RUANG LINGKUP BIOLOGI
- OBJEK DAN RAGAM PERSOALAN BIOLOGI DARI BERBAGAI TINGKAT ORGANISASI KEHIDUPAN
>>Tujuan
: Setelah mempelajari kegiatan ini Anda diharapkan dapat:
mendeskripsikan objek-objek dan persoalan Biologi pada tingkat molekul,
sel, jaringan, organ, individu, populasi, ekosistem dan bioma.
Uraian
Anda tentu telah mengetahui bahwa Biologi adalah cabang IPA yang khusus mempelajari makhluk hidup dan gejala kehidupannya. Kajian atau bahasan dalam Biologi sangatlah luas, meliputi seluruh makhluk hidup, baik yang uniseluler maupun yang multiseluler, baik yang hidup di darat, di laut, di udara, maupun di dalam tanah. Singkatnya segala sesuatu yang memiliki “hidup” menjadi bahan kajian biologi.
Objek atau kajian dalam biologi yang sangat luas atau beragam itu kini telah dikelompokkan atau diklasifikasikan oleh para ahli Biologi menjadi 5 Kingdom (Animalia, Plantae, Fungi, Protista, dan Monera). Selain kelima kingdom tersebut ada satu objek lain yang juga dikaji dalam Biologi, yaitu Virus. Virus dipisahkan dari kelima kingdom karena tubuh virus tidak tersusun oleh sel melainkan oleh asam nukleat yang diselubungi protein dan belum merupakan sel. Sedangkan kelima kingdom tubuhnya sudah berupa sel (bagi organisme uniseluler) ataupun tersusun atas banyak sel (bagi organisme multiseluler).
Kelima kingdom diklasifikasikan berdasarkan karakteristik yang khas dari masing-masing organisme-organisme yang menyusunnya. Pengelompokkan ini sesuai dengan sistem klasifikasi yang dikemukakan oleh Robert H. B. Whittaker pada tahun 1969. Perhatikan Tabel 1 berikut mengenai Klasifikasi Makhluk Hidup menurut Whittaker.
Tabel 1. Klasifikasi mahluk hidup menurut Robert H. B. Whittaker
Bahkan dalam perkembangan terakhir, dunia makhluk hidup diklasifikasikan menjadi 6 kingdom (kerajaan) yaitu: Plantae, Animalium, Fungi, Protista, Archaebacteria, dan Eubacteria. Objek-objek kajian tersebut selanjutnya semakin berkembang seiring dengan kemajuan IPTEK, sehingga kajian masing-masing objek semakin kompleks atau rumit. Adapun kajian tersebut meliputi berbagai tema persoalan biologi antara lain menurut Biological Science Curriculum Study (B.S.C.S.), 1996 adalah sebagai berikut:
- Evolusi: bentuk-bentuk dan hasil-hasil perubahan.
- Interaksi dan saling ketergantungan.
- Genetika berkelanjutan.
- Pemeliharaan dari suatu keseimbangan yang dinamis.
- Pertumbuhan, perkembangan dan diferensiasi.
- Energi, materi dan organisasi.
- Ilmu Pengetahuan Alam, Teknologi dan Masyarakat.
Untuk memudahkan mempelajari tema tersebut ataupun melandasi suatu penelitian, objek-objek tersebut dipilah-pilah menurut tingkatan-tingkatan yaitu mulai dari tingkatan molekuler, sel, jaringan, organ, individu, populasi, komunitas, ekosistem, hingga tingkatan bioma, dimana antar tingkatan tersebut saling berhubungan. Coba perhatikan gambar berikut ini:
Gambar 1. Ruang Lingkup Biologi
A. Organisasi Tingkat Molekul dan Sel
Para ahli biologi telah mempelajari tingkat-tingkat organisasi ini selama berabad-abad. Dalam abad ini dimana alatdan teknik sudah canggih, para biologiwan dapat menyingkap lebih jauh ke dalam kerumitan benda-benda hidup. Mikroskop elektron salah satunya, yang dapat menyingkapkan derajat struktur sub selular organel serta organisasinya. Perhatikanlah gambar 1 berikut ini, mikroskop cahaya dapat memperbesar benda/objek hingga 2000 kali, sedangkan mikroskop elektron dapat memperbesar benda/objek hingga 500.000 kali.
a
b
Gambar 2. Jenis mikroskop: (a) mikroskop cahaya, dan (b) mikroskop elektron
Dengan alat dan teknik kimia pun, struktur sub selular (organel) ini dapat dipisahkan lagi menjadi makro molekul, molekul yang lebih sederhana, bahkan hingga atom-atom (proton, neutron, dan elektron) yang membangunnya. Telah diketahui bahwa salah satu ciri yang paling khas pada organisme hidup adalah bahwa organisme dibangun oleh molekul yang mengandung atom karbon (C = carbon), hidrogen (H), dan oksigen (O). Kimia senyawa-senyawa karbon itu selanjutnya disebut Kimia Organik. Batuan (benda mati) dapat juga terjadi dari atom-atom karbon tetapi hanyalah jika proses kehidupan telah menjadi batuan fosil. Namun organisasi atom dan molekul dalam organisme hidup jauh lebih dinamik dari pada yang terdapat dalam benda mati seperti batuan.
Tubuh organisme hidup tersusun atas molekul organik, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H), dan aksigen (O). Molekul organik ini ada 4 macam atau golongan yaitu:
1. Molekul lipid.
Molekul ini mengandung sejumlah besar atom karbon, hidrogen, serta oksigen, dan kadang kala ditambah Nitrogen dan Posfor. Di dalam sel terdapat bermacam jenis lipid, diantaranya adalah lemak, fosfolipid dan steroid. Lemak, baik lemak jenuh (yang berasal dari hewan) maupun lemak tak jenuh (yang berasal dari minyak tumbuhan) merupakan sumber cadangan energi bagi organisme hidup. Fosfolipid merupakan bagian penting penyusun membran sel. Perhatikan gambar 3 mengenai struktur membran sel. Steroid misalnya kolesterol merupakan bahan baku pembuatan garam-garam empedu, vitamin D dan beberapa hormon (estrogen, progesteron, dan testosteron). Garam-garam empedu penting untuk mengemulsi lemak agar lemak yang kita makan dapat tercerna dan terserap usus kita. Bila kadar kolesterol dalam darah berlebihan akan menjadi penyebab utama peyakit jantung koroner (penyumbatan pembuluh nadi tajuk atau arteri koronaria).
Gambar 3. Membran plasma.
(a) transmisi elektron yang menunjukkan permukaan membran sel,
(b) struktur membran plasma, dibangun oleh lipid, protein dan karbohidrat.
2. Molekul karbohidrat.
Molekul ini mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen. Contoh karbohidrat adalah glukosa. Glukosa ini merupakan sumber energi atau bahan bakar terpenting bagi organisme hidup. Glukosa ini juga merupakan monomer atau unit/satuan penyusun polimer karbohidrat seperti pati dan selulosa. Pati yang merupakan polimer dari glukosa, ada 2 macam yaitu amilosa dan amilopektin. Pati tidak dapat larut dalam air jadi dapat dimanfaatkan sebagai depot penyimpanan glukosa. Tumbuhan yang kelebihan glukosa akan merubahnya menjadi pati sebagai makanan cadangan. Pati banyak terdapat dalam kentang, padi, jagung dan gandum. Seperti halnya dengan pati, selulosa adalah suatu polisakarida dengan glukosa sebagai monomernya. Tetapi bentuk ikatan antarglukosanya berbeda dengan ikatan antar glukosa pada pati. Ikatan antarglukosa pada selulosa sedemikian rupa menghasilkan suatu molekul yang panjang, lurus, kaku dan rapat, sehingga selulosa berbentuk rangkaian serat yang panjang dan kaku, suatu bahan baku yang sempurna sebagai penyusun dinding sel tumbuhan. Perhatikan perbedaan pati dengan selulosa pada sel tumbuhan pada gambar 4 berikut ini.
Gambar 4. a. Butir-butir pati dalam sel-sel cadangan makanan,
perhatikan dinding-dinding selnya.
Gambar 4. b. Serat (fibril) selulosa dalam dinding sel Alga hijau; pembesaran 17000 kali.
3. Molekul protein.
Molekul ini adalah makro molekul yang polimer (dibangun oleh asam amino sebagai monomernya) dan tidak bercabang. Tersusun dari unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H) oksigen (O) dan nitrogen (N), dan kadang-kadang disertai unsur sulfur (S), dan posfor (P). Kira-kira 50% dari berat kering organisme hidup adalah protein. Protein dalam organisme hidup ini ada yang berperan sebagai enzim, sebagai sumber energi misalnya untuk pergerakan otot, ada yang bertanggung jawab atas pengangkutan materi melalui peredaran darah misalnya hemoglobin dan zat anti bodi, ada pula yang berperan sebagai persediaan makanan misalnya ovalbumin pada putih telur dan kasein pada susu. Protein juga merupakan bahan untuk perbaikan, pertumbuhan dan pemeliharaan struktur sel dari organ tubuh. Terdapat 20 macam asam amino yang membentuk berbagai macam protein dalam tubuh organisme hidup.
4. Molekul asam nukleat.
Molekul ini merupakan satu-satunya molekul yang membawa informasi genetik organisme hidup. Terdapat 2 golongan besar asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Kedua asam ini adalah polimer linier yang tidak bercabang, dengan nukleotida sebagai monomernya. Satu nukleotida tersusun atas 3 bagian yaitu:
Gambar 5. Macam-macam Komponen Penyusun DNA: (a) Gula 5 Karbon (2-deoksiribosa); (b) Basa Nitrogen; dan (c) Gugus Fosfat.
Gambar 6. Macam-macam nukleotida, (a) deoksiguanosin, (b) deoksiadenosin,
(c) deoksisitidin, dan (d) deoksitimidin
Kini Anda telah memahami bahwa pada organisme hidup, atom-atom berikatan membentuk molekul. Molekul-molekul ini tersusun ke dalam sistem interaksi yang kompleks yang kemudian membentuk sebuah sel. Dengan kata lain, molekul-molekul organik tersebut bergabung membentuk organel-organel sel, kemudian berbagai organel tersebut saling berinteraksi membentuk satu kesatuan terkecil dari makhluk hidup/organisme yang disebut Sel. Kita kenal ada sel hewan dan sel tumbuhan. Perhatikanlah kedua macam sel itu pada gambar 6 berikut ini. Bandingkan perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan tersebut.
Gambar 7. Sel: (a) sel hewan, dan (b) sel tumbuhan
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa sebuah sel dibangun oleh komponen-komponen berikut: air, ion-ion anorganik, makromolekul (protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat/polisakarida), dan mikromolekul (asam amino, asam lemak, nukleotida, dan glukosa).
Telah Anda ketahui bahwa seluruh aktivitas sel dikendalikan oleh nukleus. Tahukah Anda materi atau molekul apakah yang terdapat di dalam nukleus? Ya benar, di dalam nukleus terdapat dua macam molekul atau materi hereditas yakni asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA ini sering dihubungkan dengan gen. Apakah gen itu? Gen adalah bagian tertentu dalam untaian DNA yang dapat mengkodekan protein fungsional di dalam sel. Melalui protein-protein yang dikodekan oleh DNA inilah semua proses di dalam sel dapat berlangsung secara teratur. Kedua materi hereditas ini akan Anda pelajari lebih mendalam di kelas III
Sel sebagai unit fungsional dan unit struktural terkecil pada organisme multiseluler akan selalu memperlihatkan ciri-ciri hidup, diantaranya adalah:
1. Mampu bereproduksi atau menghasilkan keturunan melalui pembelahan diri secara mitosis atau meiosis
2. Mampu memperoleh atau menghasilkan energi untuk kehidupannya melalui serangkaian proses respirasi sel di dalam mitokondria, energi ini berbentuk adenosin triphosphat (ATP).
3. Mampu memberikan respons/tanggapan terhadap stimulus/rangsang.
4. Mampu melakukan pencernaan intra seluler (digestive) dan pengeluaran (ekskresi) melalui serangkaian proses seperti pada gambar 7 ini:
Gambar 8. Mekanisme sel dalam memasukan dan mengeluarkan zat yang dibutuhkan
dan zat sisa pencernaan.
5. Mampu bertumbuh dan berkembang bahkan berdiferensiasi. Sel-sel anak hasil pembelahan sel (mitosis) akan tumbuh hingga mencapai ukuran tertentu, kemudian mulai berkembang, berdiferensiasi atau berspesialisasi (berubah bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu). Sebagai contoh; di dalam tubuh manusia terdapat bermacam-macam sel yang berdiferensiasi menyusun suatu jaringan. Dari manakah berbagai macam sel tubuh kita berasal? Yaitu dari sebuah sel yang dinamakan zigot. Pada saat zigot berumur 24 jam, ia mulai membelah diri secara mitosis dan berulang-ulang, hingga membentuk struktur yang disebut Morula, lalu Blastula kemudian Gastrula. Pada saat fase gastrula inilah mulai terjadi diferensiasi sel-sel menjadi jaringan-jaringan dan organ-organ.
Adapun kemajuan IPTEK di bidang Biologi Sel dan Molekuler saat ini telah dapat memecahkan banyak persoalan di masyarakat. Misalnya, melalui serangkaian penelitian ahli-ahli Biologi telah dapat mengidentifikasi jenis virus HIV, virus SARS, ataupun virus flu burung yang akhir-akhir ini mewabah dan membuat kecemasan di kalangan masyarakat. Setelah diidentifikasi, para ahli pun kemudian melakukan serangkaian penelitian lagi dalam upaya pencarian vaksin atau obatnya.
Para ahli biologi juga telah dapat mengetahui susunan DNA dalam sel dengan alat PCR (Polymerase Chain Reaction), dan berhasil mengidentifikasi gen-gen yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan organ tubuh tertentu pada mamalia.
Akhir-akhir ini pun banyak beredar tanaman-tanaman transgenik (yaitu tanaman yang sel-selnya mengandung gen sisipan dari organisme lain dengan tujuan tertentu). Dengan teknik transgenik, tanaman dapat direkayasa memiliki kemampuan mengikat Nitrogen bebas dari udara tanpa harus diberikan pupuk. Ataupun mempu menghasilkan insektisida dalam tubuhnya sendiri sehingga tidak perlu lagi diberikan semprotan insektisdida.
Demikian pula halnya dengan hewan/ternak transgenik, telah dihasilkan ayam petelur, ayam pedaging, sapi pedaging, maupun domba yang mampu memproduksi air susu yang komposisinya mirip dengan ASI manusia. Dan masih banyak lagi penemuan-penemuan di bidang Biologi Sel dan Molekuler lainnya yang bermanfaat bagi manusia. Dapatkah Anda memberikan contoh kemajuan atau penemuan di bidang Biologi Sel dan Molekuler lainnya? Cobalah Anda cari di surat kabar, majalah, atau sumber lainnya, kemudian jadikan klipping agar dapat menambah pengetahuan dan memperluas wawasan Anda.
B. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan dan Organ
Organisasi kehidupan tingkat ini tidak dimiliki oleh organisme uniseluler, tetapi hanya dimiliki oleh organisme multiseluler. Mengapa? Ya, karena seluruh aktivitas hidup pada organisme uniseluler dilaksanakan oleh sel itu sendiri. Sedangkan pada organisme multiseluler aktivitas hidup dilaksanakan oleh banyak sel yang terorganisasi atau teratur dan saling berhubungan dengan baik hingga menjadi satu kesatuan fungsi membentuk satu tubuh individu.
Organisasi kehidupan setelah tingkat molekul dan sel adalah tingkat jaringan dan organ. Apakah yang dimaksud dengan jaringan dan organ? Ya bagus! Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang bentuknya sama untuk melaksanakan suatu fungsi tertentu. Sedangkan Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang mampu melaksanakan satu fungsi tertentu.
Pada dunia hewan tingkat tinggi dan manusia terdapat 5 macam jaringan dasar penyusun tubuhnya. Kelima jaringan tersebut adalah jaringan: epitelium, otot, ikat, tulang dan saraf. Sedangkan pada dunia tumbuhan terdapat 7 macam jaringan dasar penyusun tubuh. Ketujuh jaringan dasar tersebut adalah jaringan: epidermis, parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis, xilem dan floem.
Contoh jaringan pada hewan dan manusia adalah jaringan saraf. Jaringan saraf ini tersusun oleh sel-sel saraf (neuron), yang bertugas menghantarkan impuls. Dan contoh jaringan pada tumbuhan tingkat tinggi adalah jaringan xilem yang tersusun oleh sel-sel xilem, yang bertugas membawa air dan garam mineral dari tanah sampai ke daun.
Dapatkah Anda menyebutkan contoh organ pada hewan dan manusia? Bagus! Contoh organ pada hewan dan manusia adalah usus, jantung, paru-paru, hati, lambung, mata, dan sebagainya. Marilah kita bahas salah satu contoh organ pada tubuh hewan dan manusia tersebut, yaitu usus halus.
Usus halus tersusun oleh beberapa macam jaringan yang masing-masing mempunyai fungsi tertentu, yaitu jaringan: epitelium, ikat, otot polos, dan saraf. Jaringan epitelium berfungsi membungkus villi, mensekresikan mukus dan mengabsorpsi air serta zat-zat gizi makanan. Jaringan ikat yang dalam hal ini berupa pembuluh darah bersama dengan epitelium berfungsi mengangkut sari makanan. Jaringan otot berfungsi untuk melakukan gerak peristaltis dibawah stimulus saraf otonom. Dan jaringan saraf berfungsi mengorganisir kerja ketiga jaringan tadi. Struktur kompleks usus halus ini mempunyai satu fungsi yakni untuk mencerna dan menyerap sari-sari makanan. Perhatikanlah gambar 8 berikut ini.
Gambar 9. Penampang membujur dan melintang usus halus
Lalu bagaimanakah halnya dengan organ pada tumbuhan tingkat tinggi? Ya betul, organ pada tumbuhan tingkat tinggi tidak sebanyak organ pada hewan tingkat tinggi dan manusia. Organ pada tumbuhan hanyalah akar, batang, daun, bunga dan buah. Organ pada tumbuhan ini juga tersusun oleh beberapa macam jaringan. Marilah kita bahas salah satu organ pada tumbuhan tersebut sebagai contoh, yaitu daun.
Ketika belajar di SMP tentu Anda sudah mempelajari jaringan-jaringan penyusun daun bukan? Dapatkah Anda sebutkan jaringan apa saja yang menyusun organ daun? Dan apakah fungsi dari masing-masing jaringan tersebut? Bagus! Sekarang, dengan memperhatikan gambar 9, temukan jaringan-jaringan berikut: epidermis atas, palisade, bunga karang, dan epidermis bawah. Tunjukkan pula dimana letak kloroplas dan stomata.
Gambar 10. Struktur anatomi daun.
Bagaimana, Anda dapat menemukan semua jaringan-jaringan penyusun daun? Bagus. Untuk lebih memantapkan pemahaman Anda mengenai organisasi tingkat sel-jaringan-organ, kerjakanlah kegiatan praktikum/kerja ilmiah 1 berikut ini. Bacalah terlebih dahulu petunjuknya, persiapkan alat-bahannya, dan mulailah bekerja dengan cermat, sesuai dengan petunjuk. Bertanyalah kepada guru bina Biologi Anda jika ada hal-hal yang kurang Anda mengerti. Selamat Bekerja!
C. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu dan Populasi
Telah dijelaskan bahwa setiap organ yang tersusun atas beberapa jaringan, mempunyai fungsi-fungsi spesifik. Misalnya jantung untuk memompa darah, paru-paru untuk respirasi, lambung untuk mencernakan makanan, usus halus untuk menyerap sari-sari makanan, otak untuk berpikir serta mengatur seluruh aktivitas organ, dan sebagainya.
Walaupun masing-masing organ menjalankan fungsinya sendiri-sendiri, namun antara organ yang satu dengan organ yang lain saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Misalnya, agar jantung dapat memompa darah, maka jantung membutuhkan energi dan oksigen sebagai bahan bakarnya. Energi diperoleh dari nutrisi yang dicerna oleh lambung dan diserap oleh usus kemudian diantarkan oleh darah. Sedangkan oksigen diperoleh dari paru-paru yang juga diantarkan oleh darah. Proses-proses serupa ini juga terjadi pada organ-organ lainnya.
Begitu pula pada tumbuhan, fungsi dan kerja daun, batang serta akar sangat saling terkait atau berhubungan dan mempengaruhi. Agar dapat berfotosintesis, menghasilkan karbohidrat dan oksigen, daun membutuhkan air dan garam mineral dari tanah serta karbondioksida dari udara. Bagaimanakah air dan garam mineral dari tanah dapat sampai ke daun? Untuk itu daun membutuhkan kerja serta fungsi akar yang menyerap air dan mineral dari dalam tanah dan kemudian diangkut melalui batang ke daun oleh xylem. Sedangkan CO2 diperoleh ari udara melalui stomata dari daun.
Dapatlah kita simpulkan kini bahwa untuk menjalankan fungsinya, suatu organ akan melibatkan organ-organ lainnya. Hal ini menimbulkan pengelompokan kerja organ-organ yang memiliki suatu fungsi khusus, dan yang kemudian kita kenal sebagai Sistem Organ. Jadi apakah artinya sistem organ? Ya bagus, sistem organ adalah kumpulan beberapa organ dengan sistem tertentu untuk melaksanakan fungsi hidup tertentu.
Adapun posisi berbagai organ di dalam tubuh hewan dan manusia disesuaikan dengan fungsinya sebagai pembentuk sistem organ tertentu. Misalnya paru-paru; organ ini terletak di rongga dada berhubungan dengan trakea dan berfungsi dalam sistem respirasi; hati terletak di rongga perut dekat dengan lambung, pankreas, dan usus, dan berfungsi dalam sistem pencernaan. Perhatikan posisi paru-paru dan hati pada gambar 10 berikut.
Gambar 11. Sistem pencernaan, dan respirasi pada manusia
Di dalam tubuh hewan tingkat tinggi seperti vertebrata, terdapat bermacam sistem organ. Sekarang coba Anda sebutkan sistem organ pada tubuh manusia sekaligus dengan fungsinya. Kemudian cocokkan jawaban Anda tadi dengan Tabel 2 mengenai Sistem Organ berikut ini.
Tabel 2. Sistem Organ pada mamalia dan manusia.
Seluruh sistem organ tersebut saling berinteraksi, saling menunjang atau saling berpengaruh dan membentuk satu tubuh yang dikenal dengan istilah individu. Apabila terjadi gangguan pada salah satu sistem organ pada individu maka sistem organ yang lain juga mengalami gangguan. Oleh karena itu, menjaga keseimbangan fungsi suatu sistem organ berarti menjaga keselarasan kerja antara sistem organ, dan dapat menjadikan tubuh tetap sehat. Jadi individu merupakan satu organisme yang tubuhnya tersusun oleh berbagai sistem organ yang saling berhubungan.
Uji Kompetensi 1
Pilihlah satu jawaban yang paling tepat dengan memberi tanda (X) pada huruf di depan jawaban dari soal-soal berikut!
1. Tubuh organisme ini tidak tersusun oleh sel melainkan oleh asam nukleat yang diselubungi protein. Organisme ini adalah ....
A. Monera
B. Protista
C. Algae
D. Virus
E. Fungi
2. Ciri yang paling khas pada organisme hidup adalah ....
A. bereproduksi
B. digesti dan ekskresi
C. dapat bergerak dan berespon
D. tubuhnya tersusun oleh sel
E. tubuhnya dibangun oleh molekul yang mengandung atom C
3. Molekul yang termasuk molekul lipid adalah ….
A. pati, lemak, selulosa
B. lemak, fosfolipid, steroid
C. gula, steroid, asam amino
D. asam nukleat, fosfolipid, pati
E. steroid, asam nukleat, gula
4. Yang dimaksud dengan 2 golongan besar asam nukleat adalah ….
A. DNA & RNA
B. Purin & Pirimidin
C. Nukleotida & gugus fosfat
D. Gula pentosa & nukleotida
E. Asam amino & protein
5. Sel sebagai unit fungsional terkecil di dalam organisme multiseluler mampu menghasilkan energi. Organel sel yang mampu menghasilkan energi melalui respirasi sel adalah .…
A. ribosom
B. badan golgi
C. mitokondria
D. retikulum endoplasma
E. kloroplas
6. Pada cabang biologi sel dan molekuler, para ahli mampu menggandakan untai DNA sehingga dapat mengenali urutan basa nitrogen pada DNA yang dikehendaki. Alat yang digunakan untuk keperluan tersebut adalah .…
A.electroforesis
B. scanning electron microskop
C. sentrifuge
D. polimerase chain reaction (PCR)
E. spektrofotometer
7. Objek biologi yang memiliki kajian tersempit adalah ....
A. populasi
B. individu
C. jaringan
D. sel
E. molekuler
8. Proses pengangkutan air dan garam mineral dari dalam tanah ke daun pada tumbuhan dilakukan oleh sel-sel ....
A. xylem
B. ploem
C. parenkim
D. kolenkim
E. epidermis
9. Pernyataan-pernyataan berikut adalah benar, kecuali ….
A. interaksi antara individu dalam populasi disebut interaksi intra species
B. interaksi antara komunitas dengan abiotik disebut ekosistem
C. tidak semua bioma terdiri atas kumpulan produsen, konsumen dan pengurai
D. ekosistem dapat dianggap sebagai sistem.yang terbuka dan dinamis
E. proses transfer energi dalam ekosistem terjadi melalui rantai makanan dan jaring-jaring makanan
10. Usus halus tersusun atas beberapa jaringan dengan struktur dan fungsi tertentu. Jaringan pada usus halus yang berfungsi untuk absorpsi adalah .…
A. jaringan ikat
B. jaringan penghubung
C. jaringan epitel
D. jaringan saraf
E. jaringan otot
11. Interaksi antara komponen biotik dan abiotik pada suatu tempat dinamakan ....
A. populasi
B. ekosistem
C. komunitas
D. interaksi interspecies
E. predasi
12. Berikut ini yang bukan komponen abiotik adalah .…
A. air
B. cahaya
C. dekomposer
D. tanah
E. pH
13. Proses makan dan dimakan dalam urutan linier pada suatu ekosistem dinamakan ….
A. rantai makanan
B. predasi
C. siklus energi
D. jaring-jaring makanan
E. tingkat trofik
14. Ada tumbuhan yang daunnya seperti duri, batangnya menyimpan air, dan ada tumbuhan yang tubuhnya tertutup oleh kutikula yang tebal serta memiliki akar yang sangat anjang. Tumbuhan seperti ini hidup pada bioma ….
A. padang rumput
B. tiaga
C. padang pasir
D. savana
E. hutan hujan tropis
15. Sistem organ yang berfungsi mengedarkan zat-zat gizi dari usus ke seluruh tubuh adalah ….
A. sistem saraf
B. sistem hormon
C. sistem gerak
D. sistem sirkulasi
E. sistem pencernaan
16. Bioma ini memiliki tumbuhan yang heterogen dan terdapat epifit dan liana, bioma ini adalah ….
A. savana
B. taiga
C. hutan boreal
D. hutan hujan tropis
E. hutan decidous
17. Bioma ini terdapat di daerah yang iklimnya memiliki 4 musim.Bioma itu adalah ....
A. hutan konifer
B. hutan hujan tropis
C. hutan decidous
D. taiga
E. savana
18. Tindakan manusia berikut ini yang kurang hati-hati dan kurang bijaksana dapat menyebabkan kerusakan keseimbangan ekosistem, kecuali ….
A membuat kawasan industri
B. membangun perkotaan
C. menggunakan pestisida dan insektisida
D. menebangi hutan untuk diambil kayunya
E. membuat suaka alam
19. Perkembangan ekosistem menuju kedewasaan dan keseimbangan disebut ....
A bioma
B. siklus biogeokimiawi
C. homeostasis
D. efek rumah kaca
E. suksesi ekologis
20. Objek biologi yang memiliki kajian terluas adalah ….
A. bioma
B. ekosistem
C. komunitas
D. populasi
E. individu
KUNCI JAWABAN
UJI KOMPETENSI-1
1. D 11. B
2. D 12. C
3. B 13. A
4. A 14. C
5. C 15. D
6. D 16. D
7. E 17. C
8. A 18. E
9. C 19. E
10. C 20. A
Uraian
Anda tentu telah mengetahui bahwa Biologi adalah cabang IPA yang khusus mempelajari makhluk hidup dan gejala kehidupannya. Kajian atau bahasan dalam Biologi sangatlah luas, meliputi seluruh makhluk hidup, baik yang uniseluler maupun yang multiseluler, baik yang hidup di darat, di laut, di udara, maupun di dalam tanah. Singkatnya segala sesuatu yang memiliki “hidup” menjadi bahan kajian biologi.
Objek atau kajian dalam biologi yang sangat luas atau beragam itu kini telah dikelompokkan atau diklasifikasikan oleh para ahli Biologi menjadi 5 Kingdom (Animalia, Plantae, Fungi, Protista, dan Monera). Selain kelima kingdom tersebut ada satu objek lain yang juga dikaji dalam Biologi, yaitu Virus. Virus dipisahkan dari kelima kingdom karena tubuh virus tidak tersusun oleh sel melainkan oleh asam nukleat yang diselubungi protein dan belum merupakan sel. Sedangkan kelima kingdom tubuhnya sudah berupa sel (bagi organisme uniseluler) ataupun tersusun atas banyak sel (bagi organisme multiseluler).
Kelima kingdom diklasifikasikan berdasarkan karakteristik yang khas dari masing-masing organisme-organisme yang menyusunnya. Pengelompokkan ini sesuai dengan sistem klasifikasi yang dikemukakan oleh Robert H. B. Whittaker pada tahun 1969. Perhatikan Tabel 1 berikut mengenai Klasifikasi Makhluk Hidup menurut Whittaker.
Tabel 1. Klasifikasi mahluk hidup menurut Robert H. B. Whittaker
Bahkan dalam perkembangan terakhir, dunia makhluk hidup diklasifikasikan menjadi 6 kingdom (kerajaan) yaitu: Plantae, Animalium, Fungi, Protista, Archaebacteria, dan Eubacteria. Objek-objek kajian tersebut selanjutnya semakin berkembang seiring dengan kemajuan IPTEK, sehingga kajian masing-masing objek semakin kompleks atau rumit. Adapun kajian tersebut meliputi berbagai tema persoalan biologi antara lain menurut Biological Science Curriculum Study (B.S.C.S.), 1996 adalah sebagai berikut:
- Evolusi: bentuk-bentuk dan hasil-hasil perubahan.
- Interaksi dan saling ketergantungan.
- Genetika berkelanjutan.
- Pemeliharaan dari suatu keseimbangan yang dinamis.
- Pertumbuhan, perkembangan dan diferensiasi.
- Energi, materi dan organisasi.
- Ilmu Pengetahuan Alam, Teknologi dan Masyarakat.
Untuk memudahkan mempelajari tema tersebut ataupun melandasi suatu penelitian, objek-objek tersebut dipilah-pilah menurut tingkatan-tingkatan yaitu mulai dari tingkatan molekuler, sel, jaringan, organ, individu, populasi, komunitas, ekosistem, hingga tingkatan bioma, dimana antar tingkatan tersebut saling berhubungan. Coba perhatikan gambar berikut ini:
Gambar 1. Ruang Lingkup Biologi
A. Organisasi Tingkat Molekul dan Sel
Para ahli biologi telah mempelajari tingkat-tingkat organisasi ini selama berabad-abad. Dalam abad ini dimana alatdan teknik sudah canggih, para biologiwan dapat menyingkap lebih jauh ke dalam kerumitan benda-benda hidup. Mikroskop elektron salah satunya, yang dapat menyingkapkan derajat struktur sub selular organel serta organisasinya. Perhatikanlah gambar 1 berikut ini, mikroskop cahaya dapat memperbesar benda/objek hingga 2000 kali, sedangkan mikroskop elektron dapat memperbesar benda/objek hingga 500.000 kali.
a
b
Gambar 2. Jenis mikroskop: (a) mikroskop cahaya, dan (b) mikroskop elektron
Dengan alat dan teknik kimia pun, struktur sub selular (organel) ini dapat dipisahkan lagi menjadi makro molekul, molekul yang lebih sederhana, bahkan hingga atom-atom (proton, neutron, dan elektron) yang membangunnya. Telah diketahui bahwa salah satu ciri yang paling khas pada organisme hidup adalah bahwa organisme dibangun oleh molekul yang mengandung atom karbon (C = carbon), hidrogen (H), dan oksigen (O). Kimia senyawa-senyawa karbon itu selanjutnya disebut Kimia Organik. Batuan (benda mati) dapat juga terjadi dari atom-atom karbon tetapi hanyalah jika proses kehidupan telah menjadi batuan fosil. Namun organisasi atom dan molekul dalam organisme hidup jauh lebih dinamik dari pada yang terdapat dalam benda mati seperti batuan.
Tubuh organisme hidup tersusun atas molekul organik, yaitu molekul yang mengandung atom karbon (C), hidrogen (H), dan aksigen (O). Molekul organik ini ada 4 macam atau golongan yaitu:
1. Molekul lipid.
Molekul ini mengandung sejumlah besar atom karbon, hidrogen, serta oksigen, dan kadang kala ditambah Nitrogen dan Posfor. Di dalam sel terdapat bermacam jenis lipid, diantaranya adalah lemak, fosfolipid dan steroid. Lemak, baik lemak jenuh (yang berasal dari hewan) maupun lemak tak jenuh (yang berasal dari minyak tumbuhan) merupakan sumber cadangan energi bagi organisme hidup. Fosfolipid merupakan bagian penting penyusun membran sel. Perhatikan gambar 3 mengenai struktur membran sel. Steroid misalnya kolesterol merupakan bahan baku pembuatan garam-garam empedu, vitamin D dan beberapa hormon (estrogen, progesteron, dan testosteron). Garam-garam empedu penting untuk mengemulsi lemak agar lemak yang kita makan dapat tercerna dan terserap usus kita. Bila kadar kolesterol dalam darah berlebihan akan menjadi penyebab utama peyakit jantung koroner (penyumbatan pembuluh nadi tajuk atau arteri koronaria).
Gambar 3. Membran plasma.
(a) transmisi elektron yang menunjukkan permukaan membran sel,
(b) struktur membran plasma, dibangun oleh lipid, protein dan karbohidrat.
2. Molekul karbohidrat.
Molekul ini mengandung atom karbon, hidrogen dan oksigen. Contoh karbohidrat adalah glukosa. Glukosa ini merupakan sumber energi atau bahan bakar terpenting bagi organisme hidup. Glukosa ini juga merupakan monomer atau unit/satuan penyusun polimer karbohidrat seperti pati dan selulosa. Pati yang merupakan polimer dari glukosa, ada 2 macam yaitu amilosa dan amilopektin. Pati tidak dapat larut dalam air jadi dapat dimanfaatkan sebagai depot penyimpanan glukosa. Tumbuhan yang kelebihan glukosa akan merubahnya menjadi pati sebagai makanan cadangan. Pati banyak terdapat dalam kentang, padi, jagung dan gandum. Seperti halnya dengan pati, selulosa adalah suatu polisakarida dengan glukosa sebagai monomernya. Tetapi bentuk ikatan antarglukosanya berbeda dengan ikatan antar glukosa pada pati. Ikatan antarglukosa pada selulosa sedemikian rupa menghasilkan suatu molekul yang panjang, lurus, kaku dan rapat, sehingga selulosa berbentuk rangkaian serat yang panjang dan kaku, suatu bahan baku yang sempurna sebagai penyusun dinding sel tumbuhan. Perhatikan perbedaan pati dengan selulosa pada sel tumbuhan pada gambar 4 berikut ini.
Gambar 4. a. Butir-butir pati dalam sel-sel cadangan makanan,
perhatikan dinding-dinding selnya.
Gambar 4. b. Serat (fibril) selulosa dalam dinding sel Alga hijau; pembesaran 17000 kali.
3. Molekul protein.
Molekul ini adalah makro molekul yang polimer (dibangun oleh asam amino sebagai monomernya) dan tidak bercabang. Tersusun dari unsur-unsur karbon (C), hidrogen (H) oksigen (O) dan nitrogen (N), dan kadang-kadang disertai unsur sulfur (S), dan posfor (P). Kira-kira 50% dari berat kering organisme hidup adalah protein. Protein dalam organisme hidup ini ada yang berperan sebagai enzim, sebagai sumber energi misalnya untuk pergerakan otot, ada yang bertanggung jawab atas pengangkutan materi melalui peredaran darah misalnya hemoglobin dan zat anti bodi, ada pula yang berperan sebagai persediaan makanan misalnya ovalbumin pada putih telur dan kasein pada susu. Protein juga merupakan bahan untuk perbaikan, pertumbuhan dan pemeliharaan struktur sel dari organ tubuh. Terdapat 20 macam asam amino yang membentuk berbagai macam protein dalam tubuh organisme hidup.
4. Molekul asam nukleat.
Molekul ini merupakan satu-satunya molekul yang membawa informasi genetik organisme hidup. Terdapat 2 golongan besar asam nukleat yaitu asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). Kedua asam ini adalah polimer linier yang tidak bercabang, dengan nukleotida sebagai monomernya. Satu nukleotida tersusun atas 3 bagian yaitu:
Gambar 5. Macam-macam Komponen Penyusun DNA: (a) Gula 5 Karbon (2-deoksiribosa); (b) Basa Nitrogen; dan (c) Gugus Fosfat.
Gambar 6. Macam-macam nukleotida, (a) deoksiguanosin, (b) deoksiadenosin,
(c) deoksisitidin, dan (d) deoksitimidin
Kini Anda telah memahami bahwa pada organisme hidup, atom-atom berikatan membentuk molekul. Molekul-molekul ini tersusun ke dalam sistem interaksi yang kompleks yang kemudian membentuk sebuah sel. Dengan kata lain, molekul-molekul organik tersebut bergabung membentuk organel-organel sel, kemudian berbagai organel tersebut saling berinteraksi membentuk satu kesatuan terkecil dari makhluk hidup/organisme yang disebut Sel. Kita kenal ada sel hewan dan sel tumbuhan. Perhatikanlah kedua macam sel itu pada gambar 6 berikut ini. Bandingkan perbedaan antara sel hewan dan sel tumbuhan tersebut.
Gambar 7. Sel: (a) sel hewan, dan (b) sel tumbuhan
Dari uraian di atas, dapat disimpulkan bahwa sebuah sel dibangun oleh komponen-komponen berikut: air, ion-ion anorganik, makromolekul (protein, lipid, asam nukleat, dan karbohidrat/polisakarida), dan mikromolekul (asam amino, asam lemak, nukleotida, dan glukosa).
Telah Anda ketahui bahwa seluruh aktivitas sel dikendalikan oleh nukleus. Tahukah Anda materi atau molekul apakah yang terdapat di dalam nukleus? Ya benar, di dalam nukleus terdapat dua macam molekul atau materi hereditas yakni asam deoksiribonukleat (DNA) dan asam ribonukleat (RNA). DNA ini sering dihubungkan dengan gen. Apakah gen itu? Gen adalah bagian tertentu dalam untaian DNA yang dapat mengkodekan protein fungsional di dalam sel. Melalui protein-protein yang dikodekan oleh DNA inilah semua proses di dalam sel dapat berlangsung secara teratur. Kedua materi hereditas ini akan Anda pelajari lebih mendalam di kelas III
Sel sebagai unit fungsional dan unit struktural terkecil pada organisme multiseluler akan selalu memperlihatkan ciri-ciri hidup, diantaranya adalah:
1. Mampu bereproduksi atau menghasilkan keturunan melalui pembelahan diri secara mitosis atau meiosis
2. Mampu memperoleh atau menghasilkan energi untuk kehidupannya melalui serangkaian proses respirasi sel di dalam mitokondria, energi ini berbentuk adenosin triphosphat (ATP).
3. Mampu memberikan respons/tanggapan terhadap stimulus/rangsang.
4. Mampu melakukan pencernaan intra seluler (digestive) dan pengeluaran (ekskresi) melalui serangkaian proses seperti pada gambar 7 ini:
Gambar 8. Mekanisme sel dalam memasukan dan mengeluarkan zat yang dibutuhkan
dan zat sisa pencernaan.
5. Mampu bertumbuh dan berkembang bahkan berdiferensiasi. Sel-sel anak hasil pembelahan sel (mitosis) akan tumbuh hingga mencapai ukuran tertentu, kemudian mulai berkembang, berdiferensiasi atau berspesialisasi (berubah bentuk menurut fungsi-fungsi tertentu). Sebagai contoh; di dalam tubuh manusia terdapat bermacam-macam sel yang berdiferensiasi menyusun suatu jaringan. Dari manakah berbagai macam sel tubuh kita berasal? Yaitu dari sebuah sel yang dinamakan zigot. Pada saat zigot berumur 24 jam, ia mulai membelah diri secara mitosis dan berulang-ulang, hingga membentuk struktur yang disebut Morula, lalu Blastula kemudian Gastrula. Pada saat fase gastrula inilah mulai terjadi diferensiasi sel-sel menjadi jaringan-jaringan dan organ-organ.
Adapun kemajuan IPTEK di bidang Biologi Sel dan Molekuler saat ini telah dapat memecahkan banyak persoalan di masyarakat. Misalnya, melalui serangkaian penelitian ahli-ahli Biologi telah dapat mengidentifikasi jenis virus HIV, virus SARS, ataupun virus flu burung yang akhir-akhir ini mewabah dan membuat kecemasan di kalangan masyarakat. Setelah diidentifikasi, para ahli pun kemudian melakukan serangkaian penelitian lagi dalam upaya pencarian vaksin atau obatnya.
Para ahli biologi juga telah dapat mengetahui susunan DNA dalam sel dengan alat PCR (Polymerase Chain Reaction), dan berhasil mengidentifikasi gen-gen yang bertanggung jawab untuk pertumbuhan organ tubuh tertentu pada mamalia.
Akhir-akhir ini pun banyak beredar tanaman-tanaman transgenik (yaitu tanaman yang sel-selnya mengandung gen sisipan dari organisme lain dengan tujuan tertentu). Dengan teknik transgenik, tanaman dapat direkayasa memiliki kemampuan mengikat Nitrogen bebas dari udara tanpa harus diberikan pupuk. Ataupun mempu menghasilkan insektisida dalam tubuhnya sendiri sehingga tidak perlu lagi diberikan semprotan insektisdida.
Demikian pula halnya dengan hewan/ternak transgenik, telah dihasilkan ayam petelur, ayam pedaging, sapi pedaging, maupun domba yang mampu memproduksi air susu yang komposisinya mirip dengan ASI manusia. Dan masih banyak lagi penemuan-penemuan di bidang Biologi Sel dan Molekuler lainnya yang bermanfaat bagi manusia. Dapatkah Anda memberikan contoh kemajuan atau penemuan di bidang Biologi Sel dan Molekuler lainnya? Cobalah Anda cari di surat kabar, majalah, atau sumber lainnya, kemudian jadikan klipping agar dapat menambah pengetahuan dan memperluas wawasan Anda.
B. Organisasi Kehidupan Tingkat Jaringan dan Organ
Organisasi kehidupan tingkat ini tidak dimiliki oleh organisme uniseluler, tetapi hanya dimiliki oleh organisme multiseluler. Mengapa? Ya, karena seluruh aktivitas hidup pada organisme uniseluler dilaksanakan oleh sel itu sendiri. Sedangkan pada organisme multiseluler aktivitas hidup dilaksanakan oleh banyak sel yang terorganisasi atau teratur dan saling berhubungan dengan baik hingga menjadi satu kesatuan fungsi membentuk satu tubuh individu.
Organisasi kehidupan setelah tingkat molekul dan sel adalah tingkat jaringan dan organ. Apakah yang dimaksud dengan jaringan dan organ? Ya bagus! Jaringan adalah kumpulan sel-sel yang bentuknya sama untuk melaksanakan suatu fungsi tertentu. Sedangkan Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang mampu melaksanakan satu fungsi tertentu.
Pada dunia hewan tingkat tinggi dan manusia terdapat 5 macam jaringan dasar penyusun tubuhnya. Kelima jaringan tersebut adalah jaringan: epitelium, otot, ikat, tulang dan saraf. Sedangkan pada dunia tumbuhan terdapat 7 macam jaringan dasar penyusun tubuh. Ketujuh jaringan dasar tersebut adalah jaringan: epidermis, parenkima, kolenkima, sklerenkima, endodermis, xilem dan floem.
Contoh jaringan pada hewan dan manusia adalah jaringan saraf. Jaringan saraf ini tersusun oleh sel-sel saraf (neuron), yang bertugas menghantarkan impuls. Dan contoh jaringan pada tumbuhan tingkat tinggi adalah jaringan xilem yang tersusun oleh sel-sel xilem, yang bertugas membawa air dan garam mineral dari tanah sampai ke daun.
Dapatkah Anda menyebutkan contoh organ pada hewan dan manusia? Bagus! Contoh organ pada hewan dan manusia adalah usus, jantung, paru-paru, hati, lambung, mata, dan sebagainya. Marilah kita bahas salah satu contoh organ pada tubuh hewan dan manusia tersebut, yaitu usus halus.
Usus halus tersusun oleh beberapa macam jaringan yang masing-masing mempunyai fungsi tertentu, yaitu jaringan: epitelium, ikat, otot polos, dan saraf. Jaringan epitelium berfungsi membungkus villi, mensekresikan mukus dan mengabsorpsi air serta zat-zat gizi makanan. Jaringan ikat yang dalam hal ini berupa pembuluh darah bersama dengan epitelium berfungsi mengangkut sari makanan. Jaringan otot berfungsi untuk melakukan gerak peristaltis dibawah stimulus saraf otonom. Dan jaringan saraf berfungsi mengorganisir kerja ketiga jaringan tadi. Struktur kompleks usus halus ini mempunyai satu fungsi yakni untuk mencerna dan menyerap sari-sari makanan. Perhatikanlah gambar 8 berikut ini.
Gambar 9. Penampang membujur dan melintang usus halus
Lalu bagaimanakah halnya dengan organ pada tumbuhan tingkat tinggi? Ya betul, organ pada tumbuhan tingkat tinggi tidak sebanyak organ pada hewan tingkat tinggi dan manusia. Organ pada tumbuhan hanyalah akar, batang, daun, bunga dan buah. Organ pada tumbuhan ini juga tersusun oleh beberapa macam jaringan. Marilah kita bahas salah satu organ pada tumbuhan tersebut sebagai contoh, yaitu daun.
Ketika belajar di SMP tentu Anda sudah mempelajari jaringan-jaringan penyusun daun bukan? Dapatkah Anda sebutkan jaringan apa saja yang menyusun organ daun? Dan apakah fungsi dari masing-masing jaringan tersebut? Bagus! Sekarang, dengan memperhatikan gambar 9, temukan jaringan-jaringan berikut: epidermis atas, palisade, bunga karang, dan epidermis bawah. Tunjukkan pula dimana letak kloroplas dan stomata.
Gambar 10. Struktur anatomi daun.
Bagaimana, Anda dapat menemukan semua jaringan-jaringan penyusun daun? Bagus. Untuk lebih memantapkan pemahaman Anda mengenai organisasi tingkat sel-jaringan-organ, kerjakanlah kegiatan praktikum/kerja ilmiah 1 berikut ini. Bacalah terlebih dahulu petunjuknya, persiapkan alat-bahannya, dan mulailah bekerja dengan cermat, sesuai dengan petunjuk. Bertanyalah kepada guru bina Biologi Anda jika ada hal-hal yang kurang Anda mengerti. Selamat Bekerja!
C. Organisasi Kehidupan Tingkat Individu dan Populasi
Telah dijelaskan bahwa setiap organ yang tersusun atas beberapa jaringan, mempunyai fungsi-fungsi spesifik. Misalnya jantung untuk memompa darah, paru-paru untuk respirasi, lambung untuk mencernakan makanan, usus halus untuk menyerap sari-sari makanan, otak untuk berpikir serta mengatur seluruh aktivitas organ, dan sebagainya.
Walaupun masing-masing organ menjalankan fungsinya sendiri-sendiri, namun antara organ yang satu dengan organ yang lain saling berhubungan dan saling mempengaruhi. Misalnya, agar jantung dapat memompa darah, maka jantung membutuhkan energi dan oksigen sebagai bahan bakarnya. Energi diperoleh dari nutrisi yang dicerna oleh lambung dan diserap oleh usus kemudian diantarkan oleh darah. Sedangkan oksigen diperoleh dari paru-paru yang juga diantarkan oleh darah. Proses-proses serupa ini juga terjadi pada organ-organ lainnya.
Begitu pula pada tumbuhan, fungsi dan kerja daun, batang serta akar sangat saling terkait atau berhubungan dan mempengaruhi. Agar dapat berfotosintesis, menghasilkan karbohidrat dan oksigen, daun membutuhkan air dan garam mineral dari tanah serta karbondioksida dari udara. Bagaimanakah air dan garam mineral dari tanah dapat sampai ke daun? Untuk itu daun membutuhkan kerja serta fungsi akar yang menyerap air dan mineral dari dalam tanah dan kemudian diangkut melalui batang ke daun oleh xylem. Sedangkan CO2 diperoleh ari udara melalui stomata dari daun.
Dapatlah kita simpulkan kini bahwa untuk menjalankan fungsinya, suatu organ akan melibatkan organ-organ lainnya. Hal ini menimbulkan pengelompokan kerja organ-organ yang memiliki suatu fungsi khusus, dan yang kemudian kita kenal sebagai Sistem Organ. Jadi apakah artinya sistem organ? Ya bagus, sistem organ adalah kumpulan beberapa organ dengan sistem tertentu untuk melaksanakan fungsi hidup tertentu.
Adapun posisi berbagai organ di dalam tubuh hewan dan manusia disesuaikan dengan fungsinya sebagai pembentuk sistem organ tertentu. Misalnya paru-paru; organ ini terletak di rongga dada berhubungan dengan trakea dan berfungsi dalam sistem respirasi; hati terletak di rongga perut dekat dengan lambung, pankreas, dan usus, dan berfungsi dalam sistem pencernaan. Perhatikan posisi paru-paru dan hati pada gambar 10 berikut.
Gambar 11. Sistem pencernaan, dan respirasi pada manusia
Di dalam tubuh hewan tingkat tinggi seperti vertebrata, terdapat bermacam sistem organ. Sekarang coba Anda sebutkan sistem organ pada tubuh manusia sekaligus dengan fungsinya. Kemudian cocokkan jawaban Anda tadi dengan Tabel 2 mengenai Sistem Organ berikut ini.
Tabel 2. Sistem Organ pada mamalia dan manusia.
Seluruh sistem organ tersebut saling berinteraksi, saling menunjang atau saling berpengaruh dan membentuk satu tubuh yang dikenal dengan istilah individu. Apabila terjadi gangguan pada salah satu sistem organ pada individu maka sistem organ yang lain juga mengalami gangguan. Oleh karena itu, menjaga keseimbangan fungsi suatu sistem organ berarti menjaga keselarasan kerja antara sistem organ, dan dapat menjadikan tubuh tetap sehat. Jadi individu merupakan satu organisme yang tubuhnya tersusun oleh berbagai sistem organ yang saling berhubungan.
Uji Kompetensi 1
Pilihlah satu jawaban yang paling tepat dengan memberi tanda (X) pada huruf di depan jawaban dari soal-soal berikut!
1. Tubuh organisme ini tidak tersusun oleh sel melainkan oleh asam nukleat yang diselubungi protein. Organisme ini adalah ....
A. Monera
B. Protista
C. Algae
D. Virus
E. Fungi
2. Ciri yang paling khas pada organisme hidup adalah ....
A. bereproduksi
B. digesti dan ekskresi
C. dapat bergerak dan berespon
D. tubuhnya tersusun oleh sel
E. tubuhnya dibangun oleh molekul yang mengandung atom C
3. Molekul yang termasuk molekul lipid adalah ….
A. pati, lemak, selulosa
B. lemak, fosfolipid, steroid
C. gula, steroid, asam amino
D. asam nukleat, fosfolipid, pati
E. steroid, asam nukleat, gula
4. Yang dimaksud dengan 2 golongan besar asam nukleat adalah ….
A. DNA & RNA
B. Purin & Pirimidin
C. Nukleotida & gugus fosfat
D. Gula pentosa & nukleotida
E. Asam amino & protein
5. Sel sebagai unit fungsional terkecil di dalam organisme multiseluler mampu menghasilkan energi. Organel sel yang mampu menghasilkan energi melalui respirasi sel adalah .…
A. ribosom
B. badan golgi
C. mitokondria
D. retikulum endoplasma
E. kloroplas
6. Pada cabang biologi sel dan molekuler, para ahli mampu menggandakan untai DNA sehingga dapat mengenali urutan basa nitrogen pada DNA yang dikehendaki. Alat yang digunakan untuk keperluan tersebut adalah .…
A.electroforesis
B. scanning electron microskop
C. sentrifuge
D. polimerase chain reaction (PCR)
E. spektrofotometer
7. Objek biologi yang memiliki kajian tersempit adalah ....
A. populasi
B. individu
C. jaringan
D. sel
E. molekuler
8. Proses pengangkutan air dan garam mineral dari dalam tanah ke daun pada tumbuhan dilakukan oleh sel-sel ....
A. xylem
B. ploem
C. parenkim
D. kolenkim
E. epidermis
9. Pernyataan-pernyataan berikut adalah benar, kecuali ….
A. interaksi antara individu dalam populasi disebut interaksi intra species
B. interaksi antara komunitas dengan abiotik disebut ekosistem
C. tidak semua bioma terdiri atas kumpulan produsen, konsumen dan pengurai
D. ekosistem dapat dianggap sebagai sistem.yang terbuka dan dinamis
E. proses transfer energi dalam ekosistem terjadi melalui rantai makanan dan jaring-jaring makanan
10. Usus halus tersusun atas beberapa jaringan dengan struktur dan fungsi tertentu. Jaringan pada usus halus yang berfungsi untuk absorpsi adalah .…
A. jaringan ikat
B. jaringan penghubung
C. jaringan epitel
D. jaringan saraf
E. jaringan otot
11. Interaksi antara komponen biotik dan abiotik pada suatu tempat dinamakan ....
A. populasi
B. ekosistem
C. komunitas
D. interaksi interspecies
E. predasi
12. Berikut ini yang bukan komponen abiotik adalah .…
A. air
B. cahaya
C. dekomposer
D. tanah
E. pH
13. Proses makan dan dimakan dalam urutan linier pada suatu ekosistem dinamakan ….
A. rantai makanan
B. predasi
C. siklus energi
D. jaring-jaring makanan
E. tingkat trofik
14. Ada tumbuhan yang daunnya seperti duri, batangnya menyimpan air, dan ada tumbuhan yang tubuhnya tertutup oleh kutikula yang tebal serta memiliki akar yang sangat anjang. Tumbuhan seperti ini hidup pada bioma ….
A. padang rumput
B. tiaga
C. padang pasir
D. savana
E. hutan hujan tropis
15. Sistem organ yang berfungsi mengedarkan zat-zat gizi dari usus ke seluruh tubuh adalah ….
A. sistem saraf
B. sistem hormon
C. sistem gerak
D. sistem sirkulasi
E. sistem pencernaan
16. Bioma ini memiliki tumbuhan yang heterogen dan terdapat epifit dan liana, bioma ini adalah ….
A. savana
B. taiga
C. hutan boreal
D. hutan hujan tropis
E. hutan decidous
17. Bioma ini terdapat di daerah yang iklimnya memiliki 4 musim.Bioma itu adalah ....
A. hutan konifer
B. hutan hujan tropis
C. hutan decidous
D. taiga
E. savana
18. Tindakan manusia berikut ini yang kurang hati-hati dan kurang bijaksana dapat menyebabkan kerusakan keseimbangan ekosistem, kecuali ….
A membuat kawasan industri
B. membangun perkotaan
C. menggunakan pestisida dan insektisida
D. menebangi hutan untuk diambil kayunya
E. membuat suaka alam
19. Perkembangan ekosistem menuju kedewasaan dan keseimbangan disebut ....
A bioma
B. siklus biogeokimiawi
C. homeostasis
D. efek rumah kaca
E. suksesi ekologis
20. Objek biologi yang memiliki kajian terluas adalah ….
A. bioma
B. ekosistem
C. komunitas
D. populasi
E. individu
KUNCI JAWABAN
UJI KOMPETENSI-1
1. D 11. B
2. D 12. C
3. B 13. A
4. A 14. C
5. C 15. D
6. D 16. D
7. E 17. C
8. A 18. E
9. C 19. E
10. C 20. A
- CABANG-CABANG BIOLOGI DAN PEMANFAATANNYA BAGI MANUSIA SERTA LINGKUNGANNYA
Uraian
Dulu, sebelum mikroskop ditemukan, orang tidak dapat mengembangkan ilmu pengetahuan tentang jasad renik/mikroorganisme. Tetapi kini banyak hal yang berkaitan dengan mikroorganisme telah terungkap, khususnya yang berkaitan dengan penyakit-penyakit akibat mikroorganisme tersebut. Misalnya begini. Pada zaman dahulu orang yang sakit dikatakan karena darahnya kotor, agar dapat sembuh, darah kotor tersebut harus dikeluarkan. Cara yang biasa dilakukan untuk mengeluarkan darah kotor tersebut adalah dengan menempelkan lintah pada tubuh penderita selama beberapa saat, agar lintah menghisap darah kotor tadi. Setelah beberapa hari biasanya orang itu berangsur sehat. Oleh karena itulah lintah diberi nama Hirudo medicinalis. Contoh lainnya adalah begini. Dahulu orang mengira bahwa penyakit malaria disebabkan oleh udara buruk (malaria artinya udara buruk). Kini telah diketahui bahwa penyakit tersebut disebabkan oleh Plasmodium dalam darah, yang ditularkan oleh nyamuk Anopheles.
Jadi banyak teori dalam biologi yang berlaku pada zaman dulu, kini telah runtuh oleh teori-teori dan fakta-fakta baru. Ada kemungkinan teori yang berlaku saat ini masih akan diruntuhkan oleh teori yang akan muncul di masa yang akan datang.
Suatu penelitian yang berjudul “ Interaksi antara musuh alami, herbivora, dan tanaman kakao”, berhasil menemukan solusi untuk mengatasi hama penyakit yang menyerang kakao secara alami. Ada 4 species semut yaitu: D.thoracicus, O.smaragdina, Crematogaster sp., dan Iridomyemex sp., yang bisa mengurangi kepadatan Helopeltis, penyebab bintik-bintik pada buah kakao (sumber: Republika 5 Maret 2004).
Hal ini tidak pernah terpikirkan sebelumnya bukan? Padahal selama ini kita beranggapan bahwa semut sendiri merupakan hama. Itulah salah satu hal yang menarik jika kita mengkaji seluk beluk kehidupan semut lebih mendalam. Di dalam biologi ada ilmu khusus yang mempelajari kehidupan serangga yaitu Entomologi. Dan selain entomologi masih banyak cabang-cabang biologi lainnya yang masing-masing memiliki kajian khusus. Sebelum kita mempelajari cabang-cabang ilmu biologi, mari kita lihat terlebih dahulu pengertian dari istilah Biologi.
Biologi berasal dari dua kata bahasa Yunani, yaitu ‘bios’ dan ‘logos’ yang artinya ‘hidup’ dan ‘ilmu’. Jadi secara sederhana Biologi dapat diartikan sebagai ilmu tentang hidup. Pengertian ini kemudian berkembang dan disempurnakan sehingga mencakup seluruh objek atau kajiannya yang sangat luas itu. Definisi Biologi yang lebih lengkap tersebut adalah sebagai berikut; Biologi adalah ilmu tentang makhluk hidup dan gejala kehidupan. Objek atau kajian dalam Biologi meliputi kelima Kingdom/Regnum dan Virus. Kelima Kingdom tersebut adalah Animalia (hewan), Plantae (tumbuhan), Fungi (jamur), Protista dan Monera.
Adapun objek-objek tersebut selanjutnya akan dikaji lebih jauh mulai dari lingkup yang paling kecil yaitu molekul hingga lingkup bioma di permukaan bumi. Dimana interaksi antarbioma di permukaan bumi ini membentuk lapisan makhluk hidup di bumi yang dikenal sebagai Biosfer.
CABANG-CABANG BIOLOGI
Di atas telah dijelaskan bahwa untuk mempermudah mempelajarinya, maka Biologi dipilah-pilah menjadi cabang-cabang ilmu. Tiap cabang ilmu mengkhususkan bahasannya pada satu objek tertentu saja. Misalnya cabang Biologi yang didasarkan pada objek diantaranya Zoologi, Botani, Mikologi, Mikrobiologi, dan Virologi. Kemudian dari tiap objek itu, misalnya Zoologi terbagi lagi menjadi Vertebrata dan Invertebrata. Dan Vertebrata yang terbagi lagi menjadi 5 Filum (Pisces, Amphibia, Reptilia, Aves dan Mamalia) memunculkan cabang-cabang ilmu seperti Ichtyologi, Herpitologi, Ornitologi dan Mamalogi. Dari tiap cabang ilmu ini muncul lagi cabang-cabang ilmu yang semakin spesifik. Misalnya, dari Mamalogi kemudian muncul cabang-cabang ilmu yang mengkaji lebih jauh mengenai hewan mamalia dan manusia tersebut, seperti Sitologi, Anatomi, Fisiologi, Morfologi, Taksonomi, Genetika, Embriologi. Pemilahan ilmu ini terjadi pula pada cabang-cabang ilmu Biologi lainnya.
Adapun cabang Biologi yang didasarkan pada persoalannya antara lain Ekologi, Toksikologi, Taksonomi, Biologi Reproduksi, dan Teratologi. Dan cabang Biologi yang didasarkan pada tingkat organisasi kehidupan antara lain Sitologi, Histologi, Organologi, Biologi Populasi, Biologi Molekuler, dan Genetika Populasi. Pada cabang Biologi Terapan yang bertujuan untuk meningkatkan kesejahteraan manusia pun kini terbagi menjadi Kedokteran, Gizi dan Kesehatan/Higiene, Pertanian, Peternakan, Perikanan, serta Bioteknologi. Kemudian dari ilmu Kedokteran sendiri muncul ilmu-ilmu spesifik antara lain spesialisasi saraf, mata, kandungan, gigi, THT, internis, dan anak. Demikian pula dengan cabang biologi terapan lainnya.
Maksudnya begini, apabila Anda senang mempelajari tentang tubuh manusia, pada akhirnya akan mendorong Anda mengkhususkan diri dan berprofesi pada dunia Kedokteran, mulai dari Kedokteran Umum atau bahkan hingga ke Spesialis tertentu. Atau misalnya Anda senang mempelajari dunia tumbuhan, pada akhirnya akan mendorong Anda menjadi seorang ahli/biologiwan yang mampu menciptakan jenis tumbuhan atau bibit unggul baru dengan sifat unggul tertentu melalui bioteknologi/rekayasa genetika.
Memang ilmu pengetahuan seperti Biologi yang senantiasa berkembang dapat diibaratkan sebagai pohon yang semakin membesar, tumbuh cabang, anak cabang, ranting dan seterusnya hingga pohon tersebut semakin rimbun. Hal ini dikarenakan manusia memiliki rasa keingintahuan yang besar, selain itu pun karena ditunjang oleh kemajuan/perkembangan ilmu pengetahuan lainnya seperti kimia, fisika dan teknologi. Sekarang perhatikanlah gambar 20 berikut ini mengenai Cabang-cabang Ilmu Biologi berdasarkan objek kajiannya.
Gambar 20. Cabang-cabang Ilmu Biologi
Selain berdasarkan objek kajian tersebut di atas, Biologi juga mengkaji hal-hal yang berhubungan dengan lingkungan, sehingga terdapat pula cabang-cabang Biologi antara lain:
- Ekologi
- Limnologi
- Toksikologi
- Higiene & Gizi
Biologi juga berperan sebagai Biologi Terapan pada berbagai cabang ilmu seperti:
- Pertanian
- Peternakan
- Perikanan
- Kehutanan
- Kedokteran
- Bioteknologi /Rekayasa Genetika
Tabel 3. Bidang kajian cabang-cabang biologi.
Sampai di sini apakah Anda sudah memahami seluruh uraian mengenai cabang-cabang Biologi? Bagus, sekarang coba Anda jawab tiga pertanyaan berikut ini. Usahakan tidak melihat lagi ke uraian yang telah diberikan di atas.
1. Cabang ilmu Biologi apa sajakah yang dapat dipilah dari Ilmu Botani?
2. Apabila Anda terjun ke dalam dunia kedokteran, cabang ilmu Biologi apa sajakah yang perlu Anda pelajari?
3. Apakah bidang kajian dari Ekologi, Genetika, Embriologi, Mikrobiologi dan Evolusi?
Bagaimana? Pasti Anda dapat menjawab ketiga pertanyaan tersebut bukan? Bagus! Sekarang coba Anda cocokkan jawaban Anda dengan kunci jawabannya berikut ini.
1. Dari Ilmu Botani dapat dipilah-pilah menjadi cabang-cabang ilmu sebagai berikut: Taksonomi Tumbuhan, Morfologi Tumbuhan, Anatomi Tumbuhan, Fisiologi Tumbuhan, Genetika, Ekologi Tumbuhan, dan Patologi Tumbuhan.
2. Cabang-cabang ilmu Biologi yang berkaitan dengan bidang Kedokteran antara lain sebagai berikut: Anatomi Manusia, Fisiologi Manusia, Biologi Reproduksi, Embriologi, Genetika, Endokrinologi, Patologi, Mikrobiologi, Virologi, Farmakologi, Radiobiologi, Gizi dan Higiene.
3. Bidang kajian dari Ekologi adalah hubungan timbal balik antara makhluk hidup dengan lingkungannya. Bidang kajian dari Genetika adalah mekanisme dan hukum-hukum pewarisan sifat. Bidang kajian dari Embriologi adalah perkembangan embrio dari zigot hingga janin beserta faktor-faktor yang mempengaruhinya. Bidang kajian dari Mikrobiologi adalah mikroorganisme atau jasad renik dan seluk beluknya. Dan bidang kajian dari Evolusi adalah sejarah perkembangan makhluk hidup dari tingkat rendah ke tingkat tinggi.
PEMANFAATAN BIOLOGI DALAM BIDANG KEDOKTERAN
Sebagai ilmu yang mempelajari tentang seluk beluk kehidupan, manfaat Biologi dalam meningkatkan kesejahteraan manusia tidak perlu diragukan lagi. Berdasarkan ilmu murni Biologi, telah dikembangkan berbagai ilmu terapan (bioteknologi) yang telah memajukan dunia kedokteran, industri, pertanian, dan peternakan, serta perikanan. Seberapa besarkah pemanfaatan biologi untuk kesejahteraan manusia telah dilaksanakan? Untuk mengetahui hal tersebut marilah kita pelajari uraian selanjutnya berikut ini.
Dahulu banyak masalah penyakit yang tidak dipahami penyebab maupun cara pengobatannya, sehingga cara yang ditempuh untuk mencegah maupun dalam menyembuhkannya tidak tepat. Tetapi berkat perkembangan Biologi, khususnya dalam cabang ilmu: anatomi dan fisiologi manusia, mikrobiologi, virologi dan patologi, telah banyak membantu para dokter dalam memahami penyebab gangguan tersebut. Dengan demikian para dokter berhasil mencegah dan menyembuhkan berbagai penyakit yang sampai saat ini sering menjadi masalah yang menakutkan manusia.
Berikut ini adalah contoh-contoh sumbangan pengetahuan yang telah diberikan oleh Biologi beserta cabang-cabang ilmunya dalam dunia kesehatan dan atau kedokteran.
a. Para penderita penyakit yang mengalami kerusakan pada salah satu organ tubuhnya, kini telah mendapatkan jalan keluarnya yaitu melalui teknik transplantasi (pencangkokan) organ. Transplantasi organ yang sudah berhasil dilakukan oleh para dokter adalah pencangkokan ginjal, jantung, sumsum tulang belakang maupun hati.
b. Teknik fertilasi invitro telah dapat diaplikasikan tidak hanya pada hewan ternak, tetapi telah dapat dilakukan pada manusia. Teknik ini dapat membantu pasangan suami istri yang sulit mendapatkan keturunan karena suatu kelainan. Fertilasi ini tentunya berasal dari gamet pasangan yang bersangkutan. Teknik karakterisasi dan pemisahan gamet sperma yang membawa kromosom X dan Y (penentu jenis kelamin keturunan) juga telah berhasil dilakukan. Teknik ini memungkinkan para pasangan suami isteri mendapatkan keturunannya dengan jenis kelamin tertentu.
c. Mikrobiologi kedokteran telah berhasil mengidentifikasi beberapa jenis mikroba yang menyebabkan penyakit pada manusia maupun hewan. Dengan demikian, antibiotik untuk mikroba-mikroba tersebut dapat dibuat.
d. Virologi pun telah memberikan sumbangannya pada dunia kedokteran, dengan mendasari pengetahuan dalam usaha menciptakan vaksin-vaksin. Misalnya pada kasus yang baru saja terjadi yaitu mengenai Virus Flu Burung. Sebuah surat kabar memberitakan bahwa Virus Flu Burung atau disebut juga Virus Avian Influenza, yang hanya dapat diteruskan kepada manusia melalui kontak yang sangat dekat, telah dapat ditemukan vaksinnya oleh para pakar Imunologi dan Bioteknologi di Badan Kesehatan Dunia (WHO). Caranya adalah dengan menggabungkan gen Avian dengan gen flu pada manusia agar menjadi ‘aman’. Mereka mengambil satu gen virus flu burung kemudian menggantikan gennya tadi dengan gen flu manusia. Hasil dari kombinasi virus buatan ini kemudian dipersiapkan sebagai basis untuk pembuatan vaksinnya. (Sumber: Pikiran Rakyat 5 Februari 2004).
e. Para penderita obesitas (penyakit kegemukan) kini pun telah mendapatkan jalan keluar dalam mengatasi kelebihan berat badannya. Hal ini dijelaskan dalam suatu kutipan dari sebuah surat kabar bahwa; Para ahli fisiologi dan ilmu gizi dari Universitas
0 komentar:
Posting Komentar