik adalah air dan karbon dioksida.
Sumber energi dari reaksi kimia (bukan dari cahaya).
Energi diperoleh dari hasil oksidasi senyawa anorganik yang diserap dari lingkungan; Seperti : hidrogen, hidrogen sulfida, sulfur (belerang), besi, amonia dan nitrit.

Beberapa organisme yang melakukan kemosintesis :

1. Bakteri sulfur tidak berpigmen yang mengoksidasi sulfida menjadi sulfat :

Menyerap (H₂S) maupun S₂ dari lingkungan
Kedua senyawa tsb bergabung dengan oksigen dan menghasilkan energi yang digunakan untuk membuat Karbohidrat
Hasil samping berupa S₂, bila bahan asalnya H₂S dan ion sulfat (SO₄^2-) bila asalnya S₂

2. Bakteri besi yang mengoksidasi ferrohidroksida menjadi ferrihidroksida.

Hidup di air tawar atau air asin yang mengandung senyawa besi terlarut.
Bakteri menyerap senyawa besi terlarut dan menggabungkannya dengan oksigen sehingga menjadi bentuk tidak larut dengan mengeluarkan energi.

3. Bakteri Nitrifikasi

Tipe bakteri yang menggunakan amonia dan melepaskan ion nitrit. Contoh : Nitrosomonas
Tipe bakteri yang menggunakan ion nitrit dan melepaskan ion nitrat : Nitrobakter

PERBANDINGAN ANTARA FOTOSINTESIS DAN KEMOSINTESIS

Organisme	Type proses	Bahan yang dipakai	Sumber energi	Hasil
Tumbuhan hijau	Fotosintesis	CO_{2 ,}H₂O	Cahaya yang diabsorbsi klorofil	Gula, H₂O, O₂
Bakteri belerang hijau	Fotosintesis	CO₂ , H₂S	Cahaya yang diabsorbsi klorofil bakteri	Gula, H₂O , S
Bakteri belerang ungu	Fotosintesis	CO_{2 ,} H₂S, H₂O	Cahaya yang diserap bakteriopurpurin	Gula, H₂SO₄
Bakteri Nitrifikasi	Kemosintesis	CO_{2 ,}H₂O	Oksidasi ammonia menjadi nitrit	Gula, H₂O, O₂
Bakteri Nitrifikasi	Kemosintesis	CO_{2 ,}H₂O	Oksidasi nitrit menjadi nitrat	Gula, H₂O, O₂
Bakteri belerang tak berwarna	Kemosintesis	CO_{2 ,}H₂O	Oksidasi H₂S menjadi sulfat	Gula, H₂O, O₂
Bakteri besi	Kemosintesis	CO_{2 ,}H₂O	Oksidasi ferro menjadi ferri	Gula, H₂O, O₂

Sintesis Lemak

Terjadi di sitosol
Lemak atau lipida adalah senyawa yang terdiri atas satu molekul gliserol (R–OH) dan tiga molekul asam lemak ( R-COOH)
Lemak penting sebagai komponen structural sel, khususnya membrane sel dan sebagai bahan baker biologis. Untuk memenuhi kebutuhan tersebut, lemak dapat diperoleh dari makanan dan dapat pula disintesis di dalam tubuh. Di dalam tubuh, lemak dapat disintesis dari produk antara (intermediate product) pada proses respirasi, seperti PGAL dan asetil KoA.
Baik tumbuhan maupun hewan dapat mensintesis lemak dari karbohidrat, melalui tahap-tahap :

1. Sintesis gliserol [ C₃H₅(OH)₃]

2. Sintesis asam lemak

3. Penggabungan asam lemak dan gliserol.

(a) GLISEROL ( C₃H₈O₃)

(b) Asam lemak (asam strearat, C₁₇ H₃₅COOH)

(b) Asam lemak (asam stearat, C₁₇H₃₅COOH )

gliserol + asam lemak = lemak + air

Sintesis Protein

Terjadi di ribosom
Unit penyusunnya adalah asam amino
Protein merupakan polimer dari asam amino yang dihubungkan oleh ikatan peptida
Ikatan peptida adalah ikatan yang meng-hubungkan antara gugus amine dari satu asam amino dengan gugus karboksil dari asam amino yang lain.

ASAM AMINO ESSENSIAL

Yaitu asam amino yang tidak dapat dibentuk oleh tubuh;
Yang termasuk ke dalam golongan ini :

Arginin, histidin, isoleusin, leusin, lisin, metionin, fenilalanin, treonin, triptofan, valin

ASAM AMINO NON ESENSIAL

Yaitu asam amino yang dapat dibentuk oleh tubuh melalui senyawa antara respirasi.
Yang termasuk golongan ini :

Alanin, asparagin, asam aspartat, sistein, asam glutamat, glutamin, glisin, prolin, serin dan tirosin

Klasifikasi protein berdasar fungsi biologiknya

Enzim, menkatalisis reaksi-reaksi biokimia
Protein cadangan, disimpan sebagai cadangan makanan
Protein transpor, mentranspor zat/unsur tertentu
Protein kontraktil pada jaringan tertentu
Protein pelindung, misalnya antibodi
Toksin, merupakan racun
Hormon,mengatur proses-proses hidup
Protein struktural, penyusun struktur sel, jaringan, dan tubuh.

Keterkaitan Metabolisme, Karbohidrat, Lemak dan Protein

di dalam sel reaksi metabolisme tidak terpisah satu sama lain yaitu membentuk suatu jejaring yang saling berkaitan. Di dalam tubuh manusia terjadi metabolisme karbohidrat, protein, dan lemak. Bagaimana keterkaitan ketiganya?

Perhatikan Gambar di bawah ini! Pada bagan terlihat karbohidrat, protein, dan lemak bertemu pada jalur siklus Krebs dengan masukan asetil koenzim A. Tahukah Anda bahwa Asetil Ko-A sebagai bahan baku dalam siklus Krebs untuk menghasilkan energi yang berasal dari katabolisme karbohidrat, protein, maupun lemak. Titik temu dari berbagai jalur metabolisme ini berguna untuk saling menggantikan “bahan bakar” di dalam sel, Hasil katabolisme karbohidrat, protein, dan lemak juga bermanfaat untuk menghasilkan senyawa-senyawa lain yaitu dapat membentuk ATP, hormon, komponen hemoglobin ataupun komponen sel lainnya.

Hubungan antara metabolisme
karbohidrat, lemak, dan protein.

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.

Perlu Anda ketahui pada jalur katabolisme yang berbeda glukosa dan asam glutamat dapat menghasilkan jumlah ATP yang sama yaitu 36 ATP. Sedangkan katabolisme asam heksanoat dengan jumlah karbon yang sama dengan glukosa (6 karbon) menghasilkan 44 ATP, sehingga jumlah energi yang dihasilkan pada lemak lebih besar dibandingkan dengan yang dihasilkan pada karbohidrat dan protein. Sedangkan jumlah energi yang dihasilkan protein setara dengan jumlah yang dihasilkan karbohidrat dalam berat yang sama.

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.

http://biologiklaten.wordpress.com/bab-22-metabolisme-xii/

Senin, 20 Oktober 2014

PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN

Bab 1. Pertumbuhan dan Perkembangan

Peta Konsep

Peta Konsep Pertumbuhan dan Perkembangan

A. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan

Pertumbuhan dan perkembangan merupakan dua proses yang berjalan sejajar dan berdampingan. Jadi proses pertumbuhan dan perkembangan tidak dapat dipisahkan satu dengan yang lain. Setiap makhluk hidup mengalami proses pertumbuhan dan perkembangan. Misalnya yang terjadi pada diri kita, kalau diamati keadaan ketika bayi sangat berbeda dengan keadaan saat ini.
Pertumbuhan adalah proses pertambahan ukuran yang tidak dapat kembali ke asal (irreversibel), yang meliputi pertambahan volume dam pertambahan massa. Selain disebabkan pertambahan ukuran sel, pertumbuhan juga terjadi karena pertambahan jumlah sel. Contohnya bayi yang baru lahir ukurannya + 45 cm dengan berat badan + 3 kg. Setelah mengalami pertumbuhan, tinggi badan dapat mencapai lebih dari 150 cm dan berat badan lebih dari 30 kg.
Perkembangan adalah proses menuju tercapainya kedewasaan. Pada tingkat seluler, perkembangan dapat berupa diferensiasi sel-sel yang baru membelah membentuk jaringan yang menyusun organ tertentu. Pada tumbuhan perkembangan ditandai dengan munculnya bunga atau buah. Sedang pada hewan dan manusia ditandai dengan kematangan organ reproduksi sehingga siap untuk menghasilkan keturunan. Perkembangan juga menyebabkan perkembangan psikis dari usia bayi, anak-anak, dan menjadi dewasa. Kalau kamu perhatikan, tinggi dan besar badanmu bisa jadi berbeda bila dibandingkan dengan teman-teman sekelasmu.
Padahal usia kalian hampir sama, dengan kata lain waktu tumbuh dan berkembangnya hampir sama. Mengapa bisa demikian? Hal ini disebabkan karena pertumbuhan dan perkembangan dipengaruhi oleh berbagai faktor. Karena ada perbedaan faktor yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan, tinggi dan besar badan teman-teman sekelasmu bisa berbeda-beda.

Faktor-faktor yang mempengaruhi pertumbuhan danperkembangan dapat dibedakan menjadi faktor dari dalam dan faktor dari luar tubuh. Faktor-faktor apa saja yang dapat mempengaruhinya? Untuk mengetahuinya, pelajarilah uraian berikut ini dengan baik.
1. Faktor Dalam (Internal)
Faktor dalam yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan berasal dari dalam tubuh makhluk hidup sendiri. Yang termasuk kategori ini adalah faktor gen dan keadaan hormonal.
a. Gen
Gen adalah substansi/materi pembawa sifat yang diturunkan dari induk. Gen mempengaruhi ciri dan sifat makhluk hidup, misalnya bentuk tubuh, tinggi tubuh, warna kulit, warna bunga, warna bulu, rasa buah, dan sebagainya. Gen juga menentukan kemampuan metabolisme makhluk hidup, sehingga mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangannya. Hewan, tumbuhan, dan manusia yang memiliki gen tumbuh yang baik akan tumbuh dan berkembang dengan cepat sesuai dengan periode pertumbuhan dan perkembangannya.
Meskipun peranan gen sangat penting, faktor genetis bukan satu-satunya faktor yang menentukan pola pertumbuhan dan perkembangan, karena juga dipengaruhi oleh faktor lainnya. Misalnya tanaman yang mempunyai sifat unggul dalam pertumbuhan dan perkembangannya, hanya akan tumbuh dengan cepat, lekas berbuah, dan berbuah lebat jika ditanam di lahan subur dan kondisinya sesuai. Bila ditanam di lahan tandus dan kondisi lingkungannya tidak sesuai, pertumbuhan dan perkembangannya menjadi kurang baik. Demikian juga ternak unggul hanya akan berproduksi secara optimal bila diberi pakan yang baik dan dipelihara di lingkungan yang sesuai.

b. Hormon
Hormon merupakan zat yang berfungsi untuk mengendalikan berbagai fungsi di dalam tubuh. Meskipun kadarnya sedikit, hormon memberikan pengaruh yang nyata dalam pengaturan berbagai proses dalam tubuh. Hormon yang mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan pada makhluk hidup beragam jenisnya.

1) Hormon pada tumbuhan
Hormon pada tumbuhan sering disebut fitohormon atau zat pengatur tubuh. Beberapa di antaranya adalah auksin, sitokinin, giberelin, etilen, dan asam absisat.
a) Auksin, berfungsi untuk memacu perpanjangan sel, merangsang pembentukan bunga, buah, dan mengaktifkan kambium untuk membentuk sel-sel baru.
b) Sitokinin, memacu pembelahan sel serta mempercepat pembentukan akar dan tunas.
c) Giberelin, merangsang pembelahan dan pembesaran sel serta merangsang perkecambahan biji. Pada tumbuhan tertentu, giberelin dapat menyebabkan munculnya bunga lebih cepat.
d) Etilen, berperan untuk menghambat pemanjangan batang, mempercepat penuaan buah, dan menyebabkan penuaan daun.
e) Asam absisat berperan dalam proses perontokan daun.

2) Hormon pada hewan
Beberapa hormon pertumbuhan pada hewan adalah sebagai berikut.
a) Tiroksin, mengendalikan pertumbuhan hewan. Pada katak hormon ini merangsang dimulainya proses metamorfosis.
b) Somatomedin, mempengaruhi pertumbuhan tulang.
c) Ekdison dan juvenil, mempengaruhi perkembangan
fase larva dan fase dewasa, khususnya pada hewan Invertebrata.

3) Hormon pada manusia
Hormon dihasilkan oleh kelenjar endokrin atau kelenjar buntu, yaitu suatu kelenjar yang tidak mempunyai saluran. Beberapa hormon pertumbuhan pada manusia antara lain sebagai berikut.
a) Hormon tiroksin, dihasilkan oleh kelenjar gondok/ tiroid. Hormon ini memengaruhi pertumbuhan, perkembangan, dan metabolisme karbohidrat dalam tubuh. Kekurangan hormon ini dapat mengakibatkan mixoedema yaitu kegemukan.
b) Hormon pertumbuhan (Growth hormon – GH). Hormon ini dihasilkan oleh hipofisis bagian depan. Hormon ini disebut juga hormon somatotropin (STH). Peranannya adalah memengaruhi kecepatan pertumbuhan seseorang. Seorang anak tidak akan tumbuh dengan normal jika kekurangan hormon pertumbuhan. Pada masa pertumbuhan, kelebihan hormon ini akan mengakibatkan pertumbuhan raksasa (gigantisme), sebaliknya jika kekurangan akan menyebabkan kerdil (kretinisme). Jika kelebihan hormon terjadi setelah dewasa, akan menyebabkan membesarnya bagian tubuh tertentu, seperti pada hidung atau telinga. Kelainan ini disebut akromegali.
c) Hormon testosteron, mengatur perkembangan organ reproduksi dan munculnya tanda-tanda kelamin sekunder pada pria.
d) Hormon estrogen/progresteron, mengatur perkembangan organ reproduksi dan munculnya tandatanda kelamin sekunder pada wanita.

2. Faktor Luar (Eksternal)
Faktor luar yang mempengaruhi proses pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup berasal dari faktor lingkungan. Beberapa faktor lingkungan yang memengaruhi pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup adalah sebagai berikut.

a. Makanan atau Nutrisi
Makanan merupakan bahan baku dan sumber energi dalam proses metabolisme tubuh. Kualitas dan kuantitas makanan akan mempengaruhi pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup. Karena sedang dalam masa pertumbuhan, kamu harus cukup makan makanan yang bergizi untuk mendukung pertumbuhan dan perkembangan tubuhmu.
Zat gizi yang diperlukan manusia dan hewan adalah karbohidrat, protein, lemak, vitamin, dan mineral. Semua zat ini diperoleh dari makanan. Sedangkan bagi tumbuhan, nutrisi yang diperlukan berupa air dan zat hara yang terlarut dalam air. Melalui proses fotosintesis, air dan karbon dioksida (CO2) diubah menjadi zat makanan dengan bantuan sinar matahari. Meskipun tidak berperan langsung dalam fotosintesis, zat hara diperlukan agar tumbuhan dapat tumbuh dan berkembang dengan baik. Coba kamu amati, tanaman padi yang terlambat dipupuk, daunnya akan berwarna kekuningan. Setelah dipupuk, daun tanaman padi itu akan kembali berwarna hijau dan tumbuh dengan baik. Mengapa demikian? Di dalam pupuk terkandung zat hara yang penting sebagai nutrisi tanaman.
b. Suhu
Semua makhluk hidup membutuhkan suhu yang sesuai untuk menunjang pertumbuhan dan perkembangannya. Suhu ini disebut suhu optimum, misalnya suhu tubuh manusia yang normal adalah sekitar 37°C. Pada suhu optimum, semua makhluk hidup dapat tumbuh dan berkembang dengan baik. Hewan dan manusia memiliki kemampuan untuk bertahan hidup dalam kisaran suhu lingkungan tertentu. Tumbuhan menunjukkan pengaruh yang lebih nyata terhadap suhu. Padi yang ditanam pada awal musim kemarau (suhu udara rata-rata tinggi) lebih cepat dipanen daripada padi yang ditanam pada musim penghujan (suhu udara rata-rata rendah). Jenis bunga mawar yang tumbuh dan berbunga dengan baik di pegunungan yang sejuk, ketika ditanam di daerah pantai yang panas pertumbuhannya menjadi lambat dan tidak menghasilkan bunga yang seindah sebelumnya. Hal ini disebabkan karena semua proses dalam pertumbuhan dan perkembangan seperti penyerapan air, fotosintesis, penguapan, dan pernapasan pada tumbuhan dipengaruhi oleh suhu.
c. Cahaya
Cahaya berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan makhluk hidup. Tumbuhan sangat membutuhkan cahaya matahari untuk fotosintesis. Namun keberadaan cahaya ternyata dapat menghambat pertumbuhan tumbuhan karena cahaya dapat merusak hormon auksin yang terdapat pada ujung batang. Bila kamu menyimpan kecambah di tempat gelap selama beberapa hari, kecambah itu akan tumbuh lebih cepat (lebih tinggi) dari seharusnya, namun tampak lemah dan pucat/kekuning-kuningan karena kekurangan klorofil. Selain tumbuhan, manusia juga membutuhkan cahaya matahari untuk membantu pembentukan vitamin D.
d. Air dan Kelembapan
Air dan kelembapan merupakan faktor penting untuk pertumbuhan dan perkembangan. Air sangat dibutuhkan oleh makhluk hidup. Tanpa air, makhluk hidup tidak dapat bertahan hidup. Air merupakan tempat berlangsungnya reaksi-reaksi kimia di dalam tubuh. Tanpa air, reaksi kimia di dalam sel tidak dapat berlangsung, sehingga dapat mengakibatkan kematian.
Kelembapan adalah banyaknya kandungan uap air dalam udara atau tanah. Tanah yang lembab berpengarauh baik terhadap pertumbuhan tumbuhan. Kondisi yang lembab banyak air yang dapat diserap oleh tumbuhan dan lebih sedikit penguapan. Kondisi ini sangat mempengaruhi sekali terhadap pemanjangan sel. Kelembapan juga penting untuk mempertahankan stabilitas bentuk sel.
e. Tanah
Bagi tumbuhan, tanah berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangannya. Tumbuhan akan tumbuh dan berkembang dengan optimal bila kondisi tanah tempat hidupnya sesuai dengan kebutuhan nutrisi dan unsur hara. Kondisi tanah ditentukan oleh faktor lingkungan lain, misalnya suhu, kandungan mineral, dan air.

B Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan

Pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan dimulai sejak perkecambahan biji. Kecambah kemudian berkembang menjadi tumbuhan kecil yang sempurna. Setelah tumbuh hingga mencapai ukuran dan usia tertentu, tumbuhan akan berkembang membentuk bunga dan buah atau biji sebagai alat perkembangbiakannya. Pertumbuhan pada tumbuhan terjadi di daerah meristematis (titik tumbuh), yaitu bagian yang mengandung jaringan meristem. Jaringan ini terletak di ujung batang, ujung akar, dan kambium. Aktivitas jaringan meristem yang terletak di ujung batang/akar menghasilkan pola pertumbuhan yang berbeda bila dibandingkan dengan jaringan meristem di kambium. Oleh karena itu pertumbuhan pada tumbuhan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu pertumbuhan primer dan pertumbuhan sekunder.

1. Pertumbuhan Primer

Daerah Pertumbuhan pada Akar

Pertumbuhan primer adalah pertumbuhan yang terjadi akibat aktivitas jaringan meristem primer atau disebut juga meristem apikal. Titik tumbuh primer terbentuk sejak tumbuhan masih berupa embrio. Jaringan meristem ini terdapat di ujung batang dan ujung akar. Akibat pertumbuhan ini, akar dan batang tumbuhan bertambah panjang.

Pada titik tumbuh, pertumbuhan terjadi secara bertahap. Oleh karena itu daerah pertumbuhan dapat dibedakan menjadi tiga, yaitu daerah pembelahan, daerah perpanjangan, dan daerah diferensiasi.

a. Daerah pembelahan
Daerah pembelahan terletak di bagian paling ujung. Di daerah ini sel-sel baru terus-menerus dihasilkan melalui proses pembelahan sel. Daerah inilah yang disebut daerah meristematis.

b. Daerah pemanjangan
Daerah pemanjangan terletak di belakang daerah pembelahan. Di daerah ini sel-sel hasil pembelahan akan tumbuh sehingga ukuran sel bertambah besar. Akibatnya di daerah inilah yang mengalami pemanjangan.

c. Daerah diferensiasi
Daerah diferensiasi terletak di belakang daerah pemanjangan. Sel-sel yang telah tumbuh mengalami perubahan bentuk dan fungsi. Sebagian sel mengalami diferensiasi menjadi epidermis, korteks, xilem, dan floem. Sebagian lagi membentuk parenkim, kolenkim, dan sklerenkim.

2. Pertumbuhan Sekunder

Pertumbuhan sekunder disebabkan oleh aktivitas jaringan meristem sekunder. Contoh jaringan meristem sekunder adalah jaringan kambium pada batang tumbuhan dikotil dan Gymnospermae. Sel-sel jaringan kambium senantiasa membelah. Pembelahan ke arah dalam membentuk xilem atau kayu sedangkan pembelahan ke luar membentuk floem atau kulit kayu. Akibat aktivitas jaringan meristem pada kambium, diameter batang dan akar bertambah besar. Tumbuhan monokotil tidak mempunyai kambium sehingga tidak mengalami pertumbuhan sekunder. Bila kamu perhatikandiameter batang palem, bambu, tebu, dan kelapa hampir selalu sama dari kecil hingga dewasa. Berbeda dengan tumbuhan dikotil seperti mangga, jati, jambu, asam, cemara, dan pinus.

Bila kamu menjumpainya, coba perhatikan dengan seksama! Aktivitas pertumbuhan kambium tidak selalu sama antara musim penghujan dengan musim kemarau. Di musim penghujan, air dan zat hara terlarut tersedia dengan melimpah sehingga pembelahan sel lebih giat. Sebaliknya di musim kemarau, ketersediaan air berkurang sehingga aktivitas pembelahan sel berkurang. Aktivitas pembelahan yang berbeda ini tampak sebagai cincin-cincin konsentris pada batang yang disebut lingkaran tahun. Perkembangan pada tumbuhan merupakan diferensiasi atau spesialisasi sel atau bagian-bagian tumbuhan untuk melakukan fungsi khusus (menjadi dewasa). Perkembangan pada tingkat sel misalnya sel-sel hasil pembelahan jaringan meristem mengalami diferensiasi membentuk jaringan pengangkut.

Contoh perkembangan pada tingkat organ misalnya terbentuknya organ generatif yaitu munculnya bunga. Beberapa jenis tumbuhan memiliki umur yang berbedabeda untuk berkembang menjadi dewasa. Masa dewasa ditandai dengan kemampuan berkembang biak secara generatif. Jadi ketika suatu tumbuhan telah membentuk bunga berarti tumbuhan itu telah dewasa dan dapat bereproduksi secara generatif (menghasilkan biji). Biji merupakan calon individu yang dapat tumbuh dan berkembang jika menemukan kondisi lingkungan yang sesuai.

C Pertumbuhan dan Perkembangan pada Hewan

Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan terjadi di seluruh bagian tubuh, berbeda dengan tumbuhan yang terjadi hanya pada bagian tertentu saja, yaitu di daerah meristem. Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan diawali sejak terbentuknya zigot dari proses pembuahan dan terus terjadi hingga hewan mencapai usia dewasa. Dengan demikian pertumbuhan dan perkembangan pada hewan dapat dibagi menjadi dua bagian yaitu fase embrionik dan fase pascaembrionik. Fase embrionik adalah pertumbuhan dan perkembangan yang dimulai dari zigot sampai terbentuknya embrio sebelum lahir atau menetas. Sedangkan fase pascaembrionik merupakan pertumbuhan dan perkembangan yang dimulai sejak lahir atau menetas hingga hewan itu dewasa.

1. Fase Embrionik

Pertumbuhan Embrionik

Zigot terbentuk dari hasil pertemuan ovum dengan sperma (terjadi pembuahan/fertilisasi). Kemudian zigot mengalami pertumbuhan dan perkembangan dalam beberapa tahap, yaitu pembelahan zigot, tahap morula, blastula, gastrula, dan organogenesis.

a. Pembelahan zigot terjadi secara mitosis, yaitu dari satu sel menjadi dua sel, dua sel menjadi empat sel, empat sel menjadi delapan sel, delapan sel menjadi enam belas sel, dan seterusnya hingga tiga puluh dua sel. Sekumpulan sel yang terbentuk tersusun seperti buah anggur dan disebut sebagai morula. Pembelahan terus berlanjut sehingga terbentuk rongga di bagian dalam yang disebut blastosol. Fase ini disebut fase blastula.

b. Gastrula, merupakan hasil pertumbuhan dan perkembangan blastula yang ditandai dengan terbentuknya 3 lapisan embrionik, yaitu lapisan bagian luar (ektoderm), lapisan bagian tengah (mesoderm), dan lapisan bagian dalam (endoderm). Ketiga lapisan ini nantinya akan berkembang menjadi berbagai organ. Proses pembentukan gastrula ini disebut gastrulasi.

c. Organogenesis, merupakan proses pembentukan berbagai organ tubuh yang berkembang dari tiga lapisan saat proses gastrulasi. Organ yang terbentuk dari ketiga lapisan ini adalah sebagai berikut.

1) Lapisan ektoderm, berkembang menjadi rambut, kulit, sistem saraf, dan indra.
2) Lapisan mesoderm, berkembang menjadi otot, rangka, alat reproduksi, alat peredaran darah, dan alat ekskresi.
3) Lapisan endoderm, berkembang menjadi alat pencernaan dan alat pernapasan.

2. Fase Pascaembrionik

Pertumbuhan pascaembrionik dimulai ketika hewan lahir atau menetas. Semua anggota tubuh mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Namun demikian kecepatan pertumbuhan dan perkembangan antara bagian tubuh yang satu dengan bagian tubuh yang lain tidak sama. Pertumbuhan ini tidak berlangsung terus-menerus, melainkan berhenti setelah mencapai usia tertentu. Perkembangan dimulai ketika alat kelamin telah mampu memproduksi sel-sel gamet. Pada manusia perkembangan ini ditandai dengan munculnya sifat-sifat kelamin sekunder. Tanda kelamin sekunder pada pria berupa tumbuhnya rambut pada bagian tubuh tertentu, suara besar, tumbuhnya jakun, dan otot-otot tubuh lebih kekar. Tanda kelamin sekunder pada wanita ditandai dengan membesarnya payudara, tumbuhnya rambut pada bagian tubuh tertentu, dan membesarnya pinggul.

D Metamorfosis dan Metagenesis

Beberapa jenis hewan mengalami metamorfosis dalam pertumbuhan dan perkembangannya. Beberapa jenis hewan yang lain mengalami metagenesis. Selain pada hewan, metagenesis juga terjadi pada tumbuhan.

1. Metamorfosis

Pada beberapa jenis hewan, dalam pertumbuhan dan perkembanganya mengalami proses metamorfosis. Metamorfosis adalah peristiwa perubahan bentuk tubuh secara bertahap yang dimulai dari larva sampai dewasa. Metamorfosis terjadi pada serangga dan amfibi.

Contoh hewan amfibi yang mengalami metamorfosis adalah katak. Pertumbuhan dan perkembangan katak diawali sejak terbentuk zigot. Zigot kemudian berkembang menjadi embrio. Satu minggu kemudian, terbentuklah larva yang sering kamu sebut kecebong/berudu. Awalnya kecebong bernapas dengan tiga insang luar, tetapi kemudian berganti menjadi insang dalam. Beberapa waktu kemudian terbentuk tutup insang dan kaki belakang. Setelah berumur tiga bulan, berudu mengalami metamorfosis yang ditandai terbentuknya paru-paru dan empat kaki, hilangnya insang dan ekor, lalu menjadi bentuk katak. Sifat berudu berbeda dengan sifat katak. Berudu hidup di air sebagai herbivora, sedangkan katak hidup di darat bersifat karnivora.

Metamorfosis Katak

Serangga yang baru menetas berwujud larva. Beberapa jenis serangga seperti kupu-kupu dan capung, bentuk larva jauh berbeda dengan bentuk dewasa. Larva kupu-kupu yang disebut ulat memiliki mulut tipe pengunyah, sedangkan kupu-kupu memiliki mulut tipe penghisap. Larva capung hidup di air, sedangkan capung dewasa hidup di darat dan dapat terbang. Namun demikian beberapa jenis serangga memiliki bentuk yang hampir sama saat baru menetas dengan saat dewasa. Contohnya adalah belalang, kecoa, dan jangkrik. Berdasarkan prosesnya, metamorfosis serangga dapat dibedakan menjadi dua, yaitu metamorfosis sempurna dan metamorfosis tidak sempurna.

a. Metamorfosis Sempurna

Metamorfosis sempurna ditandai dengan adanya fase yang disebut pupa atau kepompong. Bentuk larva dengan serangga dewasa jauh berbeda. Tahapan dalam metamorfosis sempurna adalah sebagai berikut.

Telur –> larva pupa (kepompong) –> dewasa (imago)

Telur menetas menjadi larva. Larva tidak memiliki sayap dan tanda-tanda sayap juga belum ada. Ketika berupa larva, serangga sangat aktif makan. Larva kemudian mengalami perubahan bentuk menjadi kepompong. Larva ada yang langsung membuat pupa, tetapi ada juga yang lebih dulu membuat pelindung dari daun yang dilipat, tanah atau pasir yang halus, sayatan kayu yang halus, dan bahan lainnya.

Metamorfosis Kupu-kupu

Tempat perlindungan di sekeliling pupa disebut kepompong atau kokon. Pada tahap pupa, serangga tidak aktif makan, walaupun proses metabolisme tetap berlangsung. Setelah melewati tahap pupa, serangga akan menjadi dewasa (imago).

b. Metamorfosis Tidak Sempurna (Hemimetabola)

Metamorfosis Belalang

Serangga yang mengalami metamorfosis tidak sempurna, bentuk serangga yang baru menetas (nimfa) tidak jauh berbeda dengan bentuk serangga dewasa (imago). Perbedaan yang mencolok adalah nimfa tidak memiliki sayap. Sayap akan tumbuh secara bertahap sehingga menyerupai bentuk dewasa. Secara umum nimfa dan serangga dewasa memiliki sifat yang sama. Contohnya pada jangkrik dan belalang.

Urutan daur hidup serangga yang mengalami metamorfosis tidak sempurna adalah sebagai berikut.

telur –> nimfa –> dewasa (imago)

2. Metagenesis

Beberapa jenis hewan dan tumbuhan ada yang mengalami proses metagenesis. Metagenesis adalah proses pergiliran hidup yaitu antara fase seksual dan aseksual. Hewan dan tumbuhan yang mengalami metagenesis akan mengalami dua fase kehidupan, yaitu fase kehidupan yang bereproduksi secara seksual dan fase kehidupan yang bereproduksi secara aseksual.

Metagenesis pada tumbuhan dapat diamati dengan jelas pada tumbuhan tak berbiji (paku dan lumut). Pada tumbuhan tersebut, pembentukan gamet jantan berlangsung di dalam antheridium dan gamet betina di dalam arkegonium. Jika gamet jantan membuahi gamet betina, maka akan terbentuk zigot. Zigot tumbuh menjadi individu yang menghasilkan spora. Generasi ini disebut fase vegetatif (aseksual) atau sporofit. Spora yang jatuh di tempat yang sesuai akan tumbuh menjadi individu baru yang menghasilkan gamet. Karena menghasilkan gamet, maka generasi ini disebut fase generatif (seksual) atau gametofit.

Demikian seterusnya terjadi pergiliran keturunan antara fase gametofit dan sporofit. Tumbuhan lumut yang sering kamu jumpai merupakan fase gametofit. Sedangkan tumbuhan paku yang kamu lihat sehari-hari merupakan fase sporofit. Pergiliran keturunan antara fase sporofit dan gametofit itulah yang disebut metagenesis.

Beberapa hewan tingkat rendah juga mengalami metagenesis, contohnya Obelia dan Aurelia. Ubur-ubur (Aurelia) memiliki dua jenis kehidupan yaitu kehidupan saat menempel (polip) dan kehidupan bergerak bebas (medusa)

Siklus Hidup Paku dan Ubur-ubur

E. Tahapan Pertumbuhan dan Perkembangan Manusia

Manusia juga mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Tahukah kamu perubahan apa yang terjadi dalam dirimu dari sejak bayi hingga sekarang? Tentu saja terjadi perubahan berat dan tinggi badan (tumbuh). Misalnya ketika baru lahir beratmu sekitar 3 kg, pada umur 6 bulan beratnya menjadi 8 – 9 kg dan sekarang mungkin beratmu sekitar 35 kg. Selain tumbuh, kamu juga mengalami perubahan menuju kedewasaan (berkembang).

Perkembangan berhubungan dengan tingkah laku (sikap) atau kejiwaan. Misalnya terjadi perkembangan/perubahan sikap dan kebiasaan dari balita, remaja, dewasa, sampai lanjut usia. Setiap tahap perkembangan memiliki ciri yang berbeda. Walaupun pertumbuhan dan perkembangan berbeda, tetapi kedua proses ini berlangsung bersamaan atau tidak dapat dipisahkan.

Dewasa yang ditandai adanya perubahan fisik dan emosional (psikis). Masa pubertas disebut juga akil balig. Pada masa ini telah tercapai kematangan seksual yaitu sistem reproduksi telah mampu membuat sel-sel kelamin (gamet). Hal ini dipengaruhi oleh produksi hormon kelamin dan kelenjar hipofisis. Secara biologis, kamu telah siap untuk bereproduksi, namun belum tentu demikian bila ditinjau secara segi psikis, sosial, ekonomi, dan lain-lain. Tingkat perkembangan pada setiap orang berbeda-beda, yang dipengaruhi oleh faktor keturunan, produksi hormon, konsumsi makanan, dan penyakit. Gejala pubertas dapat ditinjau secara fisik dan psikis (kejiwaan/emosional).

Tahap Perkembangan Manusia

F. Pubertas pada Remaja

Berdasarkan usiamu, sekarang kamu telah memasuki tahap remaja. Kamu tentu dapat merasakan adanya perubahan fisik dan tingkah laku yang pasti berbeda dibandingkan sewaktu duduk di sekolah dasar. Semua remaja mengalami pubertas.

Pubertas adalah perubahan menjadi dewasa yang ditandai adanya perubahan fisik dan emosional (psikis). Masa pubertas disebut juga akil balig. Pada masa ini telah tercapai kematangan seksual yaitu sistem reproduksi telah mampu membuat sel-sel kelamin (gamet). Hal ini dipengaruhi oleh produksi hormon kelamin dan kelenjar hipofisis. Secara biologis, kamu telah siap untuk bereproduksi, namun belum tentu demikian bila ditinjau secara segi psikis, sosial, ekonomi, dan lain-lain. Tingkat perkembangan pada setiap orang berbeda-beda, yang dipengaruhi oleh faktor keturunan, produksi hormon, konsumsi makanan, dan penyakit. Gejala pubertas dapat ditinjau secara fisik dan psikis (kejiwaan/emosional).

1. Pubertas Secara Fisik

Pubertas secara fisik dapat dilihat dari perubahan tubuh, meliputi perubahan tanda kelamin primer dan sekunder. Perkembangan tubuh remaja laki-laki dan perempuan berbeda karena pengaruh hormon yang dihasilkan. Laki-laki menghasilkan hormon androgen, sedangkan perempuan menghasilkan hormon estrogen. Ciri-ciri pubertas secara fisik dapat diuraikan sebagai berikut.

a. Ciri kelamin primer

1) Organ kelamin telah mampu memproduksi sel-sel kelamin. Laki-laki mulai menghasilkan sperma di dalam testis, sedangkan perempuan mulai menghasilkan sel telur di dalam indung telur (ovarium).

2) Organ kelamin mulai berfungsi. Pada remaja laki-laki ditandai dengan pertama kali mengalami “mimpi basah” yang mengeluarkan sperma atau air mani. Pada perempuan ditandai dengan mengalami menstruasi yang pertama kali.

b. Ciri kelamin sekunder

Pada remaja laki-laki, pubertas ditandai dengan ciri-ciri kelamin sekunder sebagai berikut.

1) Mulai tumbuh jakun.
2) Perubahan suara menjadi lebih besar dan berat.
3) Tumbuh kumis atau jenggot.
4) Tumbuh rambut di dada, kaki, ketiak, dan sekitar organ kelamin.
5) Mulai tampak otot-otot yang berkembang lebih besar dan menonjol.
6) Bahu melebar melebihi bagian pinggul.
7) Perubahan jaringan kulit menjadi lebih kasar dan poripori tampak membesar.
8) Kadang-kadang diikuti dengan munculnya jerawat di daerah muka.

Pada remaja perempuan, pubertas juga ditandai dengan ciri kelamin sekunder sebagai berikut.

1) Membesarnya payudara dan puting susu mulai timbul.
2) Pinggul melebar.
3) Tumbuh rambut di ketiak dan sekitar organ kelamin.
4) Suara lebih nyaring.
5) Kadang-kadang diikuti munculnya jerawat di daerah muka.
6) Perubahan proporsi tubuh, tampak dari bertambahnya tinggi badan, berat badan, panjang kaki, dan tangan, sehingga ukuran seluruh badan bertambah.

2. Pubertas Secara Psikis

Selain terjadi perubahan secara fisik, pada masa pubertas juga terjadi perubahan hormonal yang memengaruhi kondisi psikologis dan tingkah lakunya. Ciri-ciri pubertas secara psikis dapat diuraikan sebagai berikut.

a. Mencari identitas diri

Dalam usaha mencari identitas diri, remaja sering menentang kemapanan karena dirasa membelenggu kebebasannya. Meskipun cara berpikirnya belum dewasa namun remaja tidak mau dikatakan sebagai anak-anak. Remaja sering melakukan hal coba-coba karena rasa ingin tahu yang sangat besar.

b. Mulai tertarik kepada lawan jenis

Masa remaja adalah masa persiapan menuju dewasa. Wajar bila remaja mempunyai ketertarikan dengan lawan jenis. Namun demikian pernikahan pada usia remaja belum diperbolehkan karena secara mental belum siap. Kehamilan pada usia remaja dapat berpengaruh negatif baik pada diri remaja maupun bayi yang dikandungnya.

Daftar Pustaka
Wasis, Sugeng Yuli Irianto. 2008. Ilmu Pengetahuan Alam 2: SMP/MTs Kelas VIII. Jakarta: Pusat Perbukuan Departemen Pendidikan Nasional