A. Latar
belakang fisik dan kimia
1. Materi,
berat, dan gaya berat.
Zat yang
terdapat di alam semesta, bumi, organisme hidup di sebut zat. Di bawah kondisi suhu
dan tekanan yang berbeda, semua jenis zat tertentu dapat berada pada salah satu
dari tiga bentuk fisik. Air dapat berada dalam bentuk es padat, cairan atau uap
air. Cangkang dan kerangka hewan sebagian besar berbentuk padat, plasma darah
dan sebagian besar isi sel tubuhy berbentuk cairan, dan gas berada di dalam
paru-paru atau terlarut di dalam cairan tubuh. Hampir semua hewan mengandung
zat dalam ketiga keadaan tersebut.
Massa atau
kuantitas suatu zat pada suatu atribut dasar. Gaya tertentu menarik dua badan
zat. Gaya tarik menarik antara bumi dan hewan atau benda lain pada atau di
dekat permukaannya disebut gaya berat dan nilai gaya ini disebut berat.
2. Kohesi dan
adhesi
Gaya kohesi
cenderung menahan partikel-partikel sejenis tetap bersama dan gaya adhesi
menahan partikel-partikel yang berlainan jenis. Kohesi molekul pada permukaan
bdan air menghasilkan efek elastis seperti kulit yang disebut tegangan
permukaan yang cenderung membuat luas permukaan menjadi minimum.
3. Energi
Semua
aktivitas hidup organisme melibatkan energi . energi dapat dimanifesikandalam
beberapa cara misalnya kalor yaitu kenaikan suhu yang diakibatrkan oleh
pergerakan acak partikel di dalam zat, perubahan kimia atau reaksi seperti pada
pencernaan makanan, arus listrik, arus atau impuls di sepanjang saraf bagian
saraf, dan cahaya penyebaran satuan yang disebut foton. Semua bentuk ini , yang
kurang lebih dapat saling diubah disebut energi kinetik.jenis yang kedua adalah
energi potensial, energi ketinggian.
Hukum
kekekalan energi menyatakan bahwa bahwa pada sistem apa pun total kuantitas
energi tetap tidak berubah. Pada hewan, total energi yang diterima dari makanan
di habiskan untuk bergerak, pencernaan, dan proses tubuh lainnya, atau
kehilangan kalor yang diradiasikan ke dalam lingkungan.
4. Struktur
Zat
Dari
pengalaman sehari-hari kita belajar untuk mengenali sebagian dari ribuan jenis
zat atau substansiyang namanya telah dikenali : air, besi, gula dll.
Penelitian
kimia telah menunjukkan bahwa setiap jenis zat murni mengandung satuan
ultramikroskopis yang disebut molekul.
Setiap molekul terbentuk dari satu atau lebih unsur kimia. Partikel suatu unsur di sebut atom, molekul air mengandung dua buah atom hidrogen dan sebuah atom
oksigen. Untuk mempermudah menyatakan fakta kimia dan menggambarkan reaksi
kimia, nama unsur-unsur tersebut dilambangkan dengan simbol : H untuk Hidrogen,
O untuk Oksigen, C untuk Karbon, dan seterusnya. Oleh karena itu, rumus untuk
molekul air adalah H2O, rumus untuk oksigen adalah O2,
dan untuk gula pasir biasa adalah C12H22O11.
Secara keseluruhan 92 unsur kimia terdapat secara alami telah
diidentifikasikan, dinamai, dan dipelajari.
5. Struktur
Atom
Atom
dianggap memiliki bentuk seperti bola dengan inti di bagian tengah yang dikelilingi oleh satu atau lebih partikel
dasar yang disebut elektron, masing-masing beredar dalam satu orbit. Dengan
demikian bentuk suatu atom secara kasar mirip dengan sistem tata surya terhadap
matahati (inti) sebagai pusatnya dan planet-planet yang beredar (elektron).
Pada keduanya terdapat ruang yang luas diantara komponen-komponen tersebut.
Jika sebuah atom diperbesar dengan diameter 30,48 m, inti mungkin berukuran 1
cm. di sekeliling inti, elektron berputar begitu cepat hingga hanya tampak
seperti byangan kabur yang pudar.
Nukleus
tersusun atas proton, masing-masing
mengandung muatan positif di dalam inti terdapat satu elektron yang bermuatan
negatif di salah satu orbit. Oleh sebab itu, keseluruhan muatan atom adalah
netral karena muatan positif dan negatif sama besar.
Atom dari
berbagai unsur kimia berbeda-beda antara yang satu dengan lainnya dalam hal
jumlah neutron, proton, dan elektron yang dikandungnya. Penggabungan unsur
kimia (ion) untuk membentuk senyawa (molekul) tergantung pada transfer elektron
dari satu atom ke atom yang lain.
Isotop pada dasarnya memiliki sifat kimia yang sama dengan
unsur asli, tetapi memiliki berat atom yang berbeda, beberapa jenis atom secara
spontan melepaskan elektron dan kemudian menjadi isotop radioaktif.
6. Ion,
elektrolit dan senyawa
Pada saat
orbit terluar mengandung elektron kurang dari setengah jumlah elektron yang
dapat dihantarkannya, ia dapat kehilangan satu elektron atau lebih, jika
mengandung elektron lebih dari setengah, ia dapat menerima tambahan elektron.
Perubahan jumlah elektron mengubuah listrik atom yang membuat atom mendapat
tambahan elektron menyebabkannya bermuatan positif. Dengan dmikian, atom
disebut Ion, jika kelebihan elektron
maka disebut Anion (bermuatan
negatif, dalam medan listrik ia bergerak ke anoda atau kutub positif), jika
kekurangan elektron maka disebut Kation
(bergerak ke katoda atau kutub negatif), larutan yang mengandung ion akan
menghantarkan arus listrik, oleh sebab itu dinamakan Elektrolit.
Suatu
substansi yang dibentuk oleh ikatan antara dua atom atau lebih yang berlainan
jenis disebut senyawa. Senyawa apapun
yang melepaskan atom (ion) H+ pada saat dilarutkan kedalam air
disebut Asam. Basa atau Alkali adalah
senyawa yang jika terdapat dalam larutan melepaskan (ion) H-.
Pencampuran
asam dan basa akan menghasilkan Garam,
ion H+ dan OH- bergabung membentuk air (H2O),
dan ion-ion yang lain bergabung membentuk senyawa yang baru, sebagai contoh :
asam klorida (HCl) dan natrium hidroksida (NaOH) di campur dalam larutan,
hasilnya adalah senyawa natrium klorida (NaCl) dan air. Ion natrium metalik
telah menggantikan ion H+ dari asam. Proses penggabunghan ini
merupakan reaksi kimia dan dengan demikian dapat di gambarkan dengan persamaan
kimia sebagai berikut :
HCl + NaOH ® NaCl + H2O
7. Campuran
Di dalam larutan, molekul atau ion dari zat
terlarut (solut) segera terdistribusi secara merata diseluruh cairan
(solven/pelarut). Walaupun begitu, jika partikel terdispersi berukuran besar
(kumpulan molekul), akan terbentuk suspensi,
mencampur tanah liat atau tepung dengan air dapat menghasilkan produk yang
keruh, jika dibiarkan maka akan tampak jelas partikel yang menempati bagian
bawah. Emulsi adalah campuran antara
cairan dan partikel halus atau tetesan cair lain, contohnya : susu mengandung
butiran krim (lemak mentega) dan mayones (minyak, cuka, telur mentah).
Koloid
dihasilkan ketika cairan bercampur dengan dengan partikel berukuran sedang-
terlalu besar untuk masuk kedalam larutan, tetapi terlalu kecil untuk menetap.
Air disebut matriks (fase kontinu
atau eksternal), dan material lainnya disebut inklusi (fase terdispersi atau internal).
8. Difusi dan
osmosis
Pergerakan
molekul dari tempat berkonsentrasi tinggi ke tempat berkonsentrasi rendah
disebut difusi. Gaya tolak menolak suatu
molekul terhadap molekul lainnya mengakibatkan tekanan difusi yang sebanding dengan jumlah molekul yang ada per-satuan
volume ruang.
Difusi air
melalui membran semipermeabel disebut osmosis.
Jika kedua larutan mengandung konsentrasi zat terlarut yang seimbang, kedua
larutan itu bersifat isotonik.
Larutan hipotonik memiliki tekanan osmotik (difusi) lebih rendah dibanding
dengan material yang diperbandingkan dengan larutan tersebut, dan larutan hipertonik memiliki tekanan lebih
tinggi.
9. Bentuk dan
fungsi hewan
Sifat dasar
zat berperan penting dalam struktur dan fisiologi hewan. Hewan memiliki massa
yang dipengaruhi oleh kekuatan gaya berat untuk membuatnya tetap melekat di
bumi (gravitasi) atau benda lain tempat hewan tersebut berada. Pada saat
bergerak, gesekan dengan udara, air, atau tanah cenderung mengurangi
pergerakannya dan berlanjutnya pengeluaran energi (aksi otot) diperlukan untuk
membuatnya berjalan.
Hewan
membutuhkan energi untuk menggerakkan tubuhnya dan berbagai proses penting pada
organ dalamnya. Energi berasal dari makanan yang di transformasikan dengan
berbagai cara oleh pencernaan dan metanolisme. Hasil akhir dari berbagai macam
transformasi energi, dari impuls saraf sampai penggunaan otot secara kuat
adalah kalor yang pada akhirnya dipindahkan ke lingkungan luar hewan.
B. Protoplasma
Substansi hidup dalam sel tumbuhan dan hewan disebut protoplasma, namun protoplasma memiliki
karakteristik umum sebagai berikut :
1. Komposisi
kimia
Protoplasma
mengandung sekitar 20 hingga 90 unsur kimia alami. Persentase komposisi kimia
rata-rata dari protoplasma hewan (berdasarkan berat dan terpisah dari substansi
interselular) adalah sebagai berikut :
Oksigen (O) : 76,0 Kalium (K) : 0,3 Karbon (C) : 10,5
Besi (Fe) : 0,01 Hidrogen (H) : 10,0 Magnesium (Mg) : 0.02
Nitrogen
(N) : 2,5 Kalsium (Ca) : 0,05 Belerang (S) : 0,2
Natrium
(Na) : 0,05 Fosfor (P) : 0,3 Klorin (Cl) : 0,10
2.
Air, garam dan gas
Protoplasma
mengandung banyak air (H2O), berbagai macam garam (NaCl, CaCO3,
dan lain-lain) dan beberapa macam gas, terutama oksigen (O2) dan
karbondioksida (CO2). Air menyusun 80 hingga 90 persen berat
protoplasma, jumlahnya lebih banyak di sel atau hewan muda dibandingkan dengan
sel atau hewan yang lebih tua dan hewan air yang lebih rendah dibandingkan
dengan hewan darat yang lebih tinggi.
Garam inorganik,
utama di dalam protoplasma adalah garam inorganik yang ditemukan di air laut,
khususnya natrium klorida (NaCl), dan terdapat dalam konsentrasi rendah, ion
garam inorganik penting dalam komposisi protoplasma, reaksi kimia dan sifat
kelistrikannya, serta untuk pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan, serta untuk
pertumbuhan, pemeliharaan kesehatan dan reproduksi.
3.
Senyawa organik
Senyawa
organik adalah senyawa antara karbon dengan hidrogen, oksiogen, sering dengan
nitrogen, dan kadang-kadang dengan unsur lain.
a.
Karbohidrat
Adalah
senyawa yang terdiri atasa karbon, hidrogen dan oksigen, umumnya dengan
perbandingan 2 banding 1 untuk hidrogen dan oksigen, seperti pada air.
b.
Lipid
Adalah
lemak atau zat yang berhubungan dengan lemak yang mengandung karbon dan
hidrogen dengan oksigen yang sedikit dibandingkan dengan karbohidrat.
c.
Protein
Merupakan
senyawa organik yang terdapat dalam jumlah paling melimpah di dalam protoplasma
hewan. Selain mengandung karbon, hidrogen, oksigen dan nitrogen dalam jumlah sedikit, protein mengandung belerang,
kadang-kadangan fosfor dan terkadang zat besi yodium atau unsur lain. Asam amino, dengan karakteristik
memiliki nitrogen dalam radikal asam amino (NH2), 23 jenis protein
sudah diketahui, semua protein memiliki rumus dasar (“RD”), akan tetapi unsur R
berbeda-beda untuk setiap jenis protein.
d.
Asam nukleat
Merupakan
molekul berukukuran besar, satuan molekular organik kompleks dengan peran dasar
dalam metabolisme dan hereditas (pewarisan sifat).
Dua kelas
asam nukleat telah diketahui, asam
ribonukleat (RNA), terdapat pada inti maupun sitoplasma sel, dan asam deoksiribonukleat (DNA) yang di
temukan hanya pada inti sel.
4.
Karakteristik fisik
Ciri khas
protoplasma adalah tembus cahaya, sering berwarna keabu-abuan, zat berlendir,
agak kental, tetapi mampu mengalir. Strukturnya seperti berikut :
a.
Granular.
b.
Seperti busa
atau alveolar.
c.
Emulsi.
d.
Fibril atau
retikulum (dari serabut atau benang kecil).
5.
Aktivitas biologis
Organisme
hidup dan protoplasma yang menyusunnya dikarakterisasi oleh aktivitas dan
perubahan. Berbeda dengan benda mati, protoplasma dikarakterisasi oleh :
a.
Metabolisme.
Perubahan
fisik dan kimia dengan mana material ditransformasi serta digunakan untuk
pertumbuhan, pemeliharaan dan perbaikan, serta untuk menghasilkan energi.
b.
Iritabilitas.
Respon
terhadap rangsangan akibat perubahan di dalam lingkungannya.
c.
Reproduksi.
Kemampuan
suatu organisme atau bagian organisme untuk menghasilkan individu baru dari
jenisnya sendiri.
6.
Enzim
Banyak
reaksi antar bahan kimia didalam tubuh mahluk hidup berlangsung dengan
kecepatan sangat tinggi, tetapi bahan kimia yang sama pada saat dikeluarkan
dari tubuh bereaksi dengan lambat atau tidak sama sekali. Perbedaan tersebut
terjadi karena adanya katalis organik di dalam sel hewan atau jaringan yang
dikenal dengan nama enzim,
masing-masing bertanggung jawab terhadap jenis reaksi tertentu.
7.
Bufer
Protoplasma
dapat hidup hanya dengan batasan fisik dan kimia yang cukup dekat, termasuk
suhu antara 0°C (32°F) hingga 40° atau 45°C (104 atau 113°F), terdapat gas oksigen dengan tekanan tertentu,
konsentrasi garam tertentu dan terbatas serta kesetimbangan yang lemah antara
ion H+ dan OH- sampai pada kesetimbangan asam basa (pengaturan PH).
Kesetimbangan
ini dijaga oleh bufer, yang merupakan
garam dari asam lemah yang dapat melengkapi basa (biasanya Na atau K) untuk
membentuk garam dari asam kuat dan
melepaskan asam yang lebih lemah.
C. Sel
1.
Sejarah
Sel adalah
unit pokok, baik secara struktur maupun fisiologis pada semua organisme, dan
terdapat pertukaran zat dan energi secara terus-menerus di dalam sel dalam
proses kehidupan.
Pada tahun
1665, Robert Hooke melaporkan bahwa gabus dan material tumbuhan lainnya mengandung
banyak sekat kecil yang membatasi rongga-rongga yang di namakan sel. Pada tahun 1824, Rene` Dutrochet
menyatakan bahwa “tumbuhan tersusun seluruhnya dari sel, dan dari organ yang
jelas berasal dari sel” dan bahwa hal yang sama berlaku juga untuk hewan. Pada
tahun 1833, Robert Brown menggambarkan bahwa inti merupakan sebagian bagian
sentral dari sel tumbuhan. Pada tahun 1838, M.J. Schleiden mengajukan tesis
bahwa sel merupakan unit struktural dalam tumbuhan. Dan pada tahun 1839, rekan
kerjanya Theodor Schwann menerapkan tesis tersebut untuk hewan. Penyamarataan
ini disebut sebagai teori tentang sel,
perhatian yang besar diberikan pertama-tama pada dinding sel dan hanya sedikit
pada kandungannya. Pada tahun 1840, Purkinje menamakan kandungan sel bagai
protoplasma.
2.
Sel
Sel adalah
massa protoplasma yang dilingkupi oleh membran dan mengandung sebuah inti. Inti
dan sitoplasma timbul karena pembelahan unsur-unsur sel sebelumnya. Sebagian
besar sel hewan berukuran kecil, satuan yang diguakan untuk mengukur sel adalah
0,001 milimeter (mm), atau mikron
dengan simbol Ц.
Sel hewan
dibatasi oleh membran sel atau membran plasma yang lembut yang memiliki
sitoplasma (sitosom) yang mengisi
bagian dalam sel dan mengandung inti. Sitoplasma bersifat tembus pandang dan kental.
Di dekat intii terdapat sentrosom
(pusat sel) yang berglobular yang mengandung satu atau dua sentriol yang berbentuk seperti titik. Sitoplasma umumnya
mengandung beberapa bagian seperti : mitokontrida
dalam bentuk fibril atau globular. badan
golgi, jejaring kecil atau kelompok fibril yang dipercayai berperan untuk
membentuk sekresi. Mikrosom, granula
kecil yang terlibat dalam sintesis protein. Lemak,
sebagai butiran atau kuning telur pada sel telur. Vakuola, yang terisi material granular atau cairan. Dan sekresi granula, terutama pada sel
kelenjar yang kemudian ditransformasikan dan dikeluarkan sebagai sekresi.
Inti
dikelilingi oleh membran inti yang
terlihat jelas menutupi cairan inti. Bagian yang terpenting dari inti adalah kromatin, tampaknya merupakan bagian
dari granula yang terisolasi, tetapi sebenarnya merupakan bagian dari filamen
yang terus menerus terpilin, kromonemata.
Setiap inti biasa yang mengandung nukleolus
yang berbentuk bola, nukleus mengatur banyak metabolisme sel yang jika dihilangkan,
sel tidak dapat melakukan aktivitas anabolisme dan hanya hidup sebentar. Inti
yang diisolasi tidak dapat membentuk sitoplasma.
D. Struktur
Jaringan Hewan
Seperti halnya tumbuhan
tingkat tinggi, tubuh hewan multiselular juga tersusun atas banyak sel. Sel-sel
tersebut pada tempat tertentu akan bersatu membentuk jaringan untuk melakukan
suatu fungsi. Jaringan yang berkelompok bekerja sama melaksanakan fungsi
tertentu membentuk suatu organ. Beberapa organ bekerja sama membentuk sistem
organ dan melaksanakan fungsi tertentu.
Jaringan utama penyusun organ tubuh hewan tingkat tinggi dan
manusia ada empat macam, yaitu jaringan epitelium, jaringan pengikat dan
penumpu (tulang), jaringan otot, serta jaringan saraf.