Persilangan dihibrid

Konsep yang perlu dikuasai dwngan baik pada persilangan dihibrid adalah persilangan yang melibatkan dua macam alel yang mempengaruhi fenotip berbeda. Persilangan ini lebih rumit dibandingkan dengan persilangan monohibrid namun dengan membaca posting kali ini kerumitan itu saya jamin akan segera hilang. Oke kita mulai, are you ready?

Baiklah saya akan mulai dengan menggunakan contoh tak konkret namun menggunakan konsepn yang benar dan dapat anda gunakan sewaktu mengerjakan ulangan. Karena saya guru yang suka baca komik naruto, maka saya akan menggunakan komik tersebut sebagai media penjelasannya.

Sebelum membaca penjelasan ini Anda harus pahami dulu konsep persilangan monohibrid dengan sangat baik.

Sasuke memiliki mata sharingan dengan warna rambut hitam sedangkan sakura memiliki mata normal dengan warna rambut merah muda. Lihat gambar berikut.

image

Sasuke uchiha

image

Sakura hiruno

Dari keterangan di atas ada dua hal yang dibicarakan yaitu alel tipe mata dan alel warna rambut. Nah permasalahannya bagaimana tipe mata dan warna rambut pada keturunannnya. Jelas kemungkinan anak mereka ada yang memiliki;
1. mata sharingan dengan warna rambut hitam atau
2. Mata sharingan dengan waena rambut merah muda atau
3. Mata normal dengan warna rambut  hitam atau bisa saja,
4. Mata normal denagan warna rambut merah muda.

Tetapi berapa besarkah persentase/kemungkinannya masing tersebut. Untuk memprediksi kemungkinan anaknya dapat kita lakukan dengan hukum mendel I dan II. Saya sebut ini jurus hukum Mendel no jutsu.

Misalkan

1. Tipe Sharingan bersifat dominan dibandingkan tipe mata normal dan akan saya beri simbol ‘S’ maka alel lawannya ‘s’ adalah simbol untuk mata normal dan sifatnya resesif.
2. Warna rambut merah muda lebih dominan daripada warna hitam dan kemudian saya beri simbol alelnya ‘P’ (P dari kata Pink) maka alel lawannya adalah ‘p’ membawa karakter resesif warna hitam.

Jadi:
1. Karena sasuke matanya sharingan dan hitam maka susunan alel pada Genotip sasuke akan saya buat jadi SSpp.
2. Karena sakura mata normal rambutnya merah muda akan saya beri susunan alel pada genotipnya akan saya buat jadi ssPP.

Oke permisalan sudah selesai, perhatikan baik-baik susunan genotip induknya. Maka akan terjadi persilangan genotip SSpp >< ssPP.
Pada genotip SSpp milik sasuke akan terbentuk gamet 1 macam kombinasi yaitu Sp saja. Sama halnya dengan genotip ssPP milik sakura yaitu hanya ada gamet sP. Jadi ketika Sp sasuke dan sP sakura bertemu maka terbentuk individu dengan genotip SsPp. Berdasarkan genotip tersebut maka keturunan pertama generasi mereka pasti anak2nya bermata sharingan dan rambutnya berwarna merah muda.

Kasus berikutnya bagaimana jika ternyata anaknya sasuke dan sakura yang laki-laki kita misalkan saja namanya sasura (yang genotipnya SsPp itu) ketemu dengan  wanita yang memiliki karakter mata dan rambut yang sama dengan sasura kemudian mereka menikah. Barapa besar peluang anak2nya akan memiliki karakter mata dan ra,but yang sama seperti kakeknya(sasuke)?

Berikut ini pembahsannya.

1. Akan terjadi persilangan genotip sasura dengan pasangannya
SpSp >< SsPp

2. Pada organ kelamin mereka masing-masing akan ada kombinasi gamet sebanyak 4 macam yaitu SP, Sp, sP, sp.
Maka Sasura memiliki gamet SP, Sp, sP, sp dan Pasangannya memiliki gamet SP, Sp, sP, sp

3. Setiap macam gamet dari sasura kemungkinan bisa bertemu dengan setiap macam gamet dari pasangannya.
a.gamet SP sasura bisa bertemu dengan gamet SP, Sp, sP, sp pasangannya. Maka bisa terbentuk genotip dari 4 kemungkinan berikut ini SSPP, atau SSPp, atau SsPP, atau SsPp
b. gamet Sp sasura bisa bertemu dengan gamet SP, Sp, sP, sp pasangannya. Maka bisa terbentuk genotip dari 4 kemungkinan berikut ini SSPp, atau SSpp, atau SsPp, atau Sspp.
c. gamet sP sasura bisa bertemu dengan gamet SP, Sp, sP, sp pasangannya. Maka bisa terbentuk genotip dari 4 kemungkinan berikut ini SsPP, atau SsPp, atau ssPp, atau ssPp.
d. gamet sp sasura bisa bertemu dengan gamet SP, Sp, sP, sp pasangannya. Maka bisa terbentuk genotip dari 4 kemungkinan berikut ini SsPp, atau Sspp, atau ssPp, atau sspp

Jadi akan ada banyak kemungkinan genotip terbentuk. Kemudian kita kelompokkan genotip yang menghasilkan fenotip yang sama yaitu
1. Tipe mata sharingan rambut merah muda yaitu yang genotipnya SSPP, SSPp, SsPP, SsPp = 9 kemungkinan
2. Tipe mata sharingan rambut hitam yaitu yang genotipnya SSpp, Sspp = 3 kemungkinan
3. Tipe mata normal rambut merah muda yaitu yang genotipnya ssPP, ssPp = ada 3 kemungkinan
4. Tipe mata normal rambit hitam yaitu yang genotipnya sspp = ada 1 kemungkinan.

Jadi perbandingan fenotip antara
sharingan-merah muda: sharingan-hitam: normal-merah muda: normal hitam adalah 9:3:3:1 (Total perbandinfan adalah 9+3+3+1=16)

Jadi kemungkinan anakanya sasura yang mirip kakeknya yang bermata sharingan dan berwarna rambut merah adalah 3 kemungkinan diantara 16 kemungkinan yang ada jadi persentasenya adalah (3/16)x100%=18.75%

Begitulah persilangan dihibrid dijelaskan. Jika ada yang belum jelas silahkan kirimkan pertanyaan anda pada kolom komentar yang telah disediakan. Terima kasih sudah berkunjung dan membaca. God bless us :-)

Kembali ke persilangan monohibrid

Kisi-kisi UAS Biologi semester ganjil tahun pelajaran 2012-2013

inilah materi yang akan diujikan :

  1. Menyebutkan perbedaan pertumbuhan dan perkembangan mahkluk hidup.
  2. Membandingkan pengaruh hormon pada tanaman
  3. Memahami faktor-faktor yang dilibatkan dalam penelitian ilmiah
  4. Menyebutkan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap pertumbuhan dan perkembangan.
  5. Menginterpretasikan faktor yang terlibat dalam proses metabolisme.
  6. Menjelaskan ciri-ciri/cara kerja enzim dalam proses metabolisme tubuh
  7. Menjelaskan faktor-faktor yang berpengaruh terhadap aktivitas enzim dalam proses metabolisme.
  8. Menyebutkan hubungan setiap tahapan dalam reaksi katabolisme.
  9. Menentukan hubungan reaksi yang terlibat dalam proses katabolisme dengan produk ataupun lokasi serta kebutuhan oksigennya.
  10. Menjelaskan proses fermentasi yang terlibat dalam pembuatan sebuah produk.
  11. Mengaplikasikan konsep-konsep dalam fermentasi dalam proses pembuatan produk.
  12. Menyebutkan tahapan reaksi kimia katabolisme beserta produk yang dihasilkan dalam proses tersebut.
  13. Menyebutkan macam-macam bentuk energi yang dihasilkan dalam proses katabolisme .
  14. Membedakan struktur dan fungsi bagian-bagian organel yang terlibat dalam proses metabolisme (Anabolisme dan katabolisme).
  15. Membandingkan tahapan utama yang terjadi dalam reaksi Anabolisme pada tanaman berklorofil.
  16. Menentukan faktor yang berpengaruh terhadap proses fotosintesis.
  17. Membandingkan proses-proses mitosis yang terjadi pada pembelahan sel.
  18. Menyebutkan perbedaaan mitosis dan meiosis.
  19. Menyebutkan struktur dasar kromosom.
  20. Menyebutkan struktur dasar dari kromosom dan fungsinya.
  21. Menjelaskan tahapan proses sintesis protein.
  22. Menjelaskan konsep mendasar dari genetika.
  23. Membandingkan struktur dasar asam nukleat.
  24. Menyebutkan hasil dari tahapan-tahapan yang terlibat dalam proses  sintesis protein.
  25. Menjelaskan tentang fungsi dan macam-macam perkawinan silang pada hewan dan tumbuhan.
  26. Menyebutkan kemungkinan abnormalitas pada penyakit keturunan yang terpaut pada gonosom.
  27. Membandingkan macam-macam penyimpangansemu hukum Mendel beserta perbandingannya.
  28. Mengaplikasikan konsep pautan sempurna pada Hukum Mendel.
  29. Menganalisis hubungan golongan darah ABO, MN, rhesus dalam pewarisan sifat.
  30. Menentukan rasio perbandingan dalam persilangan dua individu satu spesies yang berkaitan dengan  semu Hukum Mendell
  31. Menentukan rasio  gen letal dalam sebuah perkawinan.
  32. Membedakan macam-macam teknik pewarisan sifat melalui persilangan dalam usaha peningkatan kualitas.
  33. Menyebutkan macam-macam proses mutasi dan penyebabnya.
  34. Menganalisis faktor-faktor yang dapat menyebabkan terjadinya proses mutasi.
  35. Menjelaskan proses-proses  aneuploidi dan euploidi beserta contohnya.

Essai :

  1. Menjelaskan fungsi senyawa kimia dalam proses metabolisme.
  2. Menjelaskan mengenai proses sintesis protein.
  3. Menjelaskan proses pembelahan sel
  4. Menjelaskan proses-proses  aneuploidi dan euploidi beserta contohnya.
  5. Menjelaskan mengenai proses sintesis protein.

Good luck!! God Bless Us.

Catatan tambahan mengenai pelajaran kelas XII semester I ada di link berikut ini.

  1. Metabolisme | Katabolisme
  2. Metabolisme | Anabolisme
  3. Sistem Transport Elektron – STE
  4. Kromosom | DNA-polinukleotida| nukleotida | gen
  5. Replikasi DNA
  6. sintesis protein
  7. Pewarisan sifat | Hukum Mendel

Bioteknologi

  1. Bioteknologi adalah pemanfaatan organisme/mahkluk hidup yang dilaksanakan secara terpadu dan bertujuan untuk meningkatkan nilai guna suatu barang untuk kesejahteraan manusia.

Konsep yang penting dalam bioteknologi adalah

  1. Perbedaan bioteknologi konvensional/tradisional dan modern.
  2. Macam-macam bioteknologi

pada konsep pertama yaitu perbedaan bioteknologi modern dan tradisional.

bioteknologi tradisional adalah praktik bioteknologi yang dilakukan dengan cara dan peralatan sederhana tanpa rekayasa genetika. Dengan ciri-ciri :

  1. dilakukan tanpa menggunakan prinsip-prinsip ilmiah.
  2. dilakukan hanya berdasarkan pada pengalaman yang di wariskan secara turun temurun.
  3. umumnya belum dapat diproduksi secara masal.

Adapun contoh dari bioteknologi konvensional ini yaitu pada proses pembuatan bir, tempe, roti dll.

Sedangkan,

bioteknologi modern adalah praktik bioteknologi yang diperkaya dengan teknik rekayasa genetika ( suatu teknik manipulasi materi genetikal ).

Cirinya berkebalikan dengan biotek tradisional ditambah dengan menerapkan teknik Aseptis. Teknik aseptis adalah suatu cara kita pada waktu bekerja (praktik) yang selalu menjaga sterilitas ketika menangani pengkulturan mikroorganisme untuk mencegah kontaminasi terhadap kultur mikroorganisme yang diinginkan.

Contoh dari bioteknologi modern ini yaitu tumbuhan yang kuat atau tahan terhadap hama dan penyakit serta buahnya sifatnya tahan lama, bakteri penghasil antibiotik ataupun insulin.

Macam-macam bioteknologi adalah

  1. Fermentasi
  2. Kultur Jaringan
  3. Rekayasa genetika
    1. Teknik Rekombinansi DNA/fusi gen
    2. Teknik Fusi protoplasma
  4. Kloning
  5. Hidroponik
  6. Aeroponik
  7. Kawin suntik

Mari kita bahas satu persatu

1. Fermentasi

2. Kultur Jaringan

Kultur jaringan  merupakan teknik pemeliharaan jaringan atau bagian dari individu secara buatan (artifisial).

Yang dimaksud secara buatan adalah dilakukan di luar individu yang bersangkutan. Karena hal tersebut teknik ini disebut kultur in vitro, yang berkebalikan dari in vivo(di dalam tubuh).  Dikatakan in vitro (bahasa Latin, berarti “di dalam kaca”) karena jaringan dibiakkan di dalam tabung inkubasi atau cawan Petri yang terbuat dari kaca, baik tumbuhan maupun hewan (termasuk manusia). Yang perludiperhatikan bahwa masing-masing jaringan memerlukan komposisi media tertentu. baik dari tumbuhan maupun hewan (termasuk manusia).

3. Rekayasa genetika

rekayasa genetika merupakan kegiatan yang menerapakan teknik-teknik biologi molekular untuk memanipulasi susunan genetik dalam kromosom atau mengubah sistem ekspresi genetik yang diarahkan pada kemanfaatan tertentu.

dua enzim yang penting dan tidak boleh dilupakan dalam rekayasa genetika yaitu enzim yang berfungsi untuk memutus(endonuklease) rantai DNA dan  enzim yang menyambungkan pita DNA (ligase).

Sekarang kita bahas mengenai teknik yang digunakan dalam rekayasa genetika.

  1. Teknik Rekombinasi DNA/fusi gen
  • Teknik plasmid
    • merupakan rekayasa genetika dengan cara menyambungkan gen. Yang dibutuhkan dalam teknik ini adalah gen yang diinginkan dan plasmid yang dimiliki oleh bakteri yang non patogen. Hasil dari teknik ini contohnya adalah bakteri yang menghasilkan insulin.
  • Teknik terapi gen
    • Terapi genadalah suatu teknik terapi yang digunakan untuk memperbaiki gen-gen mutan (abnormal/cacat) yang bertanggung jawab terhadap terjadinya suatu penyakit.Pada awalnya, terapi gen diciptakan untuk mengobati penyakit keturunan(genetik) yang terjadi karena mutasi pada satu gen, seperti penyakit fibrosis sistik.Penggunaan terapi gen pada penyakit tersebut dilakukan dengan memasukkan gen normal yang spesifik ke dalam sel yang memiliki gen mutan. Terapi gen kemudian berkembang untuk mengobati penyakit yang terjadi karena mutasi di banyak gen, seperti kanker.Selain memasukkan gen normal ke dalam sel mutan, mekanisme terapi gen lain yang dapat digunakan adalah melakukan rekombinasi homolog untuk melenyapkan gen abnormal dengan gen normal, mencegah ekspresi gen abnormal melalui teknik peredaman gen, dan melakukan mutasi balik selektif sehingga gen abnormal dapat berfungsi normal kembali.
  • Interferon
    • Interferon adalah hormon berbentuk sitokina berupa protein berjenis glikoprotein yang disekresi oleh sel vertebrata karena akibat rangsangan biologis, seperti virus, bakteri, protozoa, mycoplasma, mitogen, dan senyawa lainnya.
    • Proses pembentukan di dalam, tubuh memerlukan waktu cukup lama (dibanding kecepatan replikasi virus), karena itu dilakukan rekayasa genetika.

2. Teknik fusi protoplas

    • Teknik hibridoma
      • teknik pembuatan sel yang dihasilkan dari fusi antara sel limfosit B yang menghasilkan antibodi) dengan sel kanker yang memiliki karakter cepat membelah.  Sifat dari sel hibridoma ini adalah imortal.
      • Proses pembuatan dari sel hibridoma adalah sebagai berikut,
        • pertama-tama dilakukan proses imunisasi dengan menggunakan antigen tertentu.
        • Kemudian dipisahkan sel B-limfosit dari organ limpa,
        • lalu sel ini difusikan dengan sel kanker immortal.
          • Tahapan fusi sel hibridoma ini dilakukan dengan membuat membran sel menjadi lebih permeabel.
        • Sel hibrid hasil fusi inilah yang disebut sebagai sel hibridoma yang merupakan sel imortal yang dapat menghasilkan antibodi dengan cepat.  Dalam percobaan yang umum dilakukan, proses pembuatan sel hibridoma dilakukan dengan menggunakan sel mieloma NS-1 dan sel limpa dari mencit.
      • hasil dari teknik ini disebut Antibodi monoklonal yang dapat digunakan untuk diagnosis dan terapi.

4 . Teknik Kloning

Kloning dalam biologi adalah proses menghasilkan individu-individu dari jenis yang sama (populasi) yang identik secara genetik. Kloning merupakan proses reproduksi aseksual yang biasa terjadi di alam dan dialami oleh banyak bakteria, serangga, atau tumbuhan. Dalam bioteknologi, kloning merujuk pada berbagai usaha-usaha yang dilakukan manusia untuk menghasilkan salinan berkas DNA atau gen, sel, atau organisme. Arti lain kloning digunakan pula di luar ilmu-ilmu hayati.

5. teknik Hidroponik

Hidroponik berasal dari kata bahasa Yunani hydro yang berarti air dan ponos yang berarti bekerja. Jadi, hidroponik artinya pengerjaan air atau bekerja dengan air. Dalam praktiknya hidroponik dilakukan dengan berbagai metode, tergantung media yang digunakan. Adapun metode yang digunakan dalam hidroponik, antaralain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir(menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Pada umumnya orang bertanam dengan menggunakan tanah. Namun, dalam hidroponik tidak lagi digunakan tanah, hanya dibutuhkan air yang ditambah nutrien sebagai sumber makanan bagi tanaman. Apakah cukup dengan air dan nutrien? Bahan dasar yang dibutuhkan tanaman adalah air, mineral, cahaya, dan CO2.

Cahaya telah terpenuhi oleh cahaya matahari. Demikian pula CO2 sudahcukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.

6.  Teknik Aeroponik

Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan modifikasi dari hidroponik (mem-berdayakan air), karena air yang berisi larutan unsur hara disemburkan dalam bentuk kabut hingga mengenai akar tanaman. Akar tanaman yang ditanam menggantung akan menyerap larutan hara tersebut. Prinsip dari aeroponik adalah sebagai berikut. Helaian styrofoam diberi lubang-lubang tanam dengan jarak 15 cm. Dengan menggunakan ganjal busa atau rockwool, anak semai sayuranditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofom terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke atas hingga mengenai akar.

7. Kawin suntik

sumber bacaan :

http://ekmon-saurus.blogspot.com/2009/05/bekerja-tanpa-kontaminasi-dasar-tehnik.html

http://id.wikipedia.org

 

link ke tulisan dengan tema yang lain:

  1. Metabolisme | Katabolisme
  2. Metabolisme | Anabolisme
  3. Sistem Transport Elektron – STE
  4. Kromosom | DNA-polinukleotida| nukleotida | gen
  5. Replikasi DNA
  6. sintesis protein
  7. Pewarisan sifat | Hukum Mendel
  8. Evolusi
  9. Bioteknologi

Persilangan Monohibrid | Hukum Mendel

rantai DNA

Pada materi ini konsep yang perlu dikuasai adalah:

1. Konsep persilangan monohidrid

Persilangan monohibrid adalah persilangan antara dua individu dengan hanya fokus pada sebuah sifat yang berbeda dari  sebuah karakter pada tanaman sejenis. Persilangan ini sering dikenal dengan persilangan satu sifat beda.

2. Konsep Kenampakan karakter sebuah individu dipengaruhi oleh susunan basa nitogen di dalam kromosom. Di dalam kromosom terdapat segmen-segmen DNA yang berisi informasi yang akan diwariskan kepada keturunannya, segmen DNA dalam kromosom ini disebut dengan gen. Jadi gen adalah sesuatu yang mempengaruhi kenampakan sebuah karakter.

3. Konsep mengenai Kromosom selalu berpasangan, kromosom pasangannya disebut dengan kromosom homolog. oleh karena itu keberadaan gen yang mempengaruhi karakter yang sama dapat dijumpai pada di kromosom homolognya. Hanya saja pengaruhnya bisa sama ataupun berbeda.

Sebagai contoh Anda tentunya mengetahui bahwa sifat warna pada karakter iris bermacam-macam. ada yang warna biru ada juga yang warna hitam. topik pembicaraannya hanya sebatas pada iris saja sedangkan sifatnya adalah merah dan hitam. Jadi di sini saya menggunakan sebuah karakter saja yaitu iris dengan sifatnya yaitu warna iris. Iris bisa bermacam-macam karena di bawah pengaruh dari alel yang memiliki pengaruh yang berbeda terhadap iris.

4a. Anda juga harus menguasai Hukum Mendel I. Hukum ini dikenal dengan hukum segregasi tentang hukum pemisahan alel. Hukum Mendel I  mengatakan bahwa proses pembentukan gamet yang membawa karakter  dan sifat berpisah secara bebas. Dalam bahasa inggris Hukum Mendel I dikenal dengan istilah the law of segregation.

Penjelasan:
Saya ambilkan sebuah contoh tak konkrit. Bagi yang mengikuti anime/manga jepang Naruto tentunya Anda akan mengenal istilah iris mata sharingan pada klan uchiha. Misalkan Gen pembawa kode genetis iris sharingan ini bersifat dominan dibandingkan dengan iris normal dan diberi kode ‘S’ (baca: es kapital) dan iris normal diberi kode `s`. Jadi susunan alel iris pada klan uchiha bisa SS, Ss, atau ss.

Pada hukum Mendel I, jika seorang klan uchiha yang bergenotip Ss maka alel Ss tersebut akan memisah secara bebas pada proses meiosis I menjadi dua sel gamet yang masing-masing akan membawa gen sharingan (S) dan gen normal (s). Jadi hukum mendel I didasari pada karakter pembelahan pada meiosis I.

4b. Setelah menguasai hukum Mendel I, Anda juga harus menguasai hukum Mendel II yaitu hukum penyusunan alel dari gamet, terjadi secara bebas. Artinya pada proses perkawinan, setiap gametnya akan berpasangan kembali dengan alelnya yang berasal dari kedua induknya terjadi secara bebas untuk menyusun alel yang baru untuk keturunan berikutnya.

Penjelasan hukum mendel II.
Masih menggunakan contoh mata sharingan yang saya gunakan dalam menjelaskan hukum mendel I. Kali ini ceritanya adalah misal sasuke uchiha, yang memiliki iris Sharingan, menikah dengan sakura yang matanya normal. Bagaimanakah memprediksi keturunan mereka?

Untuk memecahkan kemungkinan anak-anak mereka kita akan menggunakan hukum mendel II. Tapi sebelumnya kita harus tahu dulu bagaimana susunan alel sasuke dan sakura. Untuk genotip alel sakura dapat dipastikan ss karena dia bermata normal yang bersifat resesif (:baca dulu penjelasan Hukum Mendel I di atas) dan gametnya cuma ada 1 macam yaitu s.

Permisalan pertama:
Jika susunan alel Sharingan sasuke adalah heterozigot Ss maka setelah meiosis akan ada 2 macam gamet pada sel kelamin jantan pada testis sasuke yaitu sel gamet jantan yang membawa gen S (tipe iris Sharingan) dan sel gamet jantan yang membawa gen s (tipe iris normal).

Dengan menggunakan hukum Mendel II yang mengatakan bahwa sel-sel kelamin akan membentuk gamet dengan pasangan gametnya terjadi secara bebas, kita bisa memprediksi persentase kemungkinan anak-anaknya memiliki iris jenis yang mana? kemungkinan iris anak-anaknya dalam setiap kelahiran adalah 1:1. Hal ini disebabkan karena bisa gen S sasuke yang akan bertemu dengan s sakura, atau gen s sasuke yang akan bertemu dengan s sakura. Jika yang gen S sasuke bertemu dengan s sakura mata alel anaknya adalah Ss maka tipe irisnya adalah Sharingan. Akan tetapi jika gen s sasuke yang bertemu dengan s sakura maka anak mereka adalah normal.

Permisalan kedua:
Jika susunan alel Sharingan sasuke adalah homozigot maka setelah meiosis hanya akan ada 1 macam gamet pada sel kelamin jantan pada testis sasuke yaitu sel gamet jantan yang membawa gen S (tipe iris Sharingan).

Kembali kita menerapkan hukum Mendel II yang mengatakan bahwa sel-sel kelamin akan membentuk gamet dengan pasangan gametnya terjadi secara bebas, kita bisa memprediksi persentase kemungkinan anak-anaknya memiliki iris jenis yang mana? kemungkinan iris anak-anaknya dalam setiap kelahiran adalah 100% bertipe iris Sharingan. Hal ini disebabkan karena gen S sasuke pasti akan bertemu dengan s sakura. Jadi tipe susunan allel anak mereka pasti Ss. karena S bersifat dominan daripada s maka sifat S akan muncul dalam fenotip. Jadi anak mereka pada kasus kedua ini semuanya pasti mata dengan tipe iris Sharingan.

Selain konsep-konsep di atas Anda harus menguasai dengan baik istilah berikut ini:

1. Alel –> pasangan gen pada kromosom homolog yang memberikan sifat yang berbeda atau sama pada suatu karakter.

2. Gamet –> sel kelamin

3. Genotip –> gen yang mempengaruhi karakter

4. Fenotip –> hasil ekspresi gen yang dapat ditangkap dengan panca indera manusia. atau dengan kata lain adalah kenampakan morfologi yang dapat diamati.

5. Parental –> induk yang akan dikawinkan atau disilangkan atau hibridisasi.

6. Filial –> hasil dari proses perkawinan/persilangan/hibridisasi.

  • F1 = keturunan I
  • F2 =Keturunan II
  • Fn = keturunan ke-n

7. Sifat dominan –> sifat alel yang pengaruhnya sangat kuat pada sebuah karakter

8. Sifat resesif –> sifat alel yang pengaruhnya dikalahkan oleh sifat dominan

9. Homozigot –> alel dengan sifat yang sama

10 . Heterozigot –> alel dengan sifat yang berbeda

Setelah Anda pahami dengan baik konsep dan istilah di atas mari kita pelajari mengenai persilangan monohidbrid. Untuk itu sebaiknya kita pelajari apa yang telah dilakukan oleh bapak Genetika kita yaitu Gregor Mendel. GM adalah seorang biarawan yang melakukan penelitian disebuah kebun. Penelitian yang dilakukannya adalah persilangan pada tanaman Pisum sativum (kacang kapri). Dari penelitiannya itu disilangan antara tanaman yang memiliki :

  • biji (bulat dan keriput),
  • warna kulit biji (kuning dan hijau)
  • warna bunga (ungu dan putih)
  • tinggi tanaman ( tinggi danpendek)       ……. (karakter yang ditulis di sini hanya sebagian saja dari karakter yang diteliti oleh Mendel, masih ada karakter yang lain)

gambar 1. 7 karakter yang diteliti Mendel

Pada persilangan pertama dihasilkan semua karakter anakan(F1) 100%bulat, kuning, ungu dan tinggi. Bisa disimpulkan sifat-sifat tersebut mendominasi dibandingkan sifat lainnya. Akan tetapi pada keturunan kedua diperoleh hasil yang berbeda untuk setiap karakternya menghasilkan perbandingan dominan : resesif adalah 3:1

Hal ini berarti dalam keturunan pertama (F1) pada kromosomnya membawa 2 sifat yang berbeda pada masing-masing alel-nya. Artinya Individu induknya (parental) masing-masing hanya terdiri dari alel yang membawa sifat yang sama. Jantan membawa sifat dominan dan individu betina membawa sifat karakter resesif ataupun sebaliknya. Jadi ketika sesama F1 dikawinkan akan memunculkan karakter yang bersifat resesif. Hal ini dapat dijelaskan sebagai berikut.

persilangan monohibrid

gambar 2. persilangan monohibrid dengan menggunakan karakter tinggi tanaman

Perhatikan di gambar 2 untuk bagian generasi parental. Pada gambar tersebut terlihat dua individu yang disilangkan, masing-masing bersifat homozigot. Satu tanaman homozigot resesif (tt)sedangkan tanaman yang lain homozigot dominan (TT).

Sebagai akibatnya setiap individu akan mengalami meiosis dan akan menghasilkan 1 macam gamet. Homozigot dominan akan menghasilkan gamet tinggi dominan (T), sedangkan individu yang lain akan menghasilkan gamet pendek resesif (t). dan ketika terjadi persilangan gamet jantan dan gamet betina akan bertemu dan menghasilkan individu dengan gamet Tt. Artinya individu baru ini akan memiliki kenampakan tanaan tinggi.  Contoh ini dapat digunakan untuk menjelaskan mengenai genotip dan fenotip . sifat tinggi adalah fenotip,sedangkan  Tt adalah genotip.

Pada persilangan berikutnya saya akan menjelasan mengenai hukum Mendel I. perhatikan persilangan ke-2. Pada persilangan kedua dilakukan persilangan antara F1 dengan F1 yang lain. Artinya tanaman tinggi dengan genotip Tt disilangkan dengan tanaman tinggi yang bergenotipTt juga. Kembali kita ingat Hukum Mendel I yaitu bahwa alel akan berpisah secara bebas. Artinya Alel pada setiap individu yang akan disilangkan dengan komposisi Tt (membawa sifat tinggi dan rendah) akan memisah pada waktu proses meiosis menjadi T dan t.

gambar penjelas hukum mendel I dan II

gambar 3. Skema pemisahan alel/pembentukan kemungkinan gamet (hukum Mendel I-4 keterangan dengan 4 bola putih); penyusunan alel kembali (Hukum Mendel II-keterangan dengan 4 bola warna merah)

Kemudian setelah terbentuk gamet (hukum Mendel I) kita akan melanjutkan ke hukum Mendel II yaitu hukum penyusunan alel terjadi secara bebas. T dan t dari individu jantan akan bertemu dengan T dan t dari individu betina. proses penyusunan alelnya terjadi secara bebas.

Jadi pada akhir pembuahan bisa dihasilkan individu dengan karakter genotip TT, Tt dan tt. Hanya saja nilai kemungkinannya atau persentasenya saja yang berbeda. Untuk spesies yang menghasilkan keturunan yang banyak dalam sekali perkawinan maka digunakan persentase sedangkan jika spesiesnya manusia yang umumnya menghasilkan sati individu dalam setiap perkawinannya maka digunakan istilah kemungkinan.

Pada contoh gambar diatas maka kemungkinan yang terjadi dari hasil perkawinan untuk genotip TT adalah 1 diantara 4, Tt adalah 2 diantara 4, tt 1 diantara 4. darihasil perkawinan dihasilkan persentase :

  • genotip TT adalah 1/4 x 100% = 25% (tanaman tinggi homozigot)
  • genotip Tt adalah 2/4 x 100% = 50% (tanaman tinggi heterozigot)
  • genotip tt adalah 1/4 x 100% = 25% (tanaman rendah)

Sedangkan fenotipnya adalah TT dan TT akan menghasilkan tanaman tinggi dan tt akan menghasikan tanaman pendek. Dari penjelasan di atas dapat diketahui bahwa tanaman tinggi memiliki dua genotip yaitu dalam bentuk homozigot dominan dan dalam bentuk heterozigot sedangkan tanaman pendek hanya ada dalam 1 bentuk homozigot resesif. Jadi perbandiingan fenotipnya adalah 3 tanaman tinggi dan 1 tanaman pendek. atau dapat disajikan tanaman tinggi : tanaman pendek = 3:1

Demikianlah penjelasan mengenai konsep-konsep dalam memahami hukum mendel . Untuk memahami lebih lanjut, silahkan ikuti uraiannya di persilangan dihibrid pada postingan berikutnya.

atau untuk latihan bisa berkunjung ke link berikut

http://wps.pearsoned.com.au/sf4_2/132/33906/8680079.cw/-/8680086/index.html

Semoga informasi ini membantu Anda. God Bless Us.

Replikasi DNA

Replikasi DNA adalah proses perbanyakan DNA yang akan bermanfaat ketika sel akan membelah untuk memperbanyak jumlah sel.

Konsep yang penting untuk dipahami adalah

1. Replikasi terjadi dalam dua arah yang berbeda (bidireksional)

2. Setiap pemanjangan rantai DNA baru akan diawali oleh primer

3. enzim DNA polimerase hanya aktif melakukan replikasi DNA pada arah 3′-5′ rantai DNA.  Keadaan ini menyebabkan proses pemanjangan rantai nukleotida hanya berjalan normal pada salah satu rantai DNA.

4. pada rantai DNA yang lain akan terbentuk okazaki fragmen untuk melakukan pemanjangan rantai DNA yang baru.

5. Fragmen yang terputus-putus kemudian akan disambung dengan enzim ligase.

Next artikel Sintesis protein

Sintesis protein – transkripsi – translasi

transkripsi transalasi

Gb.1 sintesis protein / dogma

Sintesis protein terdiri atas 2 tahap, yaitu :

1. Transkripsi.

2. Translasi.

mari kita bahas satu persatu.

1. Transkripsi adalah proses menyalin data yang terdapat pada rantai sense (3′–>5″) DNA. Proses ini terjadi di dalam inti sel dimulai dengan pembukaan rantai DNA oleh enzim helikase. Setelah itu penempelan enzim polimerase pada daerah promotor sekuen gen dan barulah enzim polimerase mulai aktif menyalin kode genetik pada rantai sense DNA hingga bagian triplet basa nitrogen yang mengandung informasi untuk mengehentikan proses menyalin.

pemindahan kode dari 3′-5′-DNA ke m RNA

Hasil dari proses transkripsi adalah mRNA dengan kode pasangan yang terdapat pada rantai sense DNA. Rantai RNA yang mengandung kode ini disebut pula dengan kodon. Jadi mRNA adalah kodon. Setelah proses transkripsi selesai maka m-RNA akan segera bergerak meningggalkan inti sel menuju sitoplasma untuk melakukan proses selanjutnya(translasi).

2. Translasi adalah proses proses penerjemahan kodon menjadi asam amino dan menyambungkan setiap asam amino yang sesuai kodon dengan ikatan peptida menjadi protein. Organel yang aktif melakukan proses penerjemahan kodon adalah ribosom. Setelah ribosom melekat pada triplet kodon maka t-RNA yang berada di sitoplasma akan membawakan asam amino yang sesuai pada kodon.

tRNA

gb.2. t-RNA

pemindahan kode dari 5′-3′-mRNA menjadi protein

triplet anti-kodon terdapat pada t-RNA. Triplet ini akan berpasangan dengan triplet kodon sambil membawa sebuah asam amino. misal GUA akan membawa asama amino valin, UAA akan membawa asama amino tirosin. Dan dengan bantuan ribosom asama amino-asama amino tersebut akan digabungkan dengan ikatan peptida menjadi protein.

gb 3. tabel triplet kodon

 

Contoh : berikut ini adalah kode Rantai DNA pada kedua rantai.

5′ TAC AGT TGA GGG TTT TCC GTA ACT 3′

3′ ATG TCA ACT CCC AAA AGG CAT TGA 5′

–>yang dipakai adalah rantai sense atau rantai 3′-5′, jadi data yang digunakan adalah kode berikut :

3′ ATG TCA CCC AAA AGG CAT TGA ACT 5 –> sense

Setelah proses transkripsi selesai maka akan diperoleh kodon seperti berikut ini:

5′ UAC AGU  GGG UUU UCC GUA ACU  UGA3′ –> mRNA

Kemudian terjadi proses translasi yang akan menghasilkan protein yang tersusun atas asama amino- asam amino sebagai berikut (gunakan tabel triplet kodon pada  gambar 3 dengan menggunakan kode pada m-RNA):

UAC      AGU      GGG     UUU     UCC    GUA ACU   UGA

tirosin-serin-glisin-fenilalanin-serin-valin-threonin-stop

Ketika diterjemahkan stop(UGA)  maka proses translasi akan berhenti secara otomatis dan proses sintesis protein akan berhenti. Untuk lebih jelasnya Anda dapat melihat video animasinya di link  kumpuilan video pembelajaran berikut ini.

http://konsepbiologi.wordpress.com/video-pembelajaran/

untuk mendownloadnya videonya, Anda baca saja cara downloadnya dengan membaca informasinya di halaamn tips dan trik pada blog ini. Silahkan klik di sini –> http://konsepbiologi.wordpress.com/tips-dan-trik/

atau link berikut ini:   Trik mendapatkan file swf atau video.

– Processing of Gene Information – Prokaryotes versus Eukaryotes
- Protein Synthesis
- How Spliceosomes Process RNA

Untuk latihan jelaskan ulang dengan kata-kata anda sendiri mengenai gambar berikut ini

Kromosom | DNA-polinukleotida| nukleotida | gen

1. KROMOSOM

gambar. 1. Kromosom (mikroskop elektron)

Gambar 1 di bawah ini ingin memberikan gambaran mengenai kromosom. Kromoson yang terlihat pada gambar tersebut adalah DNA setelah melakukan replikasi.

kromosom

gambar 2. Hirarki kromosom

Dari gambar 2 dapat dilihat bahwa rantai DNA tersebut melilit bola-bola yang berwana merah. Bola tersebut adalah protein yang bernama histon. Suatu kondisi DNA yang terlilit pada histon disebut dengan nukleosom.

Jika Anda amati, Struktur dasar kromosom adalah rantai ganda DNA yang berpilin. Rantai DNA penyusun dasar kromosom tersusun atas ikatan nukleotida-nukleotida, rangkaian panjang nukleotida ini membentuk rantai panjang nukleotida. Sehingga struktur dasar DNA atau kromosom bisa disebut dengan rantai polinukleotida.

Agar kegiatan manusia dalam usahanya dalam membuat pemetaan kromosom menjadi lebih mudah diperlukan visualisasi macam-macam kromosom yang ada barulah kemudian kromosom-kromosom tersebut disusun membentuk susunan kromosom yang teratur. Tampilan visualisasi keseluruhan kromosom suatu individu yang telah disusun diberi istilah kariotipe. Untuk memahami tentang kariotipe.  Perhatikan gambar berikut ini sebagai contoh yang dimaksud dengan kariotipe.

susunan kromosom pada manusia

2. Nukleotida kromosom

gambar 3. sebuah nukleotida

Gambar di atas adalah nukleotida sebagai monomer dari kromosom . sebuah  nukleotida pada DNA-kromosom terdiri atas ;

  • gugus phosphat (kuning)
  • Gula pentosa/deoksiribosa (merah muda)
  • Basa nitrogen (hijau)

Pada bagian basa nitrogen penyusun nukleotida-kromosom dapat dikelompokkan menjadi 2 kelompok besar yaitu kelompok basa nitrogen purin dan basa nitrogen pirimidin. Yang termasuk basa  nitrogen purin adalah adenin dan guanin, di sisi yang lain yang termasuk basa nitrogen pirimidin adalah sisanya yaitu Timin dan Sitosin. perhatikan gambar di bawah ini

purin pirimidin

gambar 4. rantai polinukleotida dan 4 macam basa nitrogen

Selanjutnya kita akan mempelajari aturan Chargaff yang menyatakan bahwa basa purin pada sebuah rantai polinukleotida/DNA/kromosom akan berpasangan dengan basa pirimidin pada rantai yang lain. Dalam hal ini Timin akan berpasangan dengan Adenin dengan 2 ikatan hidrogen akan sedangkan Sitosin berpasangan dengan Guanin dengan 3 ikatan hidrogen sesuai dengan elektron valensi masing-masing basa nitrogen.

3. GEN

Gambar 3 dibawah ini tentunya Anda sudah tahu. ya!

DNA

gambar 5. sebuah gen pada rantai DNA

Ya, gambar di atas adalah rantai polinukleotida-kromosom. Akan tetapi di sini yang akan dijelaskan adalah gen. Gen adalah segmen/bagian DNA yang mengandung informasi tertentu yang dapat diekspresikan sebagai sebuah fenotip(ciri individu yang dapat diamati dengan mata telanjang).

Jadi gen merupakan sebagian kecil dari rantai polinukleotida yang mengandung informasi tertentu. Atau dengan kata lain DNA adalah urutan gen-gen.

4. Allel

Letak suatu gen pada rantai polinukleotida-kromosom disebut dengan lokus. Perlu diketahui bahwa kromosom pada mahkluk hidup saling berpasang-pasangan. Kromosom yang berpasangan ini disebut dengan kromosom yang homolog. Jadi dapat disimpulkan bahwa gen-gen pada lokus yang sama pada kromosom yang homolog memiliki suatu pengaruh pada target yang sama untuk diekspresikan sebagai fenotip. gen-gen pada lokus yang sama pada kromosom yang homolog disebut dengan allel.

Secara ringkas alel adalah gen-gen pada kromosom yang berada pada lokus yang sama dan bisa memberikan pengaruh yang sama ataupun berbeda pada sebuah ekspresi fenotip.

 

next artikel Replikasi DNA

Anabolisme – fotosintesis

Anabolisme adalah proses kimia tingkat molekuler yang berkaitan dengan penyusunan senyawa dari yang sederhana menjadi kompleks yang terjadi di dalam sebuah sel.

Contoh dari Anabolisme yang paling terkenal adalah proses fotosintesis. Proses fotosintesis terjadi dalam 2 tahap yaitu Reaksi terang dan reaksi gelap. Proses ini terjadi di dalam butir-butir plastida. Kebanyakan daun memiliki plastida yang berwarna hijau jadi disebut dengan kloroplas. Berikut ini adalah organel yang disebut dengan kloroplas.

Organel ini memiliki bagian-bagian:

  1. Tilakoid
  2. Ruang tilakoid
  3. Grana
  4. Stroma
  5. Ruang antar membran

Disebutkan di atas bahwa fotosintesis terjadi dalam dua tahap yaitu reaksi terang dan reaksi gelap. Reaksi terang terjadi di bagian dengan keterangan no 1 sedangkan reaksi gelap terjadi pada nomor 4.

Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[7] Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga.[7] Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.[11]

Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[12] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[12] Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem siklus elektron.[12] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena.[11]

Pada tumbuhan fotosistem dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[11] Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[13] Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[13] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.[14] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.[14] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh elektron dari molekul-molekul air.[7]

Perhatikan gambar berikut

Reaksi terang adalah reaksi yang melibatkan tenaga matahari sedangkan reaksi gelap (calvin-Benson Cycle) dapat terjadi tanpa kehadiran sinar matahari.

Dari gambar tersebut dapat dilihat bahwa:

  • Reaksi terang dan gelap berkaitan, kaitannya adalah reaksi terang menyediakan energi untuk melangsungkan reaksi bagi reaksi gelap. Energi yang dipersiapkan oleh reaksi terang berupa ATP dan NADPH.
  • ATP diperoleh dari tenaga foton yang berasal dari matahari dan H+ pada NADPH berasal dari pemecahan air. Selain itu pemecahan air juga menghasilkan oksigen yang akan dibebaskan ke lingkungan.
  • Pada raksi gelap dihasilkan gula dengan memanfaatkan CO2 lingkungan.

FOTOSISTEM

Fotosistem adalah suatu unit yang mampu menangkap energi cahaya matahari yang terdiri dari klorofil a, kompleks antena, dan akseptor elektron.[7] Di dalam kloroplas terdapat beberapa macam klorofil dan pigmen lain, seperti klorofil a yang berwarna hijau muda, klorofil b berwarna hijau tua, dan karoten yang berwarna kuning sampai jingga.[7] Pigmen-pigmen tersebut mengelompok dalam membran tilakoid dan membentuk perangkat pigmen yang berperan penting dalam fotosintesis.[11]

Klorofil a berada dalam bagian pusat reaksi.[12] Klorofil ini berperan dalam menyalurkan elektron yang berenergi tinggi ke akseptor utama elektron.[12] Elektron ini selanjutnya masuk ke sistem siklus elektron.[12] Elektron yang dilepaskan klorofil a mempunyai energi tinggi sebab memperoleh energi dari cahaya yang berasal dari molekul perangkat pigmen yang dikenal dengan kompleks antena.[11]

Fotosistem sendiri dapat dibedakan menjadi dua, yaitu fotosistem I dan fotosistem II.[11] Pada fotosistem I ini penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap cahaya dengan panjang gelombang 700 nm sehingga klorofil a disebut juga P700.[13] Energi yang diperoleh P700 ditransfer dari kompleks antena.[13] Pada fotosistem II penyerapan energi cahaya dilakukan oleh klorofil a yang sensitif terhadap panjang gelombang 680 nm sehingga disebut P680.[14] P680 yang teroksidasi merupakan agen pengoksidasi yang lebih kuat daripada P700.[14] Dengan potensial redoks yang lebih besar, akan cukup elektron negatif untuk memperoleh elektron dari molekul-molekul air.[7]

Fotosintesis pada tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof.[4] Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung dari senyawa anorganik.[4] Tumbuhan menggunakan karbon dioksida dan air untuk menghasilkan gula dan oksigen yang diperlukan sebagai makanannya. Energi untuk menjalankan proses ini berasal dari fotosintesis. Perhatikan persamaan reaksi yang menghasilkan glukosa berikut ini:

6H2O + 6CO2 + cahaya → C6H12O6 (glukosa) + 6O2

Glukosa dapat digunakan untuk membentuk senyawa organik lain seperti selulosa dan dapat pula digunakan sebagai bahan bakar.[4] Proses ini berlangsung melalui respirasi seluler yang terjadi baik pada hewan maupun tumbuhan.[4] Secara umum reaksi yang terjadi pada respirasi seluler berkebalikan dengan persamaan di atas.[4] Pada respirasi, gula (glukosa) dan senyawa lain akan bereaksi dengan oksigen untuk menghasilkan karbon dioksida, air, dan energi kimia.[4]

Tumbuhan menangkap cahaya menggunakan pigmen yang disebut klorofil.[4] Pigmen inilah yang memberi warna hijau pada tumbuhan. Klorofil terdapat dalam organel yang disebut kloroplas.[4] klorofil menyerap cahaya yang akan digunakan dalam fotosintesis.[4] Meskipun seluruh bagian tubuh tumbuhan yang berwarna hijau mengandung kloroplas, namun sebagian besar energi dihasilkan di daun.[4] Di dalam daun terdapat lapisan sel yang disebut mesofil yang mengandung setengah juta kloroplas setiap milimeter perseginya.[4] Cahaya akan melewati lapisan epidermis tanpa warna dan yang transparan, menuju mesofil, tempat terjadinya sebagian besar proses fotosintesis.[4] Permukaan daun biasanya dilapisi oleh kutikula dari lilin yang bersifat anti air untuk mencegah terjadinya penyerapan sinar matahari ataupun penguapan air yang berlebihan.[4]

Fotosintesis pada alga dan bakteri

Alga terdiri dari alga multiseluler seperti ganggang hingga alga mikroskopik yang hanya terdiri dari satu sel.[15] Meskipun alga tidak memiliki struktur sekompleks tumbuhan darat, fotosintesis pada keduanya terjadi dengan cara yang sama.[15] Hanya saja karena alga memiliki berbagai jenis pigmen dalam kloroplasnya, maka panjang gelombang cahaya yang diserapnya pun lebih bervariasi.[15] Semua alga menghasilkan oksigen dan kebanyakan bersifat autotrof.[15] Hanya sebagian kecil saja yang bersifat heterotrof yang berarti bergantung pada materi yang dihasilkan oleh organisme lain.[15]

Proses

Hingga sekarang fotosintesis masih terus dipelajari karena masih ada sejumlah tahap yang belum bisa dijelaskan, meskipun sudah sangat banyak yang diketahui tentang proses vital ini.[16] Proses fotosintesis sangat kompleks karena melibatkan semua cabang ilmu pengetahuan alam utama, seperti fisika, kimia, maupun biologi sendiri.[16]

Pada tumbuhan, organ utama tempat berlangsungnya fotosintesis adalah daun.[16] Namun secara umum, semua sel yang memiliki kloroplas berpotensi untuk melangsungkan reaksi ini.[17] Di organel inilah tempat berlangsungnya fotosintesis, tepatnya pada bagian stroma.[16] Hasil fotosintesis (disebut fotosintat) biasanya dikirim ke jaringan-jaringan terdekat terlebih dahulu.[16]

Pada dasarnya, rangkaian reaksi fotosintesis dapat dibagi menjadi dua bagian utama: reaksi terang (karena memerlukan cahaya) dan reaksi gelap (tidak memerlukan cahaya tetapi memerlukan karbon dioksida).[18]

Reaksi terang terjadi pada grana (tunggal: granum), sedangkan reaksi gelap terjadi di dalam stroma.[18] Dalam reaksi terang, terjadi konversi energi cahaya menjadi energi kimia dan menghasilkan oksigen (O2).[18] Sedangkan dalam reaksi gelap terjadi seri reaksi siklik yang membentuk gula dari bahan dasar CO2 dan energi (ATP dan NADPH).[18] Energi yang digunakan dalam reaksi gelap ini diperoleh dari reaksi terang.[18] Pada proses reaksi gelap tidak dibutuhkan cahaya matahari. Reaksi gelap bertujuan untuk mengubah senyawa yang mengandung atom karbon menjadi molekul gula.[18] Dari semua radiasi matahari yang dipancarkan, hanya panjang gelombang tertentu yang dimanfaatkan tumbuhan untuk proses fotosintesis, yaitu panjang gelombang yang berada pada kisaran cahaya tampak (380-700 nm).[18] Cahaya tampak terbagi atas cahaya merah (610 – 700 nm), hijau kuning (510 – 600 nm), biru (410 – 500 nm) dan violet (< 400 nm).[19] Masing-masing jenis cahaya berbeda pengaruhnya terhadap fotosintesis.[19] Hal ini terkait pada sifat pigmen penangkap cahaya yang bekerja dalam fotosintesis.[19] Pigmen yang terdapat pada membran grana menyerap cahaya yang memiliki panjang gelombang tertentu.[19] Pigmen yang berbeda menyerap cahaya pada panjang gelombang yang berbeda.[19] Kloroplas mengandung beberapa pigmen. Sebagai contoh, klorofil a terutama menyerap cahaya biru-violet dan merah.[19] Klorofil b menyerap cahaya biru dan oranye dan memantulkan cahaya kuning-hijau. Klorofil a berperan langsung dalam reaksi terang, sedangkan klorofil b tidak secara langsung berperan dalam reaksi terang.[19] Proses absorpsi energi cahaya menyebabkan lepasnya elektron berenergi tinggi dari klorofil a yang selanjutnya akan disalurkan dan ditangkap oleh akseptor elektron.[12] Proses ini merupakan awal dari rangkaian panjang reaksi fotosintesis.

Reaksi terang

Reaksi terang dari fotosintesis pada membran tilakoid

Reaksi terang adalah proses untuk menghasilkan ATP dan reduksi NADPH2.[20] Reaksi ini memerlukan molekul air dan cahaya matahari. Proses diawali dengan penangkapan foton oleh pigmen sebagai antena.[20]

Reaksi terang melibatkan dua fotosistem yang saling bekerja sama, yaitu fotosistem I dan II.[21] Fotosistem I (PS I) berisi pusat reaksi P700, yang berarti bahwa fotosistem ini optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 700 nm, sedangkan fotosistem II (PS II) berisi pusat reaksi P680 dan optimal menyerap cahaya pada panjang gelombang 680 nm.[21]

Mekanisme reaksi terang diawali dengan tahap dimana fotosistem II menyerap cahaya matahari sehingga elektron klorofil pada PS II tereksitasi dan menyebabkan muatan menjadi tidak stabil.[21] Untuk menstabilkan kembali, PS II akan mengambil elektron dari molekul H2O yang ada disekitarnya. Molekul air akan dipecahkan oleh ion mangan (Mn) yang bertindak sebagai enzim.[21] Hal ini akan mengakibatkan pelepasan H+ di lumen tilakoid. Dengan menggunakan elektron dari air, selanjutnya PS II akan mereduksi plastokuinon (PQ) membentuk PQH2.[21] Plastokuinon merupakan molekul kuinon yang terdapat pada membran lipid bilayer tilakoid. Plastokuinon ini akan mengirimkan elektron dari PS II ke suatu pompa H+ yang disebut sitokrom b6-f kompleks.[20] Reaksi keseluruhan yang terjadi di PS II adalah[21]:

2H2O + 4 foton + 2PQ + 4H- → 4H+ + O2 + 2PQH2
Sitokrom b6-f kompleks berfungsi untuk membawa elektron dari PS II ke PS I dengan mengoksidasi PQH2 dan mereduksi protein kecil yang sangat mudah bergerak dan mengandung tembaga, yang dinamakan plastosianin (PC).[21] Kejadian ini juga menyebabkan terjadinya pompa H+ dari stroma ke membran tilakoid.[21] Reaksi yang terjadi pada sitokrom b6-f kompleks adalah[21]:

2PQH2 + 4PC(Cu2+) → 2PQ + 4PC(Cu+) + 4 H+ (lumen)
Elektron dari sitokrom b6-f kompleks akan diterima oleh fotosistem I.[21] Fotosistem ini menyerap energi cahaya terpisah dari PS II, tapi mengandung kompleks inti terpisahkan, yang menerima elektron yang berasal dari H2O melalui kompleks inti PS II lebih dahulu.[21] Sebagai sistem yang bergantung pada cahaya, PS I berfungsi mengoksidasi plastosianin tereduksi dan memindahkan elektron ke protein Fe-S larut yang disebut feredoksin.[21] Reaksi keseluruhan pada PS I adalah[21]:

Cahaya + 4PC(Cu+) + 4Fd(Fe3+) → 4PC(Cu2+) + 4Fd(Fe2+)
Selanjutnya elektron dari feredoksin digunakan dalam tahap akhir pengangkutan elektron untuk mereduksi NADP+ dan membentuk NADPH.[21] Reaksi ini dikatalisis dalam stroma oleh enzim feredoksin-NADP+ reduktase.[21] Reaksinya adalah[21]:

4Fd (Fe2+) + 2NADP+ + 2H+ → 4Fd (Fe3+) + 2NADPH
Ion H+ yang telah dipompa ke dalam membran tilakoid akan masuk ke dalam ATP sintase.[1] ATP sintase akan menggandengkan pembentukan ATP dengan pengangkutan elektron dan H+ melintasi membran tilakoid.[1] Masuknya H+ pada ATP sintase akan membuat ATP sintase bekerja mengubah ADP dan fosfat anorganik (Pi) menjadi ATP.[1] Reaksi keseluruhan yang terjadi pada reaksi terang adalah sebagai berikut[1]:

Sinar + ADP + Pi + NADP+ + 2H2O → ATP + NADPH + 3H+ + O2

Reaksi gelap

Reaksi gelap pada tumbuhan dapat terjadi melalui dua jalur, yaitu siklus Calvin-Benson dan siklus Hatch-Slack.[22] Pada siklus Calvin-Benson tumbuhan mengubah senyawa ribulosa 1,5 bisfosfat menjadi senyawa dengan jumlah atom karbon tiga yaitu senyawa 3-phosphogliserat.[22] Oleh karena itulah tumbuhan yang menjalankan reaksi gelap melalui jalur ini dinamakan tumbuhan C-3.[22] Penambatan CO2 sebagai sumber karbon pada tumbuhan ini dibantu oleh enzim rubisco.[22] Tumbuhan yang reaksi gelapnya mengikuti jalur Hatch-Slack disebut tumbuhan C-4 karena senyawa yang terbentuk setelah penambatan CO2 adalah oksaloasetat yang memiliki empat atom karbon. Enzim yang berperan adalah phosphoenolpyruvate carboxilase.[22]

Siklus Calvin-Benson

Siklus Calvin-Benson

Mekanisme siklus Calvin-Benson dimulai dengan fiksasi CO2 oleh ribulosa difosfat karboksilase (RuBP) membentuk 3-fosfogliserat.[22] RuBP merupakan enzim alosetrik yang distimulasi oleh tiga jenis perubahan yang dihasilkan dari pencahayaan kloroplas. Pertama, reaksi dari enzim ini distimulasi oleh peningkatan pH.[22] Jika kloroplas diberi cahaya, ion H+ ditranspor dari stroma ke dalam tilakoid menghasilkan peningkatan pH stroma yang menstimulasi enzim karboksilase, terletak di permukaan luar membran tilakoid.[22] Kedua, reaksi ini distimulasi oleh Mg2+, yang memasuki stroma daun sebagai ion H+, jika kloroplas diberi cahaya.[22] Ketiga, reaksi ini distimulasi oleh NADPH, yang dihasilkan oleh fotosistem I selama pemberian cahaya.[22]

Fiksasi CO2 ini merupakan reaksi gelap yang distimulasi oleh pencahayaan kloroplas.[12] Fikasasi CO2 melewati proses karboksilasi, reduksi, dan regenerasi.[23] Karboksilasi melibatkan penambahan CO2 dan H2O ke RuBP membentuk dua molekul 3-fosfogliserat(3-PGA).[23] Kemudian pada fase reduksi, gugus karboksil dalam 3-PGA direduksi menjadi 1 gugus aldehida dalam 3-fosforgliseradehida (3-Pgaldehida).[23] Reduksi ini tidak terjadi secara langsung, tapi gugus karboksil dari 3-PGA pertama-tama diubah menjadi ester jenis anhidrida asam pada asam 1,3-bifosfogliserat (1,3-bisPGA) dengan penambahan gugus fosfat terakhir dari ATP.[23] ATP ini timbul dari fotofosforilasi dan ADP yang dilepas ketika 1,3-bisPGA terbentuk, yang diubah kembali dengan cepat menjadi ATP oleh reaksi fotofosforilasi tambahan.[23] Bahan pereduksi yang sebenarnya adalah NADPH, yang menyumbang 2 elektron.[23] Secara bersamaan, Pi dilepas dan digunakan kembali untuk mengubah ADP menjadi ATP.[23]

Pada fase regenerasi, yang diregenerasi adalah RuBP yang diperlukan untuk bereaksi dengan CO2 tambahan yang berdifusi secara konstan ke dalam dan melalui stomata.[24] Pada akhir reaksi Calvin, ATP ketiga yang diperlukan bagi tiap molekul CO2 yang ditambat, digunakan untuk mengubah ribulosa-5-fosfat menjadi RuBP, kemudian daur dimulai lagi.[24]

Tiga putaran daur akan menambatkan 3 molekul CO2 dan produk akhirnya adalah 1,3-Pgaldehida.[12] Sebagian digunakan kloroplas untuk membentuk pati, sebagian lainnya dibawa keluar.[12] Sistem ini membuat jumlah total fosfat menjadi konstan di kloroplas, tetapi menyebabkan munculnya triosafosfat di sitosol.[12] Triosa fosfat digunakan sitosol untuk membentuk sukrosa.[12][24]

Siklus Hatch-Slack

Siklus Hatch-Slack

Berdasarkan cara memproduksi glukosa, tumbuhan dapat dibedakan menjadi tumbuhan C3 dan C4.[25] Tumbuhan C3 merupakan tumbuhan yang berasal dari daerah subtropis.[25] Tumbuhan ini menghasilkan glukosa dengan pengolahan CO2 melalui siklus Calvin, yang melibatkan enzim Rubisco sebagai penambat CO2.[25] Tumbuhan C3 memerlukan 3 ATP untuk menghasilkan molekul glukosa.[25] Namun, ATP ini dapat terpakai sia-sia tanpa dihasilkannya glukosa.[26] Hal ini dapat terjadi jika ada fotorespirasi, di mana enzim Rubisco tidak menambat CO2 tetapi menambat O2.[26] Tumbuhan C4 adalah tumbuhan yang umumnya ditemukan di daerah tropis.[26] Tumbuhan ini melibatkan dua enzim di dalam pengolahan CO2 menjadi glukosa.[26] Enzim phosphophenol pyruvat carboxilase (PEPco) adalah enzim yang akan mengikat CO2 dari udara dan kemudian akan menjadi oksaloasetat.[26] Oksaloasetat akan diubah menjadi malat.[26] Malat akan terkarboksilasi menjadi piruvat dan CO2.[26] Piruvat akan kembali menjadi PEPco, sedangkan CO2 akan masuk ke dalam siklus Calvin yang berlangsung di sel bundle sheath dan melibatkan enzim RuBP.[26] Proses ini dinamakan siklus Hatch Slack, yang terjadi di sel mesofil.[27] Dalam keseluruhan proses ini, digunakan 5 ATP.[27]

————————————————————————————-

Sebagian kutipan di ambil dari Wikipedia :