MUTASI

Mutasi adalah perubahan yang terjadi pada bahan genetik ( DNA maupun RNA ), baik pada taraf urutan gen (disebut mutasi titik ) maupun pada taraf kromosom . Mutasi pada tingkat kromosomal biasanya disebut aberasi . Mutasi pada gen dapat mengarah pada munculnya alel baru dan menjadi dasar bagi kalangan pendukung evolusi mengenai munculnya variasi-variasi baru pada spesies. Mutasi terjadi pada frekuensi rendah di alam, biasanya lebih rendah daripada 1 : 10.000 individu. Mutasi di alam dapat terjadi akibat zat pembangkit mutasi ( mutagen , termasuk karsinogen ), radiasi surya maupun radioaktif , serta loncatan energi listrik seperti petir . Individu yang memperlihatkan perubahan sifat ( fenotipe ) akibat mutasi disebut mutan . Dalam kajian genetik , mutan biasa dibandingkan dengan individu yang tidak mengalami perubahan sifat (individu tipe liar atau "wild type"). .Mutasi somatik adalah mutasi yang terjadi pada sel somatik, yaitu sel tubuh seperti sel kulit. Mutasi ini tidak akan diwariskan pada keturunannya. Mutasi Gametik adalah mutasi yang terjadi pada sel gamet, yaitu sel organ reproduksi yang meliputi sperma dan ovum pada manusia. Karena terjadinya di sel gamet, maka akan diwariskan kepada keturunannya. Pada umumnya, mutasi itu merugikan, mutannya bersifat letal dan homozigot resesif. Namun mutasi juga menguntungkan, diantaranya, melalui mutasi, dapat dibuat tumbuhan poliploid yang sifatnya unggul. Contohnya, semangka tanpa biji, jeruk tanpa biji, buah stroberi yang besar, dll. Mutasi ini juga menjadi salah satu kunci terjadinya evolusi di dunia ini. Terbentuknya tumbuhan poliploid ini menguntungkan bagi manusia, namun merugikan bagi tumbuhan yang mengalami mutasi, karena tumbuhan tersebut menjadi tidak bisa berkembang biak secara generatif. Bahan-bahan yang menyebabkan terjadinya mutasi disebut MUTAGEN. Mutagen dibagi menjadi 3 , yaitu: Mutagen bahan kimia, contohnya adalah kolkisin dan zat digitonin. Kolkisin adalah zat yang dapat menghalangi terbentuknya benang-benang spindel pada proses anafase dan dapat menghambat pembelahan sel pada anafase. Mutagen bahan fisika, contohnya sinar ultraviolet, sinar radioaktif, dan sinar gamma. Sinar ultraviolet dapat menyebabkan kanker kulit. Mutagen bahan biologi, diduga virus dan bakeri dapat menyebabkan terjadinya mutasi. Bagian virus yang dapat menyebabkan terjadinya mutasi adalah DNA-nya. Mutasi titik merupakan perubahan pada basa N dari DNA atau RNA . Mutasi titik relatif sering terjadi namun efeknya dapat dikurangi oleh mekanisme pemulihan gen . Mutasi titik dapat berakibat berubahnya urutan asam amino pada protein, dan dapat mengakibatkan berkurangnya, berubahnya atau hilangnya fungsi enzim . Teknologi saat ini menggunakan mutasi titik sebagai marker (disebut SNP ) untuk mengkaji perubahan yang terjadi pada gen dan dikaitkan dengan perubahan fenotipe yang terjadi. contoh mutasi gen adalah reaksi asam nitrit dengan adenin menjadi zat hipoxanthine. Zat ini akan menempati tempat adenin asli dan berpasangan dengan sitosin, bukan lagi dengan timin. Mutasi kromosom, sering juga disebut dengan mutasi besar/gross mutation atau aberasi kromosom adalah perubahan jumlah kromosom dan susunan atau urutan gen dalam kromosom. Mutasi kromosom sering terjadi karena kesalahan meiosis dan sedikit dalam mitosis. Aneuploidi adalah perubahan jumlah n-nya. Dalam hal ini, "n" menandakan jumlah set kromosom. Sebagai contoh, sel tubuh manusia memiliki 2 paket kromosom sehingga disebut 2 n, dimana satu paket n manusia berjumlah 23 kromosom. Aneuploidi dibagi menjadi 2 , yaitu: >> Autopoliploidi, yaitu n-nya mengganda sendiri karena kesalahan meiosis. >> Allopoliploidi, yaitu perkawinan atau hibrid antara spesies yang berbeda jumlah set kromosomnya. Aneusomi adalah perubahan jumlah kromosom. Penyebabnya adalah anafase lag (peristiwa tidak melekatnya beneng-benang spindel ke sentromer) dan non disjunction (gagal berpisah). Aneusomi pada manusia dapat menyebabkan: Sindrom Turner, dengan kariotipe (22 AA+X0). Jumlah kromosomnya 45 dan kehilangan 1 kromosom kelamin. Penderita Sindrom Turner berjenis kelamin wanita, namun ovumnya tidak berkembang (ovaricular disgenesis). Sindrom Klinefelter, kariotipe (22 AA+XXY), mengalami trisomik pada kromosom gonosom. Penderita Sindrom Klinefelter berjenis kelamin laki-laki, namun testisnya tidak berkembang ( testicular disgenesis) sehingga tidak bisa menghasilkan sperma ( aspermia) dan mandul ( gynaecomastis) serta payudaranya tumbuh. Sindrom Jacobs, kariotipe ( 22 AA+XYY), trisomik pada kromosom gonosom. Penderita sindrom ini umumnya berwajah kriminal, suka menusuk-nusuk mata dengan benda tajam, seperti pensil,dll dan juga sering berbuat kriminal. Penelitian di luar negeri mengatakan bahwa sebagian besar orang-orang yang masuk penjara adalah orang-orang yang menderita

Pewarisan Sifat [ Hereditas ]

Telah banyak permasalahan yang menyangkut tubuh manusia, seperti penyakit  dan kelainan pada manusia dapat dipecahkan berkat genetika aplikasi. Namun penggunaan manusia sebagai obyek penelitian oleh para ahli seringkali mengalami kesulitan, antara lain :

1. Jarang sekali orang yang bersedia dijadikan sebagai obyek penelitian.
2. Sukar sekali penyelidik menganjurkan orang agar menuruti kemauannya. Misalnya untuk kawin dengan seseorang yang sedang diselidiki.
3. Penyelidik mengalami kesukaran dalam mengamati pertumbuhan karakter yang menjurus kepada kemauan peneliti.
4. Manusia termasuk jenis makhluk yang mempunyai keturunan relative sedikit sehingga data yang didapat dari perbandingan karakter tertentu sangat sedikit. Secara statistic hal ini kurang memenuhi syarat.
5. Umur manusia dan daur hidupnya panjang.
6. Manusia dibandingkan dengan hewan atau tumbuhan hamper tidak bias dikontrol suasana lingkungannya.

Karena kesukaran tersebut di atas, maka dalam mempelajari genetika manusia biasanya digunakan cara-cara lain, antara lain :

1. Pedigree (peta silsilah) ialah catatan asal usul suatu sifat dari nenek moyang hingga anak cucu selama beberapa generasi berturut-turut.
2. Meneliti genetika pada hewanyang mungkin mempunyai sifat atau karakter yang dapat diterapkan pada manusia
3. Mempelajari penurunan sifat pada anak kembar. Pada anak kembar sering ditemukan adanya persamaan sifat sehingga dapat dipelajari peristiwa penurunannya.

Hemofilia seringkali disebut dengan “The Royal Diseases” atau penyakit kerajaan.Ini di sebabkan Ratu Inggris, Ratu Victoria (1837 – 1901) adalah seorang pembawa sifat/carrier hemofilia. Anaknya yang ke delapan, Leopold adalah seorang hemofilia dan sering mengalami perdarahan. Keadaan ini di beritakan pada British Medical Journal pada tahun 1868. Leopold meninggal dunia akibat perdarahan otak pada saat ia berumur 31 tahun. Salah seorang anak perempuannya, Alice, ternyata adalah carrier hemofilia dan anak laki-laki dari Alice, Viscount Trematon, juga meninggal akibat perdarahan otak pada tahun 1928.

Gambar 5.1 Peta Silsilah keturunan  Ratu Inggris, Ratu Victoria (pembawa sifat/carrier hemofilia.)

1.      Jenis Kelamin

Jenis kelamin pada manusia dikendalikan oleh sepasang kromosom seks, yaitu kromosom XX untuk perempuan dan kromosom XY untuk laki-laki. Berdasarkan susunan tersebut, kromosom perempuan bersifat homogametic, sedangkan susunan kromosom seks laki-laki bersifat heterogametic. Bila terjadi pembelahan meiosis, maka seorang perempuan hanya akan menghasilkan satu macam sel gamet  yaitu X, sedangkan laki-laki akan menghasilkan dua macam sel gamet yaitu X dan Y.

Perhatikan skema berikut ini

Dari skema tersebut nampak jelas bahwa yang menentukan jenis kelamin anak adalah ayah, sebab ibu hanya menghasilkan satu macam kromosom seks, sedangkan ayah menghasilkan dua macam kromosom seks. Seorang ibu akan memberikan jenis kromosom seks yang sama baik kepada anak laki-laki maupun anak perempuan, sedangkan ayah akan memberikan kromosom  X kepada anak perempuan dan kromosom Y kepada anak laki-laki.

2. Cacat dan Penyakit Menurun

Penyakit menurun (cacat yang diwariskan) mempunyai ciri-ciri sebagai berikut :

a. tidak dapat menular
b. tidak dapat disembuhkan
c. dapat dihindarkan
d. umumnya dikendalikan oleh gen resesif

Karena penyakit menurun umumnya bersifat resesif, maka hanya muncul pada orang yang homozigot resesif, sedangkan orang yang heterozigot bersifat normal carrier (pembawa sifat). Cacat atau penyakit menurun pada manusia ada yang diwariskan melalui autosom dan ada pula yang diwariskan melalui kromosom seks (seks linkage= terpaut seks).

Cacat dan Penyakit Menurun Yang Tidak Terpaut Seks (terpaut pada autosom)

1. Albino (albinisme/bule)

Albino adalah penyakit menurun dimana pada kulit manusia tidak mempunyai pigmen pewarna kulit. Kata itu berasal dari bahasa Yunani “albus, yang berarti putih” Seseorang yang albino mempunyai mata berwarna merah jambu, dan ini disebabkan karena darah yang merah tampak mengalir di retina mata. Mata Albino sangant peka terhadap cahaya. Jadi orang albino yang demikian selalu menjaga agar kelopak matanya setengah tertutup dengan selalu berkedip. Rambut albino putih di seluruh tubuhnya. Bahkan jaringan didalam tubuhnya seperti otak dan syaraf tulang belakang berwarna putih.

Sifat albino dibawa factor resesif yang terdapat dalam kromosom tubuh (autosom). Sifat albino dapat muncul pada anak yang bapak dan ibunya normal heterozigot atau salah satu orang tuanya albino sedangkan yang lainnya heterozigot.

Lebih jelasnya mengenai penurunan sifat cacat albino, perhatikan contoh soal berikut.
Gen A adalah gen yang mengatur pigmentasi kulit. Adapun gen a merupakan alelnya, yakni gen yang tidak menyebabkan pigmentasi kulit. Jika seseorang albino menikah dengan orang normal homozigot, bagaimanakah keturunannya? Lalu, jika keturunannya tersebut menikah dengan orang albino maka bagaimana keturunan selanjutnya?
Jawab:

2. Gangguan Mental

Yang termasuk gangguan mental adalah debil, imbisil, idiot. Sifat menurun dikendalikan oleh gen resesif tidak terpaut seks. Orang yang mengalami gangguan mental antara lain mempunyai ciri :

-          menunjukkan gejala kebodohan

-          reaksi refleknya lamban

-          rambut dan kulit kekurangan pigmen

-          umumnya tidak berumur panjang

-          jarang mempunyai keturunan

-          bila urinnya diberi larutan ferioksida 5% akan menghasilkan warna hijau kebiruan. Hal ini menunjukkan bahwa dalam urinenya terdapat senyawa derifat fenilketouria (FKU)

3. Brachydactily (jari pendek)

Penderita Brachydactily mempunyai jari-jari yang pendek karena tulang palanges (ruas jari) pendek. Hal ini disebabkan oleh gen dominant (B). Apabila gen-gen ini berada dalam keadaan homozigot dominant (BB) akan menyebabkan kematian (letal), dalam keadaan heterozigot (Bb) menderita Brachydactily, sedangkan dalam keadaan homozigot resesif (bb) adalah normal.

4. Polidactily

Polidactily merupakan kelainan berupa kelebihan jumlah jari tangan dan kaki. Kelainan/cacat ini bersifat menurun. Kelainan ini diwariskan oleh gen autosom dominan P, sedangkan gen p mwariskan sifat normal. Orang normal memiliki genotip pp, sedangkan penyandang polidaktily genotipnya PP atau Pp.

5.     Thalasemia

Thalasemia adalah kelainan genetik yang disebabkan rendahnya kemampuan pembentukkan hemoglobin. Hal ini dapat terjadi karena gangguan salah satu rantai globin. Thalasemia menyebabkan kemampuan eritrosit dalam mengangkut oksigen menjadi rendah sehingga menyebabkan anemia. Thalasemia dapat dibedakan menjadi thalasemia mayor dan thalasemia minor. Thalasemia mayor (ThTh) biasanya menyebabkan kematian, sedangkan thalasemia minor (Thth) tidak terlalu parah.

Untuk lebih jelasnya, perhatikan contoh persilangan individu Thalasemia berikut.

6. Dentinogenesis Imperfecta

Dentinogenesis Imperfecta adalah kelainan pada gigi manusia yang menyebabkan tulang gigi (dentin) berwarna seperti air susu. Kelainan ini disebabkan oleh gen dominan Dt, sedangkan keadaan normal diatur oleh gen dt. Contoh persilangannya adalah sebagai berikut.

Cacat dan Penyakit Menurun Yang Tertaut Seks (Sex linkage)

Tautan seks terjadi pada kromosom seks (gonosom), baik pada kromosom X maupun kromosom Y. Beberapa contoh peristiwa tautan seks yang terjadi pada manusia adalah buta warna dan hemofilia. Peristiwa tautan ini terjadi pada kromosom X. Adapun peristiwa tautan seks yang terjadi pada kromosom Y, contohnya hystrixgravier, yaitu pertumbuhan rambut kasar seperti landak (hg), hypertrichosis yaitu pertumbuhan bulu panjang pada telinga (ht), dan webbedtoes yaitu adanya selaput pada jari (Wb).

a. Buta warna
Buta warna adalah penyakit keturunan yang menyebabkan seseorang tidak bisa membedakan warna merah dengan biru, atau kuning dengan hijau. Penyakit keturunan ini disebabkan oleh gen resesif cb (color blind). Gen buta warna terpaut pada kromosom X
Sebagaimana penderita hemofilia, pada penderita buta warna juga memiliki genotip yang berbeda antara wanita dan laki-laki. Genotip buta warna dapat dibedakan sebagai berikut.
1) Genotip wanita buta warna:
XXcb = heterozigot = normal carrier = pembawa sifat
XcbXcb = homozigot resesif = penderita buta warna
2) genotip laki-laki buta warna:
XcbY = laki-laki buta warna
alat untuk mengetahui apakah seseorang butawarna atau tidak…??

Untuk lebih jelasnya, perhatikanlah contoh soal persilangan terkait penurunan penyakit buta warna berikut.
Seorang laki-laki penderita buta warna (cb) merah dan hijau beristrikan wanita norma, tetapi pembawa sifat buta warna (carrier). Tentukan persentase anak yang mungkin lahir.
Jawab:

Jadi, kemungkinan anaknya 50% normal (terdiri dari 25% wanita normal dan 25 % laki-laki normal) dan 50% anak menderita buta warna (terdiri dari 25% wanita buta warna dan 25 % laki-laki buta warna).

b. Hemofilia
Hemofilia adalah penyakit keturunan yang mengakibatkan darah seseorang sukar membeku. Penderita hemofilia jika terluka darahnya akan membeku sekitar 50 menit hingga 2 jam. Hal ini akan mengakibatkan penderita mengalami kehilangan banyak darah dan dapat menimbulkan kematian. Penyakit ini dikendalikan oleh gen resesif (h) yang terpaut kromosom X. Contoh silsilah penyakit hemofilia adalah pada keluarga kerajaan Eropa. Ratu Victoria dari Inggris menderita hemofilia.

Penderita hemofilia memiliki genotip yang berbeda antara wanita dan laki-laki. Genotip hemofilia dapat dibedakan sebagai berikut.
1) Genotip wanita hemofilia:
HH = XHXH = homozigot dominan = normal
Hh = XHXh = heterozigot = normal carrier = pembawa sifat
hh = XhXh = homozigot resesif = penderita hemofilia
2) genotip laki-laki hemofilia:
XHY = laki-laki normal
XhY = laki-laki hemofilia
Untuk memperjelas, berikut ini contoh soal mengenai persilangan yang melibatkan gen hemofilia yang tertaut kromosom seks X.
Seorang wanita carrier hemofilia bersuamikan laki-laki normal. Tentukan persentase anak-anak yang mungkin lahir.
Jawab:

Jadi, kemungkinan anaknya 75% normal (terdiri dari 25% wanita normal, 25% wanita normal carrier, dan 25 % laki-laki normal) dan 25% menderita hemofilia (pada anak laki-laki).

PEMBELAHAN SEL

Bab 4 Pembelahan Sel

Sel merupakan unit terkecil dalam tubuh kita yang masih memiliki fungsi dan sifat yang sama seperti organ-organ. Mengapa demikian? Sel berdeferensiasi, menjadi sel-sel bersifat tertentu dan khusus, untuk membentuk suatu jaringan, yang kemudian akan menjadi organ. Pembelahan sel ini dialami oleh semua makhluk hidup, baik monera, protista, fungi, tumbuhan, dan hewan, serta manusia.

Pembelahan sel dibagi menjadi tiga (3) golongan, yaitu Amitosis, Mitosis dan Meiosis. Berikut ini merupakan penjelasan dari masing-masing golongan:

I. AMITOSIS

Amitosis atau pembelahan biner adalah reproduksi sel di mana sel membelah diri secara langsung tanpa melalui tahap-tahap yang kompleks. Dalam pembelahan amitosis, sel membelah begitu saja atau bersifat spontan. Pembelahan ini terjadi pada prokariotik (tidak memiliki membran inti sel), berukuran relatif kecil, dan berbentuk sirkuler seperti bakteri dan ganggang hijau-biru (euglenophyta).

Berikut itu merupakan tahap-tahap pembelahannya:

1. Kromosom bakteri menempel pada membran plasma

2. Bagian DNA yang menempel mengalami replikasi selama sel tumbuh, hingga seluruh replikasi DNA selesai

3. Sel mulai membelah

4. Terbentuk dua sel anakan

II. MITOSIS

Mitosis adalah cara reproduksi sel di mana sel membelah melalui tahap-tahap yang teratur. Mitosis pada akhirnya akan menghasilkan dua (2) sel anakan yang diploid (2n) dan identik. Pembelahan ini terjadi selama masa pertumbuhan sel tubuh (somatik) dan reproduksi aseksual. Pada tumbuhan berbunga, bagian yang paling aktif membelah adalah di ujung akar dan tunas batang, yaitu daerah meristematik. Pada hewan dan manusia, pembelahan ini terjadi pada sel meristem somatik (muda). Sel memiliki siklus yang terdiri dari periode pertumbuhan atau interfase, dan fase pembelahan atau mitotik.

Berikut merupakan tahap-tahap pembelahan mitosis:

1. Fase istirahat (interfase) adalah masa ketika DNA di kopi menjadi 2 salinan

• Fase gap-1, pada masa ini belum terjadi replikasi DNA

• Fase sintesis, pada masa ini terjadi replikasi (dari 1 copy menjadi 2 copy)

• Fase gap-2, pada masa ini replikasi telah selesai

2. Kariokinesis (pembelahan inti sel)

• Profase awal : Pada hewan, sentriol membelah dan bergerak ke kutub berlawanan pada nukleus. Setelah itu terbentuk benang-benang spindel yang terhubung dari kutub satu ke kutub lainnya. Pada tumbuhan, benang spindel tidak terikat pada sentriol.

• Profase akhir : Kromosom terlihat terdiri dari 2 kromatid yang terikat pada sentromer. Nukleolus hilang, membran inti hancur.

• Metafase : Fase ini singkat. Kromosom terikat pada benang spindel di sentromernya. Lalu kromosom bergerak ke bidang ekuator agar informasi DNA rata.

• Anafase : Fase ini juga termasuk singkat. Sentromer (bagian tengah kromosom, tempat pekukan dan pelekatan lengan kromatid) membelah. Kromatid bergerak ke kutub pembelahan. Ini terjadi karena kontraksi benang spindel (memendek, menarik kromatid jadi 2). Pada akhir fase, akan menghasilkan salinan kromosom berpasangan

• Telofase : Kromatid telah disebut kromosom. Membran inti mulai terbentuk dan nukleolus muncul. Kromosom membentuk benang kromatin. Akhirnya, terjadi sitokinesis.

3. Sitokinesis (pembelahan sitoplasma)

Pada hewan :

i. Penguraian benang spindel

ii. Pembentukan cincin mikrofilamen di bekas bidang ekuator

iii. Terjadi kontraksi ke arah dalam (cincin jadi erat) yang membagi sel menjadi 2

iv. Terbentuk 2 sel anakan

Pada tumbuhan:

i. Vesikel mengumpul di ekuator benang spindel (berasal dari badan Golgi)

ii. Terjadi fusi partikel

iii. Terbentuk sekat sel

iv. Terbentuk 2 sel anakan

III. MEIOSIS

Meiosis adalah cara reproduksi yang mengalami 2 kali pembelahan yaitu meiosis I dan II. Antara meiosis I dan II ada tahap antara yang disebut interkinesis. Berikut merupakan tahap-tahap pembelahan meiosis:

1. Meiosis I

• Interfase : persiapan untuk pembelahan, terjadi replikasi DNA

• Profase I : DNA dikemas ke dalam kromosom. Pada akhir profase I, terbentuk kromosom homolog (sepasang kromosom yang terdiri dari 2 kromosom identik) yang berpasangan membentuk tetrad. Terdiri dari 5 tahap, yaitu:

i. Leptoten : kromatin berubah jadi kromosom.

ii. Zigoten : sentrosom membelah menjadi 2. Bergerak menuju kutub yang berlawanan. Kromosom dari ke-2 nya lalu berpasangan (sinapsis).

iii. Pakiten : Tiap kromosom bereplikasi jadi 2 kromatid (sentromer tetap menyatu). Kromosom berpasangan mengandung 4 kromatid yang disebaut tetrad.

iv. Diploten : Kromosom homolog saling menjauhi. Saat menjauh terjadi perlekatan berbentuk ‘X’ pada suatu tempat di kromosom (Kiasma). Kiasma adalah bentuk persilangan dua dari 4 kromosom dengna pasangan kromosom homolognya, juga merupakan tempat terjadinya peristiwa pindah silang.

v. Diakinesis : Terbentuk benang-benang spindel dari pergerakan 2 sentriol ke kutub berlawanan. Nukleolus dan membran nukleus hancur. Tetrad bergerak ke bidang ekuator.

• Metafase I : Tetrad kromosom berada pada bidang ekuator. Benang-benang spindel melekatkan diri pada tiap sentromer kromosom. Ujung lainnya melekat di kutub pembelahan yang berlawanan.

• Anafase I : Tiap kromosom homolog mulai ditarik oleh benang spindel menuju kutub. Fase ini dilakukan agar diploid menjadi haploid.

• Telofase I : Tiap kromosom telah mencapai kutub.

• Sitokinesis I : Tiap kromosom homoloh dipisahkan oleh sekat. Menghasilkan 2 sel, masing-masing dengan 2 kromatid kembar.

Bila pada pembelahan sel, tahap berakhir sampai sitokinesis, sel-sel yang melakukan pembelahan meiosis masih terus mengalami pembelahan, yaitu seperti berikut:

2. Meiosis II

• Profase II : kromatid kembaran masih melekat pada tiap sentromer kromosom.

• Metafase II : Tiap kromosom (2 kromatid) merentang di ekuator. Terbentuk benang-benang spindel.

• Anafase II : Benang spindel mulai menarik kromatid. 2 kromatid menuju ujung yang berbeda. Yang telah terpisah ini disebut kromosom.

• Telofase II : Telah mencapai kutub. Terbentuk 4 inti, masing-masing haploid dan hanya memiliki satu salinan DNA.

• Sitokinesis II : Tiap inti mulai dipisahkan oleh sekat sel, terakhir jadi 4 sel kembar haploid.

PERTUMBHAN DAN PERKEMBANGAN

 

 

Pertumbuhan dan Perkembangan

A. Pengertian Pertumbuhan dan Perkembangan
Pertumbuhan adalah suatu proses pertambahan ukuran, baik volume, bobot, dan jumlah sel yang bersifat irreversible (tidak dapat kembali ke asal). Sedangkan, perkembangan adalah perubahan atau diferensiasi sel menuju keadaan yang lebih dewasa.
Pertumbuhan dan perkembangan memiliki arti yang sangat penting bagi makhluk hidup. Misalnya pada manusia, dengan tumbuh dan berkembang dapat mempertahankan kelangsungan hidupnya dan melestarikan keturunannya. Sewaktu masih bayi, balita, dan anak kecil, manusia memiliki daya tahan tubuh yang masih lemah sehingga mudah terserang penyakit. Tetapi, setelah tumbuh dan berkembang menjadi dewasa, daya tahan tubuhnya semakin kuat sehingga kelangsungan hidupnya lebih terjamin.
Pertumbuhan dan perkembangan membawa manusia kepada kedewasaan. Setelah dewasa, manusia dapat menghasilkan keturunan sehingga populasi manusia akan terjaga kelestariannya. Sekarang, coba kamu bayangkan jika tidak terjadi pertumbuhan dan perkembangan pada manusia? Mungkin populasi manusia akan punah. Begitu juga dengan hewan dan tumbuhan. Jika hewan dan tumbuhan tidak mengalami pertumbuhan dan perkembangan, maka akan mengalami kepunahan.
Pada tumbuhan, perkembangan ini menghasilkan bermacam-macam jaringan dan organ tumbuhan. Pertumbuhan dan perkembangan pada hewan berbedabeda antara spesies satu dengan spesies yang lain. Tetapi, pada dasarnya memiliki persamaan tahapan perkembangan, yaitu sebagai berikut.

1. P embelahan Sel

Setelah terjadi fertilisasi (pembuahan sel gamet jantan dan sel gamet betina), terbentuklah zigot. Zigot mengalami pembelahan mitosis secara terus-menerus. Pembelahan ini berlangsung sangat cepat. Sel-sel yang dihasilkan dari pembelahan disebut morula. Morula berkembang menjadi bentuk yang berlubang disebut blastula.

1. Morfogenesis

Blastula terus mengalami pembelahan sel. Selama pembelahan ini terjadi morfogenesis, yaitu proses perkembangan bentuk berbagai bagian tubuh embrio.

1. Diferensiasi

Blastula terus membelah dan membentuk gastrula. Dari gastrula terbentuk embrio. Sel-sel embrio berkembang terus membentuk jaringan, organ, dan sistem organ yang membentuk struktur dan fungsi khusus yang nantinya difungsikan pada waktu dewasa.

1. Pertumbuhan

Setelah terbentuk organ, terjadi pertumbuhan makhluk hidup menjadi lebih besar. Perkembangan berjalan seiring dengan pertumbuhan. Perkembangan adalah proses mencapai kedewasaan. Perbedaan antara pertumbuhan dan perkembangan, yaitu per-tumbuhan dapat diukur dengan ukuran tertentu, sedangkan perkembangan tidak dapat diukur dengan suatu ukuran.
B. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan
Perkembangan pada tumbuhan diawali dengan fertilisasi. Pada awal perkembangannya, embrio mendapatkan makanan dari kotiledon. Kotiledon terdapat pada biji tumbuhan tingkat tinggi. Tumbuhan dikotil memiliki dua kotiledon, sedangkan monokotil memiliki satu kotiledon. Pertumbuhan awal tumbuhan dari biji menjadi tanaman baru disebut perkecambahan. Berdasarkan letak kotiledonnya, perkecambahan dapat dibedakan menjadi dua macam, yaitu epigeal dan hipogeal. a. P ada perkecambahan epigeal, kotiledon terdapat di permukaan tanah karena terdorong oleh pertumbuhan hipokotil yang memanjang ke atas.
b. Pada perkecambahan hipogeal, kotiledon tetap berada di bawah tanah, sedangkan plumula keluar dari permukaan tanah disebabkan pertumbuhan epikotil yang memanjang ke arah atas.
Pertumbuhan pada tumbuhan terjadi di meristem (titik tumbuh) yang terdapat pada ujng akar dan batang. Meristem akan mengalami pembelahan mitosis. Oleh karena itu, ujung batang dan ujung batang akan bertambah panjang dan besar.
Pertumbuhan disebabkan oleh pertambahan besar dan panjang sel-sel itu sendiri. Pada batang terdapat dua jenis tunas, yaitu tunas yang letaknya di ujung batang yang disebut tunas terminal dan mengandung meristem apikal, serta tunas samping yang nantinya membentuk cabang batang, daun, dan bunga.
Batang tumbuhan selain bertambah panjang juga dapat bertambah besar. Hal ini dikarenakan adanya aktivitas kambium, yang termasuk jaringan meristem yang sel-selnya aktif membelah. Letak kambium di antara jaringan xilem dan floem. Kambium akan terus membentuk jaringan xilem dan floem baru sehingga batang makin lama akan menjadi besar. Aktivitas kambium meninggalkan batas yang jelas pada batang. Batas ini disebut lingkaran tahun.
C. Faktor-Faktor yang Mempengaruhi Pertumbuhan dan Perkembangan pada Tumbuhan
Pertumbuhan dan perkembangan pada tumbuhan dipengaruhi oleh faktor genetik dan hormon, air dan nutrisi, cahaya, oksigen, suhu, kelembapan, dan pH.

1. Faktor Genetik

Faktor genetik terdapat dalam gen. Gen terdapat di kromosom dalam inti sel. Gen ini mempengaruhi ukuran dan bentuk tubuh tumbuhan. Hal ini disebabkan karena gen berfungsi mengatur sintesis enzim untuk mengendalikan proses kimia dalam sel. Proses kimia dalam sel ini yang menyebabkan pertumbuhan dan perkembangan tubuh tumbuhan.

1. Faktor Hormon

Hormon adalah senyawa organik tumbuhan yang mampu menimbulkan respons fisiologi pada tumbuhan. Hormon tumbuhan bermacam-macam, tetapi ada lima hormon tumbuhan yang sangat penting, yaitu:

1. a. Auksin

Auksin adalah hormon yang berasal dari titik tumbuh tumbuhan, seperti ujung tunas, kambium, bunga, buah, dan ujung akar. Auksin berfungsi merangsang pertumbuhan sel ujung batang, pertumbuhan akar lateral dan akar serabut, dan merangsang pembentukan bunga dan buah. Selain itu, auksin berfungsi mempercepat aktivitas pembelahan sel titik tumbuh dan menyebabkan diferensiasi sel menjadi xilem.

1. b. Sitokinin

Sitokinin adalah zat tumbuh yang pertama kali ditemukan pada batang tembakau. Hormon ini memiliki beberapa fungsi, antara lain: 1)  Merangsang diferensiasi sel-sel yang dihasilkan dalam meristem. 2) Menunda pengguguran dan penuaan daun.
3) Memperkecil dominasi apikal sehingga mendorong pertumbuhan tunas samping dan perluasan daun. 4) Memacu pembelahan sel dalam jaringan meristematik. 5) Merangsang pembentukan pucuk dan mampu memecah
masa istirahat biji.

1. c. Giberelin

Giberelin merupakan zat tumbuh yang memiliki sifat seperti auksin. Giberelin terdapat di hampir semua bagian tanaman, seperti biji, daun muda, dan akar. Giberelin memiliki beberapa fungsi, antara lain: 1) Memacu perpanjangan secara abnormal batang utuh.   2) Mempengaruhi perkembangan bunga dan buah. 3) Mempengaruhi perkecambahan biji. 4) Merangsang pembelahan dan pemanjangan sel. Untuk tumbuhan yang kerdil, jika diberi giberelin akan tumbuh secara normal.

1. d. Gas Etilen

Gas etilen dihasilkan oleh buah yang sudah tua, tetapi
masih berwarna hijau yang disimpan dalam kantung tertutup agar cepat masak. Gas etilen juga berfungsi memacu perkecambahan biji, menebalkan batang, mendorong gugurnya daun, menunda pembungaan, dan menghambat pemanjangan batang kecambah.

1. e. Asam Absisat

Asam absisat adalah hormon yang menghambat pertumbuhan tumbuhan. Hormon ini sangat diperlukan tumbuhan pada saat kondisi lingkungan tidak baik. Contohnya, pada saat musim kering atau musim dingin, tumbuhan menggugurkan daunnya untuk mengurangi penguapan yang berlebihan. Hal ini dilakukan dengan cara mengatur penutupan dan pembukaan stomata, terutama pada saat kekurangan air.

1. Faktor Air dan Nutrisi

Tumbuhan membutuhkan air dan nutrisi untuk  pertumbuhan dan perkembangannya. Nutrisi ini harus tersedia dalam jumlah cukup dan seimbang. Nutrisi diambil tumbuhan dari dalam tanah dan udara.
Unsur-unsur yang dibutuhkan tumbuhan dikelompokkan menjadi dua macam, yaitu zat-zat organik dan anorganik. Zat organik, seperti C, H, O, dan N, sedangkan zat anorganik, seperti Fe, Mg, K, dan Ca. Pertumbuhan tanaman akan terganggu jika salah satu unsur yang dibutuhkan tidak terpenuhi. Misalnya, kurangnya unsur nitrogen dan fosfor pada tanaman menyebabkan tanaman menjadi kerdil. Kekurangan magnesium dan kalsium menyebabkan tanaman mengalami klorosis (daun berwarna pucat).

1. Faktor Cahaya

Cahaya sangat diperlukan tumbuhan untuk melakukan fotosintesis. Proses ini menghasilkan zat makanan yang diperlukan tumbuhan untuk pertumbuhannya dan untuk disimpan sebagai cadangan makanan yang bisa dikonsumsi oleh manusia dan hewan.
Efek cahaya meningkatkan kerja enzim untuk memproduksi zat metabolik untuk pembentukan klorofil. Sedangkan, pada proses fotosintesis, intensitas cahaya mempengaruhi laju fotosintesis saat berlangsung reaksi terang.
D. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Hewan
Hewan juga mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Pertumbuhan pada hewan adalah hasil proses pembelahan mitosis sel-sel tubuh. Hal ini menyebabkan sel membesar sehingga tubuh hewan menjadi besar dan panjang. Sedangkan, perkembangan adalah diferensiasi sel yang mengalami pembelahan menuju individu dewasa. Pertumbuhan pada hewan sering disebut juga perkembangan, yaitu perkembangan dari zigot sampai dewasa. Pertumbuhan dimulai dengan peleburan ovum (sel telur) dengan spermatozoa (sel sperma), dan dihasilkan zigot. Zigot akan bermitosis terus-menerus.
Fase-fase perkembangan zigot melalui beberapa tahap, yaitu:

1. a. Stadium Morula

Pada perkembangan awal, zigot membelah menjadi 2,  kemudian 4, 8, dan seterusnya membentuk suatu wujud seperti buah murbei yang disebut morula. Morula mengandung banyak sel hasil mitosis yang berkumpul menjadi satu kesatuan.

1. b. Stadium Blastula

Dari morula menjadi blastula. Dalam tahap ini masih berlangsung proses pembelahan sel sehingga terbentuk suatu rongga pada bagian tengah yang disebut blastosol.

1. c. Stadium Gastrula

Dari blastula menjadi gastrula. Dalam tahap ini terjadi pembentukan lubang lekukan (blastopor) yang mempunyai  dua lapisan. Selanjutnya, sel-sel bagian permukaan lapisan ektoderm mengalami pelekukan ke dalam (invaginasi). Sel-sel tersebut mengisi ruang antara ektoderm dan endoderm membentuk lapisan mesoderm.

1. d. Organogenesis (Pembentukan Organ)

Pada tahap ini terjadi diferensiasi (perkembangan sel-sel membentuk struktur dan fungsi khusus) dari: 1) Ektoderm menjadi kulit, sistem saraf, hidung (alat-alat indra), anus, kelenjar-kelenjar kulit, dan mulut. 2)  Mesoderm menjadi tulang, otot, ginjal, jantung, pembuluh darah, dan alat kelamin. 3)  Endoderm menjadi kelenjar-kelenjar yang mempunyai hubungan dengan alat pencernaan, paru-paru, dan alatalat pencernaan.
Setelah organogenesis selesai, selanjutnya penyempurnaan embrio menjadi fetus yang telah siap dilahirkan (hewan tingkat tinggi).
Pada hewan vertebrata, ada dua jenis tempat perkembangan embrio, yaitu di luar tubuh induk dan di dalam tubuh induk. Embrio tumbuh di luar tubuh induknya, misalnya pada ikan, reptil, amfibi, dan burung. Sedangkan, embrio tumbuh di dalam tubuh induknya, yaitu dalam rahim (uterus). Embrio di dalam uterus lamanya tergantung jenis hewan.
Pada serangga dan amfibi, dalam perkembangannya menjadi hewan dewasa mengalami perubahan bentuk yang berbeda dengan tahap sebelumnya. Hal ini disebut metamorfosis. Perkembangan ini terjadi mulai dari telur atau larva dan akan mencapai kematangan seksual pada saat dewasa.
Metamorfosis dibagi menjadi dua macam, metamorfosis sempurna dan tidak sempurna. Contoh metamorfosis sempurna adalah pada kupu-kupu dan katak. Sedangkan, metamorfosis tidak sempurna terjadi pada belalang.
Metamorfosis pada katak melalui beberapa fase, yaitu:
telur   →   berudu →   katak berekor →   katak dewasa
Sedangkan, metamorfosis pada belalang adalah: telur   →   larva   →   dewasa.
E. Pertumbuhan dan Perkembangan pada Manusia
Manusia mengalami dua tahap pertumbuhan dan perkembangan, yaitu prakelahiran dan pascakelahiran. Berikut ini adalah uraian tentang tahapan pertumbuhan prakelahiran dan pascakelahiran pada manusia.

1. Pertumbuhan Prakelahiran

Proses pertumbuhan dan perkembangan pada manusia dimulai sejak terjadinya fertilisasi (pembuahan ovum oleh sperma) yang membentuk zigot. Zigot terus membelah membentuk embrio. Berikut ini adalah pertumbuhan dan perkembangan prakelahiran pada manusia.

1. a. Fertilisasi (Pembuahan)

Pada proses ini terjadi pembuahan antara sel telur dan sel sperma yang menghasilkan zigot, secara genetik bisa laki-laki atau perempuan. Dari satu sel tumbuh menjadi dua sel, empat sel, dan seterusnya. Sel-sel ini akan membentuk tubuh embrio dan organ internal, organ luar, sakus amnio, dan chorion.

1. b. Hari ke-6 s.d 9

Pada fase ini, embrio akan menanamkan diri atau menempel pada rahim ibunya.

1. c. Minggu ke-2

Di sini terjadi pertumbuhan pertama sel-sel otak embrio. Tubuh embrio terbentuk menjadi 3 lapisan. Lapisan luar (eksoderm) akan berkembang menjadi lapisan luar kulit dan sistem saraf. Lapisan tengah (mesoderm) akan berkembang menjadi pembuluh darah, tulang, kartilago, dan otot. Lapisan dalam (endoderm) akan berkembang menjadi organ-organ dalam dan kelenjar-kelenjar.

1. d. Minggu ke-3

Jantung embrio mulai berdenyut, semula hanya memiliki 1 ruang. Organ ini masih mengalami pertumbuhan dan perkembangan sampai seluruhnya dapat berfungsi sepenuhnya. Otak dan tulang belakang terpisah. Otak terbagi menjadi tiga segmen, yaitu otak depan, otak tengah, dan otak belakang. Plasenta dan anggota badan, seperti lengan dan kaki mulai terbentuk.

1. e. Minggu ke-4

Sirkulasi dari dan ke plasenta dimulai. Plasenta adalah organ sistem sirkulasi antara ibu dan embrio. Melalui plasenta ini, ibu memberi nutriens dan oksigen ke embrio. Tumbuh jari-jari pada tangan, memiliki kaki, paha, dan alat organ dalam mulai tumbuh, seperti: lidah, esofagus, dan lambung. Selain itu, ginjal, hati, kantung empedu, dan pankreas berkembang untuk beberapa hari. Paru-paru mulai berkembang, kelenjar tiroid, dan lainnya terbentuk. Muka, organ indera, dan organ reproduksi mulai terbentuk.

1. f. Minggu ke-5

Bagian-bagian otak mengalami spesialisasi fungsi. 40 hari gelombang otak bisa dideteksi. Telah terbentuk palate (lapisan dalam antara mulut dengan lidah), lengkap dengan ujung gigi. Wajah sudah menyerupai bentuk wajah manusia. Pada minggu ini, embrio mulai bergerak. Pergerakan awal ini penting untuk perkembangan kesehatan otot.

1. g. Minggu ke-6

Aktivitas sistem saraf bisa dicatat. Embrio terlihat seperti bayi miniatur dan kepala terlihat lebih besar karena pertumbuhan otak cukup cepat. Jari-jari embrio sudah jelas. Wajah dan bibir-bibir sensitif terhadap sentuhan. Beberapa sistem organ, seperti jantung dan sistem saraf (otak) siap berfungsi. Jari kaki sudah jelas.

1. h. Minggu ke-8

Embrio telah menjadi fetus karena telah selesai proses organogenesis (perkembangan dan pembentukan organ). Alat genital fetus sensitif terhadap sentuhan. Penutup mata mulai terbentuk (pelupuk mata).

1. i. Minggu ke-10

Fetus telah sanggup mempertahankan kedudukan wajahnya dan posisi menghisap ibu jari, membuat gerakan bernapas dan gerakan menelan. Telapak tangan dan telapak kaki fetus sensitif terhadap sentuhan. Indera penciuman mulai berkembang. Gerakan fetus biasanya konstan, dapat melangkah, menendang, jungkir balik, meregangkan badan, dan menggerakkan lengan.

1. j. Minggu ke-11 s.d 13

Sumsum tulang mulai memproduksi sel darah putih. Organ reproduksi luar tampak. Minggu ke 11, penis dan klitoris tampak sama. Bagian dalam telinga terbentuk, kemungkinan fetus bisa mendengar. Tulang mulai mengalami proses osifikasi, menjadi keras seperti tulang orang dewasa, namun fetus masih memiliki tulang yang lunak. Indera pengecap berkembang.

1. k. Minggu ke-14

Fetus bereaksi terhadap suara dan ada reaksi bila mendengar. Fetus bisa merasakan emosi ibu saat senang dan sedih. Ibu bisa merasakan tendangan fetus yang kuat.

1. l. Minggu ke-15 s.d 16

Sidik jari fetus telah ada, saraf telah dilapisi myelin, dan seluruh tubuh fetus sensitif terhadap sentuhan.

1. m. Minggu ke-19

Bayi masih berumur muda. Bila lahir pada saat ini, rentan terhadap infeksi, sistem imun (kekebalan tubuh) belum sempurna, dan kemungkinan ada masalah dalam pernapasan.

1. n. Minggu ke-24

Pada umur ini, bila bayi lahir kemungkinan bisa bertahan hidup di luar rahim.

1. o. Minggu ke-38

Biasanya bayi lahir pada umur ini. Paru-paru bayi telah berfungsi sepenuhnya dan sistem imun siap untuk menghadapi dunia luar.

1. Pertumbuhan Pascakelahiran

S etelah bayi lahir, tahap-tahap pertumbuhan dan perkembangan manusia adalah masa balita dan anak-anak, masa remaja, masa dewasa, dan masa tua (manula).

1. a. Masa Balita dan Anak-Anak

Kelahiran merupakan perubahan lingkungan. Pertum-buhan dan perkembangan yang terjadi setelah kelahiran merupakan suatu proses kelanjutan dari proses perubahan dari embrio dan janin. Bayi sangat membutuhkan ASI (Air Susu Ibu) untuk pertumbuhannya.
Setelah bayi lahir, penyesuaian yang pertama kali adalah pernapasan karena setelah lahir persediaan O
dari ibu terputus. Saat bayi lahir, perubahan mendadak antara udara yang hangat di dalam rahim dengan udara luar yang dingin menyebabkan bayi menangis sehingga menarik udara masuk paru-paru dan pernapasan pun dimulai.
Pada saat bayi lahir, gigi susu serta gigi seri telah ada pada gusi. Namun, gigi susu biasanya tumbuh pada usia enam bulan atau tujuh bulan. Gigi bawah tumbuh lebih dulu daripada gigi atas. Geraham pertama muncul antara umur 12  dan 16 bulan, kemudian gigi taring menyusul.
Pada usia 1 bulan, bayi mulai membalikkan kepala, belajar memfokuskan mata, serta mengkoordinasikan mata de ngan mengikuti benda bergerak. Usia 2 bulan mulai tersenyum. Selanjutnya, bayi mengkoordinasikan tangan untuk memegang benda.
Umur 3 bulan, bayi sudah mulai belajar bersuara. Umur 6 bulan bayi sudah mulai dapat membedakan antara orang yang dikenalnya dan orang asing. Memasuki umur 7 bulan, bayi mulai berputar, duduk, kemudian merangkak, belajar berdiri sambil berpegangan. Selanjutnya, berdiri tanpa berpegangan di akhir tahun pertama. Selain itu, mulai belajar meniru bermacam-macam bunyi yang memiliki arti tertentu.
Tahun kedua, telah mengetahui hubungan dirinya dengan keluarga, dan ingin mengetahui semuanya. Perhatian mu dah teralihkan. Antara umur 1 – 3 tahun, bayi belajar memusatkan perhatian dan minat pada benda-benda, belajar untuk tidak tergantung pada orang lain. Perasaan cemas dan takut mulai ada. Belajar lebih cepat, dapat berjalan, mulai berceloteh hingga bercakap-cakap, menyelidiki rumah dan sekitarnya, serta belajar makan sendiri.
Antara umur 3 – 6 tahun, sifat keingintahuan sangat menonjol. Banyak bertanya, kemampuan pengamatan bertambah dengan teratur sehingga mulai mampu memecahkan teka-teki sederhana. Angan-angan anak berkembang pesat, penuh imajinasi, misalnya teman main pura-pura, ayah khayalan, dan meniru orang tua.

1. b. Masa Remaja dan Masa Pubertas

Menjelang usia 6 – 11 tahun, mula-mula pertumbuhan badan terjadi secara cepat, kemudian melambat. Anak mulai tidak tergantung orang tua, mulai berkembang akal pengendalian diri. Membentuk kelompok dan kumpulan tersendiri. Mulai berminat pada perilaku yang baik, dan teratur. Kecerdasan dan pengertian berkembang, menyadari pentingnya belajar, mulai mengembangkan cara-cara baru dalam membaca dan belajar.
Pada masa remaja terjadi perubahan dalam pertumbuhan fisik yang meliputi pertumbuhan dan kematangan kepribadian. Masa ini merupakan tahap manusia menuju kedewasaan sering disebut dengan masa pubertas.
Dalam masa pubertas ini, pertumbuhan badan terjadi sangat cepat, masa ini adalah masa pematangan, baik pada laki-laki maupun perempuan. Saat masa pubertas inilah laki-laki dan perempuan telah mampu menghasilkan sperma dan ovum (sel telur) yang ditandai dengan ciri-ciri seks sekunder.
Masa pubertas pada perempuan biasanya terjadi pada usia 9 – 13 tahun. Perempuan akan bertambah tinggi dan badan yang gemuk menjadi ramping dengan cepat.
Ciri-ciri seks sekunder pada perempuan yang dapat dilihat, misalnya payudara membesar, panggul membesar, rambut tumbuh di sekitar alat kelamin dan ketiak, kadang timbul jerawat. Selain itu, kematangan organ reproduksi ditandai dengan mendapatkan haid (menstruasi) yang pertama. Hal ini menandai adanya pelepasan pertama ovum dari indung telur. Pertambahan tinggi badan melambat.
Masa pubertas pada laki-laki terjadi antara umur 10 – 14 tahun. Pada masa ini kematangan organ reproduksi ditandai dengan terbentuknya sperma dan terjadi pengeluaran sperma pada saat tidur (mimpi basah).
Ciri-ciri seks sekunder pada laki-laki, misalnya tumbuh rambut di sekitar alat kelamin, ketiak, tumbuh kumis, jenggot, tumbuh jakun, suara menjadi besar, otot-otot membesar, dan dada menjadi bidang. Setelah usia 14 tahun, pertambahan tinggi akan berkurang atau melambat. Pada masa pubertas kecerdasan berkembang cepat, kecepatan dan ketepatan keterampilan motorik menonjol, dan perkembangan mental terbentuk.

1. c. Masa Dewasa

Pada masa dewasa, pertumbuhan tinggi badan pada manusia berhenti. Secara psikologis, manusia sudah matang dalam pemikiran mulai sadar akan tanggung jawabnya. Memikirkan pentingnya pekerjaan dan pendidikan demi masa depan, juga rencana untuk berkeluarga.

1. d. Manula

Manusia tidak selamanya berada dalam puncak  kekuatan. Menjadi tua adalah proses yang biasa dialami semua makhluk hidup, termasuk manusia. Manusia lanjut usia sering disebut manula.Pada masa usia lanjut ini, kekuatan tumbuh tulang berkurang. Jika cedera susah sembuh. Keadaan keseimbangan metabolisme tubuh berkurang, penyembuhan luka berkurang kecepatannya, kerja organ-organ tubuh menurun, berkurangnya elastisitas kulit, dan rambut memutih.
Pada wanita (umur 48-50) mengalami menopause, yaitu berakhirnya kemampuan organ reproduksi menghasilkan ovum. Pada laki-laki kemampuan seksual kemungkinan menurun.
Penurunan yang teratur dalam hal penciuman, pendengaran, penglihatan, dan ingatan. Pada masa usia lanjut sering terjadi gangguan kesehatan. Hal ini tergantung pada manusia, bagaimana memelihara dan menjaga kesehatan tubuhnya. Masa ini, tanggung jawab manusia biasanya sudah berkurang.

GENETIKA

Pada tahun 1868 seorang mahasiswa kedokteran di Swedia, J.F. Miescher, menemukan suatu zat kimia bersifat asam yang banyak mengandung nitrogen dan fosfor. Zat ini diisolasi dari nukleus sel nanah manusia dan kemudian dikenal dengan nama nuklein atau asam nukleat. Meskipun ternyata asam nukleat selalu dapat diisolasi dari nukleus berbagai macam sel, waktu itu fungsinya sama sekali belum diketahui.

Dari hasil analisis kimia yang dilakukan sekitar empat puluh tahun kemudian ditemukan bahwa asam nukleat ada dua macam, yaitu asam deoksiribonukleat atau deoxyribonucleic acid (DNA) dan asam ribonukleat atau ribonucleic acid (RNA).  Pada tahun 1924 studi mikroskopis menunjukkan bahwa DNA terdapat di dalam kromosom, yang waktu itu telah diketahui sebagai organel pembawa gen (materi genetik). Akan tetapi, selain DNA di dalam kromosom juga terdapat protein sehingga muncul perbedaan pendapat mengenai hakekat materi genetik, DNA atau protein.

Dugaan DNA sebagai materi genetik secara tidak langsung sebenarnya dapat dibuktikan dari kenyataan bahwa hampir semua sel somatis pada spesies tertentu mempunyai kandungan DNA yang selalu tetap, sedangkan kandungan RNA dan proteinnya berbeda-beda antara satu sel dan sel yang lain. Di samping itu, nukleus hasil meiosis baik pada tumbuhan maupun hewan mempunyai kandungan DNA separuh kandungan DNA di dalam nukleus sel somatisnya.

Meskipun demikian, dalam  kurun waktu yang cukup lama fakta semacam itu tidak cukup kuat untuk meyakinkan bahwa DNA adalah materi genetik. Hal ini terutama karena dari hasil analisis kimia secara kasar terlihat kurangnya variasi kimia pada molekul DNA. Di sisi lain, protein dengan variasi kimia yang tinggi sangat memenuhi syarat sebagai materi genetik. Oleh karena itu, selama bertahun-tahun protein lebih diyakini sebagai materi genetik, sementara DNA hanya merupakan kerangka struktur kromosom. Namun, pada pertengahan tahun 1940-an terbukti bahwa justru DNA-lah yang merupakan materi genetik pada sebagian besar organisme.

2.2 DNA Sebagai Materi Genetik

            Saat ini orang mengetahui bahwa gen merupakan seberkas fragmen dari DNA yang dapat diekspresikan sesuai dengan keperluan. DNA (bahasa Inggris: deoxyribonucleic acid): adalah sejenis asam nukleat yang tergolong biomolekul utama penyusun berat kering setiap organisme. Di dalam sel, DNA umumnya terletak di dalam inti sel.

Secara garis besar, peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme. Di antara perkecualian yang menonjol adalah beberapa jenis virus (dan virus tidak termasuk organisme) seperti HIV (Human Immunodeficiency Virus).

DNA merupakan polimer yang terdiri dari tiga komponen utama, yaitu gugus fosfat, gula deoksiribosa, dan basa nitrogen. Sebuah unit monomer DNA yang terdiri dari ketiga komponen tersebut dinamakan nukleotida, sehingga DNA tergolong sebagai polinukleotida.

DNA terdiri dari gula deoksiribosa, basa nitrogen dan fosfat.  Basa nitrogen terdiri dari purin  (adenine dan guanin) dan pirimidin (sitosin dan timin). Bertindak sebagai tulang punggung rantai DNA adalah gula dan fosfat.  Struktur DNA adalah double heliks dengan gula-fosfat berada di luar.  Dua buah pilinan dihubungkan dengan ikatan hidrogen antara basa-basa DNA.  Basa adenine (A) berpasangan dengan timin (T) dengan dua ikatan hidrogen, sedangkan basa sitosin (C) berpasangan dengan basa guanine (G) melalui tiga ikatan hidrogen.

2.3 Dogma genetik

Konsep dasar menurunnya sifat secara molekuler adalah merupakan aliran informasi dari DNA ke RNA ke urutan asam amino.  Konsep dasar ini disebut sebagai dogma genetik.  Pada dogma genetik juga tercermin cara mempertahankan ciri khas supaya tetap sama melalui proses replikasi.   

Dogma genetik ini bersifat universal yang berlaku baik bagi prokariot maupun eukariot.

2.4 Replikasi DNA

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.

Sebelum sel membelah, DNA harus direplikasi dalam fase S dari siklus sel.  Proses replikasi melibatkan enzim polymerase.  Proses ini melibatkan pembukaan utas ganda DNA, sehingga memungkinkan terjadinya perpasangan basa untuk membentuk utas baru.  Pembentukan utas komplementer terjadi melalui perpasangan basa antara A dengan T dan G dengan C.   Dalam replikasi DNA, setiap utas DNA lama berperan sebagai cetakan untuk membentuk DNA baru.

Model DNA Watson dan Crick menyatakan bahwa saat double heliks bereplikasi, masing-masing dari kedua molekul anak akan mempunyai satu untai lama yang erasal dari satu molekul induk dan satu untai yang baru.  Model replikasi ini disebut model semikonservatif.

Model lainnya adalah model konservatif dimana molekul induk tetap dan molekul baru disintesis sejak awal.  Model ketiga disebut model dispersif yaitu bahwa keempat untai DNA, setelah replikasi double heliks, mempunyai campuran anatara DNA baru dan DNA lama.

Pengujian yang dilakukan oleh Meselson dan Stahl menunjukkan bahwa replikasi DNA terjadi secara semikonservatif.

Gambar : Replikasi DNA

Daerah penggandaan bergerak sepanjang DNA induk membentuk replication fork.  Pada daerah ini, kedua utas DNA yang baru, disintesis dengan bantuan sekelompok enzim, salah satunya adalah DNA polimerase.  Sintesis DNA tidaklah berjalan secara kontinu pada kedua utas cetakan.  Hal ini karena kedua utas DNA tersusun sejajar berlawanan arah atau antiparalel.  Maka utas DNA baru akan tumbuh dari 5′ – 3′ sedang yang lainnya dari 3′ – 5′ pada cetakan.  Sintesis dari 3′ – 5′ tidak mungkin dilakukan karena tidak ada DNA polymerase untuk arah 3′ – 5′.

Replikasi DNA pada cetakan 3′ – 5′ terjadi seutas demi seutas dengan arah 5′ – 3′ yang berarti replikasi berjalan meninggalkan replication fork. Utas-utas pendek tersebut kemudian dihubungkan oleh enzim ligase DNA.  Dalam replikasi DNA terdapat utas DNA yang disintesis secara kontinu yang terjadi pada cetakan 5′ – 3′.  Utas DNA yang disintesis secara kontinu ini disebut utas utama atau leading strand.  Sedangkan utas DNA baru yang disintesis pendek-pendek seutas-demi seutas disebut utas lambat atau lagging strand.  Utas-utas pendek atau fragmen-fragmen pendek yang terbentuk disebut fragmen Okazaki.

Gambar : Garpu Replikasi/Growing Fork

Sintesis pada leading strand memerlukan molekul primer pada permulaan replikasi  Setelah replication fork terbentuk, polymerase akan bekerja secara kontinu sampai utas DNA baru selesai direplikasi.  Pada sintesis lagging strand, diperlukan enzim lain primase DNA.  Setelah utas DNA terbuka untuk melakukan replikasi, dan setelah terbuka pada lagging strand, utas harus dijaga agar tetap terbuka.  Jadi dalam proses replikasi DNA melibatkan beberapa protein baik berupa enzim maupun non-enzim yaitu :

1.    Polimerase DNA : enzim yang berfungsi mempolimerisasi nukleotida-nukleotida

2.    Ligase DNA : enzim yang berperan menyambung DNA utas lagging

3.    Primase DNA : enzim yang digunakan untuk memulai polimerisasi DNA pada lagging strand

4.    Helikase DNA : enzim yang berfungsi membuka jalinan DNA double heliks

5.    Single strand DNA-binding protein : mestabilkan DNA induk yang terbuka

Replication fork berasal dari struktur yang disebut replication bubble yaitu daerah menggelembung tempat pilinan DNA induk terpisah untuk berfungsi sebagi cetakan pada sintesis DNA.

2.5 Transkripsi

Transkripsi DNA merupakan proses pembentukan RNA dari DNA sebagai cetakan. Proses transkripsi menghasilkan  mRNA, rRNA dan tRNA. Pembentukan RNA dilakukan oleh enzim RNA polymerase.  Proses transkripsi terdiri dari 3 tahap yaitu :

1.    Inisiasi : enzim RNA polymerase menyalin gen, sehingga pengikatan RNA polymerase terjadi pada tempat tertentu yaitu tepat didepan gen yang akan ditranskripsi.  Tempat pertemuan antara gen (DNA) dengan RNA polymerase disebut promoter.  Kemudian RNA polymerase membuka double heliks DNA.  Salah satu utas DNA berfungsi sebagai cetakan.

Nukleotida promoter pada eukariot adalah 5′-GNNCAATCT-3′ dan 5′- TATAAAT-3′.  Simbul N menunjukkan nukleotida (bisa berupa A, T, G, C).  Pada prokariot, urutan promotornya adalah 5′-TTGACA-3′ dan 5′-TATAAT-3′.

2.      Elongasi : Enzim RNA polymerase bergerak sepanjang molekul DNA, membuka double heliks dan merangkai ribonukleotida ke ujung 3′ dari RNA yang sedang tumbuh.

3.      Terminasi : terjadi pada tempat tertentu.  Proses terminasi transkripsi ditandai dengan terdisosiasinya enzim RNA polymerase dari DNA dan RNA dilepaskan.

Hasil transkripsi merupakan hasil yang memiliki intron (segmen DNA yang tidak menyandikan informasi biologi) dan harus dihilangkan, serta memiliki ekson yaitu ruas yang membawa informasi biologis. Intron dihilangkan melalui proses yang disebut splicing.  Proses splicing terjadi di nukleus.

Splicing dimulai dengan terjadinya pemutusan pada ujung 5′, selanjutnya ujung 5′ yang bebas menempelkan diri pada suatu tempat pada intron dan membentuk struktur seperti laso yang terjadi karena ikatan 5′-2′fosfodiester.  Selanjutnya tempat pemotongan pada ujung 3 terputus sehingga dua buah ekson menjadi bersatu.

rRNA dan tRNA merupakan hasil akhir dari proses transkripsi, sedangkan mRNA akan mengalami translasi.

tRNA adalah molekul adaptor yang membaca urutan nukleotida pada mRNA dan mengubahnya menjadi asam amino.  Struktur molekul tRNA adalah seperti daun semanggi yang terdiri dari 5 komponen yaitu

1.        Lengan aseptor: merupakan tempat menempelnya asam amino,

2.        Lengan D atau DHU: terdapat dihidrourasil pirimidin,

3.        Lengan antikodon: memiliki antikodon yang basanya komplementer dengan basa pada mRNA

4.        Lengan tambahan

5.        Lengan TUU: mengandung T, U dan C

2.6 Translasi

Bila dibandingkan dengan transkripsi, translasi merupakan proses yang lebih rumit karena melibatkan fungsi berbagai makromolekul. Oleh karena kebanyakan di antara makromolekul ini terdapat dalam jumlah besar di dalam sel, maka sistem translasi menjadi bagian utama mesin metabolisme pada tiap sel.

Pada prokariota yang terdiri dari satu ruang, proses transkripsi dan translasi terjadi bersama-sama.  Translasi merupakan proses penerjemahan kodon-kodon pada mRNA menjadi polipeptida. Dalam proses translasi, kode genetic merupakan aturan yang penting.  Dalam kode genetic, urutan nukleotida mRNA dibawa dalam gugus tiga – tiga.  Setiap gugus tiga disebut kodon.   Dalam translasi, kodon dikenali oleh lengan antikodon yang terdapat pada tRNA.

Mekanisme translasi adalah:

1.    Inisiasi.  Proses ini dimulai dari menempelnya ribosom sub unit kecil ke mRNA.  Penempelan terjadi pada tempat tertentu yaitu pada 5′-AGGAGGU-3′, sedang pada eukariot terjadi pada struktur tudung (7mGpppNpN).  Selanjutnya ribosom bergeser ke arah 3′ sampai bertemu dengan kodon AUG.  Kodon ini menjadi kodon awal.  Asam amino yang dibawa oleh tRNA awal adalah metionin.  Metionin adalah asam amino yang disandi oleh AUG.  pada bakteri, metionin diubah menjadi Nformil metionin.  Struktur gabungan antara mRNA, ribosom sub unit kecil dan tRNA-Nformil metionin disebut kompleks inisiasi.  Pada eukariot, kompleks inisiasi terbentuk dengan cara yang lebih rumit yang melibatkan banyak protein initiation factor.

2.    Elongation.  Tahap selanjutnya adalah penempelan sub unit besar pada sub unit kecil menghasilkan dua tempat yang terpisah .  Tempat pertama adalah tempat P (peptidil) yang ditempati oleh tRNA-Nformil metionin.   Tempat kedua adalah tempat A (aminoasil) yang terletak pada kodon ke dua dan kosong.  Proses elongasi terjadi saat tRNA dengan antikodon dan asam amino yang tepat masuk ke tempat A.  Akibatnya kedua tempat di ribosom terisi, lalu terjadi ikatan peptide antara kedua asam amino.  Ikatan tRNA dengan Nformil metionin lalu lepas, sehingga kedua asam amino yang berangkai berada pada tempat A.  Ribosom kemudian bergeser sehingga asam amino-asam amino-tRNA berada pada tempat P dan tempat A menjadi kosong.  Selanjutnya tRNA dengan antikodon yang tepat dengan kodon ketiga akan masuk ke tempat A, dan proses berlanjut seperti sebelumnya.

3.    Terminasi.  Proses translasi akan berhenti bila tempat A bertemu kodon akhir yaitu UAA, UAG, UGA.   Kodon-kodon ini tidak memiliki tRNA yang membawa antikodon yang sesuai.  Selanjutnya masuklah release factor (RF) ke tempat A dan melepaska rantai polipeptida yang terbentuk dari tRNA yang terakhir.  Kemudian ribosom berubah menjadi sub unit kecil dan besar.

2.7 Fungsi Materi Genetik

Setelah terbukti bahwa DNA merupakan materi genetik pada sebagian besar organisme, kita akan melihat fungsi yang harus dapat dilaksanakan oleh molekul tersebut sebagai materi genetik. Dalam beberapa dasawarsa pertama semenjak gen dikemukakan sebagai faktor yang diwariskan dari generasi ke generasi, sifat-sifat molekulernya baru sedikit sekali terungkap. Meskipun demikan, ketika itu telah disepakati bahwa gen sebagai materi genetik, yang sekarang ternyata adalah DNA, harus dapat menjalankan tiga fungsi pokok berikut ini.

1. Materi genetik harus mampu menyimpan informasi genetik dan dengan tepat dapat meneruskan informasi tersebut dari tetua kepada keturunannya, dari generasi ke generasi. Fungsi ini merupakan fungsi genotipik, yang dilaksanakan melalui replikasi. Bagian setelah ini akan membahas replikasi DNA.
2. Materi genetik harus mengatur perkembangan fenotipe organisme. Artinya, materi genetik harus mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi organisme mulai dari zigot hingga individu dewasa. Fungsi ini merupakan fungsi fenotipik, yang dilaksanakan melalui ekspresi gen.
3. Materi genetik sewaktu-waktu harus dapat mengalami perubahan sehingga organisme yang bersangkutan akan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah. Tanpa perubahan semacam ini, evolusi tidak akan pernah berlangsung. Fungsi ini merupakan fungsi evolusioner, yang dilaksanakan melalui peristiwa mutasi.

2.8 Kode Genetik

Kode genetik mempunyai sifat-sifat yang akan dijelaskan sebagai berikut.

1.         Kode genetik bersifat universal. Artinya, kode genetik berlaku sama hampir di setiap spesies organisme.

2.         Kode genetik bersifat degenerate atau redundant, yaitu bahwa satu macam asam amino dapat disandi oleh lebih dari satu triplet kodon. Sebagai contoh, treonin dapat disandi oleh ACU, ACC, ACA, dan ACG. Sifat ini erat kaitannya dengan sifat wobble basa ketiga, yang artinya bahwa basa ketiga dapat berubah-ubah tanpa selalu disertai perubahan macam asam amino yang disandinya. Diketahuinya sifat wobblebermula dari penemuan basa inosin (I) sebagai basa pertama pada antikodon tRNAala ragi, yang ternyata dapat berpasangan dengan basa A, U, atau pun C. Dengan demikian, satu antikodon pada tRNA dapat mengenali lebih dari satu macam kodon pada mRNA.

3.         Oleh karena tiap kodon terdiri atas tiga buah basa, maka tiap urutan basa mRNA, atau berarti juga DNA, mempunyai tiga rangka baca yang berbeda (open reading frame). Di samping itu, di dalam suatu segmen tertentu pada DNA dapat terjadi transkripsi dan translasi urutan basa dengan panjang yang berbeda. Dengan perkataan lain, suatu segmen DNA dapat terdiri atas lebih dari sebuah gen yang salingtumpang tindih (overlapping).

Ala: Alanine	Cys: Cysteine	Asp: Aspartic acid	Glu: Glutamic acid
Phe: Phenylalanine	Gly: Glycine	His: Histidine	Ile: Isoleucine
Lys: Lysine	Leu: Leucine	Met: Methionine	Asn: Asparagine
Pro: Proline	Gln: Glutamine	Arg: Arginine	Ser: Serine
Thr: Threonine	Val: Valine	Trp: Tryptophane	Tyr: Tyrosisne

Keterangan Gambar :

2.9 Pengaturan Ekspresi Gen

Pengaturan ekspresi gen dapat terjadi pada berbagai tahap, misalnya transkripsi, prosesing mRNA, atau translasi. Namun, sejumlah data hasil penelitian menunjukkan bahwa pengaturan ekspresi gen, khususnya pada prokariot, paling banyak terjadi pada tahap transkripsi.

Mekanisme pengaturan transkripsi, baik pada prokariot maupun pada eukariot, secara garis besar dapat dibedakan menjadi dua kategori utama, yaitu (1) mekanisme yang melibatkanpenyalapadaman (turn on and turn off) ekspresi gen sebagai respon terhadap perubahan kondisi lingkungan dan (2) sirkit ekspresi gen yang telah terprogram (preprogramed circuits). Mekanisme penyalapadaman sangat penting bagi mikroorganisme untuk menyesuaikan diri terhadap perubahan lingkungan yang seringkali terjadi secara tiba-tiba. Sebaliknya, bagi eukariot mekanisme ini nampaknya tidak terlalu penting karena pada organisme ini sel justru cenderung merespon sinyal-sinyal yang datang dari dalam tubuh, dan di sisi lain, sistem sirkulasi akan menjadi penyangga bagi sel terhadap perubahan kondisi lingkungan yang mendadak tersebut. Pada mekanisme sirkit, produk suatu gen akan menekan transkripsi gen itu sendiri dan sekaligus memacu transkripsi gen kedua, produk gen kedua akan menekan transkripsi gen kedua dan memacu transkripsi gen ketiga, demikian seterusnya. Ekspresi gen yang berurutan ini telah terprogram secara genetik sehingga gen-gen tersebut tidak akan dapat diekspresikan di luar urutan. Oleh karena urutan ekspresinya berupa sirkit, maka mekanisme tersebut dinamakan sirkit ekspresi gen.

BAB III

PENUTUP

3.1 Kesimpulan

            Berdasarkan pembahasan diatas maka dapat ditarik kesimpulan yaitu sebagai berikut :

1.      Materi genetik adalah Gen yang merupakan sepotong DNA yang membawa informasi suatu sifat dan gen tersebut terdapat di dalam kromosom

2.      Fungsi dari materi genetik ini adalah sebagai berikut :

·      harus mampu menyimpan informasi genetik dan dengan tepat dapat meneruskan informasi tersebut dari tetua kepada keturunannya, dari generasi ke generasi.

·      harus mengatur perkembangan fenotipe organisme. Artinya, materi genetik harus mengarahkan pertumbuhan dan diferensiasi organisme mulai dari zigot hingga individu dewasa.

·      harus dapat mengalami perubahan sehingga organisme yang bersangkutan akan mampu beradaptasi dengan kondisi lingkungan yang berubah.

3.      Kode genetik bersifat universal. Artinya, kode genetik berlaku sama hampir di setiap spesies organisme.

4.      Kode genetik bersifat degenerate atau redundant, yaitu bahwa satu macam asam amino dapat disandi oleh lebih dari satu triplet kodon.

5.      Peran DNA di dalam sebuah sel adalah sebagai materi genetik; artinya, DNA menyimpan cetak biru bagi segala aktivitas sel. Ini berlaku umum bagi setiap organisme.