Pages

Ads 468x60px

Labels

Tuesday 24 September 2013

METABOLISME


Metabolisme merupakan aktivitas hidup yang selalu terjadi pada setiap sel hidup. Metabolisme digolongkan menjadi 2 :
1. Anabolisme yaitu proses penyusunan energi di dalam tubuh
makhluk hidup.
2. Katabolisme yaitu proses pembongkaran energi untuk di ubah
menjadi energi lain yang diperlukan untuk menjalani aktivitas
hidup.
Perubahan yang terjadi pada proses anabolisme dan katabolisme dapat di percepat dengan suatu zat yang di sebut enzim.

B. ENZIM
1. Struktur,sifat, dan fungsi enzim.
Enzim terdiri atas bagian yang berupa protein (apoenzim) dan bagian lain yang bukan protein (gugus protestik). Bagian yang berupa protein bersifat termolabil yaitu tidak tahan panas. Sedangkan bagian yang bukan protein adalah bagian yang aktif . Apoenzim dan gugus prostetik merupakan suatu kesatuan yang disebut holoenzim. Namun ada pula enzim yang bagian apoenzim dan gugus prostetiknya yang tidak bersatu , gugus prostetik yang lepas disebut koenzim yang bersifat aktif seperti halnya gugus prostetik. Enzim berfungsi sebagai biokatalisator yang artinya dapat mempercepat reaksi biologi tanpa mengalami perubahan struktur kimia.
2. Cara kerja enzim.
Enzim bekerja dengan 2 cara :
a. Model kunci gembok (lock and key).
Enzim dimisalkan sebagai gembok karena memiliki bagian
kecil yang dapat berikatan dengan substrat. Bagian tersebut
disebut sebagai sisi aktif. Substrat dimisalkan sebagai kunci
karena dapat berikatan secara pas dengan sisi aktif.
b. Induksi pas (induced fit).
Sisi aktif enzim dapat berubah bentuk sesuai dengan bentuk
substrat.
3. Faktor yang mempengaruhi kerja enzim.
a. Temperatur.
Karena enzim tersusun atas protein maka ia sangat peka terhadap temperatur. Temperatur yang terlalu tinggi menyebabkan denaturasi/kerusakan protein. Temperatur yang terlalu rendah menghambat reaksi.Pada umumnya temperature optimum enzim adalah 30 - 40 oC. Kebanyakan enzim tidak menunjukkan reaksi jika suhu turun sampai 0 oC. Namun enzim tidak rusak. Jika suhu normal kembali maka enzim akan aktif kembali. Enzim tahan pada suhu rendah namun dapat rusak pada suhu 50 0C.
b. Perubahan PH.
Perubahan PH dapat mempengaruhi perubahan as. Amino kunci pada sisi aktif enzim sehingga menghalangi sisi aktif bergabung dengan substratnya.
c. Konsentrasi enzim dan substrat.
Agar reaksi berjalan optimal maka perbandingan jumlah antara enzim dan substrat harus sesuai. Jika substrat terlalu banyak sedangkan enzim sedikit maka reaksi berjalan lambat bahkan ada substrat yang tidak terkatalisis. Semakin banyak enzim maka reaksi akan semakin cepat.
d. Inhibitor enzim (zat penghambat kerja enzim).
Ada 2 jenis inhibitor :
1. Inhibitor kompetitif.
Pada penghambat ini, zat penghambat mempunyai struktur yang mirip dengan struktur substrat. Dengan demikian substrat maupun zat penghambat akan berkompetisi untuk bergabung dengan sisi aktif enzim. Jika zat penghambat sudah berikatan dengan enzim maka substrat sudah tidak bisa berikatan dengan sisi aktif enzim.
2. Inhibitor non kompetitif.
Pada penghambat ini substrat sudah tidak dapat berikatan dengan enzim karena sisi aktif enzim sudah berubah bentuk.

C. KATABOLISME KARBOHIDRAT
Katabolisme karbohidrat (respirasi sel) meliputi 4 tahapan yaitu:
1.Glikolisis.
Glikolisis merupakan proses pengubahan molekul glukosa menjadi asam pirufat.Glikolisis meliputi 2 proses:
a. Fosforilasi yaitu pengikatan gugus fosfat oleh molekul organic
yang menghasilkan fosfat organik.
b.Oksidasi yaitu pelepasan elektron/penambahan O2.
# Mekanisme tahapan dalam glikolisis.
Penambahan fosfat oleh ATP terhadap glukosa akan menghasilkan fruktosa. Fruktosa mengalami oksidasi dan fosforilasi menghasilkan 2 molekul BPG (bifosfogliserat),yang masing-masing memiliki satu ikatan fosfat berenergi tinggi. Pelepasan fosfat berenergi tinggi oleh 2 molekul ADP akan menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul PG (fosfogliserat).Pelepasan air menghasilkan 2 molekul PEP (fosfoenolpirufat) yang masing-masing memiliki ikatan fosfat berenergi tinggi . Pelepasan fosfat oleh molekul ADP menghasilkan 2 molekul ATP dan 2 molekul pirufat.
2. Reaksi antara.
Asam pirufat hasil glikolisis akan dioksidasi menghasilkan asetil dan mengubah NAD menjadi NADH.Asetil bergabung dengan koenzim A membentuk Asetil Ko-A.Reaksi ini menghasilkan molekul NADH yang akan digunakan untuk menghasilkan ATP. Asetil Ko-A yang terbentuk kemudian masuk kesiklus krebs.
3. Siklus krebs.
Didalam siklus krebs Asetil Ko-A bergabung dengan Oksaloasetat membentuk sitrat. Sitrat melepaskan dan menerima H2O menghasilkan isomersitrat (isositrat). Isositrat mengalami dekarboksilasi menghasilkan a-ketoglutarat. A-ketoglutarat melepaskan CO2 yang tersisa gugus suksinil. Gugus suksinil kemudian bergabung dengan Ko-A membentuk suksinil Ko-A. Suksinil Ko-A mengalami pemisahan molekul menjadi suksinat. Suksinat dioksidasi menjadi fumarat. Pada fumarat terjadi penambahan H2O membentuk malat. Malat teroksidasi menghasilkan oksaloasetat.
4. Transport elektron.
Pada sistem transport elektron, berlangsung pengepakan energi dari glukosa menjadi ATP. Reaksi ini terjadi didalam mitokondria.Krebs yang bergabung dengan FADH dan NADH diubah menjadi elektron dan proton.Pada sistem elektron ini, O2 yang berperan sebagai penerima elektron. Setelan menerima electron, O2akan bereaksi dengan H membentuk H2O.ATP yang dihasilkan dari respirasi sel sebanyak 38 ATP.



SKEMA KATABOLISME KARBOHIDRAT
ATP
+ Fosfat pada Glukosa
menghasilkan
Fruktosa
Fosfolilasi + Oksidasi
menghasilkan
BPG (Bifosfogliserat)
berubah menhadi
PG (fosfogliserat)
berubah menjadi
PEP (Fosfoenolpiruvat)
menghasilkan
Pirivat
Dioksidasi menghasilakan
Asetil
bergabung dengan Ko-A
Bergabung Asetil Ko-A Bergabung

Oksaloasetat Oksaloasetat
teroksidasi menhasilkan membentuk
Malat Sitrat
Terjadi penemabahan Pelepasan + Penerimaan
melekul H2O membentuk H2O Menghaslkan
Fumarat Isomer Sitrat Isositrat
dioksidasi menjadi pembelahan karbon menghasilkan
Suksinat A-Ketoglutarat
terjadi Pemishan menjadi pelepasan CO2 tersisa
Gugus Suksinil
bergabung Ko-A membentuk

D. ANABOLISME KARBOHIDRAT
Salah satu ciri pokok tumbuhan hijau adalah kemampuan dalam menggunakan karbon untuk diubah menjadi bahan organik serta diasimilasi dalam tubuh tumbuhan Karena proses pengubahannya memerlukan energi cahaya maka asimilasi karbon disebut juga fotosintesis. Fotosintesis adalah proses pengubahan bahan anorganik (H2O,dan CO2) oleh klorofil menjadi zat organik (karbohidrat) dengan bantuan cahaya. Peristiwa ini disebut juga anabolisme karbohidrat.
# Proses fotosintesis berlangsung melalui 2 tahapan:
1. Reaksi terang.
Reaksi ini terjadi jika ada cahaya. Klorofil menyerap energi cahaya dan digunakan untuk memecah molekul air (fotolisis) menjadi hidrogen dan oksigen.
2. Reaksi gelap.
Pada reaksi ini terjadi reduksi CO2 menjadi CH2O yang berlangsung tanpa cahaya. Reaksi ini tidak hanya terjadi pada malam hari, tetapi bisa pada siang hari yang berlangsung pada stroma.

E. KEMOSINTESIS
Kemosintesis yaitu peristiwa (asimilasi) dengan zat kimia sebagai sumber energinya. Organisme kemoautotrof yang menggunakan CO2 sebagai sumber karbonnya. Energi yang digunakan untuk proses asimilasi tidak energi cahaya melainkan energi hasil dari oksidasi senyawa anorganik yang diperoleh dari lingkungan contohnya nitrogen, sulfur, nitrat.

F. KETERKAITAN PROSES KATABOLISME DAN ANABOLISME.
Didalam kloroplas, energi dari sinar matahari disimpan lalu diubah menjadi molekul glukosa.Didalam mitokondria energi yang diubah menjadi glukosa dibongkar kembali untuk digunakan bagi keperluan proses-proses didalam sel.Oksigen yang dihasilkan dalam kloroplas dapat digunakan oleh mitokondria selama proses pembongkaran glukosa.Sejqalan dengan itu, karbon dioksida dan air yang diproduksi dalam mitokondria dapat digunakan oleh kloroplas sebagai bahan dasar fotosintesis.



G. KETERKAITAN METABOLISME KARBOHIDRAT LEMAK
DAN PROTEIN
Secara garis besar metabolisme karbohidrat adalah:

a. Glukosa --> asam Piruvat --> asetil Ko-A --> siklus krebs --> energi +CO2 +H2O.

b. Gliserol memasuki jalur metabolisme karbohidrat diantara glukosa
dan pirufat.
c. As. Lemak mengalami oksidasi menjadi 2 karbon yang masing-
masing mengikat 1 molekul Ko-A menjadi asetil Ko-A.
Gliserol dapat berubah menjadi glukosa dan piruvat demikian pula asetil Ko-A, tergantung kebutuhan sel akan energi.Jika sel tidak membutuhkan energi/energinya telah tercukupi maka asetil Ko-A akan dirakit kembali menjadi lemak yang disimpan dijaringan lemak dibawah kulit.
Protein merupakan sumber energi sesudah karbohidrat dan lemak. Apabila didalam tubuh sudah tidak ada lagi karbohidrat dan lemak maka tubuh akan membongkar protein. Asam amino mengalami katabolisme melaluai 3 cara yaitu :
1. Asam amino diubah menjadi Piruvat kemudian masuk kejalur metabo9lisme karbohidrat.
2. asam amino diubah menjadi asetil Ko-A kenmudian masuk jalur metabolisme karbihidrat
3. asam amino secara langsung masuk kejalur metabolisme karbihidrat.
Melalui 3 cara tersebut asam amino juga dapat menghasilkan energi.

Materi Bahan Ajar Biologi X,XI,XII

KELAS X 

Semester I

Bab I Biologi bagi Kehidupan

A. Objek Biologi
B. Cabang-cabang Biologi
C. Peran Biologi

Bab II Virus

A. Virus Organisme Aseluler
B. Struktur, Bentuk, dan Ukuran Virus
C. Klasifikasi Virus
D. Perkembangbiakan Virus
E. Peranan Virus bagi Kehidupan

Bab III Archaeobacteria dan Eubacteria

A. Prokaryot
B. Archaeobacteria
C. Eubacteria (Bakteri)
D. Bakteri dan Manusia

Bab IV Protista

A. Protista Mirip Hewan (Protozoa)
B. Protista Mirip Tumbuhan (Ganggang/Alga)
C. Protista Mirip Jamur (Jamur Protista)

Bab V Fungi

A. Zygomycotina
B. Ascomycotina
C. Basidiomycotina
D. Deuteromycotina
E. Lumut Kerak (Liken)/Lichenes
F. Mikoriza

Semester II


Bab VI Tingkat Keanekaragaman dalam Kehidupan

A. Keanekaragaman Gen
B. Keanekaragaman Jenis
C. Keanekaragaman Ekosistem

Bab VII Biodiversitas Di Indonesia

A. Manfaat Keanekaragaman Hayati
B. Keunikan Biodiversitas di Indonesia
C. Kegiatan Manusia yang Memengaruhi Keanekaragaman Hayati

Bab VIII Plantae

A. Bryophyta (Lumut)
B. Pterydophyta (Tumbuhan Paku)
C. Spermathophyta (Tumbuhan Berbiji)

Bab IX Animalia

A. Porifera
B. Coelenterata
C. Plathyhelminthes
D. Nemathelminthes
E. Annelida
F. Mollusca
G. Arthropoda
H. Echinodermata
I. Chordata

Bab X Ekosistem

A. Tingkat Organisasi Kehidupan dalam Ekosistem
B. Komponen Penyusun Ekosistem
C. Interaksi dalam Ekosistem
D. Keseimbangan Ekosistem
E. Suksesi
F. Tipe-tipe Ekosistem

Bab XI Aliran Energi dan Daur Biogeokimia

A. Aliran Energi
B. Rantai Makanan
C. Jaring- jaring Makanan
D. Tingkat Trofik
E. Piramida Ekologi
F. Daur Biogeokimia

Bab XII Pencemaran Lingkungan
A. Macam-macam Pencemaran dan Penyebabnya
B. Perubahan Lingkungan
C. Upaya Pencegahan Pencemaran Lingkungan
D. Parameter Pencemaran dalam Lingkungan
E. Jenis-jenis Limbah dan Pemanfaatan Limbah

Kelas XI

Semester I

Bab I Struktur dan Fungsi Sel

A. Sel Penyusun Makhluk Hidup
1. Sejarah Penemuan Sel
2. Komponen Kimiawi Sel
3. Struktur dan Fungsi Sel
4. Perbandingan Sel Hewan dan Sel Tumbuhan
B. Perbandingan Transport Zat pada Membran
1. Transpor Pasif
2. Transpor Aktif

Bab II Struktur dan Fungsi Jaringan Tumbuhan

A. Jenis-jenis Jaringan Tumbuhan
1. Jaringan Meristem
2. Jaringan Permanen
3. Sistem Jaringan pada Tumbuhan
4. Proses Pengangkutan Zat pada Tumbuhan

B. Organ Tumbuhan
1. Akar
2. Batang (Stem)
3. Daun (Leaf )

C. Sifat Totipotensi Sel Tumbuhan dan Kultur Jaringan
1. Sifat Totipotensi Sel Tumbuhan
2. Sifat Totipotensi Sebagai Dasar Kultur Jaringan
Bab III Struktur dan Fungsi Jaringan Hewan

A. Jaringan Hewan
1. Jaringan Epitel
2. Jaringan Ikat
3. Jaringan Saraf
4. Jaringan Otot

B. Organ dan Sistem Organ
1. Organ
2. Sistem Organ
3. Tranplantasi Organ

Bab IV Sistem Gerak Manusia

A. Sistem Gerak
1. Rangka
2. Otot

B. Gangguan dan Kelainan pada Sistem Gerak Manusia

1. Gangguan dan Kelainan pada Tulang atau Rangka
2. Produk Teknologi yang Berkaitan dengan Kelainan Tulang
3. Gangguan atau Kelainan pada Otot
4. Produk Teknologi yang Terkait dengan Kelainan Otot

Bab V Sistem Peredaran Darah

A. Sistem Peredaran Darah Manusia

1. Darah
2. Alat-alat Peredaran Darah
3. Macam Peredaran Darah
4. Kelainan dan Penyakit pada Sistem Peredaran Darah

B. Sistem Peredaran Darah Hewan

1. Sistem Peredaran Darah Invertebrata
2. Sistem Peredaran Darah Vertebrata

Semester II

Bab VI Sistem Pencernaan Makanan

A. Makanan
1. Karbohidrat
2. Lemak
3. Protein
4. Vitamin
5. Mineral
6. Air

B. Sistem Pencernaan Makanan pada Manusia

1. Proses Pencernaan pada Manusia
2. Gangguan atau Kelainan Sistem Pencernaan Manusia
3. Pelbagai Teknologi yang Dapat Mencegah/Mengatasi Gangguan atau
Kelainan Sistem Pencernaan Makanan
C. Sistem Pencernaan Makanan pada Hewan Ruminansia

Bab VII Sistem Pernapasan

A. Sistem Pernapasan Manusia

1. Struktur dan Fungsi Alat Pernapasan Manusia
2. Mekanisme Pertukaran Gas Oksigen (O2) dan Karbondioksida (CO2)
3. Mekanisme Pernapasan
4. Volume, Kapasitas, dan Frekuensi Paru-paru
5. Kelainan dan Penyakit pada Sistem Pernapasan Manusia
B. Sistem Pernapasan Hewan

Bab VIII Sistem Ekskresi

A. Sistem Ekskresi Manusia

1. Alat-alat Ekskresi Manusia
2. Gangguan dan Kelainan pada Sistem Ekskresi Manusia
B. Sistem Ekskresi Hewan
1. Sistem Ekskresi Cacing Pipih
2. Sistem Ekskresi Cacing Tanah
3. Sistem Ekskresi Serangga
4. Sistem Ekskresi Ikan

Bab IX Sistem Regulasi Manusia

A. Sistem Saraf Manusia

1. Sel Saraf (Neuron)
2. Mekanisme Penghantaran Impuls Saraf
3. Mekanisme Terjadinya Gerak Refleks
4. Susunan Sistem Saraf
5. Gangguan atau Kelainan yang Terjadi pada Sistem Saraf

B. Sistem Hormon Manusia

1. Kelenjar Hipofisis (Pituitari)
2. Kelenjar Tiroid (Kelenjar Gondok)
3. Kelenjar Paratiroid (Anak Gondok)
4. Kelenjar Timus
5. Kelenjar Adrenal (Anak Ginjal)
6. Kelenjar Pankreas
7. Kelenjar Kelamin
8. Kelenjar Pencernaan

C. Sistem Indra

1. Indra Penglihat
2. Indra Peraba dan Perasa
3. Indra Pendengar
4. Indra Pembau
5. Indra Pengecap

Bab X Sistem Reproduksi Manusia

A. Sistem Reproduksi Pria

1. Alat-alat Reproduksi Pria
2. Proses Pembentukan Sperma (Spermatogenesis)
3. Kontrol Hormonal pada Sistem Reproduksi Pria

B. Sistem Reproduksi Wanita

1. Alat-alat Reproduksi Wanita
2. Oogenesis
3. Kontrol Hormonal pada Sistem Reproduksi Wanita
4. Siklus Menstruasi
5. Fertilisasi, Gestasi (Kehamilan), dan Persalinan
6. Air Susu Ibu (ASI)

C. Gangguan Sistem Reproduksi dan Teknologi Reproduksi Manusia

1. Gangguan atau Kelainan Sistem Reproduksi Manusia
2. Teknologi Reproduksi Manusia
3. Penyakit Menular Seksual (PMS)
Bab XI Sistem Pertahanan Tubuh
A. Antigen dan Antibodi
1. Pengertian Antigen dan Antibodi
2. Struktur dan Fungsi Antibodi
3. Pembentukan Antigen dan Antibodi
B. Mekanisme Pertahanan Tubuh
1. Ragam Mekanisme Pertahanan Tubuh
2. Kegagalan Mekanisme Pertahanan Tubuh

Kelas XII

Semester I

 BAB I PERTUMBUHAN DAN PERKEMBANGAN PADA TUMBUHAN

A. Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan
B. Pengaruh Faktor Luar (Eksternal) terhadap Pertumbuhan Tumbuhan
C. Pengaruh Faktor Dalam (Internal) terhadap Pertumbuhan Tumbuhan
D. Terjadinya Pertumbuhan dan Perkembangan Tumbuhan


BAB II METABOLISME

A. Metabolisme
B. Komponen-Komponen yang Berperan dalam Metabolisme
C. Katabolisme
D. Anabolisme
E. Hubungan antara Metabolisme Karbohidrat, Lemak, dan Protein
F. Teknologi yang Berkaitan dengan Metabolisme Makanan

BAB III MATERI GENETIKA

A. Kromosom
B. Gen
C. Alel dan Alel Ganda
D. DNA
E. RNA
F. Sintesis Protein
G. Kode Genetik

BAB IV PEMBELAHAN SEL

A. Pembelahan Mitosis
B. Pembelahan Meiosis
C. Gametogenesis
D. Keterkaitan antara Pembelahan Mitosis dan Meiosis dengan Pewarisan Sifat

BAB V PEWARISAN SIFAT

A. Pola-Pola Hereditas
B. Penyimpangan Semu Hukum Mendel
C. Hereditas Pada Manusia
D. Manfaat Genetika

BAB VI MUTASI

A. Pengertian Mutasi
B. Macam-Macam Mutasi
C. Mutagen
Semester II

BAB VII EVOLUSI

A. Teori Evolusi
B. Macam-Macam Evolusi
C. Mekanisme Evolusi
D. Spesiasi
E. Sejarah Evolusi Manusia
F. Petunjuk Adanya Evolusi
G. Teori Asal-Usul Kehidupan
H. Teori Kecenderungan Evolusi

BAB VIII BIOTEKNOLOGI

A. Pengertian Bioteknologi
B. Bioteknologi Tradisional (Konvesional)
C. Bioteknologi Modern
D. Bioteknologi dengan Menggunakan Mikroorganisme
E. Bioteknologi dengan Menggunakan Rekayasa Genetika
F. Bioteknologi dengan Menggunakan Jaringan Tumbuhan
G. Bioteknologi Pertanian
H. Dampak Bioteknologi bagi Kehidupan

BIOTEKNOLOGI

Bioteknologi adalah cabang ilmu yang mempelajari pemanfaatan makhluk hidup (bakteri, fungi, virus, dan lain-lain) maupun produk dari makhluk hidup (enzim, alkohol) dalam proses produksi untuk menghasilkan barang dan jasa.
Perkembangan bioteknologi tidak hanya didasari pada biologi semata, tetapi juga pada ilmu-ilmu terapan dan murni lain, seperti biokimia, komputer, biologi molekular, mikrobiologi, genetika, kimia, matematika, dan lain sebagainya.
Bioteknologi secara sederhana sudah dikenal oleh manusia sejak ribuan tahun yang lalu. Sebagai contoh, di bidang teknologi pangan adalah pembuatan bir, roti, maupun keju yang sudah dikenal sejak abad ke-19, pemuliaan tanaman untuk menghasilkan varietas-varietas baru di bidang pertanian, serta pemuliaan dan reproduksi hewan. Di bidang medis, penerapan bioteknologi di masa lalu dibuktikan antara lain dengan penemuan vaksin, antibiotik, dan insulin walaupun masih dalam jumlah yang terbatas akibat proses fermentasi yang tidak sempurna. Perubahan signifikan terjadi setelah penemuan bioreaktor oleh Louis Pasteur.
Dalam tahun 1981 Perhimpunan Bioteknologi Eropa mendefinisikan Bioteknologi sebagai penggunaan biokimia mikrobiologi dan rekayasa kimia secara terpadu dengan tujuan untuk mencapai penerapan teknologi dari kapasitas mikroba dan sel-sel jaringan yang dibiakkan.sesuai dengan definisi ini bioteknologi melibatkan mikrobiologi, biokimia/kimia, rekayasa genetika, biologi molekuler dan rekayasa proses dan teknik kimia untuk menghasilkan produk dan jasa.
Bioteknologi dapat digolongkan menjadi 2
A. bioteknologi konvensional/ tradisional dan
B. bioteknologi modern.
A.    bioteknologi konvensional/ tradisional
Bioteknologi konvensional merupakan bioteknologi yang memanfaatkan mikroorganisme untuk memproduksi alkohol, asam asetat, gula, atau bahan makanan, Mikroorganisme dapat mengubah bahan pangan. Ciri khas yang tampak pada bioteknologi konvensional, yaitu adanya penggunaan makhluk hidup secara langsung dan belum tahu adanya penggunaan enzim
Contoh pengolahan bahan makanan :  pembuatan tempe, tape, Asinan Sayuran,Roti, oncom, dan kecap. termasuk mentega, keju dan yoghurt.
1. Tempe
Untuk membuat tempe, selain diperlukan bahan dasar kedelai juga diperlukan ragi. Ragi merupakan kumpulan spora mikroorganisme, berupa kapang. Dalam proses pembuatan tempe paling sedikit diperlukan empat jenis kapang dari genus Rhizopus, yaitu Rhyzopus oligosporus, Rhyzopus stolonifer, Rhyzopus arrhizus, dan Rhyzopus oryzae. Miselium dari kapang tersebut akan mengikat keping-keping biji kedelai dan memfermentasikannya menjadi produk tempe.
Gambar 9.1. Tempe
2. tape
Tape dibuat dari bahan dasar ketela pohon dengan menggunakan sel-sel ragi. Ragi menghasilkan enzim yang dapat mengubah zat tepung menjadi produk yang berupa gula dan alkohol. Jamur yang digunakan adalah Saccharomyces cereviceae.
Gambar 9.2. Tape singkong
3. Pembuatan Asinan Sayuran
Asinan sayuran merupakan sayuran yang diawetkan dengan jalan fermentasi asam.Bakteri yang digunakan adalah Lactobacillus sp., Streptococcus sp., dan Pediococcus. Mikroorganisme tersebut mengubah zat gula yang terdapat dalam sayuran menjadi asam laktat. Asam laktat yang terbentuk dapat membatasi pertumbuhan mikroorganisme lain dan memberikan rasa khas pada sayuran yang difermentasi atau sering dikenal dengan nama ‘acar’.
Gambar 9.3. Asinan Sayuran
4. Pembuatan Roti
Proses fermentas pada pembuatan rotii ini dengan bantuan dari yeast atau khamir yaitu sejenis jamur. Yeast yang ditambahkan pada adonan tepung akan menjadikan proses fermentasi, yaitu akan menghasilkan gas karbon dioksida dan alkohol. Gas karbon dioksida tersebut dapat berguna untuk mengembangkan roti, sedangkan alkohol dibiarkan menguap. Selanjutnya, akan terlihat jika adonan tersebut dioven akan tampak lebih mengembang dan ukurannya membesar, hal ini dikarenakan gas akan mengembang jika temperatur tinggi.
Gambar 9.4. Roti
5. kecap
Dalam pembuatan kecap, jamur, Aspergillus wentii dibiakkan pada kulit gandum terlebih dahulu. Jamur Aspergillus wentii bersama-sama dengan bakteri asam laktat yang tumbuh pada kedelai yang telah dimasak menghancurkan campuran gandum. Setelah proses fermentasi karbohidrat berlangsung cukup lama akhirnya akan dihasilkan produk kecap.
Gambar 9.5. Kecap
6. Mentega dan keju
Proses pembuatan keju diawali dengan pemanasan susu dengan suhu 90oC atau dipasteurisasi, kemudian didinginkan sampai 30oC. Selanjutnya bakteri asam laktat dicampurkan. Akibat dari kegiatan bakteri tersebut pH menurun dan susu terpisah menjadi cairan whey dan dadih padat, kemudian ditambahkan enzim renin dari lambung sapi muda untuk mengumpulkan dadih. Enzim renin dewasa ini telah digantikan dengan enzim buatan, yaitu klimosin. Dadih yang terbentuk selanjutnya dipanaskan pada temperatur 32oC – 420oC dan ditambah garam, kemudian ditekan untuk membuang air dan disimpan agar matang. Menggunakan mikroorganisme Streptococcus lactis bakteri-bakteri tersebut membentuk proses pengasaman. Selanjutnya, susu diberi cita rasa tertentu dan lemak mentega dipisahkan. Kemudian lemak mentega diaduk untuk menghasilkan mentega yang siap dimakan
Gambar 9.6. Mentega dan Keju
7. Yoghurt
Susu dipasteurisasi terlebih dahulu, selanjutnya sebagian besar lemak dibuang. Mikroorganisme yang berperan dalam pembuatan yoghurt, yaitu Lactobacillus bulgaricus dan Streptococcus thermophillus. Kedua bakteri tersebut ditambahkan pada susu dengan jumlah yang seimbang, selanjutnya disimpan selama ± 5 jam pada temperatur 45oC. Selama penyimpanan tersebut pH akan turun menjadi 4,0 sebagai akibat dari kegiatan bakteri asam laktat. Selanjutnya susu didinginkan dan dapat diberi cita rasa
Gambar 9.7. Yoghurt
Pada bidang bioteknologi konvensional, sebagian besar didominasi oleh produk makanan. Daftar berikut merupakan campuran berbagai jenis mikroorganisme jamur dan bakteri. Kolom bahan yang kosong itu berarti saya belum memperoleh informasi. Kalau ada masukan boleh kasih komentar di sini.
8. Nata de Coco
Nata de coco berasal dari bahasa Spanyol yang berarti krim kelapa.Proses pembuatan nata de coco dibantu oleh sejenis bakteri bernama Acetobacter xylinum
Berikut ini langkah-langkah pembuatannya :

1.    Pertama-tama, persiapkan bahan-bahan berikut:
-    Air kelapa
-    Gula pasir
-    Asam cuka (asam asetat)
-    Wadah fermentasi
-    Starter atau biakan bakteri Acetobacter xylinum
-    Panci untuk memasak
2.    Saringlah air kelapa untuk memisahkan kotoran dan serat. Pastikan kandungan air kelapa benar-benar bersih dari serat-serat kelapa.
3.    Masukkan air kelapa ke dalam panci. Didihkan air kelapa tersebut. setelah mendidih, tuangkan gula pasir.
4.    Matikan api dan dinginkan. Taruhlah air kelapa tersebut ke dalam wadah untuk proses fermentasi yang telah steril. Setelah dingin, tambahkan asam asetat (asam cuka).
5.    Tahap selanjutnya adalah tahap inokulasi yaitu suatu proses pemindahan bibit atau biakan bakteri dari medium lama ke medium baru. Pindahkan starter atau biakan bakteri Acetobacter xylinum dari media biakan ke wadah fermentasi berisi air kelapa yang telah didihkan, diberi gula dan asam cuka.
6.    Tutuplah wadah fermentasi dan peram selama 7 sampai 14 hari. Pastikan media peram tertutup dan tidak mengalami goncangan. Pastikan kesterilan wadah peram dan penutupnya.
7.    Ketika masa panen nata tiba, nata harus dicuci, direbus atau direndam terlebih dahulu untuk menghilangkan asam. Jika dilakukan dengan cara direndam, rendamlah dalam air selama 3 hari dan pastikan untuk mengganti air rendaman setiap hari.
8.    Setelah itu, nata dipotong-potong menjadi beberapa bagian. Kemudian lakukan perebusan nata kembali.
9.    Tahap akhhir pembuatan nata de coco yaitu dengan merendam nata yang telah direbus ke dalam larutan gula dengan presentase 40% selama 30 menit sampai 45 menit. Nata siap disantap.
nata de cocoGambar 9.8. Nata de coco
Mikroorganisme
Bakteri
Bahan
Produk
Lactobacillus bulgaricus
Lactobacillus subtilis
susu
yoghurt
Penicillium requorti
Penicillium camemberti
Propiobacterium
Streptococcus thermophilus
susu
menghasilkan aroma khas keju dan menambah keasaman
Lactobacillus
susu
keju
Leuconostoc cremoris mentega
Acetobacter xylinum
air kelapa
nata de cocco
Acetobacter aceti cuka/asam asetat
Streptomyces griceus streptomycin
Bacillus thuringiensis pestisida alami/biologi
Assbya gossipii vitamin B1
Propionibacterium
Pseudomonas
(jamur)
vitamin B12
Jamur / Fungi
Aspergillus wentii
kedelai
kecap
Sacharomyces cereviceae
ketela
tape
Sacharomyces sake sake
Rhizopus oryzae
kedelai
tempe
Penicillium notatum
Penicillium chrysogenum
antibiotik penisilin
Aspergillus niger asam sitrat
Gambar 9.8. berbagai jenis mikroorganisme jamur dan bakteri. Bahan dan Produk

2. Bioteknologi Bidang Pertanian
a. Penanaman secara 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, antara lain metode kultur air (menggunakan media air), metode kultur pasir (menggunakan media pasir), dan metode porus (menggunakan media kerikil, pecahan batu bata, dan lain-lain). Metode yang tergolong berhasil dan mudah diterapkan adalah metode pasir. 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 sudah cukup melimpah di udara. Sementara itu kebutuhan air dan mineral dapat diberikan dengan sistem hidroponik, artinya keberadaan tanah sebenarnya bukanlah hal yang utama.
Beberapa keuntungan bercocok tanam dengan hidroponik :
1). Tanaman dapat dibudidayakan di segala tempat;
2). Resiko kerusakan tanaman karena banjir, kurang air, dan erosi tidak ada;
3). Tidak perlu lahan yang terlalu luas; pertumbuhan tanaman lebih cepat;
4). Bebas dari hama; hasilnya berkualitas dan berkuantitas tinggi;
5). Hemat biaya perawatan.
Jenis tanaman yang telah banyak dihidroponikkan :
(a). Tanaman hias antara lain Philodendron, Dracaena, Aglonema, dan Spatyphilum.
(b). sayuran yang dapat dihidroponikkan, antara lain tomat, paprika, mentimun, selada, sawi, kangkung, dan bayam.
(c). Buah yang dapat dihidroponikkan, antara lain jambu air, melon, kedondong bangkok, dan belimbing.
b. Penanaman secara aeroponik
Aeroponik berasal dari kata aero yang berarti udara dan ponos yang berarti daya. Jadi, aeroponik adalah pemberdayaan udara. Sebenarnya aeroponik merupakan tipe hidroponik (memberdayakan 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 sayuran ditancapkan pada lubang tanam. Akar tanaman akan menjuntai bebas ke bawah. Di bawah helaian styrofoam terdapat sprinkler (pengabut) yang memancarkan kabut larutan hara ke atas hingga mengenai akar.
B. Bioteknologi modern
Seiring dengan perkembangan ilmu pengetahuan, para ahli teknlogi mulai mengembangkan bioteknologi dengan memanfaatkan prinsip ilmiah melalui penelitian dan berupaya menghasilkan produk secara efektif dan efisien. Bioteknologi tidak hanya di manfaatkan dalam industri makanan, tetapi telah mencakup berbagai bidang seperti rekayasa genetika, penanganan polusi, penciptaan sumber energi dan lainnya. Dengan adanya penelitian serta perkembangan ilmu pengetahuan dan teknologi, maka bioteknologi makin besar manfaatnya untuk masa yang akan datang.Rekayasa genetika, kultur jaringan, DNA rekombinan, pengembangbiakan sel induk, kloning, dan lain-lain. Teknologi ini memungkinkan kita untuk memperoleh penyembuhan penyakit-penyakit genetik maupun kronis yang belum dapat disembuhkan, seperti kanker ataupun AIDS.
Berikut ini adalah daftar kemajuan bidang bioteknologi yang telah diaplikasikan. Mayoritas didominasi oleh bidang peternakan, perikanan, dan kesehatan:
  1. Rekayasa Genetika
Rekayasa genetika merupakan suatu cara memanipulasikan gen untuk menghasilkan mahluk hidup baru dengan sifat yang diinginkan. Rekayasa genetika disebut juga pencakokan gen atau rekombinasi DNA. 
bitek1
Dalam rekayasa genetika digunakan DNA untuk menggabungkan sifat mahluk hidup. Hal itu karena DNA dari setiap mahluk hidup mempunyai struktur yang sama, sehingga dapat direkomendasikan. Selanjutnya DNA tersebut akan mengatur sifat mahluk hidup secara turun temurun. Untuk mengubah DNA sel dapat dilakukan dengan beberapa cara, misalnya melalui transplantasi inti, fusi sel, teknologi plasmid dan rekomendasi DNA.

Evolusi[BIOLOGI]

Evolusi (dalam kajian biologi ) berarti perubahan pada sifat-sifat terwariskan suatu populasi organism dari satu generasi ke generasi berikutnya.
Evolusi : merupakan proses perubahan makhluk hidup secara lambat dalam waktu yang sangat lama, sehingga berkembang menjadi berbagai spesies baru yang lebih lengkap struktur tubuhnya.
Menurut teori evolusi, makhluk hidup yang sekarang berbeda dengan makhluk hidup jaman dahulu. Nenek moyang makhluk hidup sekarang yang bentuk dan strukturnya (mungkin) berbeda mengalami perubahan-perubahan baik struktur maupun genetis dalam waktu yang sangat lama, sehingga bentuknya jauh menyimpang dari struktur aslinya dan akhirnya menghasilkan berbagai macam spesies yang ada sekarang. Jadi tumbuhan dan hewan yang ada sekarang bukanlah makhluk hidup yang pertamakali berada di bumi, tetapi berasal dari makhluk hidup di masa lampau.
Perubahan-perubahan ini disebabkan oleh kombinasi tiga proses utama: variasi, reproduksi, dan seleksi. Sifat-sifat yang menjadi dasar evolusi ini dibawa oleh gen yang diwariskan kepada keturunan suatu makhluk hidup dan menjadi bervariasi dalam suatu populasi. Ketika organisme bereproduksi, keturunannya akan mempunyai sifat-sifat yang baru. Sifat baru dapat diperoleh dari perubahan gen akibat mutasi ataupun transfer gen antar populasi dan antar spesies. Pada spesies yang bereproduksi secara seksual  kombinasi gen yang baru juga dihasilkan oleh rekombinasi genetika,  yang dapat meningkatkan variasi antara organisme. Evolusi terjadi ketika perbedaan-perbedaan terwariskan ini menjadi lebih umum atau langka dalam suatu populasi.
Evolusi didorong oleh dua mekanisme utama, yaitu seleksi alam  dan hanyutan genetik. Seleksi alam merupakan sebuah proses yang menyebabkan sifat terwaris yang berguna untuk keberlangsungan hidup dan reproduksi organisme menjadi lebih umum dalam suatu populasi – dan sebaliknya, sifat yang merugikan menjadi lebih berkurang. Hal ini terjadi karena individu dengan sifat-sifat yang menguntungkan lebih berpeluang besar bereproduksi, sehingga lebih banyak individu pada generasi selanjutnya yang mewarisi sifat-sifat yang menguntungkan ini. Setelah beberapa generasi, adaptasi  terjadi melalui kombinasi perubahan kecil sifat yang terjadi secara terus menerus dan acak ini dengan seleksi alam. Sementara itu, hanyutan genetik (Bahasa Inggris: Genetic Drift) merupakan sebuah proses bebas yang menghasilkan perubahan acak pada frekuensi sifat suatu populasi. Hanyutan genetik dihasilkan oleh probabilitas apakah suatu sifat akan diwariskan ketika suatu individu bertahan hidup dan bereproduksi.
Walaupun perubahan yang dihasilkan oleh hanyutan dan seleksi alam kecil, perubahan ini akan berakumulasi dan menyebabkan perubahan yang substansial pada organisme. Proses ini mencapai puncaknya dengan menghasilkan spesies yang baru. Dan sebenarnya, kemiripan antara organisme yang satu dengan organisme yang lain mensugestikan bahwa semua spesies yang kita kenal berasal dari nenek moyang yang sama melalui proses divergen yang terjadi secara perlahan ini
Dokumentasi fakta-fakta terjadinya evolusi dilakukan oleh cabang biologi yang dinamakan biologi evolusioner. Cabang ini juga mengembangkan dan menguji teori-teori yang menjelaskan penyebab evolusi. Kajian catatan fosil dan keanekaragaman hayati organisme-organisme hidup telah meyakinkan para ilmuwan pada pertengahan abad ke-19 bahwa spesies berubah dari waktu ke waktu. Namun, mekanisme yang mendorong perubahan ini tetap tidaklah jelas sampai pada publikasi tahun 1859 oleh Charles Darwin,  On the Origin of Species yang menjelaskan dengan detail teori evolusi melalui seleksi alam Karya Darwin dengan segera diikuti oleh penerimaan teori evolusi dalam komunitas ilmiah.  Pada tahun 1930, teori seleksi alam Darwin digabungkan dengan teori pewarisan Mendel, membentuk sintesis evolusi modern,  yang menghubungkan satuan evolusi (gen) dengan mekanisme evolusi (seleksi alam). Kekuatan penjelasan dan prediksi teori ini mendorong riset yang secara terus menerus menimbulkan pertanyaan baru, di mana hal ini telah menjadi prinsip pusat biologi modern yang memberikan penjelasan secara lebih menyeluruh tentang keanekaragaman hayati di bumi.
Meskipun teori evolusi selalu diasosiasikan dengan Charles Darwin,  namun sebenarnya biologi evolusioner telah berakar sejak zaman Aristoteles.  Namun demikian, Darwin adalah ilmuwan,  pertama yang mencetuskan teori evolusi yang telah banyak terbukti mapan menghadapi pengujian ilmiah. Sampai saat ini, teori Darwin mengenai evolusi yang terjadi karena seleksi alam dianggap oleh mayoritas komunitas sains sebagai teori terbaik dalam menjelaskan peristiwa evolusi.
Ada dua macam evolusi,yaitu :
  1. Evolusi progressif merupakan proses evolusi yang menuju kemungkinan dapat bertahan hidup ( survive ) sehingga menghasilkan spesies baru.
  2. Evolusi regressif merupakan evolusi menuju kemungkinan mengalami kepunahan.
A.  Teori Evolusi
Makhluk hidup selalu mengalami perubahan secara berlahan-lahan dalam jangka waktu yang lama, perubahan tersebut dapat menyimpang dari struktur aslinya sehingga muncul jenis atau species baru. Dengan demikian tumbuhan dan hewan yang ada sekarang berasal adri makhluk hidup masa lampau.
Beberapa ilmuwan yang menyampaikan pandangan-pandangannya tentang evolusi :
  1. Jean Baptiste Lamarck
Mengemukakan bahwa ;
a. Alat – alat tubuh yang sering digunakan akan tumbuh membesar, sebaliknya organ tubuh yang tidak pernah digunakan akan menyusut bahkan hilang.
b. Hukum peneurunan sifat-sifat yang baru yang diperoleh artinya bahwa sifat-sifat baru karena sering digunakan atau tidak digunakannya bagian-bagian tubuh tersebut akan diturunkan kepada keturunannya.
Contoh : J.B.Lamarck mengansumsikan bahwa kaki depan dan leher jerapah menjadi panjang karena kebiasaan mencapai dedaunan di pohon yang tinggi dan sifat baru ini diturunkan kepada genarasi berikutnya.
Gambar 8.1. Teori Lamarck tentang Leher jerapah
2. Charles Darwin
Seorang naturalis berkebangsaan Inggris. Ia menyatakan bahwa evolusi berlangsung karena adanya proses seleksi alam (natural selection). Yang dimaksud seleksi alam adalah: proses pemilihan yang dilakukan oleh alam terhadap variasi makhluk hidup di dalamnya. Hanya makhluk hidup yang memiliki variasi sesuai dengan lingkungan yang bisa bertahan hidup, sedang yang tidak sesuai akan punah. Organisme yang bisa hidup inilah yang selanjutnya akan mewariskan sifat-sifat yang sesuai dengan lingkungan pada generasi berikutnya.
Gambar 8.2. Teori Darwin  tentang Leher jerapah
Pendapat Darwin mengenai penjang leher jerapah
Sebagai pembanding dengan teori Lamarck, panjang leher jerapah dapat dijelaskan dengan teori Darwin sebagai berikut. Nenek moyang jerapah punya variasi panjang leher, ada yang berleher pendek dan ada yang berleher panjang. Karena terjadi bencana kekeringan, lingkunganpun berubah dan, berlangsunglah proses seleksi alam. Jerapah berleher pendek tidak dapat mencari makan dengan menjangkau daun-daun di pohon sehingga tidak bisa bertahan hidup. Sebaliknya jerapah berleher panjang tetap dapat memperoleh makanan dari daun-daun di pohon sehingga dapat bertahan hidup. Karena mampu bertahan hidup maka jerapah tersebut mampu berbiak dan mewariskan sifat adaptif yaitu leher panjang pada generasi berikut. Itulah sebabnya semua jerapah sekarang berleher panjang.
Teori yang di kemukakan Darwin sangat dipengaruhi oleh hal-hal berikut:
  1. Ekspedisinya ke kepulauan Galapagos (Galapagos = kura-kura raksasa). Di tempat ini Darwin menemukan berbagai macam bentuk paruh burung Finch. Terjadinya keanekaragaman ini disebabkan oleh perbedaan jenis makanannya.
  2. Pendapat Charles Lyell  dalam bukunya “Principles of Geology” yang menyatakan bahwa batuan, pulau, dan benua selalu mengalami perubahan. Menurut Darwin peristiwa ini kemungkinan dapat mempengaruhi makhluk hidup.
  3. Pendapat Thomas Robert Malthus dalam bukunya “An Essay on the Principle of Population”  yang menyatakan adanya kecenderungan kenaikan jumlah penduduk lebih cepat daripada kenaikan produksi pangan.
Hal ini menurut Darwin menimbulkan terjadinya suatu persaingan untuk  kelangsungan hidup tentang evolusi didasarkan pada pokok-pokok pikiran sebagai berikut:
  1. Tidak ada dua individu yang sama.
  2. Setiap makhluk hidup punya kemampuan untuk berkembang biak.
  3. Untuk berkembang biak perlu makanan dan ruang yang cukup.
  4. Bertambahnya makhluk hidup tidak berjalan terus menerus.
Selain dari hasil ekspedisi di benua Amerika Selatan, teori evolusi Darwin didasarkan atas pengetahuannya ketika ia mempelajari buku “Principles of Geology” karya Charles Lyell (1830) dan buku “An Essay on The Principles of Population” karya Robert Malthus.
Berdasarkan tiga hal tersebut akhirnya Darwin menulis bukunya “On the Origin of Species by Means of Natural Selection” yang berisi dua hal pokok:
1). spesies yang ada sekarang ini berasal dari spesies yang hidup di masa lampau, dan
2). evolusi terjadi melalui proses seleksi alam
Contoh-contoh konsep yang mendukung teori Darwin
1.  Percobaan August Weismann
Untuk membuktikan apakah lingkungan menyebabkan perubahan sifat yang menurun (teori Lamarck) Weismann melakukan percobaan dengan memotong ekor tikus, lalu mereka dikawinkan. Ternyata anak tikus yang lahir tetap berekor panjang. Lalu anak tikus tersebut dipotong lagi ekornya dan dikawinkan lagi, ternyata keturunan selanjutnya tetap berekor panjang. Langkah itu dilakukan sampai dengan 21 generasi dan keturunan yang lahir ternyata tetap berekor panjang.
Dari apa yang dilakukan, Weismann mengambil kesimpulan bahwa perubahan sel tubuh karena pengaruh lingkungan tidak akan diwariskan kepada  keturunannya. Evolusi adalah proses yang menyangkut seleksi alam terhadap factor genetika  Individu yang memiliki variasi genetik yang sesuai dengan lingkungan yang akan lestari dan memiliki kesempatan mewariskan gen yang adaptif pada generasi berikut.
Weismann tidak menentang teori evolusi Darwin, namun justru menjelaskan teori Darwin. Menurut Weismann, perubahan sel-sel tubuh akibat pengaruh lingkungan tidak diwariskan pada keturunannya. Evolusi menyangkut pewarisan gen-gen melalui sel-sel kelamin. Hal ini bermakna bahwa evolusi berkaitan dengan gejala seleksi alam terhadap faktor-faktor genetik.
Weismann berpendapat bahwa sifat leher panjang dan leher pendek pada jerapah dikontrol oleh gen. Gen untuk leher panjang bersifat dominan, sedangkan gen untuk leher pendek bersifat resesif. Oleh karena itu, jerapah berleher panjang merupakan keturunan yang bersifat homozigot dominan atau heterozigot. Sebaliknya, jerapah berleher pendek merupakan keturunan yang bersifat homozigot resesif. Jerapah berleher pendek yeng homizigot resesif tidak mampu beradaptasi dengan lingkungannya sehingga punah.
B.  Pengertian Kesempatan dalam Proses  Evolusi ( Teori Oportunisme )
Untuk dapat memahami masalah evolusi, perlu dipahami pengertian-pengertian berikut :
  1. Pengertian Spesies
    Populasi-populasi yang masih mungkin mengadakan pertukaran gen dikatakan termasuk dalam satu spesies.
    Variasi atau perbedaan morfologi fisiologi ataupun kelakuan tidak menjadi alasan dipisahkannya dua populasi menjadi dua spesies yang berbeda.
  2. lsolasi Reproduksi
    Barier (hambatan) geografik dapat memungkinkan terjadinya pemisahan dua populasi (allopatric) keadaan ini memungkinkan terjadinya isolasi reproduksi meskipun kedua populasi tersebut berada dalam satu lingkungan kembali (sympatrik).
  3. Macam-macam Isolasi Intrinsik
    a.  Mekanisme yang mencegah/menghalangi terjadinya perkawinan:
1)   Isolasi ekogeografi
Dua populasi yang terpisah oleh hambatan fisik, dapat menjadi berbecla begitu khusus sesuai dengan lingkungannya. Apabila pada suatu saat kedua populasi tersebut dikumpulkan menjadi satu, keduanya ticlak akan mampu saling mengadakan perkawinan. Hal ini disebabkan karena keduanya tidak dapat lagi menyesuaikan diri pada kondisi yang baru. Mereka telah memperoleh perubahan genetik akibat dari keadaan sekelilingnya. Sebagai contoh adalah tanaman Platanus occidentalis dan Platanus orientalis. Keduanya dapat diserbukkan secara buatan dengan hasil keturunannya tetap, fertil. Namun penyerbukan secara alam tidak pemah terjadi karena masing-masing hanya dapat hidup di lingkungannya sendiri. Dalam hal ini mereka tidak hanya terpisah secara geografi saja tetapi juga secara genetik.
2)    Isolasi habitat
Antara. dua populasi simpatrik yang menghuni daerah yang berbeda lebih sering terjadi perkawinan daripada antara sesama populasi setempat namun berbecla sifat- sifat genetiknya. Dapat dikemukakan sebagai contoh adalah katak Bufo fowleri dan Bufo americanus. Keduanya dapat kawin dan menghasilkan keturunan yang fertil. Kalau pada suatu waktu tempat tinggalnya bercampur ternyata bahwa Bufo fowleri akan lebih banyak mengadakan perkawinan dengan sesamanya dibanding dengan Bufo americanus. Hal ini disebabkan karena Bufo fowleri akan memilih tempat tinggalnya untuk kawin di air yang tenang, sedangkan Bufo americanus di kubangan-kubangan air hujan.
3)    Isolasi iklim
musim Pinus radiata dan Pinus muricata keduanya terclapat di beberapa tempat di California dan tergolong simpatrik. Kedua jenis Pinus tersebut dapat disilangkan tetapi perkawinan silang ini boleh dikatakan tidak pernah terjadi di alam. Hal ini disebabkan karena perbedaan masa berbunga Pinus radiata terjadi pada awal Februari sedang Pinus muricata pada bulan April. Berikut ini adalah contoh empat jenis katak yang tergolong pada genus Rana. Meskipun hidup di daerah yang sama tetapi tidak terjadi persilangan, karena perbedaan masa aktif perkawinan.
4)   Isolasi perilaku
Pada berbagai jenis ikan ternyata kelakuan meminang ikan betina oleh ikan jantan berbeda. Sebagai contoh diambil 2 perbandingan sebagai berikut : Yang satu : membuat sarang dengan 2 lubang untuk masuk dan keluar, sarang digantungkan pada tumbuhan air. Yang lain : pada sarang hanya ada satu lubang ialah tempat masuk saja, sarang dibuat pada dasar kolam.
5)    Isolasi mekanik
Yang dimaksud dengan isolasi mekanik adalah hal yang menyangkut struktur yang berkaitan dengan peristiwa perkawinan itu sendiri. Misal bila hewan jantan dari suatu spesies jauh lebih besar ukurannya daripada jenis betina. Atau jika alat kelamin yang jantan mempunyai bentuk yang sedemikian rupa sehingga tidak dapat cocok dengan alat kelamin yang betina. Pada beberapa makhluk bentuk alat kelamin itu sedemikian rupa hingga dalam hal ini berlaku apa yang disebut sistem “lock and key” (kunci dan gembok), tetapi pada kebanyakan makhluk tidaklah demikian. Pada hewan kaki sejuta yang termasuk genus Brochoria dijumpai bahwa bentuk alat kelamin pada yang jantan berbeda-beda hingga sering digunakan sebagai titik tolak untuk klasifikasi, tetapi pada yang betina bentuknya serupa. Isolasi mekanik semacam ini pada tumbuhan ternyata lebih berpengaruh dibanding dengan pada hewan, terutama yang berkaitan dengan hewan penyebar serbuk sari. Seperti disinggung di muka tentang adaptasi maka ada kekhususan bentuk bunga dalam hubungannya dengan hewan penyebar serbuk sari.
b. Mekanisme yang mencegah terjadinya hibrida:
1). Isolasi gamet
Sebagaimana diketahui peristiwa penyerbukan tidak tentu mengakibatkan peristiwa fertilisasi. Pada percobaan menggunakan Drosophila virilis dan Drosophila americana, dengan inseminasi buatan maka sperma dari jenis jantan tidak dapat mencapai sel telur karena tidak dapat bergerak sebagai akibai adanya cairan penghambat dalarn saluran reproduksi. Pada spesies Drosophila lain mekanismenya berbeda; pada waktu sperma masuk dalam saluran reproduksi, saluran tersebut membengkak hingga sperma-sperma tersebut mati. Peristiwa isolasi garnet juga dijumpai pada tanaman tembakau dalam hal ini meskipun serbuk sari sudah diletakkan pada stigma tetapi tidak terjadi fertilisasi karena inti dari serbuk sari tersebut tidak dapat mencapai inti telur dalam ovula.
2).  Isolasi perkembangan
Pada Rana pipiens terjadi peristiwa fertilisasi Yang berhasil tetapi embrionya tidak dapat tumbuh dan segera mati.
Pada dunia ikan peristiwa semacam ini banyak terjadi; seringkali telur dari suatu spesies dibuahi oleb sperma dari spesies lain, tetapi segera terjadi seperti halnya pada Rana pipiens di atas.
3). Ketidakmampuan hidup suatu hibrida
Berturut-turut telah dibicarakan peristiwa perkawinan yang tidak dapat berlangsung karena adanya hambatan geografi, perubahan genetik, adanya perbedaan musim perkawinan, perbedaan kelakuan dan akhirnya karena hambatan mekanik. Kalau hambatan ini kita anggap sebagai hambatan pada langkah pertarna, maka hambatan selanjutnya terjadi pada langkah berikutnya. Jadi dalam hal ini perkawinan dapat terjadi, tetapi pembentukan gametnya terlambat. Berikumya adalah peristiwa yang langkah pertarna dan kedua tidak mendapat halangan suatu apa, tetapi kemudian hambatan terjadi pada langkah berikutnya. Perkawinan dapat berlangsung, pembentukan garnet dapat terjadi, tetapi embrio yang terjadi tidak dapat tumbuh dan berkembang. Pada langkah berikutnya adalah peristiwa di mana semua fase tersebut di atas dapat dilalui dengan selamat tetapi ternyata kemudian perkembangan dari hibrida adal lemah, cacat dan kebanyakan mati sebelurn dapat mengadakan reproduksi. Dari kejadian tersebut dapat disimpulkan bahwa tiada pertukaran gen antara kedua induk. Dalarn praktek dijumpai ini pada tanaman tembakau yang mati sebelum berbunga karena adanya tumor pada bagian vegetatifnya
c. Mekanisme yang mencegah kelangsungan hibrida:
1). Kemandulan hibrida
Hasil perkawinan antara kambing dan biri-biri, berupa keturunan yang steril (mandul). Peristiwa lebih lanjut lagi dapat terjadi, bahwa hibrida yang terbentuk dapat hidup dengan normal ternyata steril. Contoh lain kita jumpai pada perkawinan silangan kuda dan keledai. Keturunannya selalu steril karena sesungguh tidak terjadi pertukaran gen.
2). Eliminasi hibrida karena seleksi
Hibrida fertil disertai keturunannya bila berada dalam suatu rah yang sama dan dapat hidup dengan normal dapat dianggap seb satu spesies. Tetapi bila hibrida dan keturunannya kurang mengadakan adaptasi, maka dalarn waktu yang tidak lama semua akan musnah. Antara kedua induk dalam peristiwa ini memmang benar terjadi pertukaran gen tetapi tidak banyak. Pada umur perkawinan antara induk yang berasal dari satu spesies menghasilkan keturunan yang lebih banyak dibanding dengan keturunan dari hibridanya. Akibatnya untuk taraf berikutnya terjadi koreksi terhadap perkawinan yang keliru tersebut, perkawinan dengan spesies lain. Akibat dari koreksi tersebut terjadi seleksi hingga dengan demikian pada akhirnya keturunan dari hibrida tersebut mengalami eliminasi (punah). Dalam keadaan sesungguhnya mekanisme isolasi seperti tersebut beroperasi dua atau tiga sekali jarang dijumpai hanya satu mekanisme isolasi saja yang beroperasi.
C.  Petunjuk Pendukung Terjadinya Evolusi
Evolusi dapat dilihat dari dua segi yaitu sebagai proses historis dan cara bagaimana proses itu terjadi. Sebagai proses historis evolusi itu telah dipastikan secara menyeluruh dan lengkap sebagaimana yang telah dipastikan oleh ilmu tentang suatu kenyataan mengenai masa lalu yang tidak dapat disaksikan oleh mata. Hal ini berarti bahwa evolusi itu ada dan merupakan suatu kenyataan yang telah terjadi. Berikut ini merupakan bukti-bukti evolusi yang ada.
  1. Ditemukannya fosil di berbagai lapisan batuan bumi
Fosil adalah sisa-sisa hewan atau tumbuhan dari zaman purba yang telah membatu atau bisa dibilang juga jejak-jejak itu tersimpan dalam bebatuan.
Jarang sekali ditemukan fosil yang utuh secara keseluruhan karena ada banyak faktor yang menyebabkan hancurnya tubuh organisme yang telah mati, misalnya ajah proses lipatan batuan bumi, pengaruh air, bakteri pengurai, dan hewan pemakan bangkai. dari berbagai lapisan batuan tersebut secara kebetulan ditemukan adanya fosil yang menunjukkan adanya perubahan struktur tubuh secara berangsur-angsur. Dengan membandingkan struktur tubuh tersebut, maka dapat diambil kesimpulan keadaan lingkungan pada masa lampau berbeda dengan masa sekarang.
Gambar 8.3. Evolusi Kuda  
Dari sekian banyak fosil yang ditemukan, yang paling lengkap dan dapat digunakan sebagai petunjuk adanya evolusi adalah fosil kuda yang ditemukan oleh Marsh dan Osborn. Dari studi yang dilakukan dapat dicatat beberapa perubahan dari nenek moyang kuda (Eohippus) yang hidup 58 juta tahun yang lalu menuju ke bentuk kuda modern sekarang (Equus), yaitu:
  1. tubuh bertambah besar, dari sebesar kucing hingga sebesar kuda sekarang
  2. leher makin panjang, kepala makin besar, jarak antara ujung mulut hingga bagian mata menjadi makin jauh
  3. perubahan dari geraham depan dan belakang dari bentuk yang sesuai untuk makan daun menjadi bentuk yang sesuai untuk makan rumput
  4. bertambah panjangnya anggota tubuh hingga dapat dipakai untuk berlari cepat, tetapi bersamaan dengan itu kemampuan rotasi tubuh menurun.
  5. adanya reduksi jari kaki dari lima menjadi satu, yaitu jari ketiga yang selanjutnya memanjang, kemudian disokong teracak.
Untuk menetapkan umur fosil dapat dilakukan dengan dua cara : secara langsung dan tak langsung.  Secara langsung dengan menetapkan umur batuan tempat fosil ditemukan. Cara yang ini kurang valid. Secara tak langsung dengan carbon dating menggunakan isotop C14. Cara yang kedua ini lebih valid.
2. Perbandingan morfologi
Perbandingan morfologi ada 2 :
Divergensi morfologi adalah perubahan dari bentuk dan struktur tubuh nenek moyang menjadi bentuk struktur tubuh spesies-spesies berbeda. Konvergensi morfologi adalah perubahan bentuk dan struktur tubuh yang berbeda pada spesies-spesies yang hubungan evolusinya jauh menjadi bentuk dan struktur yang sama.
perbandingan dapat diketahui bahwa alat-alat fungsional berbagai binatang dapat dibedakan menjadi 2, yaitu:
a. Homologi
Homologi adalah alat/ organ tubuh yang asal filogenetik serta struktur dalamnya pada dasarnya sama, namun fungsinya dapat berlainan, misalnya sirip ikan paus fungsinya untuk berenang diperairan sehingga organ ini menyesuaikan dengan tempat hidupnya di air, homolog dengan kaki depan anjing atau kuda yang fungsinya untuk berjalan. Sayap burung fungsinya untuk terbang, sedangkan tangan manusia untuk memegang. Karena arah evolusinya berbeda-beda, maka terjadilah perubahan adaptif yang berbeda-beda pada organ sehingga fungsi organ tersebut menjadi berbeda. Homologi alat-alat tubuh pada berbagai mahluk hidup ini merupakan petunjuk tentang adanya evolusi.
Gambar 8.4. Homologi
b. Analogi
Sedangkan analogi adalah alat-alat tubuh yang mempunyai bentuk dasar yang berbeda namun karena perkembangan evolusi yang konvergen alat-alat tersebut mempunyai fungsi yang sama/ alat-alat tubuh yang fungsinya sama tetapi asal filogenetik, perkembangan embrional, dan strukturnya berbeda.
Contohnya sayap burung dan sayap kupu-kupu
Gambar 8.4. Analogi
Ernst Haeckel menyatakan dalam hukum Rekapitulasi yang dikemukakannya bahwa
1). Ontogeni suatu organisme merupakan rekapitulasi (ulangan singkat) dari filogeni. Ontogeni adalah sejarah perkembangan individu mulai zigot sampai dewasa.
2).  Filogeni adalah sejarah perkembangan makhluk hidup dari bentuk sederhana sampai dengan bentuk yang paling sempurna (evolusi).
3. Pengaruh penyebaran geografis
Makhluk hidup yang berasal dari satu spesies yang hidup pada satu tempat setelah mengalami penyebaran ke tempat lain sifatnya dapat berubah. Perubahan itu terjadi karena di tempat yang baru makhluk hidup tersebut harus beradaptasi demi kelestariannya. Selanjutnya, adaptasi bertahun-tahun yang dilakukan akan menyebabkan semakin banyaknya penyimpangan sifat bila dibandingkan dengan makhluk hidup semula.  Dua tempat yang dipisahkan oleh pegunungan yang tinggi atau samudera yang luas mempunyai flora dan fauna yang berbeda sama sekali. Perbedaan susunan flora dan fauna di kedua tempat itu antara lain disebabkan adanya isolasi geografis.
Contohnya adalah mengenai bentuk paruh burung Finch yang ditemukan Darwin di kepulauan Galapagos. Dari pengamatannya tampak burung-burung Finch tersebut memiliki bentuk paruh dan ukuran yang berbeda, dan menunjukkan mempunyai hubungan dengan burung Finch yang ada di Amerika Selatan. Mungkin karena sesuatu hal burung itu bermigrasi ke Galapagos. Mereka menemukan lingkungan yang baru yang berbeda dengan lingkungan hidup moyangnya. Burung itu kemudian berkembangbiak dan keturunannya yang mempunyai sifat sesuai dengan lingkungan akan bertahan hidup, sedang yang tidak akan mati. Karena lingkungan yang berbeda, burung-burung itu menyesuaikan diri dengan jenis makanan yang ada di Galapagos. Akhirnya terbentuklah 14 spesies burung Finch yang berbeda dalam bentuk dan ukuran paruhnya.
 
Gambar 8.4. bentuk paruh burung Finch yang di kepulauan Galapagos.  
 4. Adanya variasi antar individu dalam satu keturunan
Di dunia ini tidak pernah dijumpai dua individu yang identik sama, bahkan anak kembar sekalipun pasti punya suatu perbedaan. Demikian pula individu yang termasuk dalam satu spesies. Misalnya perbedaan warna, ukuran, berat, kebiasaan, dan lain-lain. Jadi antar individu dalam satu spesies pun terdapat variasi. Variasi adalah segala macam perbedaan yang terdapat antar individu dalam satu spesies. Hal ini dapat terjadi karena pengaruh berbagai faktor seperti suhu, tanah, makanan, dan habitat. Seleksi yang dilakukan bertahun-tahun terhadap suatu spesies akan menyebabkan munculnya spesies baru yang berbeda dengan moyangnya. Oleh karena itu adanya variasi merupakan bahan dasar terjadinya evolusi yang menuju ke arah terbentuknya spesies baru.
5. Alat Tubuh yang Tersisa / Organ Vestigial, Rudimentasi
Organ tubuh yang tidak digunakan semakin lama akan semakin menyusut atau mengalami reduksi. Namun, beberapa sisa organ tersebut kadang masih dapat ditemukan. Struktur yang mengalami rudimentasi (mengecil)/ reduksi tersebut disebut organ vestigial. Struktur vestigial pada mulanya adalah struktur yang memiliki fungsi penting pada nenek moyang tetapi tidak selamanya digunakan. Alat-alat tubuh yang tersisa tersebut dianggap sebagai bukti adanya proses evolusi. Contoh :
  1. Pada manusia terdapat apendiks (usus buntu) yang merupakan sisa-sisa rudimenter sebagaian usus besar yang benar-benar buntu, selaput mata pada sudut mata sebelah dalam, tulang ekor, gigi taring yang runcing.
  2. Rangka ular dari beberapa jenis memiliki organ vestigial yang berupa tulang pelvis dan kaki yang diduga berasal dari nenek moyang.
6. Studi perbandingan biokimia
Bila membandingkan makhluk hidup pada tingkat biokimia, ternyata hasilnya mendukung teori evolusi. Sebagai contoh, Hb manusia lebih mirip dengan simpanse atau gorilla daripada dengan anjing atau cacing tanah. Tingkat kemiripan ini menunjukkan manusia lebih dekat kekerabatannya dengan simpanse atau gorilla daripada dengan anjing atau cacing tanah.
7. Domestikasi
Mengubah tanaman dan hewan liar menjadi tanaman dan hewan yang dapat dikuasai dan bermanfaat sesuai dengan keinginan manusia adalah akibat dari peristiwa domestikasi. Contoh: penyilangan burung-burung merpati, sehingga dijumpai adanya 150 variasi burung, yang di antaranya begitu berbeda hingga dapat dianggap sebagai spesies berbeda. Dalam domestikasi, manusia melakukan penyilangan agar diperoleh keturunan yang ideal. Jadi, jelaslah bahwa melalui domestikasi, manusia dapat mengevolusikan makhluk hidup, artinya menghasilkan varietas yang dikehendaki manusia berdasarkan sifat yang tersedia.
D.    Mekanisme Evolusi
Evolusi menunjukkan perubahan makhluk hidup secara bertahap dalam jangka waktu yang lama dan perlahan-lahan yang terjadi dari generasi ke generasi. Mekanisme evolusi berdasarkan tempat terjadinya evolusi. Pertama, evolusi tidak terjadi di dalam individu. Contohnya, kalaupun manusia berasal dari makhluk sebelum manusia (katakanlah sejenis kera), hendaknya jangan dibayangkan bahwa individu kera berangsur-angsur berubah menjadi individu manusia. Kedua, evolusi terjadi di dalam populasi. Pada peristiwa evolusi terjadi estafet pewarisan sifat orang tua kepada anak melalui ratusan bahkan ribuan generasi populasi yang berbeda. Populasi itulah yang merupakan tempat terjadinya perubahan evolusi.
Mutasi  Gen
Mutasi gen merupakan perubahan struktur kimia gen (DNA) yaitu pada basa nukleotidanya, yang menyebabkan perubahan sifat pada suatu organisme dan bersifat menurun. Pemahaman mengenai mutasi gen dapat dijelaskan lebih lanjut dengan mempelajari angka laju mutasi dan frekuensi gen dalam populasi.
Angka laju mutasi merupakan angka yang menunjukkan banyaknya gen yang bermutasi dari seluruh gamet yang dihasilkan oleh satu individu suatu spesies. Angka laju mutasi suatu spesies biasanya sangat rendah, yaitu rata-rata 1 : 100.000. Hal ini berarti pada setiap 100.000 gamet terdapat satu gen yang bermutasi. Meskipun angka laju mutasi sangat kecil, namun tetap menjadi salah satu mekanisme evolusi yang penting. Alasannya :
  1. setiap gamet dapat mengandung beribu-ribu gen;
  2. setiap individu mampu menghasilkan ribuan bahkan jutaan gamet; dan
  3. jumlah tiap generasi dalam suatu populasi individu sangat banyak.
Umumnya mutasi bersifat merugikan. Peluang terjadinya mutasi yang menguntungkan hanya sekitar 1 : 1.000, yang berarti pada setiap 1.000 kali mutasi, hanya ada satu mutasi yang menguntungkan. Meskipun peluang mutasi yang menguntungkan kecil, namun karena jumlah generasi selama populasi spesies tersebut hidup besar, maka jumlah mutasi yang menguntungkan juga besar.
Mutasi dikatakan menguntungkan kalau mutasi:
a. menghasilkan spesies yang adaptif dan
b. menghasilkan spesies yang mempunyai vitalitas (daya hidup) dan viabilitas (kelangsungan hidup) yang tinggi.
Sebaliknya, mutasi dikatakan merugikan bila mutasi:
a. menghasilkan alel yang mengakibatkan mutasi letal (mematikan),
b. menghasilkan spesies yang tidak adaptif, dan
c. menghasilkan spesies yang mempunyai vitalitas rendah.
Mutasi yang menyebabkan timbulnya alel letal, misalnya alel letal yang bersifat resesif. Pengaruh gen letal resesif ini hanya tampak bila berada dalam keadaan homozigot, namun tidak tampak pada keadaan heterozigot. Gen resesif ini akan tetap ada dalam populasi dan seleksi alam hanya akan bekerja pada individu-individu yang homozigot.
Perbandingan frekuensi (penyebaran) alel dominan yang non letal dan alel resesif yang letal dapat diketahui dengan menghitung frekuensi alel populasinya. Atau, perbandingan frekuensi genotip homozigot terhadap frekuensi genotip heterozigot pada gen non letal maupun gen letalnya dapat diketahui dengan menghitung frekuensi gen (genotip) populasinya.
Frekuensi alel dan frekuensi gen (genotip) populasi.
Frekuensi alel merupakan perbandingan alel satu dengan alel yang lainnya untuk suatu karakter atau sifat tertentu (biasanya disimbulkan dengan satu huruf misalnya A, a) dalam suatu populasi. Sebaliknya, frekuensi gen merupakan perbandingan gen satu dengan gen yang lainnya untuk suatu karakter atau sifat tertentu (biasanya disimbulkan dengan dua huruf misalnya AA, Aa, aa) dalam suatu populasi. Setiap populasi mempunyai gene pool masing-masing. Gene pool populasi merupakan total seluruh (kumpulan gen) di dalam suatu populasi pada suatu waktu tertentu.
Gene pool terdiri dari seluruh alel pada seluruh lokus gen pada seluruh individu dari populasi. Pada spesies yang diploid, masing-masing lokusnya diwakilkan dua kali dalam genom suatu individu, yang mungkin homozigot atau heterozigot untuk lokus-lokus yang homolog. Jika seluruh anggota suatu populasi homozigot untuk alel yang sama, maka alel tersebut dikatakan sebagai alel yang tetap dalam gene pool. Namun biasanya ada dua alel atau lebih untuk tiap gen, masing-masing mempunyai suatu frekuensi relative (proporsi) tersendiri dalam gene pool.
Hukum Hardy-Weinberg
Godfrey Harold Hardy dan Wilhelm Weinberg tahun 1908 secara terpisah menemukan dasar-dasar frekuensi alel dan genetik dalam suatu populasi. Prinsip yang berupa pernyataan teoritis tersebut dikenal sebagai hukum (prinsip kesetimbangan) Hardy-Weinberg. Pernyataan itu menegaskan bahwa frekuensi alel dan genotip suatu populasi (gene pool) selalu konstan dari generasi ke generasi dengan kondisi tertentu.
Kondisi-kondisi yang menunjang Hukum Hardy-Weinberg sebagai berikut:
1). Ukuran populasi harus besar
2). Ada isolasi dari polulasi lain
3). Tidak terjadi mutasi
4). Perkawinan acak
5). Tidak terjadi seleksi alam
Formulasi hukum Hardy-Weinberg dapat dijelaskan berikut ini.
Pada suatu lokus, gen hanya mempunyai dua alel dalam satu populasi. Para ahli genetika populasi menggunakan huruf p untuk mewakili frekuensi dari satu alel dan huruf q untuk mewakili frekuensi alel lainnya.
Perubahan Perbandingan Frekuensi Gen (Genotip) pada Populasi
Hukum Hardy-Weinberg tidak berlaku untuk proses evolusi karena hukum Hardy-Weinberg tidak selalu menghasilkan angka perbandingan yang tetap dari generasi ke generasi. Kenyataannya, frekuensi gen dalam suatu populasi selalu mengalami perubahan atau menyimpang dari hukum Hardy-Weinberg.
Beberapa faktor yang menyebabkan perubahan keseimbangan hukum Hardy-weinberg dalam populasi yaitu adanya:
a). Hanyutan genetik (genetic drift),
b). Arus gen (gene flow),
c). Mutasi,
d). Perkawinan tidak acak, dan
e). Seleksi alam.
Masing-masing penyebab perubahan kesetimbangan hukum Hardy-Weinberg atau perubahan frekuensi genetik populasi merupakan kondisi kebalikan yang dibutuhkan untuk mencapai kesetimbangan Hardy-weinberg.
Contohnya aplikasi Hukum Hardy-Weinberg antara lain sebagai berikut:
Menghitung prosentase populasi manusia yang membawa alel untuk penyakit keturunan.
Frekuensi individu yang lahir dengan PKU disimbolkan dengan q2 pada persamaan Hardy-Weinberg ( q2 = frekuensi genotip homozigot resesif ). Kejadian satu individu PKU tiap 10 ribu kelahiran menunjukkan q2 = 0,0001. Oleh karenanya frekuensi  alel resesif untuk PKU dalam populasi adalah sebagai berikut.
q2 = 0,0001       q  =   √ 0,0001  =  0,01
Data frekuensi alel dominant ditentukan sebagai berikut.
p = 1 – q ; p = 1 –  0,01 ; p = 0,99
Frekuensi heterozigot karier, pada individu yang tidak mengalami PKU namun mewariskan alel PKU pada keturunannya, yaitu sebagai berikut.
2pq = 2 x 0,99 x 0,01
2pq = 0,0198 ( sekitar 2% )
Hal  ini berarti sekitar 2 % suatu populasi manusia yang membawa alel PKU.
Menghitung frekuensi alel ganda.
Persamaan ( p + q ) = 1 seperti yang digunakan pada contoh-contoh sebelumnya hanya berlaku apabila terdapat dua alel pada suatu lokus dalam autosom. Apabila lebih banyak alel ikut mengambil peranan, maka dalam persamaan harus ditambah lebih banyak  symbol. Misalnya pada golongan darah system ABO dikenal tiga alel yaitu IA , IB dan i . Andaikan p menyatakan frekuensi alel IA , q untuk frekuensi alel IB dan r untuk frekuensi alel  i , maka persamaan menjadi ( p + q + r ) = 1. Hukum Ekuilibrium Hardy-Weinberg untuk golongan ABO berbentuk sebagai berikut.
a. Berapakah frekuensi alel  IA , IB , dan i pada masing-masing populasi tersebut ?
b. Dari 320 orang yang bergolongan darah A itu, berapakah diperkirakan homozigotik IA IA ?
c. Dari 150 orang bergolongan darah B itu, berapakah diperkirakan heterozigotik  IB i ?
Penyelesaian untuk persoalan diatas sebagai berikut.
Andaikan p = frekuensi untuk alel IA , q = frekuensi untuk alel IB ,
r = frekuensi untuk alel  i,
maka menurut hukum Hardy-Weinberg :
  1. p2IAIA  +  2prIA  +  q2IBIB  +  2qrIBi  +  2pqIAIB  +  r2iir2  =  frekuensi golongan O  =  490/1000  =  0,49  ;  r  =   √ 0,49   =  0,7( p + r )2    =  frekuensi golongan A  +  golongan O( p + r )2   =  320+490/1000   =   0,81( p + r )     =  √ 0,81  =  0,9p      =   0,9  -  0,7  =  0,2Oleh karena ( p + q + r ) = 1, maka q = 1 – (p + q) = 1 – (0,2 + 0,7) = 0,1Dengan demikian, frekuensi alel IA = p adalah 0,2; frekuensi alel IB= q = 0,1 ; danfrekuensi alel 1 = r = 0,7
  2. Frekuensi genotip IAIA = p2 = (0,2)2= 0,04. Jadi dari 320 orang bergolongan A yang diperkirakan homozigotik  IAIA = 0,04 x 1000 orang = 40 orang.
  3. Frekuensi  genotip IB i  = 2qr  =  2  (0,1 x 0,7)  =  0,14 . Jadi dari 150 orang
    bergolongan B yang diperkirakan heterozigotik IB i = 0,14 x 1000 orang = 140 orang.
Menghitung frekuensi gen tertaut kromosom X.
Persoalan-persoalan yang dibicarakan sebelumnya merupakan cara menghitung frekuensi gen yang mempunyai lokus pada autosom. Namun, disamping autosom terdapat pula kromosom X. Oleh karena laki-laki hanya mempunyai sebuah kromosom X saja, maka cara menghitung frekuensi gennya berbeda dengan cara menghitung frekuensi gen pada kromosom X perempuan. Distribusi kesetimbangan dari genotip-genotip p untuk sifat yang tertaut kelamin, dengan p + q = 1 adalah
sebagai berikut.