Sintesis Protein

Secara garis besar, ADN sebagai bahan genetis mengendalikan sifat individu melalui proses sintesis protein. Ada dua kelompok protein yang dibuat ADN, yaitu protein struktural dan protein katalis. Protein struktural akan membentuk sel, jaringan, dan organ hingga penampakan fisik suatu individu. Inilah yang menyebabkan ciri fisik tiap orang berbeda satu sama lain. Protein katalis akan membentuk enzim dan hormon yang berpengaruh besar terhadap proses metabolisme, dan akhirnya berpengaruh terhadap sifat psikis, emosi, kepribadian, atau kecerdasan seseorang.

Proses sintesis protein dapat dibedakan menjadi dua tahap. Tahap pertama adalah transkripsi yaitu pencetakan ARNd oleh ADN yang berlangsung di dalam inti sel. ARNd inilah yang akan membawa kode genetik dari ADN. Tahap kedua adalah translasi yaitu penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd oleh ARNt.

Sebelum saya jelaskan prosesnya, sebaiknya pahami ini:

- Langkah sintesis protein  - Tempat berlangsung  - Perancang jenis protein  - Pelaksana proses sintesis  - Sumber energi  - Bahan sintesis protein  - Enzim yang diperlukan untuk transkripsi

: Transkripsi dan Translasi  : Ribosom  : ADN  : ARNd, ARNt, dan ARNr  : Adenosin Tri Phosphat (ATP)  : asam amino  : ARN polimerase

1. Transkripsi 
Langkah transkripsi berlangsung sebagai berikut:

1. Sebagian rantai ADN membuka, kemudian disusul oleh pembentukan rantai ARNd. Rantai ADN yang mencetak ARNd disebut rantai sense/template. Pasangan rantai sense yang tidak mencetak ARNd disebut rantai antisense.
2. Pada rantai sense ADN didapati pasangan tiga basa nitrogen (triplet) yang disebut kodogen. Triplet ini akan mencetak triplet pada rantai ARNd yang disebut kodon. Kodon inilah yang disebut kode genetika yang berfungsi mengkodekan jenis asam amino tertentu yang diperlukan dalam sintesis protein. Selanjutnya boleh dikatakan bahwa ARNd atau kodon itulah yang merupakan kode genetika. Lihat daftar kodon dan asam amino yang dikodekannya di bawah ini.
3. Setelah terbentuk, ARNd keluar dari inti sel melalui pori-pori membran inti menuju ke ribosom dalam sitoplasma.

Untuk setiap satu molekul protein yang dibentuk akan selalu dimulai dengan kodon inisiasi atau kodon start yaitu AUG yang mengkodekan asam amino metionin. Jika satu molekul protein telah terbentuk akan selalu diakhiri dengan tanda berupa kodon stop atau kodon terminasi, yaitu UGA, UAA, atau UAG (lihat daftar di atas).

Konsep penting:

Pasangan tiga basa nitrogen disebut triplet. Triplet yang terdapat pada rantai sense ADN yang mencetak ARNd disebut kodogen. Triplet yang terdapat pada ARNd disebut kodon. Triplet yang terdapat pada ARNt disebut antikodon.

2. Translasi 
Pahami dulu konsep ini:

ARNt memiliki triplet yang merupakan pasangan kodon dan disebut antikodon. Setiap ARNt hanya dapat mengikat satu jenis asam amino sesuai yang dikodekan oleh kodon. Jadi dalam translasi terjadi penerjemahan kode genetik yang dibawa ARNd (kodon) oleh ARNt (antikodon) dengan cara ARNt mengikat satu asam amino yang sesuai.

Setelah ARNd keluar dari dalam inti, selanjutnya ia bergabung dengan ribosom dalam sitoplasma. Langkah berikutnya adalah penerjemahan kode genetik (kodon) yang dilakukan oleh ARNt. Caranya, ARNt akan mengikat asam amino tertentu sesuai yang dikodekan oleh kodon, lalu membawa asam amino tersebut dan bergabung dengan ARNd yang telah ada di ribosom. Langkah tersebut dilakukan secara bergantian oleh banyak ARNt yang masing-masing mengikat satu jenis asam amino yang lain.

Mungkinkah ARNt keliru membawakan jenis asam amino sehingga tidak sesuai dengan kodon? Kecuali terjadi mutasi, kemungkinan hal ini sangat kecil terjadi. Karena setiap ARNt yang membawa asam amino akan berpasangan tepat sama dengan ARNd membentuk pasangan kodon – antikodon. Dengan cara demikian kecil kemungkinan ARNt ‘salah membawa’ asam amino.

Setelah asam amino dibawa ARNt bergabung dengan ARNd di ribosom, selanjutnya akan terjadi ikatan antar asam amino membentuk polipeptida. Protein akan terbentuk setelah berlangsung proses polimerisasi.

Simpulan singkat langkah sintesis protein berlangsung sebagai berikut:

ADN mencetak ARNd dalam proses transkripsi yang berlangsung di dalam inti.

ARNd keluar dari dalam inti bergabung dengan ribosom di sitoplasma.

Datang ARNt membawa asam amino yang sesuai dengan kodon.

Terjadi ikatan antar asam amino sehingga terbentuk protein.

Bisa Ular

Untuk ular beracun di negeri ini terbilang sangat banyak dan mudah ditemui di lingkungan disekitar pemukimam penduduk. Macam macam ular berbisa di Indonesia, yang paling bahaya adalah ular tanah ( weling ) ular cobra ( ular sendok ). Racun ular atau bisa ular terdiri atas bahan kimia dan enzim yang kandungannya 90% terdiri dari protein.

Bisa atau Racun Pada Ular Berbisa dibagi dalam dua kelompok :

1. Neurotoksin : Dapat melumpuhkan sistim saraf pusat, melumpuhkan jantung dan sarah pernafasan. Racun jenis ini dimiliki oleh ular Kobra, ular Mamba, ular Laut, Krait, Ular Karang.

2. Hemotoksin: Dapat menyerang sistim sirkulasi darah dan sistim otot dan dapat menyebabkan kerusakan jaringan, gangrene, kelumpuhan permanen kemapuan bergerak otot. Racun jenis ini dihasilkan oleh keluarga ular Viperidae misalnya Rattle Snake, Coppe head, dan Cotton mouth.

Beberapa Jenis enzim yang dimiliki ular berbisa:

1. Cholinesterase : Neurotoksin dan dapat melumpuhkan mangsa

2. Amino Acid Oxidase : Berfungsi mencerna mangsa dan memicu peran enzim lainnya.

3. Hyaluronidase : Berfungsi untuk mempermudah penyerapan enzim lain kejaringan korban.

4. Proteinase: Berfungsi untuk mencerna, mengahancurkan jaringan tubuh korban.

5. Adenosin Triphospatase : Diduga neurotoksin yang bekerja sentral dan menyebabkan korban mengalami syok dan melumpuhkan mangsa.

6. Phospodiesterase : Bekerja dengan cara mengganggu fungsi jantung dan menurunkan tekanan darah dengan cepat.

Racun ular sangat berbahaya,memicu manusia untuk membuat penangkalnya. Penangkal racun ular yang disebut dengan antiracun atau antivenin dihasilkan dengan metode ‘Horse Serum (Serum Kuda)’.

Horse Serum : Racun ular disuntikkan kedalam tubuh kuda, secara berlahan akan terbentuk anti bodi terhadap racun ular tersebut. Serum dipisahkan dari darah kuda.

Namun sepertiga penerima serum kuda mengalami reaksi alergi.Oleh karena itu perlu prosedur standard untuk menguji kepekaan serum sebelum diberikan kepada penderita gigitan ular.

Selain untuk memproduksi antivenin, bisa ular ternyata dapat digunakan untuk bidang kesehatan dan kedokteran lain, seperti :

1.Racun Ular Copperhead : Mengobati penderita kanker payudara

2. Racun Malayan Pit Viper: Dimanfaatka untuk mencegah pembekuan darah, mungkin bermanfaat untuk penderita sroke

3. Enzim racun Kobra: sedang diteliti untuk mencegar penyakit Parkinzon, Alzeimer, serta leukemia dan kanker.

4. Racun Ular Viper: Diduga dapat mengatasi osteoporosis dan memperkecil tumor tertentu

5. Beberapa jenis ekstrak bisa ular digunakan untuk antikoagulan, penyakit, mengobati penyakit jantung atau darah tinggi.

Tindakan darurat jika digigit Ular :

1. Cuci luka gigitan ular dengan air bersih atau dengan larutan kalium permanganat untuk menghilangkan atau menetralisir bisa ular.

2. Jangan dihisap luka gigitan ular dengan mulut walau untuk mengeluarkan racun tapi cukup mengikat area luka gigitan ular untuk menghambat penyebaran racun.

3. Bila mungkin anggota badan yang digigit didinginkan dengan es batu.

4. Usahakan jangan banyak bergerak jika digigit ular tetap tenang dan berpikir positif.

5. Jika kondisi jauh dari rumah sakit luka bekas gigitan ular diusahakan dengan mencari pohon pisang yang masih muda sekitar 6. meter potong sekitar 30 cm dari pangkal daun dan ujung potongan pohon pisang ditempelkan pada luka gigitan ular yang area nya telah diikat dengan tali atau bahan apapun untuk menghambat racun ular masuk dan mengalir melalui pembuluh darah.

7. Penderita secepatnya harus dibawa ke dokter atau rumah sakit yang terdekat untuk menerima perawatan selanjutnya.

8. Ada sebagian cara penduduk pedalaman meminum air jahe dan membalur luka gigitan ular dengan kunyit terus menerus sampai menunggu pertolongan dokter.

Undur-undur dan Khasiatnya

Mungkin saat kanak-kanak kita sering bermain hewan ini karena bentuknya yang unik dan jalanya mundur. Sebuah keasyikan tersendiri tentunya bermain dan memancing undur-undur dengan lidi. Ternyata berdasarkan penelitian diketuai Tyas Kurniasih dari Universitas Gadjah Mada Jogjakarta berjudul “Kajian Potensi Undur-Undur Darat (Myrmeleon sp)” di tahun 2006, binatang ini mengandung zat sulfonylurea. Kerja sulfonylureapada undur-undur adalah melancarkan kerja pankreas dalam memproduksi insulin. Karena, ketika insulin dalam tubuh manusia menurun sementara kadar glukosa darah meningkat, maka terjadi ketidakseimbangan. Di mana insulin sebagai penghasil energi tubuh terus berkurang. Akibatnya, tubuh mudah terserang penyakit.

Berbicara tentang produksi insulin, tentu saja, kita dapat mengarahkan fungsi undur-undur sebagai obat bagi pengidap diabetes. Dengan kandungansulfonyleura dalam tubuh undur-undur inilah terapi mungkin dilakukan dengan mengkonsumsinya. Kita tidak perlu membayangkan untuk menelan atau memasak hewan kecil ini, cukup matikan, bersihkan, masukkan ke salut kapsul secukupnya, kemudian siap dikonsumsi.

Apa Undur-undur Sebenarnya

Undur-undur darat adalah kelompok binatangholometabola yaitu serangga yang mengalami metamorfosis sempurna. Tahapan dari daur serangga yang mengalami metamorfosis sempurna adalah telur, larva, pupa, dan imago. Larva adalah hewan muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan dewasa. Pupa adalah kepompong dimana pada saat itu serangga tidak melakukan kegiatan, pada saat itu pula terjadi penyempurnaan dan pembentukan organ. Imago adalah fase dewasa atau fase perkembangbiakan. Berdasarkan ciri sayap dan alat mulutnya, binatang ini merupakan ordo Neuroptera. Ordo Neuroptera adalah serangga bersayap jala. Ciri serangga ini adalah mulut menggigit, dan mempunyai dua pasang sayap yang urat-uratnya berbentuk seperti jala. Tahapan dari daur serangga yang mengalami metamorfosis sempurna adalah:

1.      Telur

Tidak tersedia data. Ukuran telur sangat kecil, diperkirakan tidak lebih besar dari telur jangkrik. Telur dihasilkan dari pembuahan antara capung (imago) jantan dan betina. Telur, oleh capung betina dilepaskan pada tanah dengan tekstur pasir atau debu. Telur akan menetas dan berkembang menjadi larva. Ditandai dengan adanya sarang berupa galian tanah.

2.      Larva

Larva adalah hewan muda yang bentuk dan sifatnya berbeda dengan dewasa. Larva inilah yang kita kenal dengan nama “undur-undur”, dikarenakan jalannya mundur.

3.      Pupa

Pupa adalah kepompong pada saat undur-undur sudah tidak lagi melakukan kegiatan, pada saat itu juga terjadi penyempurnaan dan pembentukan organ. Adanya gumpalan tanah berbentuk bola merupakan ciri undur-undur dalam fase pupa.

4.       imago.

Imago adalah fase dewasa atau fase perkembangbiakan. Berdasarkan ciri sayap dan alat mulutnya, binatang ini merupakan ordo Neuroptera Ordo Neuroptera adalah serangga bersayap jala. Ciri serangga ini adalah mulut menggigit, dan mempunyai dua pasang sayap yang urat-uratnya berbentuk seperti jala.

Budidaya undur-undur

Untuk sekedar memelihara, biasanya dimulai dari fase larva berukuran kecil(kurang dari 2 cm). Undur-undur dapat dipelihara di dalam ruangan pada cetakan agar-agar atau gelas aqua (untuk pemeliharaan secara soliter, 1 wadah untuk 1 ekor) yang sudah diisi pasir atau bisa juga dilepaskan pada media berpasir di luar ruangan. Yang harus diperhatikan adalah jangan sampai terkena sinar matahari atau siraman air.

Pada kondisi pemeliharaan yang terbatas atau sempit (di dalam cetakan agar-agar atau gelas aqua), undur-undur hanya dapat bermetamorfosis sampai tahap pupa (bahkan dapat mencapai fase imago, tapi dengan kondisi sayap dan ekor tidak sempurna).

Agar undur-undur dapat berkembangbiak, diperlukan lahan yang memadai. Dari hasil pengamatan (secara tidak sengaja), undur-undur yang dipelihara di luar ruangan (dibuatkan semacam gubuk bambu beratap seng, beralaskan tanah dan tanpa dinding), setelah undur-undur bermetamorfosis hingga fase imago (capung), akan didapatkan lubang-lubang sarang yang baru berukuran kecil disamping lubang-lubang sarang yang sudah ada.

Hal ini (mungkin) dikarenakan lubang-lubang sarang yang sudah ada sebelumnya, mampu menjadi daya tarik bagi induk-induk capung untuk bertelur. Akan tetapi, hal tersebut masih dipengaruhi oleh faktor-faktor lingkungan seperti, kenyamanan, ketersediaan pakan, cahaya dan siraman air. Undur-undur yang selama hidupnya mendapatkan cukup makanan, cahaya dengan sedikit gangguan (misalnya tanpa diganggu oleh injakan kaki manusia, atau ayam, atau kucing, atau yang lainnya), setelah mencapai fase imago (capung), biasanya akan kawin dan meninggalkan telurnya di samping sarang-sarang yang sudah ada.

Pada undur-undur yang dipelihara dalam wadah terbatas, undur-undur yang bermetamorfosis menjadi pupa (kepompong), dapat juga ditetaskan dalam wadah yang lebih luas agar organ-organ yang tumbuh menjadi sempurna saat bermetamorfosis menjadi imago (capung). Meskipun dengan kemungkinan yang sangat kecil sekali, capung-capung tersebut dapat bereproduksi menghasilkan keturunan-keturunan baru di lokasi yang nyaman bagi kelangsungan hidup selama menjadi undur-undur (bisa di lahan yang kita siapkan, bisa juga di lokasi lain).

Panen Undur-Undur

Undur-undur dapat dipanen (dipancing keluar dari sarangnya), dengan berbagai metode :

1.      Dipancing dengan serangga yang diikat tali

Serangga yang dapat digunakan antara lain semut merah (semut rangrang) atau serangga lain yang bisa diikat dengan benang. Setelah umpan digigit, undur-undur akan mudah ditangkap.

2.      Ditiup dengan sedotan

Dengan cara ditiup, massa pasir yang lebih ringan akan keluar terbawa tiupan angin. Sedangkan undur-undur dengan massa yang lebih berat akan tertinggal, sehingga mudah ditangkap.

3.      Disendok dan diayak dengan jaring/ saringan teh.

Setelah disendok, undur-undur yang diperkirakan ada di dalam sendok bersama pasir, dituang ke dalam jaring dan diayak, undur-undur akan kelihatan dan mudah ditangkap.

4.      Didorong dengan lidi

Metode ini, merupakan metode penemuan tersendiri dan selalu saya gunakan dalam berburu undur-undur. Pada lahan dengan jumlah sarang yang banyak, metode ini sangat cepat dan praktis untuk digunakan. Cukup dengan memasukkan lidi (atau tusuk gigi), tepat pada tengah-tengah sarang, undur-undur akan bergerak kebelakang (sesuai sifat berjalannya, mundur). Dengan mengetahui kemana arah undur-undur berjalan mundur, lidi yang sama digunakan untuk mendorong maju sehingga undur-undur keluar dari sarangnya dan mudah ditangkap.

Teori Evolusi

Ngengat Biston betularia Berwarna Gelap dan Cerah

Seleksi alam adalah proses di alam. Misalnya perubahan lingkungan. Persaingan antarorganisme dan proses makan dimakan akan menentukan organisme mana yang dapat bertahan hidup atau tidak dapat bertahan hidup di alam.

Saat revolusi industri sedang terjadi di Inggris, mesin-mesin pabrik menghasilkan jelaga atau asap mengandung karbon hitam yang membuat dinding-dinding bangunan gelap diliputi jelaga. Pada saat itu, terdapat populasi ngengat Biston betularia di kota-kota besar Inggris. Ngengat ini memiliki variasi pada warna sayapnya, yaitu gelap dan cerah. Ngengat yang berwarna gelap dan menempel pada dinding bangunan menjadi tersamarkan dari pemangsa. Sedangkan ngengat bersayap cerah lebih mudah dilihat oleh pemangsa. Akibatnya, populasi ngengat bersayap cerah menurun karena kondisi ini. Peristiwa inilah yang kemudian memunculkan teori seleksi alam, yaitu organisme yang berhasil lolos dari seleksi alam akan mampu bertahan hidup. Sebaliknya, organisme yang tidak berhasiI lolos dari seleksi alam akan punah.

Di Kepulauan Galapagos juga terdapat contoh adanya seleksi alam yang lain. Kaktus yang hidup di pulau yang tidak dihuni kura-kura tumbuh rendah dengan duri-duri lunak. Adapun kaktus yang hidup di pulau yang dihuni kura-kura tumbuh seperti pohon dengan batang tebal dan tinggi serta dilindungi oleh duri yang keras dan kaku.

Seleksi alam dan evolusi (perubahan makhluk hidup selama berabad-abad karena proses perkawinan dan persilangan) ini pernah memunculkan sebuah teori yang dikemukakan oleh Charles Darwin dan Jean Baptiste Lamarckpada abad ke 19. Saat ini teori tersebut sudah tidak berlaku seiring dengan perkembangan teknologi biologi dan kedokteran. Namun, ada baiknya kita memahami proses perkembangan teori tersebut.

1. Jean Baptiste Lamarck (1744 -1829)

Lamarck mengatakan bahwa evolusi diakibatkan perubahan sifat yang diwariskan. Menurut Lamarck, makhluk hidup selalu menyesuaikan diri dengan lingkungannya. Penyesuaian tersebut akhirnya akan menyebabkan makhluk hidup tersebut mengalami perubahan (baik secara morfologis, fisiologis maupun tingkah laku). Perubahan inilah yang kemudian akan diwariskan pada keturunannya. Akibatnya, generasi berikutnya akan mendapatkan akumulasi perubahan yang diperoleh dari nenek moyangnya.

Teori Lamarck biasa dicontohkan dengan jerapah. Menurutnya, nenek moyang jerapah semua berleher pendek. Tetapi karena kebiasaan menjulurkan leher untuk menjangkau dedaunan muda yang letaknya tinggi di ujung batang, maka lama-kelamaan lehernya mengalami pemanjangan. Pemanjangan leher inilah yang kemudian diwariskan pada keturunannya, sehingga kini kita melihat jerapah berleher panjang.

2. Charles Darwin (1809 – 1882)

Darwin mengatakan bahwa evolusi diakibatkan mekanisme seleksi alam dan adaptasi. Menurutnya, adanya perkawinan akan memunculkan keragaman anggota populasi. Kemudian seleksi alam akan bekerja terhadap keragaman tersebut. Varian yang tidak sesuai dengan kondisi lingkungan akhirnya akan mengalami kepunahan. Sebaliknya, varian yang bisa bertahan hidup akan terus hidup beradaptasi dan melestarikan generasinya. Mekanisme seleksi alam dan adaptasi ini pada akhirnya akan memunculkan spesies-spesies baru.

Teori Darwin jika dimodelkan dengan jerapah seperti Lamarck akan menjadi seperti berikut ini; Asalanya anggota populasi jerapah ada yang berleher panjang dan ada yang berleher pendek. Kondisi lingkungan sabana (padang rumput luas dengan perdu dan pepohonan tinggi beranting banyak) memaksa populasi ini untuk memakan dedaunan yang berada di ujung ranting. Tempat yang tinggi membuat jerapah yang berleher panjang bertahan hidup dan mewariskan sifat unggulnya pada keturunannya. Sedangkan jerapah berleher pendek punah karena kalah bersaing dengan jerapah berleher panjang.

Perbandingan Teori Lamarck (Atas) dan Teori Darwin (Bawah) dalam Menjelaskan Seleksi Alam dan Evolusi

Teori Kehidupan

Biologi merupakan ilmu tentang makhluk hidup. Biologi termasuk salah satu ilmu tertua yang telah dikenal sejak zaman prasejarah. Ilmu ini dapat dibagi menjadi beberapa cabang ilmu, antara lain botani, zoologi, morfologi, dan fisiologi. Kajian biologi telah meluas ke ilmu-ilmu lain sehingga melahirkan beberapa cabang ilmu baru seperti biokimia dan biofisika.

Makhluk hidup di dunia ini banyak macam dan jenisnya, sehingga kesulitan untuk mempelajarinya. Untuk memudahkan dalam mengenal dan mempelajarinya maka diciptakanlah suatu sistem pengelompokan (klasifikasi makhluk hidup).

Sistem klasifikasi tersebut mengalami perkembangan dari waktu ke waktu. Mulai dari sistem 2 kingdom, sistem 3 kingdom, sistem 4 kingdom, sistem 5 kingdom, dan sistem 6 kingdom. Perhatikan bagan di bawah ini!

1. Konsep-konsep tentang Asal Mula Kehidupan

Ada beberapa konsep tentang asal mula kehidupan, yaitu:

a. Kehidupan asalnya dari lautan

Di biosfer terdapat bermacam-macam materi yang mengandung energi. Materi dan energi yang berasal dari lereng gunung, lembah mengalir terbawa arus air ke sungai yang akhirnya menuju ke lautan. Di lautan terkumpul materi yang berupa zat-zat kimia berupa unsurunsur karbon (C), hidrogen (H₂), oksigen (O₂), dan nitrogen (N₂). Dengan adanya gelembung larutan unsur-unsur tersebut terjadi reaksi kimia dan pada suhu tertentu akan menghasilkan zat hidup yang berupa protein.

Zat hidup itu selanjutnya akan mengalami evolusi yang akhirnya menjelma menjadi makhluk hidup. Makhluk hidup yang masih sangat sederhana yang disebut virus.(Harliyono, 1999:6)b. Kehidupan asalnya dari udara Teori ini telah dibuktikan oleh Prof. Urey dibantu oleh asistennya Stanley Miller. Teorinya disebut teori Urey dan percobaannya disebut percobaan Miller.

Senyawa-senyawa kimia yang ada di lapisan atas biosfer apabila terkena panas akan menguap. Di atmosfer terkumpullah uap, hidrogen,nitrogen, oksigen, dan karbon. Pada saat terjadi halilintar yang merupakan energi listrik alam, menyebabkan uap-uap tadi dapat berhubungan dan terjadilah reaksi kimia. Hasil dari reaksi tersebut adalah zat yang berupa protein. Zat tersebut pada keadaan suhu tertentu akan menjelma menjadi zat hidup selanjutnya berkembang menjadi makhluk hidup.

2. Teori Asal-usul Kehidupan

Teori asal-usul kehidupan, yaitu:

a. Teori abiogenesis (generatio spontanea)

Pada abad ke-17 Aristoteles menyatakan bahwa makhluk hidup itu terjadi dengan mendadak atau secara spontan (abiogenesis atau generatio spontanea). Teori ini didukung oleh Leeuwenhoek (pencipta mikroskop). Secara kebetulan Leeuwenhoek mengambil sedikit air yang di dalamnya terendam jerami yang busuk, ternyata di dalam air tersebut ditemukan organisme hidup. Dengan demikian dapat disimpulkan bahwa makhluk terjadi begitu saja berasal dari benda mati.

b. Teori biogenesis

Teori ini tokohnya adalah Lazzaro Spallanzani, Francisco Redi, dan Louis Pasteur. Teori ini berhasil menggugurkan teori abiogenesis. Teori biogenesis mengemukakan bahwa makhluk hidup berasal dari makhluk hidup lain.

Semboyannya “omne vivum ex ovo, omne vivum ex vivo”, yang artinya kejadian makhluk hidup berasal dari telur, kejadian makhluk hidup berasal dari makhluk hidup yang sudah ada. Pada percobaan F. Redi menggunakan daging. Ternyata hasilnya Botol I (daging ditutup rapat) tidak ada mikroba, Botol II (ditutup dengan kain kasa) ada sedikit mikroba, Botol III (daging tidak ditutup) hasilnya banyak mikroba.

Spallanzani mengadakan percobaan dengan air kaldu yang perlakuannya sama seperti percobaan F. Redi. Hasilnya sama dengan percobaan F. Redi.

Louis Pasteur mengadakan percobaan dengan air kaldu yang ditempatkan pada labu berleher angsa. Hasil percobaannya sama dengan apa yang dilakukan F. Redi dan Spallanzani, yaitu menolak teori Abiogenesis.

VIRUS

Penelitian tentang mikoorganisme diawali sejak ditemukannya mikroskop oleh Antony van Leeuwenhoek (1632–1723). Begitu pula dengan penelitian tentang virus. Pada abad XIX dan abad XX penelitian penyakit yang disebabkan oleh virus ditujukan pada materi yang terkandung dalam virus, misalnya substansi yang bersifat racun serta senyawa kimia dan enzim yang menimbulkan kerusakan organisme yang menjadi inangnya.

Pada tahun 1935  Wendell M. Stanley, seorang ahli biokimia Amerika, meneliti penyakit mosaik pada daun tembakau. Dalam penelitian tersebut digunakan satu ton daun tembakau yang terinfeksi oleh penyakit mosaik. Dari penelitian tersebut ditemukan kristal berbentuk jarum. Kristal tersebut disimpan dalam botol dan tidak menunjukkan adanya aktivitas kehidupan. Saat kristal tersebut dilarutkan, larutannya diusapkan pada permukaan daun
tembakau yang sehat. Kemudian, daun sehat tersebut terserang penyakit mosaik. Stanley adalah orang yang menamakan virus itu “Tobacco Mosaic Virus” (TMV) dan penyakitnya dinamakan penyakit mosaik. Sebelumnya, orang tidak menyebutnya penyakit mosaik. Pada tahun 1946, Wendell M. Stanley menerima hadiah nobel dalam bidang kimia.

1. Ciri dan Struktur VirusApakah virus dikelompokkan sebagai makhluk hidup atau benda mati? Jika berada di luar sel hidup, virus tidak dapat bergerak, tumbuh atau bereproduksi sehingga di luar sel hidup virus dikelompokkan sebagai makhluk tak hidup. Sebaliknya, jika virus ada di dalam sel makhluk hidup lain, seperti tumbuhan, hewan, atau manusia, virus dapat tumbuh dan bereproduksi sehingga dikatakan bahwa virus adalah makhluk hidup. Oleh karena itu, virus dikategorikan sebagai peralihan dari makhluk tak hidup ke makhluk hidup.

Berikut adalah ciri-ciri umum yang dimiliki oleh virus.

• Virus berukuran sangat kecil, berkisar 0,05N m–0,2N m (1N m = 1/1000 mm). Oleh karena itu, virus hanya dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop elektron.
• Tubuh virus terdiri atas selubung dan bahan inti. Bahan inti berupa RNA (Ribonucleic acid) atau DNA ( Deoxiribonucleic acid).
• Virus tidak mempunyai membran dan organel-organel sel yang penting bagi kehidupan.
• Virus hanya dapat bereproduksi jika berada dalam sel hidup atau jaringan hidup.
• Virus dapat dikristalkan layaknya benda mati. Virus tersusun dari asam nukleat, yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) atau asam ribonukleat (RNA) yang dibungkus oleh selubung protein yang disebut  kapsid.
• Bentuk virus bermacam-macam, ada yang berbentuk batang, bola atau bulat, berbentuk peluru, dan beberapa berbentuk huruf T seperti pada virus bakteriofage.

 

Disebut bakteriofage karena virus ini menyerang bakteri. Tubuh virus bakteriofage terdiri atas kapsid, kepala, isi, dan ekor.
a. Kapsid merupakan lapisan pembungkus tubuh virus yang berfungsi memberi bentuk tubuh virus dan melindungi virus dari kondisi lingkungan sekitarnya.
b. Kepala virus berisi materi genetik (asam nukleat), yaitu DNA atau RNA.
c. Ekor merupakan bagian tubuh virus yang penting untuk melekatkan diri dengan sel inang serta untuk memasukkan materi genetik virus ke dalam sel inang tersebut (Keeton and Gould, 1986: 734).

2. Reproduksi Virus
Virus hanya dapat bereproduksi dalam sel hidup atau jaringan hidup lain. Cara reproduksi virus ada dua macam, yaitu melalui daur litik  dan daur lisogenik .
a. Daur Litik
Daur litik yang dilakukan oleh virus  sebagai berikut.

1) Virus menempel pada bakteri.
2) Dinding sel bakteri dilarutkan oleh enzim dari virus. Melalui lubang yang sudah dilarutkan oleh enzim virus tersebut, DNA virus dimasukkan ke dalam bakteri. Tahap ini disebut penetrasi.
3) DNA virus mengambil alih tugas DNA bakteri dan menggunakan metabolik bakteri untuk menghasilkan komponen-komponen virus, seperti kapsid, ekor, serabut ekor, dan kepala. Setiap komponen fage kemudian bersatu dalam proses pematangan. Virus baru yang terbentuk dapat mencapai jumlah 200–1.000 virus.  

4) Virus yang baru terbentuk mengeluarkan enzim lisozimnya untuk menghancurkan dinding sel bakteri. Setelah dinding bakteri hancur atau lisis, virus-virus baru dapat keluar dan menyerang sel-sel bakteri lainnya. Akhirnya, bakteri mengalami kematian. Virus yang telah menginfeksi sel lain pun mengulangi siklus litiknya kembali. Siklus litik yang menghasilkan virus-virus baru ini hanya membutuhkan waktu lebih kurang 20 menit untuk setiap siklusnya.

b. Daur Lisogenik
Tidak semua virus yang masuk ke dalam sel makhluk hidup lain langsung menghancurkan dinding sel tersebut dan membuat sel tersebut lisis. DNA virus yang masuk dalam bakteri menjadi bagian DNA inang melalui rekombinasi. Meskipun menjadi bagian DNA inang, namun virus tidak langsung mengambil alih metabolisme sel inang. Siklus seperti ini disebut daur lisogenik.

Urutan prosesnya adalah sebagai berikut.
1) Virus hidup pada tempat yang spesifik pada permukaan tubuh sel bakteri. Setelah melisiskan dinding sel, virus melakukan penetrasi materi genetik DNA ke dalam tubuh bakteri.
2) DNA kemudian menyisip ke dalam DNA bakteri dan membentuk profage.
3) Jika bakteri membelah diri, profage ikut membelah sehingga anakan sel bakteri pun mengandung profage. Hal ini berlangsung terus-menerus sehingga jumlah bakteri yang mengandung profage menjadi amat banyak. Jika keadaan lingkungan mendukung, virus akan mengalami pematangan sehingga memasuki keadaan litik.
4) Virus-virus baru pun dibentuk dan siap menyerang sel-sel lainnya.

Transport pada sel

Proses transport melalui membran terjadi melalui 2 mekanisme, yaitu transport aktif dan transport pasif. Transport pasif terjadi tanpa memerlukan energi sedangkan transport aktif memerlukan energi.

1.      Yang termasuk transport pasif adalah :

a.       difusi sederhana.

b.      transport dengan fasilitas,

c.       transport lewat ion channel.

A.    Difusi

Difusi merupakan pergerakan senyawa dari daerah konsentrasi tinggi ke rendah. Perbedaan konsentrasi antara kedua daerah ini sering disebut sebagai “gradien konsentrasi”, difusi akan terus berlangsung sampai gradien ini telah dieliminasi. Difusi yang bergerak dari daerah konsentrasi tinggi menuju ke rendah, (dibandingkan dengan transpor aktif , yang sering melintasi dari daerah konsentrasi rendah ke daerah konsentrasi yang lebih tinggi, dan itu disebut juga "melawan gradien konsentrasi"). ketika gradien konsentrasi telah dieliminasi, maka tidak ada pertukaran maupun perubahan senyawa yang terjadi. Meskipun senyawa bisa melintasi keluarnya dari satu daerah ke daerah yang lain, maka akan di imbangi dengan pergerakan jumlah senyyawa yang sama ke arah yang berlawanan. 

Difusi secara biologis sangatlah penting, karena gradien konsentrasi dalam tubuh akan segera dibuang. Misalnya, aktivitas metabolisme yang mengkonsumsi oksigen, yang akan mengurangi konsentrasi dalam aliran darah; difusi oksigen dalam alveoli paru-paru memungkinkan untuk diisi ulang.  Sebuah proses pasif di mana suatu pencampuran acak oleh zat partikel yang terjadi karena energi kinetik.

kedua zat pertikel yang terlarut (zat terlarut) dan pelarut (larutan yang mengalami difusi).

Jika suatu zat yang terlarut dalam keadaan konsentrasinya tinggi di satu bidang larutan dan zat molekul yang terlarut akan segera menyebar ke daerah yang konsentrasinya lebih rendah. kemudian menjadi merata di seluruh larutan dan dikatakan dalam keadaan equilibrium. Partikel akan terus bergerak secara acak oleh energi kinetik, tanpa adanya perubahan konsentrasi.  Zat juga dapat menyebar melalui membran permeabel.

§  Faktor-faktor yang mempengaruhi laju difusi melintasi membran plasma

-          Keracunan dari gradien konsentrasi, semakin besar perbedaan antara kedua sisi membran semakin tinggi tingkat difusi.

-          Suhu, Semakin tinggi suhu, semakin cepat laju difusi.

-          Massa zat menyebarkan Semakin besar penyebaran massa partikel, semakin lambat laju difusinya.

-          Luas permukaan, Semakin besar luas permukaan membran yang tersedia, semakin cepat lajunya difusi.

Misalnya: kantung udara dari paru-paru memiliki luas permukaan yang besar untuk difusi oksigen dari udara ke dalam penyakit paru-paru. Beberapa diantaranya seperti emfisema, yang mengurangi area permukaan, dapat memperlambat laju difusi oksigen dan mudah kesulitan dalam bernapas.

-          Jarak Difusi, Semakin besar jarak dimana difusi harus terjadi, lama waktu yang dibutuhkan. Difusi yang melintasi membran plasma hanya membutuhkan beberapa sekian detik, karena cairan membran pneumonia terkumpul dalam paru-paru, cairan tambahan dapat meningkatkan jarak difusi karena oksigen harus bergerak melalui kedua cairan membran untuk mencapai darah.

ü  Difusi melalui lapisan ganda pada lipid.

-          Struktur kerangka dasar selaput plasma lipid merupakan lapisan ganda.

-           Non polar, molekul hidrofobik berdifusi bebas melalui lapisan ganda lipid membran plasma sel dengan bantuan protein. Misalnya: O 2, CO 2, gas Nitrogen, asam lemak, steroid, vitamin yang larut dalam lemak.

Misalnya: Pergerakan oksigen dan karbon dioksida antara darah dan badan sel. dan

Pergerakan oksigen dan karbondioksida antara darah dan udara selama proses

pernafasan.

ü  Difusi ion melalui membran.

-          Saluran membran sebagian besar melalui saluran ion.

-          Setiap ion dapat berdifusi melintasi membran hanya pada tempat-tempat tertentu  Dalam plasma membran, saluran ion selektif yang paling banyak adalah Kalium atau saluran ion. Klorida tersedia untuk ion natrium dan kalsium.

-          Difusi ion umumnya lebih lambat daripada difusi melalui lipid bilayer. Walaupun

lebih dari satu juta ion kalium tetap dapat mengalir melalui saluran K dalam satu detik!

-           sebuah saluran dikatakan sebagai gerbang dari saluran protein bertindak sebagai "plug" atau "gerbang", dalam mengubah bentuk dengan cara membuka dan menutup pori-pori.

-          Ketika gerbang saluran terbuka, ion berdifusi masuk atau keluar dari sel, maka turunlah gradien konsentrasi kimianya ..

-          membran plasma dari berbagai perbedaan jenis sel yang memiliki jumlah saluran ion dan menunjukkan permeabilitas yang berbeda dalam berbagai macam ion.

B.    Difusi Terfasilitas

Transport dengan cara difusi fasilitas mempunyai perbedaan dengan difusi sederhana yaitu difusi fasilitas terjadi melalui carrier spesifik dan difusi ini mempunyai kecepatan transport maksimum (Vmax). Suatu bahan yang akan ditransport lewat cara ini akan terikat lebih dahulu dengan carrier protein yang spesifik, dan ikatan ini akan membuka channel tertentu untuk membawa ikatan ini ke dalam sel. Jika konsentrasi bahan ini terus ditingkatkan, maka jumlah carrier akan habis berikatan dengan bahan tersebut sehingga pada saat itu kecepatan difusi menjadi maksimal (Vmax). Pada difusi sederhana hal ini tidak terjadi, makin banyak bahan kecepatan transport bahan maakin meningkat tanpa batas.

C.    Transport­ Ion­­ Channel

Transport lewat ion channel khusus bagi ion-ion yang sulit ditransport secara difusi akibat muatan listriknya. Ion channel ini mempunyai sifat yang sangat selektif dan terbukanya channel tersebut akibat potensial listrik sepanjang membran sel dan melalui ikatan channel dengan hormon atau neurotransmitter.

Osmosis adalah perpindahan air melalui membran permeabel selektif dari bagian yang lebih encer ke bagian yang lebih pekat. Membran semipermeabel harus dapat ditembus oleh pelarut, tapi tidak oleh zat terlarut, yang mengakibatkan gradien tekanan sepanjang membran.

D.               Osmosis merupakan suatu fenomena alami, tapi dapat dihambat secara buatan dengan meningkatkan tekanan pada bagian dengan konsentrasi pekat menjadi melebihi bagian dengan konsentrasi yang lebih encer. Osmosis akan berhenti apabila konsentrasi kedua zat sama (isotonis).

Misalnya ,sel darah merah ditempatkan di lauran yang lebih encer maka air akan akan masuk ke dalam sel darah merah, sehingga sel darah merah akan menggembung atau pecah. Namun kalau darah ditempatkan di larutan yang lebih pekat, misalkan garam, maka sel darah merah akan mengerut karena air di dalam darah akan tersedot keluar.

Dalam Osmosis molekul yang masuk akan menambah volume dan tekanan , tekanan ini diebut tekanan osmosis karena ditimbulkan oleh pergerakan air dengan cara osmosis. Pergerakan air dalam sistem osomosis dikendalikan energi bebas pelarut.Sehingga makin pekat larutan, makin kecil energi bebas. Air bergerak dari larutan yang berenergi bebas lebih besar atau encer ke larutan yang lebih pekat. Tekanan Osmosis terhadap dinding sel dinamakan tekanan turgor.

Osmosis merupakan proses perpindahan atau pergerakan molekul antara zat pelarut, dari larutan yang konsentrasi zat pelarutnya tinggi menuju larutan yang konsentrasi zat pelarutnya rendah melalui selaput atau membran selektif permeabel atau semi permeabel.

Dalam sistem kehidupan, Pelarut merupakan air yang digerakkan oleh osmosis melalui membran plasma dari permukaan air yang konsentrasinya tinggi menuju ke permukaan yang konsentrasinya rendah. Dengan kata lain, air bergerak melalui selaput selektif permiabel dari permukaan konsentrasi pelarutnya yang lebih rendah ke permukaan konsentrasi pelarutnya yang lebih tinggi.

Molekul air dalam melewati membran plasma terdapat 2 cara yaitu:

-          Pergerakan melalui lapisan ganda lipid.

-          Pergerakan melalui aquaporins (membran protein integral yang dapat berfungsi sebagai saluran air.

-          Osmosis hanya terjadi ketika membran permeabel terhadap air tetapi tidak untuk pelarut tertentu.

-          Tekanan osmosis

-          Tekanan hidrostatis

-          Pengukuran tonisitas adalah untuk mengukur dan mengubah volume sel dari kadar air.

2.      Transportasi aktif

Merupakan kebalikan dari transpor pasif dan bersifat tidak spontan. Arah perpindahan dari transpor ini melawan gradien konsentrasi. Transpor aktif membutuhkan bantuan dari beberapa protein. Contoh protein yang terlibat dalam transpor aktif ialah channel protein dan carrier protein, serta ionophore

Transport aktif terbagi atas transport aktif primer dan sekunder. Transport aktif sekunder juga terdiri atas co-transport dan counter transport (exchange).

Transport aktif primer memakai energi langsung dari ATP, misalnya pada Na-K pump dan Ca pump. Pada Na-K pump, 3 Na akan dipompa keluar sel sedang 2 K akan dipompa kedalam sel. Pada Ca pump, ca akan dipompa keluar sel agar konsentrasi Ca dalam sel rendah.

Pada transpor aktif diperlukan adanya protein pembawa atau pengemban dan memerlukan energi metabolik yang tersimpan dalam bentuk ATP. selama transpor aktif, molekul diangkut melalui gradien konsentrasi. Transpor aktif dibedakan menjadi dua, yaitu transpor aktif primer dan sekunder.

1. Transpor aktif primer secara langsung berkaitan dengan hidrolisis ATP yang akan menghasilkan energi untuk transpor ini. contoh transpor aktif primer adalah pompa ion Na- dan ion K+.

Konsentrasi ion K+ di dalam sel lebih besar dari pada di luar sel, sebaliknya konsentrasi ion Na+ diluar sel lebih besar daripada di dalam sel. Untuk mempertahankan kondisi tersebut, ion-ion Na- dan K+ harus selalu dipompa melawan gradien konsentrasi dengan energi dari hasil hidrolisis ATP. Tiga ion Na+ dipompa keluar dan dua ion K+ dipompa ke dalam sel. Untuk hidrolis ATP diperlukan ATP-ase yang merupakan suatu protein transmembran yang berperan sebagai enzim.

Pada proses counter transport/exchange, masuknya ion Na ke dalam sel akan menyebabkan bahan lain ditransport keluar. Misalnya pada Na-Ca exchange dan Na-H exchange. Pada Na-Ca exchange, 3 ion Na akan ditransport kedalam sel untuk setiap 1 ion Ca yang ditransport keluar sel, hal ini untuk menjaga kadar Ca intrasel, khususnya pada otot jantung sehingga berperan pada kontraktiitas jantung. Na-H exchange terutama berperan mengatur konsentrasi ion Na dan Hidrogen dalam tubulus proksimal ginjal, sehingga turut mengatur pH dalam sel.