pEran EnZim daLam mEtaboliSme

       Di dalam tubuh organisme , enzim berperan sebagai biokatalisator. Artinya enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi kimia, tetapi senyawa tersebut tidak ikut bereaksi. Dalam reaksi kimia tersebut ,enzim tidak mengalami perubahan bentuk. Selain itu, enzim juga tidak mempengaruhi keseimbangan reaksi atau mengubah produk.

1. KOMPONEN ENZIM

        Berdasrkan komponen penyusunnya, enzim dibedakan menjadi dua macam berikut:

     a. Enzim sederhana, terdiri atas senyawa protein saja.

     b. Enzim kompleks(enzim konjugasi), terdiri atas komponen-komponen berikut:

    1. komponen protein(apoenzim).Apoenzim mudah terdenaturasi, misal karena pemanasan.

         2. komponen nonprotein(gugus prostetik). gugus prostetik bersifat termostabil(tidak mudah  rusak akibat pemanasan). Bagian ini dapat berupa koenzim atau kofaktor.

                       

2. SIFAT-SIFAT ENZIM

         Enzim memiliki sifat-sifat berikut:

      a. Enzim merupakan senyawa protein sehingga sifat-sifat enzim sama dengan proteinyaitu dipengaruhi oleh suhu dan pH. Pada suhu tinggi atau rendah enzim akan mengalami kerusakan koagulasi yang akhirnya enzim terdenaturasi.

           b. Berupa koloid

           c. Bekerja secara spesifik, artinya enzim hanya dapat bekerja pada satu substrat

           d. Bekerja secara bolak-balik(reversible), artinya enzim tidak menentukan arah reaksi

           e. Dapat bereaksi dengan substrat asam maupun basa

           f. Diperlukan dalam jumlah sedikit

           g. Dapat digunakan berulang kali selama belum rusak

3. MEKANISME KERJA ENZIM

          Enzim dapat meningkatkan kecepatan reaksi dengan menurunkan energi aktivasi. Energi aktivasi adalah jumlah energi yang diperlukan untuk berlangsungnya suatu reaksi.

Beberapa teori berikut menjelaskan tentang cara kerja enzim:

    a. LOCK AND KEY THEORY(Teori Gembok dan Kunci)

Teory ini dikemukakan oleh  Fischer(1898). Menurutnya enzim diumpamakan sebagai gembok, sedangkan substrat diumpamakan sebagai kunci. Substrat dapat beriakatan dengan enzim jika enzim memiliki sisi aktif sebagai tempat melekat substrat. Hubungan antara enzim dan substrat terjadi pada sisi aktivasi dan hubungan tersebut membentuk ikatan yang lemah. perhatikan skema berikut:

 

   b. INDUCED FIT THEORY(Teory ketepatan induksi)

 Teori ini dikemukakan oleh Daniel Koshland. Menurutnya, sisi aktif enzim bersifat fleksible. Akibatnya, sisi aktif enzim dapat berubah bentuk menyesuaikan bentuk substrat. Teori ini sesuai dengan kerja enzim yang sesungguhnya. Perhatikan skema berikut:

            

JariNgan EpiTeL

          Sel-sel jaringan epitel tersusun membentuk lembaran yang menutupi atau melapisi permukaan tubuh yang terbuka, baik di luar maupun di dalam tubuh epitel yang melapisi permukaan dalam , misalnya permukaan dalm rongga , permukaan dalam saluran dan pembuluh darah yang disebut endotelium. Berdasarkan bfungsinya dibedakan sebagai berikut:

          a. Epitel proteksi(pelindung) untuk pelindung tubuh

          b. Sekresi, sebagai penghasil hormon atau enzim

          c. Absorbsi, untuk menyerap sari-sari makanan

          d. Sensori, untuk menangkap rangsang dari luar

          e. Transpor, untuk mengangkut zat-zat sisa

Berdasrkan susunan selnya ,jarinagn epitel dibedakan menjadi jaringan epitel simpleks dan jaringan epitel kompleks.

a.   Jaringan epitel simpleks

adalah epitel yang tersusun dari suatu lapisan sel saja,sehingga membentuk lembaran pipih. Berdasarkan bentk selnya jaringan ini dibedakan menjadi berikut:

         - Epitel pipih selapis(skuamosa simpleks)

         - Epitel kubus selapis( kubeid simpleks)

         - Epitel silindris selapis(koiumner simpleks)

         - Epitel bersilisa selapis

b. Jaringan epitel kompleks(epitel berlapis banyak)

Macam-macam epitel kompleks adalah sebagai berikut:

         - Epitel pipih berlapis banyak

         - Epitel kubus berlapis banyak

         - Epitel silindris berlapis banyak

         - Epitel silindris berlapis banyak yang semu

         - epitel transisional 

         - epitel kelenjar

Berbagai contoh jaringan epitelium:

OtoT SebaGai AlAt gErak akTif

        Otot mempunyai sifat mampu berkontraksi dan berelaksasi., sehingga dapat menggrakkan tulang, rambut dan kulit yang terdapat pada tubuh. Berdetaknya jantung untuk memompa darah dalam pembuluh darahpun hanya dapat berjalan jika ada kontraksi otot. Kemampuan otot yang demikian tidak terdapat pada organ lain, sehingga otot dikatakan sebagai alat gerak aktif.

1.   SYARAT TERJADINYA GERAK

          a.  propulsi, yaitu adanya rangsang penyebab gerak

          b. support, yaitu kegiatan otot sebagai respon terhadap adanya rangsang

          c. stabilitas, yaitu otot kembali ke bentuk semula

2.   KEMAMPUAN OTOT

          a. Kontraktibilitas, yaitu kemampuan otot mengadakan perubahan menjadi lebih pendek dari keadaan semula

          b. Ekstensibilitas, yaitu kemampuan otot mengadakan perubahan menjadi lebih panjang dari keadaan semula

          c. Elastisitas, yaitu kemampuan otot untuk kembali ke ukuran semula

3.    MACAM OTOT

   * Berdasarkan Jenisnya

          a. Otot skelet (otot lurik)

Otot ini tampak memiliki susunan berupa serabut-serabut panjang . Memiliki banyak inti yang letaknya di tepi. Dalam plasma terdapat miofibril yang berwarna gelap dan terang yang tersusun teratur. Oleh sebab itu, otot ini disebut otot serat lintang atau otot lurik. Otot ini disebut juga otot sadar, karena bekerja di bawah kemauan,kontraksinya cepat,tidak teratur dan mudah lelah.

          b. Otot polos

Sel-sel penyusun jantung otot polos berbentuk gelondong, di tengah-tengah sel terdapat inti disebut otot inti. Otot polos juga memiliki ciri yaitu aktivitasnya lambat dan tida mudah lelah, geraknya berada di bawah kendali saraf tak sadar(tidak menurut kehendak). Otot polos ini terdapat pada dinding-dinding penyusun organ-organ tubuh bagian dalam, antara lain lambung, usus , paru-paru, dan pembuluh darah.

          c. Otot jantung

Terdapat pada jantung. Strukturnya mirip otot skelet, yaitu tampak bergaris-garis melintang, tetapi bercabang-cabang. selnya memiliki sati inti letaknya di tengah. Cara kerjanya menyerupai otot polos, yaitu tidak dipengaruhi kehendak, kontraksinya teratur dan tahan kelelahan.

 

 *Berdasarkan Kerjanya

           a. Sinergis

yaitu otot yang bekerjanya saling membantu atau saling memperkuat. Contoh otot pronatr teres dan pronator kuadratus yang bekerja menelungkupkan telapak tangan.

           b. Antagonis

Yaitu otot yang bekerjanya berlawanan. Macamnya yaitu Supinasi >< pronasi (menengadah >< menelungkup) , abduktor >< adduktor (menjauhi>< mendekati) , ekstensor >< fleksor( lurus><bengkok), depresor >< elevasor( turun >< angkat).

* Berdasarkan Perlekatannya

           a. Origo

Yaitu bagian ujung otot yang melekat pada tulang yang tidak bergerak misal otot yang melekat pada tulang tengkorak.

           b. Insersio

Yaitu bagian ujung otot yang melekat pada tulang yang  bergerak misal otot yang melekat pada lengan bawah.

SiStEM rAnGKa

1.    FUNGSI RANGKA

          a. Tempat melekatnya otot rangka

          b. Sebagai alat gerak pasif

          c. Sebagai penopang gerak tubuh

          d. Sebagai pelindung organ tubuh yang vital/lunak

          e.  Tempat pembentukann sel-sel darah merah

          f.  Sebagai tempat penimbun mineral

2.    MACAM TULANG PENYUSUN RANGKA

          a.   berdasakan bentuknya

# tulang pendek

        Tulang pendek bentuknya bulat dan pendek. Tulang berisi sumsum merah . Tulang ini diselubungi oleh jaringan yang padat dan tipis. Tulang pendek, misalnya ruas-ruas tlang belakang, tulang pergelangan tangan , tulang-tulang pangkal tangan, dan tulang pergelangan kaki.

# tulang pipih

         Tulang pipih bentuknya pipih atau gepeng .Tulang ini berongga dan terdiri atas dua lapisan jaringan tulang keras dan di tengahnya terdapat lapisan seperti spons.Tulang pipih berisi sumsum merah yang berfungsi untuk pembentukan sel-sel darah. Tulang pipih misalnya tulang belikat, tulang tengkorak, dan tulang rusuk.

# tulang pipa(panjang)

           Tulang pipa bentuknya bulat panjang dan di pusat bagian dalam terdapat rongga besar. Rongga tulang pipa berisi sumsum kuning dan banyak mengandung zat lemak. Tulang pipa misalnya tulang paha, tulang atas, dan tukang lengan atas. 

           b berdasarkan jenisnya

* cartilago

          Tersusun atas sel-sel rawan yang mengeluarkan matriks yang disebut kondrin,bersifat bingkas dan lentur. Pada anak-anak lebh banyak mengandung sel rawan, dibentuk dai jaringan embrional(masenkim). Pada orang dewasa lebih banyak mengandung matriks ,dibentuk oleh selaput tulang rawan(perikondrium).

*Osteon

           sel tulang dibentuk oleh periosteum yang banyak mengandung osteoklas. Sel tulang ,enghasilkan senyawa piotein yang akan menjadi matriks tulang. Dalam matriks tulang diendapkann garam kalsium dan posfat, sehingga matriks tulang menjadi keras. 

            c.  berdasarkan penulangannya(osifikasi)

* osifikasi kondral yaitu pembentukan tulang dari tulang rawan. Hal ini terjadi pada tulang pipa dan tulang pendek.

* osigikasi desimal, yaitu pembentukan tulang dari membran jaringan masenkim, terjadi pada tulang pipih.

 

DNA(Deoxyribonucleic Acid)

     DNA terdiri atas dari banyak nukleotida (polinukleotida). Setiap nukleotida terdiri atas tiga bagian berikut:

1. Gugusan gula ( gula pentosa yang dikenal sebagai deoksiribosa)

2.  Asam fosfat( penghubung dua gugusan gula)

3.  Basa nitrogenadenin dan guanin dari golongan purin serta sitosin dan yimin dari golongan pirimidin)

 

susunan DNA "double helix"

         DNA merupakan dua rantai polinukleotida yang saling terpilin membentuk double helix. Dalam rantai DNA tersebut , sitosin (C) selalu dihubungkan dengan guanin(G) oleh tiga ikatan hidrogen. Adenin(A) selalu dihubungkan dengan timin(T) oleh dua ikatan hidrogen. Perhatikan gambar berikut:

         Basa nitrogen membentuk rangkaian persenyawaan kimia dengan deoksiribisa menjadi suatu molekul yang disebut nukleosida atau deoksiribonukleosida. Nukleosida ini berperan sebagai prekursor elementer untuk sintesis DNA. Akan tetapi sebelum suatu nukleosida membentuk suatu molekul DNA , nukleosida harus bergabung dengan gugus fosfat untuk membentuk suatu nukleotida atau deoksiribonukleosida.

       DNA dapat bersifat heterokatalitik dan autokatalitik. DNA bersifat heterokatalitik karena mampu membentuk RNA melalui sentesis protein. DNA bersifat autokatalitik karena mampu melakukan replikasi menghasilkan DNA baru. Ada tiga hipotesis tentang replikasi DNA.

1.  Bentuk double helix DNA lama tetap,kmudian menghasilkan double helix baru(replikasi konservatif)

2.     double helix DNA memisahkan diri dan setiap pita tunggal mencetak pita pasangannya(relikasi semikonservatif)

3.     double helix DNA terputus-putus, kemudian segmen-segmen tersebut akan membentuk segmen baru yang akan bergabung dengan segmen lama untuk membentuk DNA baru(replikasi dispersif)

Beberapa enzim yang berperan dalam replikasi DNA sebagai berikut:

a.    Helikase berfungsi untuk menghidrolisis rantai ganda polinukleotida menjadi dua rantai tunggal mononukleotida

b.    Polimerase berfungsi untuk merangkai rantai-rantai mononukleotida untuk membentuk DNA baru

c.     Ligase berfungsi untuk menyambung ulir tunggal DNA yang bearu terbentuk  

KROMOSOM

            Kromosom adalah struktur padat yang terdiri atas dua komponen molekul yaitu protein dan asam nukleat. Kromosom terdiri dari benang-benang kromatin yang mudah menyera warna. Kromosom mudah diamati menggunakan mikroskop saat sel mengalami pembelahan pada tahap metafase. Struktur kromosom tampak seperti ini:

            Kromatid adalah salah satu dari dua lengan hasil replikasi kromosom. Kromonema merupakan benang-benang spiral kromatid yang terlihat selama profase atau kadang-kadang terlihat pada tahap metafase. Kromomer dalah struktur berbentuk manik-manik yang merupakan akumulasi materi kromatin yang kadand-kadang terlihat saat interfase.

                 Sentromer adalah bagian yang menyempit atau daerah pelekukan pada kromosom. Pada sentromer terdapat kinetokor. Kinetokor adalah bagian kromosom yang merupakan tempat melekatnya benang-benang spindel selama pembelahan inti. Satelit adalah bagian ujung kromosom yang berbentuk bulat.Tidak semua kromosom punya satelit . Telomer adalah bagian terujung kromosom yang berfungsi untuk menjaga agar DNA di daerah tersebut tidak terurai.

Berdasarkan letak sentromernya, ada empat macam kromosom sebagai berikut:

 

a. telosentris         : sentromer terletak di ujung kromosom

b. Akrosentris       : sentromer terletak di subterminal kromosom

c.  Submetasentris: sentromer terletak di submedian kromosom

d.  Metasentris      : sentromer di tengah kromosom

          Dalam setiap sel tubuh , kromosom selalu berpasangan. Pasangan kromosom itu disebut kromosom homolog. Kromosom homolog bersifat diploid karena terdiri atas dua set kromosom. Kromosom dalam sel kelamin tidak berpasangan sehingga bersifat haploid(1 set kromosom).

Ada dua tipe kromosom dalam setiap sel tubuh,yaitu genosom dan autosom.

a.  Autosom(kromosom tubuh), tidak menentukan jenis kelamin dan umumnya disingkat A

b.  Genosom(kromosom seks), menentukan jenis kelamin dan terdiri atas kromosom X dan Y. Gonosom ini berfungsi untuk menentukan jenis kelamin individu yang bersangkutan. Apabila dalam tubuh individu terdapat kromosom XX maka individu tersebut berjenis kelamin perempuan atau betina. Sebaliknya, jika dalam satu tubuh individu terdapat kromosom XY maka individu tersebut berjenis kelamin pria atau jantan. 

            setiap sel nukleus manusia mempunyai kromosom berjumlah 46 yang terdiri atas 44 autosom dan 2 gonosom. Penulisan simbol kromosom pada laki-laki = 22AA+ XY atau 44 AA+XY, sedangkan pada perempuan= 22AA+XX atau 44A+XX. Jumlah kromosom pada sel telur yaitu 22A+X dan jumlah kromosom pada sperma yaitu 22A+X atau 22A+Y. Pnyusunan kromosom berdasar panjang, jumlah, dan bentuk kromosom disebut kariotipe. Hasil pengaturannya disebut kariogram.

 

kariogram laki-laki

kariogram perempuan

BIOTEKNOLOGI

A. KONSEP DASAR BIOTEKNOLOGI

          Bioteknologi merupakan proses pengolahan bahan baku yang memanfaatkan makhluk hidup sebagai agen biologi untuk menghasilkan barang dan jasa. Pada umumnya makhluk hidup yang dimanfaatkan dalam bioteknologi berupa mikroorganisme. Mikroorganisme tersebut dibiakkan pada suatu media tumbuh yang mengandung berbagai makronutrien dan mikronutrien yang dibutuhkan oleh mikroorganisme. Mikroorganisme yang dibiakkan akan mensintesis suatu produk berupa barang dan jasa yang bermanfaat bagi manusia.

          Bioteknologi dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu bioteknologi konvensional dan bioteknologi modern. APAKAH PERBEDAAN KEDUA JENIS TERSEBUT.????????

          

1.BIOTEKNOLOGI KONVENSIONAL

       Bioteknologi konvensional disebut juga bioteknologi tradisional. Jenis bioteknologi ini menggunakan teknik dan peralatan yang sederhana. Pada bioteknologi konvensional, memanfaatkan mikroorganisme, proses biokimia, dan proses genetik alami seperti mutasi dan rekombinasi genetik. Pada bioteknologi konvensional ini manipulasi dilakukan pada kondisi lingkungan dan media tumbuh(substrat). Makhluk hidup yang digunakan dalam bioteknologi konvensional belum mengalami rekaasa genetika. Jika pun ada, rekayasa yang dilakukan bersifat sederhana dan erubahan bahan genetik yang dihasilkan tidak tepat sasaran. Sebagai contoh pada proses pencarian bibit unggul melalui radiasi akan menghasilkan anakan dengan sifat-sifat baru yang tidak dapat diramalkan sebelumnya. 

      Kelebihan bioteknologi konvensional:

• Biaya relatif murah
• teknologi relatif sederhana
• pengaruh jangka panjang biasanya sudah diketahui 

      Sementara itu,kelemahan bioteknologi konvensional sebagai berikut:

• Hanya diproduksi dalam skala kecil untuk mencukupi kebutuhan masing-masing
• belum ada pengkajian prinsip-prinsip ilmiah
• tidak dapat mengatasi ketidaksesuaian ganetik
• hasil tidak dapat diperkirakan sebelumnya
• memerlukan waktu relatif lama
• perbaikan genetik tidak terarah

pembuatan tempe

pembuatan tape

2.BIOTEKNOLOGI MODERN

          Perkembangan nioteknologi modern sangat ditentukan oleh perkembangan ilmu-ilmu lain diantaranya mikrobiologi,biologi sel, biologi molekuler, biokimia,dan genetika. Pada bioteknologi modern, maniulasi tidak hanya dilakukan pada kondisi lingkungan tumbuh maupun media tumbuh, tetapi juga pada susunan gen fdalam kromosom makhluk hidup yang digunakan. Oleh karena itu, bioteknologi modern disebut juga rekayasa genetika. Rekayasa genetika bertujuan untuk menghasilkan organisme transgenik.Organisme transgenik merupakan organisme yang susunan gen dalam krommosomnya telah diubah sehingga mempunyai sifat menguntungkan yang dikehendaki. Dengan demikian, hasil rekayasa genetika bersifat lebih terarah atau dapat diramalkan sebelumnya.

Kelebihan bioteknologi modern:

• Perbaikan sifat genetik dapat dilakukan secara terarah
• Dapat mengatasi kendala ketidaksesuaian genetik
• Dapat menghasilkan organisme yang sifat barunya tidak ada pada sifat alaminya
• hasil dapat dierhitungkan

 Adapun kelemahan bioteknologi  modern sebagai berikut:

• Biaya relatif lebih mahal
• memerlukan teknologi canggih
• pengaruh jangka panjang belum diketahui

 

contoh bioteknologi modern

Beberapa prinsip dasar dalam rekayasa genetika:

           1. DNA REKOMBINAN
      Teknik DNA rekombinan merupakan pengubahan susuna DNA sehingga diperoleh untaian DNA baru yang mampu mengekspresikan sifat-sifat yang diinginkan. Teknik ini paling banyak digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik. Proses DNA rekombina ini meliputi tiga tahapan . Tahap pertama yaitu mengisolasi DNA, tahap kedua transplantasi gen atau DNA, serta tahap ketiga memasukkan DNA ke dalam sel hidup.

tahapan DNA rekombinan

    2. FUSI PROTOPLASMA

    fusi protoplasma atau teknologi hibridoma adalah proses penggabungan dua sel dari jaringan yang sama atau dari dua sel dari organisme yang berbeda dalam suatu medan listrik. Teknik ini juga dapat digunakan untuk menghasilkan organisme transgenik. Prinsi dasar fusi protoplasma yaitu menghilangkan dinding dari kedua sel kemudian menggabungkan kedua isi sel tersebut dalam suatu medan listrik. Teknik fusi ini dapat dilakukan ada sel tumbuhan maupun hewan. Fusi protoplasma pada sel hewan atau manusia bermanfaat untuk menghasilkann hibridoma(sel hibrid). Hibridoma merupakan hasil fusi antara sel pembentuk antibodi dengan sel mieloma. 

 

tahap fusi protoplasma 

   3. KULTUR JARINGAN

      Kultur jaringan merupakan  teknik perbanyakan secara vegetatif dengan menumbuhkan jaringan maupun sel tumbuhan dalam suatu media buatan secara aseptik. Teori yang mendasari teknik kultur jaringan adalah teori totipotensi. Dalam teori tersebut dikatakan bahwa setiap sel tumbuhan mempunyai kemampuan untuk tumbuh menjadi individu baru bila ditempatkan pada lingkungan yang sesuai. Sifat individu baru yang dihasilkan sama persis dengan sifat induknya. Pada kultur jaringan media yang digunakan biasanya berupa agar-agar yang diperkaya dengan berbagai macam unsur hara dan vitamin yang dibutuhlkan oleh tumbuhan. 

       Keunggulan dari teknik kultur jaringan adalah sebagai berikut:

            a. Dapat menghasilkan bibit tanaman dalam jumlah banyak dan dalam waktu  singkat

            b. Dapat menghasilkan bibit tanaman yang sifatnya identik dengan sifat induknya

            c. Tidak memerlukan lahan yang luas untuk memproduksi banyak bibit tanaman.

 

teknik kultur jaringan

 

    4. KLONING

   Kloning atau transplantasi nukleus digunakan untuk menghasilkan individu yang secara genetik identik dengan induknya.   

teknik kloning

      5. TEKNIK BAYI TABUNG

      Teknik bayi tabung diperuntukkan bagi pasangan suami istri yang sulit memperoleh keturunan. Pasangan suami istri tersebut mampu menghasilkan sel kelamin secara normal. Namun,adanya foktor-faktor tertentu seperti tersumbatnya saluran telur dapat mengakibatkan proses pembuahan sulit terjadi. Pada teknik bayi tabung , pembuahan dilakukan diluar tubuh induk betina. Sel telur yang telah dibuahi akan membentuk embrio. Embrio yang terbentuk kemudian ditanam dalam rahim seorang wanita donor. Embrio tersebut akan tumbuh menjadi anak yang siap dilahirkan. 

Proses pembuatan bayi tabung dapat dilihat pada skema berikut: