Pertumbuhan dan Perkembangan

Download Disini : http://www.ziddu.com/download/13322365/TUGASBIOLOGI.doc.html

Perbedaan Pertumbuhan dan perkembangan

Pertumbuhan
Bertambahnya ukuran seperti panjang, lebar, volume dan massa.
Bersifat kuantitatif
Irreversibel (tidak dapat kembali ke keadaan semula)
Dapat diukur dengan menggunakan alat: auksanometer

Perkembangan
Suatu proses menuju kedewasaan (menuju suatu keadaan yang lebih tinggi, lebih teratur dan lebih kompleks)
Bersifat kualitatif
Reversibel (dapat kembali ke keadaan semula)
Tidak dapat diukur


Macam-macam pertumbuhan pada tumbuhan, yaitu:

1. Pertumbuhan primer adalah pertumbuhan yang memanjang baik yang terjadi pada ujung akar maupun ujung batang. Pertumbuhan primer dapat diukur secara kuantitatif yaitu dengan menggunakan alat auksanometer .

Pertumbuhan primer pada ujung akar dan ujung batang dapat dibedakan menjadi 3 daerah yaitu:
a. Daerah pembelahan sel, terdapat di bagian ujung akar. Sel-sel di daerah ini aktif membelah (bersifat meristematik)
b. Daerah perpanjangan sel, terletak di belakang daerah pembelahan. Sel-sel di daerah inimemiliki kemampuan untuk membesar dan memanjang.
c. Daerah diferensiasi sel, merupakan daerah yang sel-selnya berdiferensiasi menjadi sel-sel yang mempunyai fungsi dan struktur khusus.

2. Pertumbuhan sekunder adalah pertumbuhan yang dapat menambah diameter batang. Pertumbuhan sekunder merupakan aktivitas sel-sel meristem sekunder yaitu kambium dan kambium gabus. Pertumbuhan ini dijumpai pada tumbuhan dikotil.

Macam-macam Perkecambahan pada Biji
1. Perkecambahan hipogeal: apabila terjadi pembentangan ruas batang teratas (epikotil) sehingga daun lembaga tertarik keatas tanah tetapi kotiledon tetap di dalam tanah.
Contoh: perkecambahan pada biji kacang tanah dan kacang kapri.
2. Perkecambahan epigeal: apabila terjadi pembentangan ruas batang di bawah daun lembaga atau hipokotil sehingga mengakibatkan daun lembaga dan kotiledon terangkat ke atas tanah. Contoh: perkecambahan pada biji buncis dan biji jarak.

Faktor-faktor yang mempengaruhi Pertumbuhan pada tumbuhan
1. Faktor eksternal/lingkungan: faktor ini merupakan faktor luar yang erat sekali hubungannya dengan proses pertumbuhan dan perkembangan. Beberapa faktor eksternal yang mempengaruhi pertumbuhan tumbuhan adalah sebagai berikut.
Air dan mineral
Kelembaban.
Suhu
Cahaya

2. Faktor internal: faktor yang melibatkan hormon dan gen yang akan mengontrol pertumbuhan dan perkembangan tumbuhan.
Macam-macam hormon pada tumbuhan:
Auksin
Giberelin
Sitokinin
Gas Etilen
Asam Absisat
Kalin

Macam-macam hormon kalin adalah sebagai berikut.:
Rhizokalin: merangsang pembentukan akar
Kaulokalin: merangsang pembentukan batang
Anthokalin: merangsang pembentukan bunga
Filokalin: merangsang pembentukan daun

Pengaruh Cahaya pada pertumbuhan Tumbuhan:
Cahaya bermanfaat bagi tumbuhan terutama sebagai energi yang nantinya digunakan untuk proses fotosintesis. Cahaya juga berperan dalam proses pembentukan klorofil. Akan tetapi cahaya dapat bersifat sebagai penghambat (inhibitor) pada proses pertumbuhan, hal ini terjadi karena cahaya dapat memacu difusi auksin ke bagian yang tidak terkena cahaya. Sehingga, proses perkecambahan yang diletaan di tempat yang gelap akan menyebabkan terjadinya etiolasi







Proses Metabolisme Tubuh

Pertama-tama, tubuh merubah kalori menjadi energiuntuk memenuhi kebutuhan setiap sel (Nutrion sel/NS). Kalori digunakan sebagai bahan bakar untuk setiap fungsi tubuh. Kita memperbaharui persediaan energi sel kita setiap hari melalui makanan. Secara umum proses metabolisme merubah makan menjadi energi hanya sekitar85% efisien, tubuh masih harus menagani kelebihan kalori sekitar 15% inefisinsi. Untuk membuang kalori yang berlebihan ini. Tubuh dapat menyimpan kalori ekstra dalam sel lemak putih sebagai lemak tubuh atau membakar kalori dalam sel lemak baik (Brown adipose tissue/BAT).

Bila pola makan tidak berubah misal tetap berpola makan yang penuh kalori bahkan yang berkolesterol tinggi maka proses kegemukan akan dimulai. Gaya hidup masa kini yang selalu dengan ritme tergesa-gesa akan memungkinkan kegemukan, karena kita tidak pernah sempat menghitung kalori dari setiap makan yang sudah tersaji, maka diet dengan menghitung kalori setiap menu makan sangat tidak praktis dan sulit dilaksanakan.

Pada tahun 1980an telah ditemukan peranan BAT dalam mengurangi lemak tubuh. Kini, kita mengetahui bahwa termogenesis atau pembakaran kalori berlebihan dalam BAT yang unik merupakan kunci untuk mencegah dan menghilangkan lemak tubuh. Bila BAT aktif, boleh dikatakan semua kelebihan kalori makanan dapat dibuang. Ternyata untuk meningkatkan aktifitas BAT dapat melalui konsumsi beberapa jenis herbal. Selain itu serat juga berperan penting untuk mencegah lemak terserap di dinding usus dan memberikan rasa kenyang.

Untuk pengaturan kalori makanan, sekarang sudah tersedia cara yang praktis yaitu berupa produk pengganti makanan yang bisa disajikan secara instant. Yang kedua konsumsi herbal yang meningkatkan aktifitas BAT serta serat ditambah dengan vitamin, mineral. Ini pun sekarang sudah tersedia dalam bentuk tablet yang praktis



ANABOLISME
Anabolisme adalah suatu peristiwa perubahan senyawa sederhana menjadi senyawa kompleks, nama lain dari anabolisme adalah peristiwa sintesis atau penyusunan. Anabolisme memerlukan energi, misalnya : energi cahaya untuk fotosintesis, energi kimia untuk kemosintesis.

1. Fotosintesis
Arti fotosintesis adalah proses penyusunan atau pembentukan dengan menggunakan energi cahaya atau foton. Sumber energi cahaya alami adalah matahari yang memiliki spektrum cahaya infra merah (tidak kelihatan), merah, jingga, kuning, hijau, biru, nila, ungu dan ultra ungu (tidak kelihatan).

Yang digunakan dalam proses fetosintesis adalah spektrum cahaya tampak, dari ungu sampai merah, infra merah dan ultra ungu tidak digunakan dalam fotosintesis.

Dalam fotosintesis, dihasilkan karbohidrat dan oksigen, oksigen sebagai hasil sampingan dari fotosintesis, volumenya dapat diukur, oleh sebab itu untuk mengetahui tingkat produksi fotosintesis adalah dengan mengatur volume oksigen yang dikeluarkan dari tubuh tumbuhan.
Untuk membuktikan bahwa dalam fotosintesis diperlukan energi cahaya matahari, dapat dilakukan percobaan Ingenhousz.

2. Pigmen Fotosintesis
Fotosintesis hanya berlangsung pada sel yang memiliki pigmen fotosintetik. Di dalam daun terdapat jaringan pagar dan jaringan bunga karang, pada keduanya mengandung kloroplast yang mengandung klorofil / pigmen hijau yang merupakan salah satu pigmen fotosintetik yang mampu menyerap energi cahaya matahari.
Dilihat dari strukturnya, kloroplas terdiri atas membran ganda yang melingkupi ruangan yang berisi cairan yang disebut stroma. Membran tersebut membentak suatu sistem membran tilakoid yang berwujud sebagai suatu bangunan yang disebut kantung tilakoid. Kantung-kantung tilakoid tersebut dapat berlapis-lapis dan membentak apa yang disebut grana Klorofil terdapat pada membran tilakoid dan pengubahan energi cahaya menjadi energi kimia berlangsung dalam tilakoid, sedang pembentukan glukosa sebagai produk akhir fotosintetis berlangsung di stroma.
Faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pembentukan klorofil antara lain :
1. Gen :
bila gen untuk klorofil tidak ada maka tanaman tidak akan memiliki
klorofil.
2. Cahaya :
beberapa tanaman dalam pembentukan klorofil memerlukan cahaya,
tanaman lain tidak memerlukan cahaya.
3. Unsur N. Mg, Fe :
merupakan unsur-unsur pembentuk dan katalis dalam sintesis klorofil.
4. Air :
bila kekurangan air akan terjadi desintegrasi klorofil.
Pada tabun 1937 : Robin Hill mengemukakan bahwa cahaya matahari yang ditangkap oleh klorofil digunakan untak memecahkan air menjadi hidrogen dan oksigen. Peristiwa ini disebut fotolisis (reaksi terang).
H2 yang terlepas akan diikat oleh NADP dan terbentuklah NADPH2, sedang O2 tetap dalam keadaan bebas. Menurut Blackman (1905) akan terjadi penyusutan CO2 oleh H2 yang dibawa oleh NADP tanpa menggunakan cahaya. Peristiwa ini disebut reaksi gelap NADPH2 akan bereaksi dengan CO2 dalam bentuk H+ menjadi CH20.

CO2 + 2 NADPH2 + O2 ————> 2 NADP + H2 + CO+ O + H2 + O2

Ringkasnya :
Reaksi terang : 2 H20 ——> 2 NADPH2 + O2
Reaksi gelap : CO2 + 2 NADPH2 + O2——>NADP + H2 + CO + O + H2 +O2
atau
2 H2O + CO2 ——> CH2O + O2
atau
12 H2O + 6 CO2 ——> C6H12O6 + 6 O2

3. Kemosintesis
Tidak semua tumbuhan dapat melakukan asimilasi C menggunakan cahaya sebagai sumber energi. Beberapa macam bakteri yang tidak mempunyai klorofil dapat mengadakan asimilasi C dengan menggunakan energi yang berasal dan reaksi-reaksi kimia, misalnya bakteri sulfur, bakteri nitrat, bakteri nitrit, bakteri besi dan lain-lain. Bakteri-bakteri tersebut memperoleh energi dari hasil oksidasi senyawa-senyawa tertentu.

Bakteri besi memperoleh energi kimia dengan cara oksidasi Fe2+ (ferro) menjadi Fe3+ (ferri).
Bakteri Nitrosomonas dan Nitrosococcus memperoleh energi dengan cara mengoksidasi NH3, tepatnya Amonium Karbonat menjadi asam nitrit dengan reaksi:
Nitrosomonas
(NH4)2CO3 + 3 O2 ——————————> 2 HNO2 + CO2 + 3 H20 + Energi
Nitrosococcus
1. Sintesis Lemak
Lemak dapat disintesis dari karbohidrat dan protein, karena dalam metabolisme, ketiga zat tersebut bertemu di dalarn daur Krebs. Sebagian besar pertemuannya berlangsung melalui pintu gerbang utama siklus (daur) Krebs, yaitu Asetil Ko-enzim A. Akibatnya ketiga macam senyawa tadi dapat saling mengisi sebagai bahan pembentuk semua zat tersebut. Lemak dapat dibentuk dari protein dan karbohidrat, karbohidrat dapat dibentuk dari lemak dan protein dan seterusnya.
4.1. Sintesis Lemak dari Karbohidrat :
Glukosa diurai menjadi piruvat ———> gliserol.
Glukosa diubah ———> gula fosfat ———> asetilKo-A ———> asam lemak.
Gliserol + asam lemak ———> lemak.
4.2. Sintesis Lemak dari Protein:
Protein ————————> Asam Amino
protease

Sebelum terbentuk lemak asam amino mengalami deaminasi lebih dabulu, setelah itu memasuki daur Krebs. Banyak jenis asam amino yang langsung ke asam piravat ———> Asetil Ko-A.

Asam amino Serin, Alanin, Valin, Leusin, Isoleusin dapat terurai menjadi Asam pirovat, selanjutnya asam piruvat ——> gliserol ——> fosfogliseroldehid Fosfogliseraldehid dengan asam lemak akan mengalami esterifkasi membentuk lemak.

Lemak berperan sebagai sumber tenaga (kalori) cadangan. Nilai kalorinya lebih tinggi daripada karbohidrat. 1 gram lemak menghasilkan 9,3 kalori, sedangkan 1 gram karbohidrat hanya menghasilkan 4,1 kalori saja.

5. Sintesis Protein
Sintesis protein yang berlangsung di dalam sel, melibatkan DNA, RNA dan Ribosom. Penggabungan molekul-molekul asam amino dalam jumlah besar akan membentuk molekul polipeptida. Pada dasarnya protein adalah suatu polipeptida.

Setiap sel dari organisme mampu untuk mensintesis protein-protein tertentu yang sesuai dengan keperluannya. Sintesis protein dalam sel dapat terjadi karena pada inti sel terdapat suatu zat (substansi) yang berperan penting sebagai "pengatur sintesis protein". Substansi-substansi tersebut adalah DNA dan RNA.



Substansi Genetika

DNA dan Inti Sel (Sumber : On The Human Genome Project)
Berbicara tentang substansi genetika, maka kita akan berbicara tentang senyawa kimia di dalam inti sel (nukleus) yang disebut asam nukleat. Asam nukleat berfungsi sebagai informasi genetik yang mengatur pemunculan sifat suatu makhluk hidup. Suatu sifat akan dimunculkan melalui pengendalian enzim-enzim atau senyawa protein lain yang disintesis oleh asam nukleat. Selain itu dengan adanya asam nukleat segala aktivitas hidup dikendalikan (proses-proses metabolisme dalam tubuh makhluk hidup yang terjadi di dalam setiap sel) melalui pengendalian enzim-enzim yang disintesis oleh asam nukleat. Fungsi pengendalian dan pengaturan sintesis protein inilah yang dijadikan dasar untuk menyebut asam nukleat sebagai substansi genetika (pembawa informasi genetik).
Asam nukleat dibedakan atas DNA (Deoxyribonucleic acid) dan RNA (Ribonucleic acid). Kedua macam asam nukleat tersebut disusun oleh unit-unit struktural yang disebut nukleutida, sehingga asam nukleat dapat dinamakan juga polinukleutida (polimer nukleutida). Setiap nukleutida terdiri dari gula pentosa (gula 5 atom karbon), gugus fosfat dan basa nitrogen. Basa nitrogen dikelompokkan menjadi dua, yaitu basa purin (basa nitrogen yang memiliki dua struktur cincin, meliputi basa adenine (A) dan guanine (G)) dan basa pirimidin (basa nitrogen yang memiliki satu struktur cincin, meliputi basa timin (T), sitosin (C) dan urasil (U).
DNA
Molekul DNA merupakan molekul double-helix yang memiliki dua untai polinukleutida (double-stranded). Setiap polinukleutida dari DNA terdiri atas nukletida-nukleutida yang dihubungkan oleh ikatan phospodiester. Nukleutida pada molekul DNA mengandung tiga komponen penting, yaitu :
• Gula pentosa yang disebut deoxyribose (gula ribosa yang kehilangan atom oksigen pada atom C nomor 2)
• Gugus fosfat, menyusun struktur nukleutida (nukleusida monofosfat)
• Basa nitrogen berupa basa purin (adenine dan guanin) dan basa pirimidin (timin dan sitosin). Basa adenine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa timin dari untai yang lainnya. Sedangkan basa guanine dari untai yang satu akan berpasangan dengan basa sitosin dari untai lainnya.

Struktur DNA (Sumber: evolution.berkeley.edu)
Nukleutida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine monophosphate (AMP), Guanine monophosphate (GMP), Cytidine monophosphate (CMP), Thymidine monophosphate (TMP) dan Uridine monophosphate (UMP).
Struktur nukleutida dapat juga dikatakan tersusun atas gugus fosfat dan nukleusida (gabungan antara gula pentosa dan basa nitrogen). Nukleusida-nukleusida tersebut dihubungkan dengan gugus fosfat melalui ikatan glikosidik. Macam-macam nukleusida berdasarkan kandungan basa nitrogen yang menyusunnya dibedakan atas Adenosine (A), Guanosine (G), Cytidine (C), Thymidine (T) dan Uridine (U).
Model Struktur DNA Watson-Crick
Struktur DNA yang sangat kecil dan rumit dapat digambarkan dengan model struktur DNA yang diusulkan oleh Watson James dan Crick Francis. Model struktur DNA tersebut dikenal dengan nama model tangga berpilin (double helix). Berikut ini adalah penjelasan dari model struktur DNA Watson-Crick (double-Helix Structure).

Watson James dan Crick Francis (Sumber : King Saud University)
1. kedua untai polinukleutida saling memilin di sepanjang sumbu yang sama.
2. kedua untai polinukleutida satu sama lain arahnya sejajar tetapi berlawanan arah (antiparalel)
3. basa-basa nitrogen menghadap ke arah sumbu dan masing-masing basa nitrogen berpasangan satu sama lain (antara untai yang satu dengan untai yang lain). basa Adenin pada satu untai berpasangan dengan basa timin pada untai lainnya, dan basa guanin pada satu untai berpasangan dengan basa sitosin pada untai lainnya. oleh karena itu kedua untai polinukleutida dikatakan komplementer satu sama lain.
4. setiap pasangan basa berjarak 3,4 A dengan pasangan basa berikutnya.
5. tedapat 10 pasangan basa bitrogen di dalam satu kali pilinan (360).
6. jumlah iktana hidrogen antara basa nitrogen Adenin dan Timin sebanyak rangkap dua, sedangkan antara basa nitrogen guanosin dan sitosin sebanyak rangkap tiga. oleh karena itu nisbah G+C yang tinggi maka semakin tinggi pula stabilitas molekul DNA
7. gugus fosfat dan gula pentosa terletak di sebelah luar sumbu.
8. nukleutida-nukleutida penyusun polinukleutida yang berurutan satu sama lain dihubungkan oleh ikatan fosfodiester. ikatan fosfodiester menghubungkan atom C nomor 3′ dengan atom C nomor 5′ pada gula deoksiribosa.
9. Atom C nomor 3′ di salah satu ujung untai polinukleutida tidak lagi memiliki ikatan fosfodiester, tetapi mengikat gugus OH sehingga ujung 3′ disebut ujung OH. sedangakn di ujung lainnya, yaitu atom C nomor 5′ akan mengikat gugus fosfat, sehingga ujung 5′ disebut ujung P.
10. arah antiparalel kedua ujung dilihat dari arah ujung 3′ dan ujung 5′. Jika untai yang satu memiliki arah dari ujung 5′ ke 3′, maka untai yang lain (untai komplementernya) memiliki arah dari ujung 3′ ke 5′.

Struktur Double Helix DNA (Sumber : www.mun.ca)
RNA
Molekul RNA merupakan hasil instruksi DNA yang disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA untuk selanjutnya ditransfer keluar dari inti sel masuk ke dalam sitoplasma. Molekul RNA memiliki perbedaan yang mendasar dengan molekul DNA, yaitu :
• Gula pentosa penyusun nukleutida bukan deoxyribosa seperti yang dimiliki DNA, tetapi berupa gula ribosa.
• RNA tidak memiliki basa nitrogen jenis timin, tetapi digantikan dengan basa urasil (U). Ketika suatu untai tunggal RNA akan disintesis melalui mekanisme transkripsi DNA, basa urasil akan dimunculkan sebagai hasil transkripsi (penyalinan) dari basa adenine untai DNA.
• Molekul RNA merupakan molekul untai tunggal polinukleutida (single-stranded), tidak seperti DNA yang merupakan molekul double-stranded (untai ganda).

Perbandingan struktur DNA dan RNA (Sumber : geneticsolutions.com)


Konsep kuno Hereditas
Filsuf Yunani mempunyai bermacam-macam ide tentang hereditas. Theophrastus mengajukan bahwa bunga jantan membuat bunga betina menjadi matang, Hiprokrates menduga bahwa "benih" diproduksi oleh berbagai anggota tubuh dan di wariskan pada saat pembuahan, Aristoteles bahwa semen pejantan dan betina becampur pada saat pembuahan, sedangkan Aeskhylus, pada tahun 458 SM mengajukan ide bahwa sang pejantan adalah orang tua yang sebenarnya dan betina adalah "perawat dari bayi yang disemai di dalamnya".
Bermacam-macam mekanisme hereditas di ajukan tanpa diuji atau dikuantifikasi dengan layak. Mekanisme ini diantaranya pewarisan campuran, dan pewarisan sifat dapatan. Namun demikian, hewan dan tanaman domestik dapat dikembangkan melalui seleksi artifisial. Pewarisan sifat dapatan juga membentuk bagian dari ide evolusi Lamarck
Pada abad kedelapan belas, ahli mikroskop Antoine van Leeuwenhoek (1632-1723) menemukan "binatang kecil" di dalam sperma manusia dan hewan lainnya. Penemuan ini menjadi dasar dari teori "spermis" yang menyatakan bahwa dalam sebuah sperma terdapat "orang kecil" (homunculius) dan satu-satunya sumbangan yang dilakukan oleh pihak wanita adalah kandungan yang di dalamnya homonculus tumbuh dan berkembang. Teori lainnya yang bertentangan, "ovis" menduga bahwa wanitalah yang menyimpan manusia kecil di dalam ovum.
Pangenesis adalah sebuah ide yang menyatakan bahwa pria dan wanita membentuk sebuah "pangen" di dalam setiap organ. Pangen ini kemudian berjalan melalui darah ke alat kelamin kemudian ke dalam bakap anak. Konsep ini bermula pada zaman yunani kuno dan memengaruhi ilmu hayat sampai sekitar seratus tahun yang lalu. Istilah "hubungan darah", "darah murni", dan "darah bangsawan" adalah sisa-sisa dari teori Pangenesis. Pada dasawarsa 1870 Francis Galton, sepupu dari Charles Darwin melakukan percobaan yang menyangkal Pangenesis.
Charles Darwin: Teori Evolusi
Charles Darwin mengajukan teori evolusi pada tahun 1859 dan salah satu masalah utamanya adalah kurangnya mekanisme dasar untuk hereditas. Darwin percaya akan pewarisan dampiran dan pewarisan sifat dapatan. Pewarisan campuran akan menghasilkan keseragaman di antara populasi hanya dalam beberapa generasi sehingga akan menghilangkan variasi dari sebuah populasi yang kepadanya seleksi alam dapat berlaku. Hal ini membuat Darwin mengadopsi ide Lamarck pada makalahnya yang setelah The Origin. Pendekatan utama Darwin untuk hereditas adalah untuk mengaris bawahi bagaimana pewarisan itu dapat bekerja.
Model awal Darwin akan konsep hereditas diadopsi oleh saudaranya Francis Galton dan kemudian dimodifikasi olehnya untuk membuat sebuah kerangka kerja akan teori biometrik. Galton menolak aspek dari pangenesis darwin yang bertumpu pada sifat dapatan.
Pewarisan sifat dapatan terbukti kesalahannya pada dasawarsa 1880 ketika August Weismann memotong ekor dari beberapa generasi tikus dan mendapati bahwa keturunannya tetap mempunyai ekor.
Gregor Mendel: Bapak genetika modern
Ide akan pewarisan gen sebagian dapat di atribusikan ke seseorang pendeta Moravia gregor Mendel[1] monk yang menerbitkan penelitiannya akan kacang polong pada tahun 1865. Namun karyanya tidak dikenal luas dan baru ditemukan kembali pada tahun 1901. Pada awalnya dianggap bahwa pewarisan ala Mendel hanya dihitung untuk perbedaan yang besar seperti yang dimatai oleh mendel pada tanaman polongnya dan ide akan pengaruh kumultive pada gen tidak disadari sampai ketika makalah oleh Ronald Fisher pada tahun 1918 berjudul "Hubungan Antara Keturunan Dalam Pewarisan Mendel]]. Untuk sejarah genetika lebih lanjut dapat dilihat dalam artikel Sejarah ilmu genetika