KANKER DAN PENUAAN

KANKER DAN PENUAAN

A.      KANKER

Saat ini mulai banyak penyakit yang muncul. Dan kanker merupakan salah satu penyakit yang mengerikan. Dan saya akan membahas salah satu penyakit yang mengerikan bagi manusia, yaitu kanker prostat.

Kanker prostat adalah keganasan yang terjadi di dalam kelenjar prostat. Beberapa dokter mempercayai bahwa kanker prostat dimulai dengan perubahan sangat kecil dalam ukuran dan bentuk sel-sel kelenjar prostat. Perubahan ini dikenal sebagai PIN (prostatic intraepithelial neoplasia). Hampir setengah dari semua orang yang memiliki PIN setelah berusia di atas 50 tahun. Orang yang mengalami PIN mengalami perubahan tampilan sel-sel kelenjar prostat pada mikroskop. Perubahan ini dapat berupa tingkat rendah (hampir normal) atau bermutu tinggi (abnormal).

Penyebabnya tidak diketahui, meskipun beberapa penelitian telah menunjukkan adanya hubungan antara diet tinggi lemak dan peningkatan kadar hormon testosteron.Kanker prostat merupakan penyebab kematian akibat kanker no 3 pada pria dan merupakan penyebab utama kematin akibat kanker pada pria diatas 74 tahun.Kanker prostat jarang ditemukan pada pria berusia kurang dari 40 tahun.Pria yang memiliki resiko lebih tinggi untuk menderita kanker prostat adalah pria kulit hitam yang berusia diatas 60 tahun, petani, pelukis dan pemaparan kadmium.Angka kejadian terendah ditemukan pada pria Jepang dan vegetarian.

Pertumbuhan kanker prostat seringkali sangat lambat, bisa tidak menimbulkan gejala selama bertahun-tahun. Dengan semakin membesarnya kanker, keluhan mulai muncul karena desakan pada uretra menimbulkan iritasi atau menyumbat aliran air seni. Gejala yang timbul antara lain.

Air seni tidak lancar. Aliran urin lemah dan butuh waktu lebih lama untuk menuntaskan kencing.Penundaan. Anda mungkin harus menunggu beberapa saat di toilet sampai air seni mulai mengalir.Tetesan. Sedikit air seni mungkin menetes dan menodai celana dalam Anda tidak lama setelah Anda selesai kencing di toilet.Frekuensi.

PERTUMBUHAN DAN PEMBAGIAN SEL

PERTUMBUHAN DAN PEMBAGIAN SEL

Pertumbuhan adalah bertambahnya tinggi atau berat suatu organisme. Pertambahan tinggi maupun berat organisme merupakan bertambahnya ukuran sel atau bertambahnya jumlah sel. Dalam dunia mikroba pertumbuhan diartikan sebagai bertambahnya jumlah sel. Hal ini karena mikroba sebagian besar adalah organisme bersel tunggal. Sehingga difinisi pertambahan tinggi maupun berat organisme tidak berlaku lagi. Mikroba memperbanyak diri melalui pembelahan sel maupun reproduksi seksual. Reproduksi seksual hanya dijumpai pada mikroba bersel banyak seperti jamur.

PEMBELAHAN SEL

Terdapat 2 jenis pembelahan sel yaitu pembelahan biner dan pertunasan (budding). Pembelahan biner adalah pembelahan yang menghasilkan 2 sel sama besar (Gambar 3.1), sedangkan pertunasan adalah pembelahan yang menghasilkan 2 sel yang tidak sama besar (sel yang besar disebut induk dan sel yang kecil disebut anak). Pada jamur terdapat suatu deviasi dari pembelahan biner yang disebut pembelahan filamentus.

Pembelahan atau pertumbuhan filamentus adalah pembelahan sel filamen (sel tubulus dan panjang), di mana hasil pembelahan tidak terpisah melainkan tetap menjadi suatu bagian utuh organisme tersebut. Hal ini masuk akal karena jamur merupakan mikroba bersel banyak. Pada bagian ini pembelahan sel yang dipelajari adalah pembelahan biner. Hal ini karena bakteri sebagian besar melakukan pembelahan biner dalam pertumbuhannya.

Pada pembelahan (biner) sel akan memperbesar ukurannya mencapai ukuran ideal untuk pembelahan sel. Selama proses pertambahan ukuran sel terdapat beberapa kejadian di dalam sel termasuk replikasi kromosom dan sintesis dinding sel untuk perpanjangan sel. Pada dasarnya pembelahan sel dimulai setelah pembelahan kromosom. Namun pembelahan sel dapat dimulai tanpa menunggu selesainya pembelahan kromosom. Lokasi pembelahan pada dinding sel bukan di sembarang tempat. Hal ini ditunjukkan oleh adanya mesosom yang berindikasi pada lokasi atau tempat pembelahan berlangsung.

Pertumbuhan dan perkembangan setiap organisme bergantung pada perbanyakan (pembelahan atau reproduksi) sel yang menyusunnya. Pembelahan sel setiap organisme akan diikuti dengan pembagian komponen (organel) sel tersebut ke anak sel. Ada 3 macam pembelahan sel, yaitu amitosis, mitosis, dan meiosis. Masing-masing pembelahan sel tersebut dapat dilihat dengan menggunakan mikroskop cahaya.

1.      Amitosis, yaitu pembelahan sel secara langsung dari satu sel menjadi dua sel. Pada proses ini tidak tampak adanya kromosom. Pembelahan amitosis hanya terjadi pada organisme bersel satu seperti amoeba, bakteri, dan ganggang bersel satu.

2.      Mitosis, yaitu pembelahan sel induk menjadi sel-sel anak yang mempunyai karyotip kromosom yang identik dengan karyotip kromosomal sel induknya. Pada dasarnya pembelahan ini terjadi duplikasi kromosom longitudinal dan dibagikan ke sel anak. Proses pembelahan ini terjadi melalui beberapa fase berikut ini. (a) Profase ditandai dengan penggulungan dan pemendekan kromatin inti sehingga terbentuk beberapa benda seperti batang yang disebut dengan kromosom. Membran inti tetap tidak berubah. Sentriol berduplikasi dan memisahkan diri, tiap pasang pindah ke tiap kutub sel tersebut secara bersamaan mikrotubulus dari kumparan terlihat diantara dua pasang sentiol tersebut. (b) Metafase, ditandai dengan hilangnya membran inti (nucleus) dan anak inti (nucleolus). Kromosom-kromosom berpindah kebidang equator sel tersebut, dimana masing-masing kromosom membelah diri secara longitudinal untuk membentuk dua kromatid. (c) Anafase ditandai dengan saling memisahnya kromatid anak dan berpindah ke kutub-kutub sel yang berhadapan, mengikuti arah kumparan mikro tubulus. Sentromir bergerak dari pusat sehingga menarik kromosom-kromosom ke kutub-kutub sel. (d) Telofase ditandai dengan munculnya kembali nucleus di dalam anak sel. Kromosom, nucleolus, kromatin, serta membran inti muncul kembali sementara perubahan inti ini sedang terjadi timbul kontraksi pada bidang ekuator sel induk dan berkembang terus sampai ia membagi sitoplasma menjadi dua bagian .(e) Interfase, yaitu fase sintesis zat-zat, pengumpulan energi, dan replikasi kromatin.

3.      Meiosis, merupakan proses pembelahan reduksi karena pada proses ini dihasilkan sel-­sel anak dengan jumlah kromosom separuh dari jumlah kromosom sel-sel induknya proses ini terjadi pada sel-sel induk benih (sel gamet). Meosis terjadi melalui dua tahap yaitu meiosis I dan meiosis II . Masing-masing tahap terdiri dari empat fase seperti pada pembelahan mitosis. Tetapi pada profase meiosis I terbagi lagi atas empat tingkat yaitu leptoten, zigoten, pakhiken, dan diploten. Pada pembelahan meiosis terdapat fase istirahat yang disebut interkinase.

Meiosis terjadi pada sel gamet, seperti pada saat sepermatogenesis dan oogenesis. Pembelahan pada sel gamet dibedakan tiga tahap, yaitu (1) proliferasi atau mitosis, (2) pembelahan meiosis (reduksi), dan (3) transformasi. Spermatogenesis adalah proses pembentukan spermatozoa dari spermatogonium dalam tubulus seminiferus pada testis, berturut-turut dari tepi ke arah lumen ialah : spermatogonium (2n) → spermatosit primer (2n) → spermatosit sekunder (n) → spermatid (n) → spermatozoa (n). Oogenesis adalah proses pembentukan ovum dari oogonium yang terjadi dalam ovarium. Berturut-turut terjadinya ovum yaitu oogonium (2n) → oosit primer (2n) → oosit sekunder (n) dan polosit primer → ootid (n) dan polosit sekunder → ovum (n). Ovarium terdiri dari daerah medula (bagian dalam) yang mengandung beberapa pembuluh darah dan daerah korteks (bagian luar) yang mengandung folikel-folikel ovarium yang mengandung oosit. Folikel-folikel ovarium yang tertanam dalam stoma korteks dibedakan tiga jenis, yaitu (1) folikel primordial, (2) folikel yang sedang tumbuh (terdiri dari folikel primer, folikel sekunder, dan folikel tersier), dan (3) folikel Graaf.

REPLIKASI

REPLIKASI

A.      REPLIKASI ATAU SINTESIS

Sintesis perbanyakan bahan genetik seperti DNA, dilakukan melalui proses yang disebut replikasi. Replikasi dapat dikatakan merupakan reaksi kimia yang mencirikan proses kehidupan. Melalui suatu replikasi, senyawa kimia dapat membentuk dirinya untuk menghasilkan senyawa baru yang mirip dengan dirinya. Replikasi hanya terjadi pada asam nukleat, DNA atau RNA. Molekul asam nukleat yang mampu bereplikasi disebut replikon. Tidak ditemukan senyawa lain yang sintesisnya dilakukan melalui replikasi.

Pada sel, replikasi DNA terjadi sebelum pembelahan sel. Prokariota terus-menerus melakukan replikasi DNA. Pada eukariota, waktu terjadinya replikasi DNA sangatlah teratur, yaitu pada fase S daur sel, sebelum mitosis atau meiosis I. Penggandaan tersebut memanfaatkan enzim DNA polimerase yang membantu pembentukan ikatan antara nukleotida-nukleotida penyusun polimer DNA. Proses replikasi DNA dapat pula dilakukan in vitro dalam proses yang disebut reaksi berantai polimerase (PCR). Dengan demikian, setiap sel yang melakukan mitosis akan dihasilkan 2 sel anak yang memilki DNA lengkap sama persis dengan yang dimiliki induknya.

BIOLOGI MOLEKULER DAN SEL EUKARIOTIK

BIOLOGI MOLEKULER DAN SEL EUKARIOTIK

A.      BIOLOGI MOLEKULER

Biologi Molekuler merupakan cabang ilmu pengetahuan yang mempelajari hubungan antara struktur dan fungsi molekul-molekul hayati serta kontribusi hubungan tersebut terhadap pelaksanaan dan pengendalian berbagai proses biokimia. Secara lebih ringkas dapat dikatakan bahwa Biologi Molekuler mempelajari dasar-dasar molekuler setiap fenomena hayati. Oleh karena itu, materi kajian utama di dalam ilmu ini adalah makromolekul hayati, khususnya asam nukleat, serta proses pemeliharaan, transmisi, dan ekspresi informasi hayati yang meliputi replikasi, transkripsi, dan translasi.

Meskipun sebagai cabang ilmu pengetahuan tergolong relatif masih baru, Biologi Molekuler telah mengalami perkembangan yang sangat pesat semenjak tiga dasawarsa yang lalu. Perkembangan ini terjadi ketika berbagai sistem biologi, khususnya mekanisme alih informasi hayati, pada bakteri dan bakteriofag dapat diungkapkan. Begitu pula, berkembangnya teknologi DNA rekombinan, atau dikenal juga sebagai rekayasa genetika, pada tahun 1970-an telah memberikan kontribusi yang sangat besar bagi perkembangan Biologi Molekuler. Pada kenyataannya berbagai teknik eksperimental baru yang terkait dengan manipulasi DNA memang menjadi landasan bagi perkembangan ilmu ini.

Biologi Molekuler sebenarnya merupakan ilmu multidisiplin yang melintasi sejumlah disiplin ilmu terutama Biokimia, Biologi Sel, dan Genetika. Akibatnya, seringkali terjadi tumpang tindih di antara materi-materi yang dibahas meskipun seharusnya ada batas-batas yang memisahkannya. Sebagai contoh, reaksi metabolisme yang diatur oleh pengaruh konsentrasi reaktan dan produk adalah materi kajian Biokimia. Namun, apabila reaksi ini dikatalisis oleh sistem enzim yang mengalami perubahan struktur, maka kajiannya termasuk dalam lingkup Biologi Molekuler. Demikian juga, struktur komponen intrasel dipelajari di dalam Biologi Sel, tetapi keterkaitannya dengan struktur dan fungsi molekul kimia di dalam sel merupakan cakupan studi Biologi Molekuler. Komponen dan proses replikasi DNA dipelajari di dalam Genetika, tetapi macam-macam enzim DNA polimerase beserta fungsinya masing-masing dipelajari di dalam Biologi Molekuler.

Beberapa proses hayati yang dibahas di dalam Biologi Molekuler bersifat sirkuler. Untuk mempelajari replikasi DNA, misalnya, kita sebaiknya perlu memahami mekanisme pembelahan sel. Namun sebaliknya, alangkah baiknya apabila pengetahuan tentang replikasi DNA telah dikuasai terlebih dahulu sebelum kita mempelajari pembelahan sel.

B.       SEL EUKARIOTIK

Secara taksonomi eukariot dikelompokkan menjadi empat kingdom, masing-masing hewan (animalia), tumbuhan (plantae), jamur (fungi), dan protista, yang terdiri atas alga dan protozoa. Salah satu ciri sel eukariot adalah adanya organel-organel subseluler dengan fungsi-fungsi metabolisme yang telah terspesialisasi. Tiap organel ini terbungkus dalam suatu membran. Sel eukariot pada umumnya lebih besar daripada sel prokariot. Diameternya berkisar dari 10 hingga 100 µm. Seperti halnya sel prokariot, sel eukariot diselimuti oleh membran plasma. Pada tumbuhan dan kebanyakan fungi serta protista terdapat juga dinding sel yang kuat di sebelah luar membran plasma. Di dalam sitoplasma sel eukariot selain terdapat organel dan ribosom, juga dijumpai adanya serabut-serabut protein yang disebut sitoskeleton. Serabut-serabut yang terutama berfungsi untuk mengatur bentuk dan pergerakan sel ini terdiri atas mikrotubul (tersusun dari tubulin) dan mikrofilamen (tersusun dari aktiF.

Sebagian besar organisme eukariot bersifat multiseluler dengan kelompok-kelompok sel yang mengalami diferensiasi selama perkembangan individu. Peristiwa ini terjadi karena pembelahan mitosis akan menghasilkan sejumlah sel dengan perubahan pola ekspresi gen sehingga mempunyai fungsi yang berbeda dengan sel asalnya. Dengan demikian, kandungan DNA pada sel-sel yang mengalami diferensiasi sebenarnya hampir selalu sama, tetapi gen-gen yang diekspresikan berbeda antara satu dan lainnya.

Diferensiasi diatur oleh gen-gen pengatur perkembangan. Mutasi yang terjadi pada gen-gen ini dapat mengakibatkan abnormalitas fenotipe individu, misalnya tumbuhnya kaki di tempat yang seharusnya digunakan untuk antena pada lalat Drosophila. Namun, justru dengan mempelajari mutasi pada gen-gen pengatur perkembangan, kita dapat memahami berlangsungnya proses perkembangan embrionik.

Pada organisme multiseluler koordinasi aktivitas sel di antara berbagai jaringan dan organ diatur oleh adanya komunikasi di antara sel-sel tersebut. Hal ini melibatkan molekul-molekul sinyal seperti neurotransmiter, hormon, dan faktor pertumbuhan yang disekresikan oleh suatu jaringan dan diteruskan kepada jaringan lainnya melalui reseptor yang terdapat pada permukaan sel.

ORGANEL SUBSELULER

Pada eukariot terdapat sejumlah organel subseluler seperti nukleus, mitokondria, kloroplas, retikulum endoplasmik, dan mikrobodi. Masing-masing akan kita bicarakan sepintas berikut ini.

Nukleus mengandung sekumpulan DNA seluler yang dikemas dalam beberapa kromosom. Di dalam nukleus terjadi transkripsi DNA menjadi RNA dan prosesing RNA. Selain DNA, di dalam nukleus juga terdapat nukleolus yang merupakan tempat berlangsungnya sintesis rRNA dan perakitan ribosom secara parsial.

Mitokondria merupakan tempat berlangsungnya respirasi seluler, yang melibatkan oksidasi nutrien menjadi CO₂ dan air dengan membebaskan molekul ATP. Secara evolusi organel ini berasal dari simbion-simbion prokariotik yang tetap mempertahankan beberapa DNA, RNA, dan mesin sintesis proteinnya. Meskipun demikian, sebagian besar proteinnya disandi oleh DNA di dalam nukleus. Sementara itu, kloroplas merupakan tempat berlangsungnya proses fotosintesis pada tumbuhan  dan alga. Pada dasarnya kloroplas memiliki struktur yang menyerupai mitokondria dengan sistem membran tilakoid yang berisi klorofil. Seperti halnya mitokondria, kloroplas juga mempunyai DNA sendiri sehingga kedua organel ini sering dinamakan organel otonom.

Retikulum endoplasmik merupakan sistem membran sitoplasmik yang meluas dan menyambung dengan membran nukleus. Ada dua macam retikulum endoplasmik, yaitu retikulum endoplasmik halus yang membawa banyak enzim untuk reaksi biosintesis lemak dan metabolisme xenobiotik dan retikulum endoplasmik kasar yang membawa sejumlah ribosom untuk sintesis protein membran. Protein-protein ini diangkut melalui vesikula transpor menuju kompleks Golgi untuk prosesing lebih lanjut dan pemilahan sesuai dengan tujuan akhirnya masing-masing.

Mikrobodi terdiri atas lisosom, peroksisom, dan glioksisom. Lisosom berisi enzim-enzim hidrolitik yang dapat memecah karbohidrat, lemak, protein, dan asam nukleat. Organel ini bekerja sebagai pusat pendaurulangan makromolekul yang berasal dari luar sel atau organel-organel lain yang rusak. Sementara itu, peroksisom berisi enzim-enzim yang dapat mendegradasi hidrogen peroksida dan radikal bebas yang sangat reaktif. Glioksisom adalah peroksisom pada tumbuhan yang mengalami spesialisasi menjadi tempat berlangsungnya reaksi daur glioksilat.

ARUS INFORMASI MELALUI SEL

ARUS INFORMASI MELALUI SEL

A.      ARUS INFORMASI MELALUI SEL SARAF

Sistem saraf  adalah serangkaian organ yang kompleks dan bersambungan serta terdiri terutama dari jaringan saraf. Sistem saraf adalah sekumpulan sel khusus atau jaringan-jaringan saraf  yang membentuk organisasi structural system saraf.

1.      Organisasi struktural system saraf

a.       Sistem saraf pusat (SSP) terdiri dari otak dan medulla spinalis yang dilindungi tulang cranium dank anal vertebral.

b.      Sistem saraf perifer meliputi seluruh jaringan saraf lain dalam tubuh.

Ø  Saraf  aferen (sensorik) mentransmisi informasi dari reseptor sensorik ke SSP.

Ø  Saraf eferen (motorik) mentransmisi informasi dari SSP ke otot dan kelenjar.

Sistem eferen dari system saraf perifer memiliki dua subdivisi.

1)      Divisi Somatik (volunteer) berkaitan dengan perubahan lingkungan eksternal dan pembentukan respons motorik volunteer pada otot rangka.

2)      Divisi otonom (Involunter)

Mengendalikan seluruh respons invonlunter pada otot polos, otot jantung, dan kelenjar dengan cara mentransmisi impuls saraf melalui dua jalur.

a)      Saraf Simpatis berasal dari area toraks dan lumbal pada medulla spinalis.

b)      Saraf parasimpatis berasal dari area otak dan sacral pada medulla spinalis.

c)      Sebagian besar organ internal dibawah kendali otonom memiliki intervasi simpatis dan parasimpatis.

c.       Sel Saraf (neuron)

adalah sel khusus yang berfungsi menyampaikan rangsangan-rangsangan saraf  (impuls ) diantara bagian-bagian dari sistem saraf. Sel saraf  memiliki dua fungsi sifat yang utama.:

1)      Sel saraf mudah dirangsang dan mampu merespons setiap stimulus. Stimulus atau rangsangan adalah perubahan-perubahan di lingkungan yang dapat ditemui oleh indra.

2)      Sel saraf  mampu menghantarkan sebuah pesan, yaitu berupa impuls-impuls saraf. Sel saraf  juga berfungsi untuk mengingat , berfikir ,dan mengontrol semua aktivitas tubuh.

B.   STRUKTUR SEL SARAF

1.      Badan Sel

Bagian sel saraf  berukuran besar yang berfungsi mengendalikan system metabolisme keseluruhan neuron. Tersusun atas komponen seperti:

1)   Satu nucleus tunggal, seperti badan Golgi, dan mitokondria, tetapi nucleus ini tidak punya sentriol dan tidak dapat bereplikasi.

2)   Badan Nissl, tersusun dari reticulum endoplasma kasar dan ribosom-ribosom bebas serta berperan dalam sintesis protein.

3)   Neurofibril yaitu neurofilamen dan neurotubulus yang dapat dilihat melalui mikroskop cahaya  jika diberi pewarnaan dengan perak.

2.      Dendrit

Merupakan penjuluran sitoplasma ke beberapa arah berupa serat pendek dan bercabang. Berfungsi untuk menerima impuls saraf  dari reseptor sensori ke saraf  sensori lainnya,kemudian menaghantarkannya kebadan sel.

3.      Akson

adalah suatu prosesus tunggal yang panjang dari dendrit dan lebih tipis. Bagian ini menghantar impuls menjauhi badan sel ke sel lain .

a.       Origo Akson.

 Akson berasal dari badan sel pada hillock akson yaitu regia yang tidak mengandung badan Nissl.

b.      Ukuran Akson . Kurang dari 1mm .dibagian ujungnya sebuah akson memiliki cabang yang banyak:

1)      Kenop sinaptik yaitu percabangan di akhir yang memiliki suatu pembesaran.

2)      Sisi Percabangan (kolateral)berujung pada akhir  yang sama dengan pembesaran , terjadi di sisi distal.

FOTOSINTESIS DAN KLOROPLAS

FOTOSINTESIS DAN KLOROPLAS

A.      FOTOSINTESIS

Fotosintesis adalah suatu proses biokimia yang dilakukan tumbuhan, alga, dan beberapa jenis bakteri untuk menghasilkan makanan dengan memanfaatkan energi cahaya. Hampir semua makhluk hidup bergantung dari energi yang dihasilkan dalam fotosintesis. Akibatnya fotosintesis menjadi sangat penting bagi kehidupan di bumi. Fotosintesis juga berjasa menghasilkan sebagian besar oksigen yang terdapat di atmosfer bumi. Organisme yang menghasilkan energi melalui fotosintesis disebut sebagai fototrof.

Fotosintesis pada tumbuhan

Tumbuhan bersifat autotrof. Autotrof artinya dapat mensintesis makanan langsung. dari senyawa anorganik. 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:

12H₂O + 6CO₂ + cahaya --> C₆H₁₂O₆ (glukosa) + 6O₂ + 6H₂O

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

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

Fotosintesis pada alga dan bakteri

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

B.   KLOROPLAS

Fotosintesis pada sel eukariot berlangsung di dalam kloroplas, yang utamanya terdapat pada jaringan mesofil daun. Kloroplas umumnya tersusun dekat vakuola sentral dengan lebar 2-4 µm dan panjang 5-10 µm. Jumlah berkisar 20-40 buah  per sel. Kloroplas pertama kali diidentifikasi tahun 1881 oleh ahli biologi Jerman bernama Engelmann. Engelmann memperlihatkan bahwa ketika sel alga hijau, spirogyra diiliminasi maka akan tampak banyak bakteri berkumpul dengan sel. Bakteri ini menggunakan sejumlah besar oksigen yang dilepaskan oleh kloroplas melalui proses fotosintesis.

Bagian luar kloroplas ditutup oleh selaput yang disusun oleh dua membran yang terpisah. Seperti membran luar pada mitokondria, membran luar kloroplas juga mengandung porin yang menyebabkan membran ini permeable terhadap molekul dengan ukuran 10.000 dalton. Sebaliknya membran dalam relatif lebih impermeabel. Banyak mesin fotosintesis terdapat pada membran dalam termasuk pigmen penyerap cahaya, kompleks rantai elektron dan apparatus pensintesis ATP.

Membran bagian dalam kloroplas mengandung mesin transduksi energi yang tersusun dalam suatu kantong pipih yang disebut dengan membran tilakoid. Tilakoid disusun oleh grana. Ruang sebelah dalam tilakoid disebut dengan lumen sedangkan ruang sebelah luar dari tilakoid pada bagian sebelah dalam membran luar disebut dengan stroma. Seperti pada matriks mitokondria, stroma kloroplas mengandung molekul DNA sirkuler dan ribosom. Diperkirakan pula terdapat sekitar 60 macam polipeptida pada membran tilakoid. Setengah diantaranya dikode oleh DNA kloroplas.

SISTEM MEMBRAN SITOPLASMIK

SISTEM MEMBRAN SITOPLASMIK

PEWARISAN SITOPLASMIK

Sebegitu jauh pembicaraan kita tentang pewarisan sifat pada eukariot selalu dikaitkan dengan gen-gen yang terletak di dalam kromosom/nukleus. Kenyataannya gen-gen kromosomal ini memang memegang peranan utama di dalam pewarisan sebagian besar sifat genetik. Meskipun demikian, sesekali pernah pula dilaporkan bahwa ada sejumlah sifat genetik pada eukariot yang pewarisannya diatur oleh unsur-unsur di luar nukleus. Pewarisan ekstranukleus, atau dikenal pula sebagai pewarisan sitoplasmik, ini tidak mengikuti pola Mendel.

Pewarisan sifat sitoplasmik diatur oleh materi genetik yang terdapat di dalam organel-organel seperti mitokondria, kloroplas (pada tumbuhan), dan beberapa komponen sitoplasmik lainnya. Begitu juga virus dan partikel mirip bakteri dapat bertindak sebagai pembawa sifat herediter sitoplasmik. Pada Bab VIII ini akan dibahas berbagai contoh kasus yang termasuk dalam pewarisan sitoplasmik. Di bagian akhir dibicarakan pula suatu fenomena lain yang masih ada sangkut pautnya dengan pewarisan sitoplasmik.

Kriteria Pewarisan Sitoplasmik

Sebenarnya tidak ada kriteria yang dapat berlaku universal untuk membedakan pewarisan sitoplasmik dengan pewarisan gen-gen kromosomal. Namun, setidak-tidaknya lima hal di bawah ini dapat digunakan untuk keperluan tersebut.

1.      Perbedaan hasil perkawinan resiprok merupakan penyimpangan dari pola Mendel. Sebagai contoh, hasil persilangan antara betina A dan jantan B tidak sama dengan hasil persilangan antara betina B dan jantan A. Jika dalam hal ini pengaruh rangkai kelamin (Bab VI) dikesampingkan, maka perbedaan hasil perkawinan resiprok tersebut menunjukkan bahwa salah satu tetua (biasanya betina) memberikan pengaruh lebih besar daripada pengaruh tetua lainnya dalam pewarisan suatu sifat tertentu.

2.      Sel kelamin betina biasanya membawa sitoplasma dan organel sitoplasmik dalam jumlah lebih besar daripada sel kelamin jantan. Organel dan simbion di dalam sitoplasma dimungkinkan untuk diisolasi dan dianalisis untuk mendukung pembuktian tentang adanya transmisi maternal dalam pewarisan sifat. Jika materi sitoplasmik terbukti berkaitan dengan pewarisan sifat tertentu, maka dapat dipastikan bahwa pewarisan sifat tersebut merupakan pewarisan sitoplasmik.

3.      Gen-gen kromosomal menempati loki tertentu dengan jarak satu sama lain yang tertentu pula sehingga dapat membentuk kelompok berangkai (Bab V). Oleh karena itu, jika ada suatu materi penentu sifat tidak dapat dipetakan ke dalam kelompok-kelompok berangkai yang ada, sangat dimungkinkan bahwa materi genetik tersebut terdapat di dalam sitoplasma

4.      Tidak adanya nisbah segregasi Mendel menunjukkan bahwa pewarisan sifat tidak diatur oleh gen-gen kromosomal tetapi oleh materi sitoplasmik.

5.      Substitusi nukleus dapat memperjelas pengaruh relatif nukleus dan sitoplasma. Jika pewarisan suatu sifat berlangsung tanpa adanya pewarisan gen-gen kromosomal, maka pewarisan tersebut terjadi karena pengaruh materi sitoplasmik.

Di dalam sitoplasma antara lain terdapat organel-organel seperti mitokondria dan kloroplas, yang memiliki molekul DNA (lihat Bab IX) dan dapat melakukan replikasi subseluler sendiri. Oleh karena itu, kedua organel ini sering kali disebut sebagai organel otonom. Beberapa hasil penelitian memberikan petunjuk bahwa mitokondria dan kloroplas pada awalnya masing-masing merupakan bakteri dan alga yang hidup bebas. Dalam kurun waktu yang sangat panjang mereka kemudian membangun simbiosis turun-temurun dengan sel inang eukariotnya dan akhirnya berkembang menjadi organel yang menetap di dalam sel.

Mitokondria, yang dijumpai pada semua jenis organisme eukariot, diduga membawa hingga lebih kurang 50 gen di dalam molekul DNAnya. Gen-gen ini di antaranya bertanggung jawab atas struktur mitokondria itu sendiri dan juga pengaturan berbagai bentuk metabolisme energi. Enzim-enzim untuk keperluan respirasi sel dan produksi energi terdapat di dalam mitokondria. Begitu juga bahan makanan akan dioksidasi di dalam organel ini untuk menghasilkan senyawa adenosin trifosfat (ATP), yang merupakan bahan bakar bagi berbagai reaksi biokomia.

Sementara itu, kloroplas sebagai organel fotosintetik pada tumbuhan dan beberapa mikroorganisme membawa sejumlah materi genetik yang diperlukan bagi struktur dan fungsinya dalam melaksanakan proses fotosintesis. Klorofil beserta kelengkapan untuk sintesisnya telah dirakit ketika kloroplas masih dalam bentuk alga yang hidup bebas. Pada alga hijau plastida diduga membawa mekanisme genetik lainnya, misalnya mekanisme ketahanan terhadap antibiotik streptomisin pada Chlamydomonas, yang nanti akan dibicarakan pada bagian lain bab ini.

Pada suatu penelitian menggunakan khamir Saccharomyces cerevisae B. Ephrusi menemukan sejumlah koloni berukuran sangat kecil yang kadang-kadang terlihat ketika sel ditumbuhkan pada medium padat. Koloni-koloni ini dinamakan mutan petit (petite mutant). Hasil pengamatan mikroskopis menunjukkan bahwa sel-sel pada koloni tersebut berukuran normal. Namun, hasil studi fisiologi menunjukkan bahwa sel-sel tersebut mengalami petumbuhan yang sangat lambat karena adanya kelainan dalam metabolisme senyawa karbon. Mutan petit melakukan metabolisme karbon bukan dengan respirasi menggunakan oksigen, melainkan melalui fermentasi glukosa secara anaerob yang jelas jauh kurang efisien bila dibandingkan dengan respirasi aerob.