Embriologi Menurut Al-Quran

Embriologi Menurut Al-Quran:

Tujuan dan Manfaat Klasifikasi

Tujuan Klasifikasi
Dasar pengelompokan makhluk hidup antara sistem klasifikasi yang satu dengan yang lain mungkin saja berbeda. Namun, pada umumnya klasifikasi makhluk hidup tersebut mempunyai tujuan dan manfaat yang hampir sama.
Tujuan klasifikasi adalah:
a. Mendeskripsikan ciri-ciri makhluk hidup agar mudah dikenali.
b. Mengelompokkan makhluk hidup berdasarkan persamaan ciri.
c. Melihat hubungan kekerabatan antar anggota kelompok makhluk hidup dalam klasifikasi tersebut. Makin banyak persamaan satu golongan dengan golongan lain artinya kedua golongan tersebut memiliki hubungan  kekerabatan makin dekat.
d. Mengurutkan proses evolusi/ perkembangan suatu makhluk hidup berdasarkan hubungan kekerabatan dengan golongan lain.
Manfaat klasifikasi
Selain memiliki tujuan, klasifikasi juga bermanfaat untuk kepentingan  manusia. Adapun manfaat klasifikasi antara lain sebagai berikut.
a. Menyederhanakan objek studi.
Apabila kita akan mempelajari sesuatu tidak perlu semua makhluk hidup  yang ada di muka bumi diteliti satu persatu, tetapi cukup dengan sampel atau perwakilan dari objek tersebut yang dianggap sudah mewakili semua. Misalnya untuk mempelajari serangga atau lebah dengan karekteristik yang mewakili serangga tersebut.
b. Diketahui hubungan kekerabatan.
Dengan melihat hubungan pengelompokan\klasifikasi tersebut dapat diketahui hubungan kekerabatannya. Misalnya, ayam lebih dekat hubungan kekerabatannya dengan bebek daripada dengan ular.

Tahapan Klasifikasi

Tahapan klasifikasi meliputi pencandraan/ identifikasi, pengelompokan, dan pemberian nama kelompok.
a. Pencandraan (identifikasi)
Pencandraan atau identifikasi merupakan pengamatan ciri-ciri atau sifat-sifat makhluk hidup. Hal-hal yang diamati meliputi morfologi, anatomi, fisiologi, kromosom, dan tingkah laku. Contoh pencandraan dengan memperlihatkan data-data berupa: tubuh ditumbuhi rambut, berkaki empat, memiliki dua mata, dan memiliki kelenjar mammae di dada. Data tersebut menunjukkan ciri khas makhluk hidup yang tergolong mamalia.
b. Pengelompokan
Setelah pencandraan, langkah berikut ialah mengelompokkan makhluk hidup yang memiliki banyak kesamaan berdasarkan pencandraan dalam kelompok yang sama. Misalnya, kambing, kelinci, kuda, dan sapi termasuk dalam satu kelompok karena sama-sama merupakan hewan pemakan tumbuhan. Setelah itu, masuk pada tahap yang ketiga, yaitu pemberian nama kelompok.
c. Pemberian nama
Berdasarkan contoh pengelompokan di atas, nama kelompok hewan-hewan tersebut adalah mammalia herbivor. Para ahli taksonomi telah melakukan penelitian terhadap berbagai jenis hewan dan tumbuhan di dunia ini. Mereka telah melakukan tahap-tahap klasifikasi dan akhirnya mampu memberikan nama terhadap makhluk hidup tersebut. Untuk mempermudah mencari nama makhluk hidup yang belum kalian kenal, kalian dapat menggunakan kunci determinasi.

Metode Ilmiah

Metode ilmiah dalam biologi dibedakan menjadi eksperimen dan metode observasi. Untuk menemukan konsep atau teori biologi dari metode eksperimen, kalian harus mengikuti langkah-langkah sebagai berikut.
1.2.1. Perencanaan penyelidikan ilmiah
Diawali dengan rasa ingin tahu yang tinggi, seseorang akan terdorong melakukan perencanaan, pengamatan, dan pengumpulan data yang relevan untuk menjawab rasa keingintahuan tersebut (Gambar 1.3). Sebelum menetapkan bentuk penyelidikan yang akan dilaksanakan, peneliti harus merumuskan tujuan penelitian.

Gambar 1.3. Prosedur dalam metode ilmiah: menentukan Sarcosystis sp. a. Pengamatan sporosit , b. penyaringan sporosit, c.sporosit disentrifugase, d.sporosit Sarcocystis, e. pemberian label, f. penyimpanan sporosit dalam lemari es.
Setelah menentukan tujuan penelitian, langkah-langkah berikut disusun sedemikian rupa sehingga memudahkan peneliti untuk menghimpun data awal penelitian. Setelah data awal terkumpul, dibuat dugaan atau jawaban sementara yang disebut hipotesis. Jawaban sementara makin meningkatkan rasa ingin tahu sehingga peneliti melakukan percobaan untuk membuktikan dugaannya. Percobaan dibuat dengan memperhatikan pembanding atau kontrol dan variabel yang berkaitan terhadap masalah tersebut. Pembanding (kontrol) merupakan suatu perangkat percobaan, adapun variabel  merupakan suatu faktor yang mempengaruhi suatu percobaan. Variabel dapat berupa variabel yang dikendalikan variabel terikat maupun variabel
perlakuan (variabel bebas).
Variabel yang dikendalikan disebut juga variabel bergayut (variabel respons) berkait dengan perubahan yang akan diteliti, variabel bergayut merupakan variabel yang berfungsi sebagai tanggapan terhadap respon yang diberikan. Adapun variabel bebas adalah perlakuan yang ingin dilihat pengaruhnya.
Setelah mengetahui macam variabel, kalian dapat menentukan alat dan bahan yang dibutuhkan untuk mendukung bahan percobaan sesuai dengan tujuan penelitian. Apabila alat dan bahan telah tersedia, kalian harus segera mehnentukan instrumen penelitian.
Berdasarkan tujuan penelitian pula, kalian menetapkan instrumen yang sesuai untuk mendapatkan data yang konkret. Instrumeninstrumen itu akan diperoleh dengan memprediksikan cara menganalisis hubungan antara variabel dan tujuan penelitian tersebut.

Gambar 1.4. Diagram alur penelitian.
Ingat, pada perencanaan penyelidikan ilmiah, kalian telah menentukan suatu hipotesis. Nantinya apabila kalian melaksanakan penyelidikan ilmiah tersebut secara eksperimen, maka kalian dapat mengambil suatu kesimpulan. Kesimpulan yang kalian ambil dapat ditarik dari hipotesis yang telah kalian tetapkan di awal penelitian. Dengan melihat hasil analisis data, kalian dapat menyimpulkan bahwa hipotesis kalian tersebut diterima atau ditolak. Hipotesis kalian diterima apabila hasil analisis penelitian tersebut mendukung hipotesis kalian. Hipotesis kalian ditolak (hipotesis nol) apabila hasil analisis penelitian tersebut bertolak belakang dengan hipotesis kalian. Diagram alur pada suatu penelitian dapat dilihat pada Gambar 1.4.
1.2.2. Pelaksanaan penyelidikan ilmiah dalam bidang biologi
Sebelum merencanakan suatu penelitian, terlebih dahulu diidentifikasi masalah-masalah nyata yang ingin diteliti. Masalah-masalah itu dapat berupa peristiwa yang sedang hangat dibicarakan seperti penyakit DBD, SARS dan flu burung, atau masalah yang sederhana seperti munculnya nyamuk yang kebal (resisten) terhadap obat anti nyamuk.
Kalian dapat mengambil contoh masalah nyamuk modern tersebut untuk diselidiki melalui penelitian ilmiah. Dalam permasalahan nyamuk modern, kalian perlu membatasi penyelidikan pada satu jenis nyamuk tertentu.
Berdasarkan hal itu, kalian akan mengetahui sifat dan ciri khas nyamuk yang dimaksud, termasuk cara perkembangbiakannya. Apabila telah mendapatkan informasi yang lengkap mengenai hal-hal yang berhubungan dengan nyamuk, kalian dapat merumuskan suatu masalah baru mengenai nyamuk.
Setelah itu kalian dapat menentukan suatu hipotesis, misalnya yang berkaitan dengan macam obat anti nyamuk atau berkaitan dengan dosis dan kandungan zat yang ada di dalamnya.
Dari batasan tersebut, kalian dapat mengidentifikasi metode penelitian yang tepat untuk memecahkan masalah tersebut. Metode penelitian yang kalian pilih membutuhkan alat dan bahan tertentu yang menunjang tercapainya tujuan penelitian.
Setelah mempersiapkan bahan dan alat yang diperlukan, kalian dapat melakukan pengumpulan data dengan cara yang tepat. Teknik pengumpulan data antara lain dengan cara pengamatan, percobaan, atau gabungan dari keduanya. Untuk memperoleh hasil yang maksimal, perlu dilakukan suatu percobaan awal dan pengulangan perlakuan (replikasi). Dari hasil pengulangan tersebut akan kalian dapatkan data mentah.
Data mentah yang diperoleh kemudian diolah dan dianalisis sesuai dengan keperluan jenis penelitian. Pengolahan dan analisis datadilakukan dengan perhitungan statistika. Perhitungan statistika menunjukkan apakah perlakuan memberi pengaruh atau memperlihatkan perbedaan yang cukup berarti. Dari perhitungan statistika tersebut kalian sudah dapat menarik suatu kesimpulan. Di samping itu pengaruh faktor lingkungan, biologi dan tingkah laku masyarakat perlu juga diikutsertakan.
1.2.3. Mengkomunikasikan Hasil Penyelidikan Ilmiah
Hasil penelitian harus dapat secara rasional diterima oleh masyarakat luas, dari kalangan awam sampai kalangan ilmuwan. Hasil penelitian diinformasikan dengan bahasa yang mudah dipahami dan disampaikan dengan jelas dalam bentuk laporan ilmiah.
Prosedur penelitian tersebut juga harus diinformasikan dengan jelas agar orang lain dapat melaksanakan penelitian seperti yang kalian kerjakan. Begitu pula dengan cara mengolah dan menganalisis data harus diinformasikan secara lengkap.
Hasil pengolahan data dapat disajikan dalam bentuk tabel, grafik, diagram alur (flow chart), dan peta konsep. Laporan hasil penelitian dapat disajikan menggunakan metode yang sesuai. Dengan media tersebut, peneliti harus dapat menjelaskan data secara lisan dengan baik. Di dalam laporan hasil penelitian, model, hubungan, dan simbol harus sesuai dengan standar internasional dan gunakan secara benar.
Hasil penemuan kalian harus disampaikan menggunakan bahasa dan istilah biologi yang standar atau dibakukan dalam kode internasional sehingga mudah dimengerti oleh peneliti di seluruh dunia. Selanjutnya, peneliti juga harus dapat menyajikan pola hubungan dari peta konsep yang ditemukan kemudian dianalisis lebih lanjut. Setelah itu, peneliti harus mendeskripsikan kecendrungan hubungan, pola, dan keterkaitan variabel yang telah dibuat. Berdasarkan hal-hal tersebut peneliti merumuskan rekomendasi hasil penelitiannya kepada masyarakat.
Hal ini dimaksudkan agar masyarakat mampu melanjutkan penelitian tersebut dengan menggali permasalahan dan mengadakan penelitian mendalam. Umumnya para peneliti mengkomunikasikan penelitiannya dalam suatu jurnal.
Selain metode eksperimen, kalian dapat memperoleh konsep biologi dengan melakukan penelitian metode observasi yang dibedakan menjadi dua, yaitu metode observasi dengan variabel bebas dan metode observasi tanpa variabel bebas.
1.2.3.1.Metode observasi dengan variabel bebas
Metode observasi dengan variabel bebas membutuhkan adanya suatu pengaruh “perlakuan”. Dengan adanya pengaruh “perlakuan”, kalian dapat mengamati akibat yang ditimbulkan oleh pengaruh “perlakuan” tersebut terhadap objek yang kalian teliti. Perbedaan metode observasi ini dengan metode eksperimen adalah pada tipe pengaruh perlakuan yang dikenakan pada objek.
Pada metode eksperimen, perlakuan yang dilakukan dapat kalian kendalikan.
Misalnya, kalian dapat mengatur konsentrasi pupuk Phospat terhadap beberapa kelompok tanaman yang kalian teliti. Adapun dalam metode observasi, pengaruh “perlakuan” tersebut tidak dapat kalian kendalikan. Misalnya, kalian tidak dapat mengatur jumlah curah hujan di suatu areal persawahan pada musim hujan. Meskipun terdapat perbedaan dengan metode eksperimen. Metode observasi dengan variabel bebas juga memiliki persamaan dengannya. Misalnya, pada metode observasi ini diperlukan perlakuan dengan suatu pengulangan sehingga akan diperoleh objek-objek apa saja yang dipengaruhi oleh perlakuan dan apa saja yang tidak.
1.2.3.2. Metode observasi tanpa variabel bebas
Metode ini berbeda dengan metode sebelumnya sebab dilakukan tanpa melibatkan variabel bebas. Oleh karena itu, pengamatan yang dilakukan dapat menggunakan lebih satu objek. Misalnya, kalian dapat melakukan observasi terhadap cara hewan memelihara anaknya.
Secara umum, kalian akan mendapati cara bebek memelihara anaknya. Akan tetapi, lain halnya bebek dengan jenis hewan yang lain, misalnya belut. Apabila induk yang memelihara bebek adalah induk betina maka induk jantan belutlah yang mengerami dan memelihara telur-telur hasil perkawinan dengan induk betina.
Seorang peneliti harus peka terhadap lingkungan sekitarnya. Hal itu menunjukkan kepedulian terhadap masyarakat di sekelilingnya. Hasil penelitian disampaikan secara tertulis pada jurnal, majalah, buletin, ataupun langsung (lisan) kepada masyarakat sekelilingnya. Argumentasi dan pertanyaan diajukan dengan berani dan santun. Contohnya ketika kalian mengadakan pelatihan di lapangan. Semua pendapat yang dikemukakan haruslah ilmiah dan kritis. Berdasarkan hasil penelitian, seorang peneliti harus mengusulkan perbaikan atas suatu usaha atau kondisi yang tidak sesuai dengan hasil penelitiannya. Dia juga harus dapat mempertanggungjawabkan usulan tersebut.
Selama proses penelitian, seorang peneliti harus dapat bekerja sama dengan pihak atau orang lain agar memperoleh data yang benar dan akurat. Kerja sama yang baik akan memudahkan pengumpulan data. Satu sikap yang juga harus dimiliki oleh seorang peneliti adalah jujur terhadap fakta. Kondisi yang sebenarnya di lingkungan dan merupakan hasil penelitian jangan sampai dimanipulasi sehingga menjadi suatu kesimpulan hasil penelitian yang sesuai dengan harapannya. Sebab hal itu akan merugikan peneliti itu sendiri dan
masyarakat pada umumnya. Artinya, dia telah membohongi diri sendiri dengan hasil penelitiannya tersebut. Apabila hasil penelitian tidak menunjukkan hasil maka seorang peneliti harus sabar, jujur, objektif, terbuka, ulet, berpikir kritis dan bertanggung jawab dengan mengulang penelitiannya kembali. Proses penelitian harus dilakukan dengan tekun sampai mendapatkan hasil penelitian.

Biologi Sebagai Ilmu Pengetahuan

Tahukah kalian apakah biologi itu? Biologi berasal dari kata bios, artinya hidup dan logos, artinya ilmu. Biologi adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu tentang makhluk hidup. Biologi mengalami perkembangan yang sangat pesat dan dapat membantu manusia memecahkan permasalahan yang dihadapi dalam kehidupan sehari-hari. Salah satu penelitian model biologi dilakukan dengan menggunakan arcocystis singaporensis yang berasal dari feses ular Phyton untuk mengontrol populasi tikus sawah seperti pada Gambar 1.2.

Gambar 1.2. Penelitian biologi menggunakan Sarcocystis singaporensis yang berasal dari feses ular piton, untuk mengontrol populasi tikus sawah.

Kajian biologi mencakup berbagai tingkat organisasi kehidupan, meliputi sel, jaringan, organ, individu, populasi, ekosistem, bahkan sampai dengan bioma. Tingkat molekul dipelajari dalam biologi molekuler. Dengan demikian, kita  dapat mengetahui tingkat-tingkat metabolisme berbagai jenis makhluk hidup. Biologi sel merupakan ilmu yang membahas organel-organel yang  terkandung dalam sel berkaitan dengan fungsi dan peranannya bagi kehidupan, berkat adanya ketekunan para ilmuwan yang mengkajinya.

Jaringan tubuh makhluk hidup memperoleh perhatian khusus para ahli bidang histologi. Dengan mempelajari histologi, dokter dapat memperbaiki wajah yang rusak karena terbakar melalui operasi. Tingkat organisasi kehidupan berupa organ dapat dipelajari dengan ilmu anatomi dan fisiologi. Adapun ekologi merupakan ilmu yang mempelajari makhluk hidup dalam tingkatan individu (spesies dan koloni), populasi (kumpulan individu dalam suatu tempat dan waktu yang sama), ekosistem (hubungan timbal balik antara faktor biotik dan abiotik lingkungan), serta bioma (gabungan berbagai ekosistem)

Biologi merupakan kelompok ilmu murni (pure science).bKedudukannya sama dengan fisika, kimia, dan matematika. Biologi sebagai ilmu murni berperan dalam pengembangan ilmu terapan (applied science). Misalnya kedokteran, pertanian, dan farmasi. Jadi kalian tidak mungkin dapat menguasai ilmu terapan tersebut tanpa menguasai biologi. Kalian telah mengetahui bahwa biologi berkedudukan sebagai ilmu pengetahuan. Untuk menemukan suatu konsep atau teori maka harus dilakukan suatu penyelidikan ilmiah. Disebut penyelidikan ilmiah jika dilakukan dengan metode ilmiah.

Penelitian Dalam Biologi (Pertanian)

 

Gambar 1.1. Pengelompokan buah-buahan.

Buah-buahan, sayuran dan ikan yang tertata rapi di pasar atau supermarket umumnya disusun berdasarkan jenisnya (Gambar 1.1)
Kalian dapat melihat buah jeruk berbeda dari apel, pir, atau semangka, bahkan antara sekelompok anggur yang satu dengan kelompok anggur lainnya. Demikian juga halnya dengan makhluk hidup di alam ini. Dalam suatu golongan, individu yang satu dengan individu yang lain memiliki kemiripan, tetapi dengan golongan individu yang lain akan memiliki banyak perbedaan. Perbedaan morfologi, anatomi, biokimia, tingkah laku dan peranannya menjadi dasar dalam klasifikasi makhluk hidup.

Standar Kompetensi
Memahami hakekat biologi sebagai ilmu.

Kompetensi Dasar

Mengidentifikasi ruang lingkup biologi.
Mendeskripsikan objek dan permasalahan biologi di berbagai tingkat organisasi kehidupan (molekul, sel, jaringan, organ, individu, populasi, ekosistem, dan bioma).

Tujuan Pembelajaran

Setelah mempelajari Penelitian dalam Biologi (Pertanian), kalian diharapkan dapat:
• Mengidentifikasi karakteristik biologi sebagai pengetahuan dan produk ilmiah.
• Mengidentifikasi langkah-langkah dalam metode ilmiah untuk menemukan konsep biologi.
• Mengidentifikasi sikap ilmiah seorang biologiwan dalam menemukan konsep biologi.
• Mendeskripsikan dasar-dasar klasifikasi makhluk hidup.
• Mendeskripsikan tujuan dan manfaat klasifikasi makhluk hidup.
• Melakukan klasifikasi makhluk hidup dengan menggunakan kunci determinasi sederhana.

Kata-Kata Kunci
Applied science Resisten
Determinasi                                        Semak
Dikotomi                                              Spesies
Herba                                                    Taksonomi
Hipotesis                                             Takson
Kingdom                                              Terna
Klasifikasi                                           Variabel bebas
Pencandraan                                     Variabel bergayut
Pure science Variabel

Pernahkah kalian melakukan suatu penelitian ilmiah? Apa saja yang harus kalian lakukan selama proses penelitian berlangsung? Penelitian hanya dapat dilakukan oleh seseorang yang memiliki sikap ilmiah. Rasa ingin tahu yang tinggi merupakan sikap ilmiah yang mendorong seseorang untuk melakukan penelitian. Sikap ilmiah akan menuntun seseorang untuk melalui tahapan-tahapan terencana dan sesuai prosedur dalam melakukan percobaan (penelitian). Penelitian itu sendiri digunakan untuk memperoleh konsep-konsep suatu ilmu. Biologi, fisika, dan kimia merupakan contoh ilmu pengetahuan alam. Dalam bab ini kalian akan mempelajari penelitian dalam biologi yang akan mempelajari hakikat biologi sebagai ilmu.

Cabang-Cabang Biologi

Biologi mengalami perkembangan yang sangat pesat. Biologi berkembang menjadi cabang – cabang ilmu yang khusus mempelajari sesuatu yang khas. Adapun biologi dikelompokkan menjadi beberapa cabang biologi sebagai berikut :

1.3.1.1. Berdasarkan objek studi

a. botani              : ilmu yang mempelajari seluk – beluk tumbuhan.
b. zoology           : ilmu yang mempelajari seluk – beluk hewan.
c. mikrobiologi : ilmu yang mempelajari kehidupan mikroorganisme (makhluk renik).
Cabang-cabang ilmu lainnya adalah sebagai berikut:
d. mikologi        : ilmu yang mempelajari seluk – beluk jamur (fungi).
e. entomologi   : ilmu yang mempelajari kehidupan serangga.
f. virologi           : ilmu yang mempelajari kehidupan virus dan pengaruhnya terhadap makhluk hidup lain.
g. bakteriologi : ilmu yang mempelajari kehidupan bakteri dan pengaruhnya terhadap makhluk hidup lain.
h. zimologi        : ilmu yang mempelajari kehidupan khamir.

1.3.1.2. Berdasarkan tingkat organisasi

a. sitologi        : ilmu yang mempelajari susunan dan fungsi bagian–bagian dari sel, baik hewan maupun sel tumbuhan.
b. histologi     : ilmu yang mempelajari susunan dan fungsi jaringan tubuh makhluk hidup.
c. organologi : ilmu yang mempelajari organ – organ makhluk hidup.
Cabang-cabang ilmu lainnya adalah sebagai berikut:
d. anatomi     : ilmu yang mempelajari struktur tubuh mahluk hidup.
e. morfologi  : ilmu yang mempelajari struktur luar dan fungsi organ suatu mahluk hidup.
f. fisiologi       : ilmu yang mempelajari proses normal dan fungsi metabolisme (faal) serta kegiatan hidup makhluk hidup
g. embriologi : ilmu yang mempelajari perkembangan makhluk hidup dari telur sampai menjadi embrio (calon individu baru).

1.3.1.3. Berdasarkan persoalan/tema pokok

a. evolusi           : ilmu yang mempelajari perkembangan mahluk hidup dari bentuk–bentuk yang sederhana menjadi bentuk yang paling rumit (sempurna).
b. ekologi           : ilmu yang mempelajari hubungan timbal balik antara mahluk hidup dan lingkungannya.
c. genetika         : ilmu yang mempelajari cara-cara pewarisan sifat individu kepada keturunannya.
d. patologi         : ilmu yang mempelajari penyakit dan pengaruhnya terhadap makhluk hidup.
e. higiene           : ilmu yang mempelajari cara-cara pemeliharaan kesehatan suatu makhluk hidup, terutama manusia.
f. taksonomi      : ilmu yang mempelajari penggolongan makhluk hidup.
g. paleontologi : ilmu yang mempelajari fosil dan bentuk-bentuk kehidupan di masa lampau.

Selain digolongkan berdasarkan hal-hal di atas, biologi dapat juga dibedakan sebagaimana terlihat pada tabel 1.1.
Tabel 1.1. Penggolongan biologi berdasarkan objek: tumbuhan dan hewan Berdasarkan objek studi Berdasarkan tingkat organisasi

Berdasarkan  Objek Studi	Berdasarkan tingkat organisasi dan persoalan
a. Botani b. Zoologi c. Mikrobiologi d. Mikologi e. Entomologi f. Virologi g. Bakteriologi h. Zimologi	a. Sitologi b. Histologi c. Organologi d. Anatomi e. Morfologi f. Fisiologi g. Embriologi h. Evolusi i. Ekologi i. Genetika j. Patologi k. Higiene l. Taksonomi n. Paleontologi

1.3.2. Manfaat biologi dalam berbagai bidang
Biologi juga dapat dimanfaatkan dalam bidang keilmuan lainnya, misalnya kedokteran, pertanian, dan farmasi.

1.3.2.1. Bidang kedokteran

Dahulu orang menganggap penyakit merupakan suatu kutukan dari tuhan atau karena udara buruk. Contohnya, penyakit malaria berasal dari kata mala yang artinya buruk dan aria yang berarti udara. Pengobatan penyakit dahulu umumnya tidak membuahkan hasil yang memuaskan. Sekarang, orang modern akan mencari tahu penyebab penyakit tersebut dan mengusahakan pengobatan atau pencegahannya. Kemajuan bidang kedokteran tidak lepas dari dukungan lmu biologi dan ilmu-ilmu lainnya.
Dengan kemajuan ilmu dan teknologi kedokteran yang sangat pesat, sekarang sudah dapat disembuhkan berbagai macam penyakit, misalnya penyakit  jantung, kanker, dan tumor. Kemajuan ilmu biologi diharapkan dapat  menurunkan tingkat kematian dan meningkatkan gizi makanan.

1.3.2.2. Bidang pertanian

Kemajuan ilmu biologi berperan dalam peningkatan sumber daya pangan, kemajuan teknologi alat pertanian, penggunaan pupuk secara tepat dan pemilihan bibit unggul. Bahkan rekayasa genetika, teknik kloning, pemeliharaan dan pembudidayaan tanaman secara modern (kultur jaringan dan genetika) semakin terkendali.

1.3.2.3. Bidang peternakan

Dengan kemajuan ilmu biologi, inseminasi buatan (kawin suntik), fertilisasi in vitro, dan kloning dengan menghasilkan embrio di luar uterus (rahim) induk betina dalam jumlah tertentu semakin berkembang.

Tahap-Tahap Klasifikasi

Apabila kalian cermati, kalian akan melihat makhluk hidup di alam ini beraneka ragam. Makhluk hidup yang beraneka ragam jenis ini memiliki persamaan dan perbedaan ciri khas. Berdasarkan hal itu, makhluk hidup dapat digolongkan kepada golongan tertentu. Proses pengaturan atau penggolongan makhluk hidup dalam kategori golongan yang bertingkat disebut klasifikasi. Hasil dari proses tersebut berupa sistem klasifikasi.  Klasifikasi mempermudah kita dalam mempelajari dan menyederhanakan obyek studi.

Artinya, mengamati dan mempelajari satu jenis makhluk sudah mewakili semua makhluk yang berada dalam satu tingkat pengelompokan. Cabang biologi yang khusus mempelajari klasifikasi disebut taksonomi.  Pengelompokam makhluk hidup berdasarkan aturan tertentu dikatakan sebagai klasifikasi. Adapun dasar-dasar yang dapat digunakan dalam klasifikasi makhluk hidup seperti berikut ini.

1.4.1. Berdasarkan persamaan dan perbedaan ciri morfologi
Coba kalian amati ayam dan bebek yang berada di lingkungan sekitar kalian, keduanya dikelompokkan dalam unggas karena adanya persamaan ciri morfologi. Tetapi keduanya juga memiliki perbedaan, sehingga ayam dan bebek merupakan golongan berbeda seperti terlihat pada tabel 1.2.

Tabel 1.2. Persamaan dan perbedaan ciri morfologi

Ciri-ciri	Ayam	Bebek
Persamaan: 1. Tulang Belakang 2. Jumlah kaki 3. Jantung 4. Bulu Perbedaan: 1. Paruh 2. Kaki

1.4.2. Berdasarkan peranannya dalam kehidupan manusia
Pengelompokan makhluk hidup dapat dilakukan berdasarkan peranannya dalam kehidupan manusia, yaitu menguntungkan atau merugikan, atau dapat juga berdasarkan fungsinya sebagai tanaman sayuran, obat-obatan, pangan, beracun. Sebagai contoh kelompok tanaman peneduh: akasia, mahoni, asem, talok, dan beringin; kelompok tanaman hias: mawar, melati, anggrek, dan suplir.

Klasifikasi atas dasar peranannya dapat dilakukan oleh siapa saja asalkan pengelompokan tersebut jelas. Contohnya, padi, jagung, singkong, dan sagu dikelompokkan dalam tumbuhan sumber bahan pangan. Contoh lain, yang tergolong hewan ternak antara lain sapi, kambing dan ayam.

1.4.3. Berdasarkan ciri anatomi suatu makhluk hidup
Klasifikasi berdasarkan ciri anatomi lebih ditekankan pada ciri-ciri yang terdapat dalam organ tubuh makhluk hidup atau pada struktur penyusun tubuhnya. Sebagai contoh, klasifikasi berdasarkan anatomi batang tumbuhan:
a. Tumbuhan memiliki kambium pada batang sehingga batang dapat bertambah besar, misalnya jambu, mangga, rambutan, jati, dan jeruk.
b. Tumbuhan yang tidak memiliki kambium batang sehingga batang tidak dapat bertambah besar, misalnya jagung, padi, dan rumput.

Hewan juga dapat diklasifikasikan berdasarkan ciri anatomi. Misalnya, klasifikasi pada hewan berdasarkan ada tidaknya tulang belakang terbagi menjadi Avertebrata (tidak bertulang belakang) dan Vertebrata (bertulang belakang).

1.4.4. Berdasarkan ciri biokimia
Perkembangan ilmu pengetahuan mendorong perkembangan klasifikasi makhluk hidup. Artinya, tidak hanya ciri-ciri yang mudah diamati saja digunakan untuk klasifikasi, namun dapat juga berdasarkan sifat biokimia dalam tubuh makhluk hidup tersebut. Sifat biokimia ini dimulai dari molekul, DNA, dan membran sel yang dapat digunakan sebagai dasar pengelompokan.

Kunci Determinasi

Kunci determinasi digunakan untuk mencari nama tumbuhan atau hewan yang belum diketahui. Kunci determinasi yang baik adalah kunci yang dapat digunakan dengan mudah, cepat serta hasil yang diperoleh tepat. Pada umumnya kunci disusun secara menggarpu (dikotom), memuat ciri-ciri yang bertentangan satu sama lain. Artinya, apabila suatu makhluk hidup memiliki ciri-ciri yang satu, berarti ciri yang lainpasti gugur. Dikenal dua macam kunci determinasi, yaitu kunci determinasi bertakik (Idented Key) dan kunci determinasi paralel (Bracketed Key).
a. Contoh kunci determinasi bertakik:
1. Daun berseling
2.Buah berbiji tunggal
3. Bunga biseksual………………………………………………….Allmania
3. Bunga uniseksual……………………………………………Amaranthus
2.Buah berbiji banyak…………………………………………………..Celosia
1. Daun berhadapan
4. Kepala putik satu…………………………………………..Althernanthera
4. Kepala putik bercabang dua……………………………….Gomphrena
b. Contoh kunci determinasi paralel:
1.a. Daun berhadapan……………………………………………………………..2
1.b. Daun berseling…………………………………………………………………3
2.a. Kepala putik satu…………………………………………..Althernanthera
2.b. Kepala putik bercabang dua……………………………….Gomphrena
3.a. Buah berbiji banyak………………………………………………….Celosia
3.b. Buah berbiji tunggal…………………………………………………………..4
4.a. Bunga biseksual…………………………………………………….Allmania
4.b. Bunga uniseksual………………………………………………Amaranthus
Tugas: buat kunci determinasi (bentuk takik maupun paralel) dari spesimen yang disediakan.
Perhatikan petunjuk pembuatannya sebagai berikut:
a. Pilihlah ciri-ciri khas yang dapat merupakan ciri kontras dari spesimen yang akan dibandingkan, yang mudah dilihat secara makroskopis dan bersifat tetap.
b. Siapkan Tabel Pembanding (lihat contoh)
c. Pada setiap pasang pernyataan, pakailah istilah yang paralel dan bersifat komparatif. Hindarkan pemakaian kalimat yang bersifat negatif.
d. Hindarkan pengukuran yang tumpang tindih (overlapping).
Contoh Tabel Pembanding

No.	Spesimen 1	Spesimen 2	Spesimen 3	Spesimen 4
1. Habitus	liana	semak	herba	semak
2. Susunan daun	berhadapan	berseling	roset	berhadapan
3. Jumlah daun kelopak	7-10	5	5	3
4. Jumlah Benangsari	7	4	10	5
5. Tipe Buah	kotak	buni	kotak	kotak

Berdasarkan Tabel Pembanding dapat dibuat kunci bertakik dan kunci paralel sebagai berikut.
a. Kunci bertakik
1. Herba
2. Daun roset, benangsari 10…………………………………….spesimen 3
2. Daun berhadapan, benangsari 5……………………………spesimen 4
1. Liana atau semak
3. Daun berhadapan, benangsari 7……………………………spesimen 1
3. Daun berseling, benangsari 5………………………………..spesimen 2
b. Kunci paralel
1.a. Herba……………………………………………………………………………….2
1.b. Herba atau liana…………………………………………………………………3
2.a. Daun roset, benangsari 10……………………………………spesimen 3
2.b. Daun berhadapan, benangsari 5……………………………spesimen 4
3.a. Daun berhadapan, benangsari 7……………………………spesimen 1
3.b. Daun berseling, benangsari 5………………………………..spesimen 2

Macam-Macam Klasifikasi

Klasifikasi bermanfaat untuk mengetahui hubungan kekerabatan antara  makhluk hidup yang beraneka ragam. Hewan atau tumbuhan yang masih dekat hubungan kekerabatannya mempunyai banyak persamaan ciri morfologi. Ada beberapa macam sistem klasifikasi, di antaranya sistem klasifikasi alami, sistem klasifikasi buatan dan sistem klasifikasi filogenik.

1.9.1 Sistem klasifikasi alami

Merupakan suatu cara pengelompokan makhluk hidup berdasarkan banyaknya persamaaan ciri morfologi yang dimiliki. Pengamatan dilakukan menggunakan mata telanjang dengan mengamati bentuk luar tubuh suatu makhluk hidup, antara lain warna, ukuran tubuh, tinggi/pendek, bentuk daun, bentuk paruh, bentuk kaki dan bentuk batang.
Penganut sistem ini adalah Aristoteles (384-322 SM). Aristoteles seorang ahli filsafat Yunani yang mengelompokkan tumbuhan berdasarkan jumlah kotiledon, ada tidaknya mahkota bunga, dan letak bakal buah. Selain beliau, Theophrastus (370-285 SM) yang disebut Bapak Botani dengan karyanya berjudul “History of Plants” yang berisi pembagian dunia tumbuhan menjadi empat kelompok, antara lain:
Pohon: tumbuhan yang memiliki batang berkayu, misalnya pohon mangga dan pohon jeruk.
Semak/Perdu: tumbuhan berkayu, memiliki banyak ranting dan bercabang pendek, misalnya tanaman pagar atau teh-tehan.
Setengah Semak/Setengah Perdu: tumbuhan berbatang rendah dengan percabangan banyak dan mudah patah, misalnya tanaman cabai dan tanaman melati.
Herba/Terna: tanaman yang memiliki batang berair atau berbatang lunak, misalnya tanaman bayam, kangkung atau sawi.
Kelebihan sistem ini ialah identifikasi yang mudah. Pengelompokan makhluk hidup yang kurang dikenal masih mungkin dilakukan dalam sistem klasifikasi ini. Sistem ini juga relatif lebih stabil karena tidak akan berubah oleh perubahan perkembangan pengetahuan.

1.9.1.1. Sistem klasifikasi buatan

Sistem klasifikasi buatan (artifisial) adalah pengelompokan makhluk hidup yang didasarkan atas adanya beberapa persamaan ciri morfologi, alat reproduksi, lingkungan tempat tumbuh, dan daerah penyebarannya tanpa memperhatikan kesamaan struktur yang mungkin memperlihatkan hubungan kekerabatan. Misalnya kupu-kupu dan kelelawar merupakan satu kelompok karena keduanya dapat terbang. Penganut sistem klasifikasi ini adalah John Ray (1627-1705), seorang naturalis Inggris yang menuangkan pendapatnya dalam “Historia Plantarum”, berisi 1800 jenis tumbuhan yang menggunakan ciri bunga, batang dan akarnya. Klasifikasi ini kurang teratur dan tidak disertai dengan tata nama. Kelebihan sistem ini adalah semua orang dapat melakukan pengelompokan makhluk hidup dengan menentukan sendiri aturan yang digunakan. Dengan demikian, dasar yang digunakan untuk pengelompokan antar orang yang berbeda akan berbeda pula.

1.9.1.2. Sistem klasifikasi filogenik

Pengelompokan berdasarkan jauh dekatnya hubungan kekerabatan antar takson (kelompok). Charles Robert Darwin (1859) dalam bukunya “ On the Origin of Species by Means of Natural Selection” mengkaitkan antara klasifikasi dan evolusi. Dasar pemikiran Darwin adalah setiap makhluk hidup mengalami perubahan sehingga sifat/cirinya berbeda dengan sifat/ciri nenek moyangnya.
Kelebihan sistem klasifikasi ini adalah dapat diketahui adanya hubungan filogenik antar makhluk hidup yang berada dalam satu kelompok. Selain itu, banyak informasi yang dapat diperoleh, misalnya anggota kelompok dapat ditambah dengan mudah dan kebanyakan makhluk hidup dalam kelompok memiliki ciri dasar yang diturunkan.
Carolus Linnaeus (1707-1778), sarjana kedokteran dari Swedia yang sangat besar perhatiannya terhadap bidang botani, menganut sistem klasifikasi buatan. Linnaeus menyatakan bahwa makhluk hidup  yang memiliki persamaan paling banyak digolongkan dalam tingkatan yang sama, mengenal adanya tingkatan pengelompokan makhluk hidup yang disebut takson.  Anggota-anggota dalam tingkatan takson yang semakin tinggi mempunyai persamaan semakin sedikit. Sebaliknya, makin rendah tingkatan takson, maka semakin banyak persamaannya. Umumnya kelompok (takson) dari tinggi ke rendah adalah sebagai berikut:
Kingdom (Dunia)
Phylum (Filum) atau Division (Divisi)
Classis (Kelas)
Ordo (Bangsa)
Familia (Suku)
Genus (Marga)
Species (Spesies/Jenis)
Berikut ini adalah Tabel 1.3 tentang contoh klasifikasi pada tumbuhan
dan hewan.
Tabel 1.3.Klasifikasi tumbuhan dan hewan

Tumbuhan	Takson	Hewan
Plantae	Kingdom	Animalia
Spermatophyta	Phylum/Division	Chordata
Angiospermae	Sub Phylum/Sub Division	Vertebrata
Dicotyledoneae	Classis	Mammalia
Rutales	Ordo	Theria
Rutaceae	Familia	Marsupialia
Citrus	Genus	Marcapus
C.macrocarpa (J. keprok)	Species	M. kangaroo (Kangguru

Linnaeus juga memelopori cara pemberian nama makhluk hidup  menggunakan sistem penamaan yang dikenal dengan sistem binomial nomenklatur (sistem tata nama ganda). Ketentuan penamaan tersebut adalah sebagai berikut:
a. Nama ilmiah makhluk hidup ditulis dalam bahasa Latin atau bahasa asing yang dilatinkan. Contohnya, nama ilmiah melinjo adalah Gnetum gnemon yang berasal dari bahasa Melayu gnemu.
b. Setiap nama jenis terdiri atas dua suku kata. Kata pertama menunjukkan nama genus, sedangkan kata kedua menunjukkan keterangan jenis/spesies (misalnya mammosum= seperti mammae). Contohnya nama ilmiah harimau adalah Felis tigris dan nama ilmiah padi adalah Oryza sativa.
c. Huruf pertama pada kata pertama ditulis dengan huruf kapital, misalnya Felis dan Oryza. Adapun huruf pertama pada kata kedua ditulis dengan huruf kecil, misalnya tigris dan sativa.
d. Nama jenis makhluk hidup dicetak miring, misalnya Oryza sativa atau dapat juga digarisbawahi, misalnya Felis tigris.
e. Nama varietas ditulis sebagai kata ketiga, misalnya Oryza sativa glutinosa, yaitu nama lain padi varietas ketan.
Beberapa alternatif sistem klasifikasi menggunakan sistem dua dunia, sistem tiga dunia, sistem empat dunia, dan sistem lima dunia.
Sistem dua dunia dikategorikan dalam dunia hewan (animalia), makhluk hidup yang tidak dapat membuat makanan sendiri, memerlukan makhluk hidup lain sebagai sumber makanannya, dan dapat melakukan gerak berpindah tempat; dan dunia tumbuhan (plantae), makhluk hidup yang dapat membuat makanan sendiri dengan bantuan sinar matahari, mengubah senyawa anorganik menjadi senyawa organik, kelompok ini tidak dapat berpindah tempat meskipun dapat melakukan gerak yang terbatas.
Sistem tiga dunia disusun berdasarkan cara makhluk hidup memperoleh makanan yang dikemukakan oleh Ernst Haeckel (1866, Bangsa Jerman). Sistem ini terdiri atas kingdom protista (mikroorganisme), kingdom plantae dan kingdom animalia.
Sistem klasifikasi berdasarkan data sekuen dari RNA ribosom (rRNA) membagi makhluk hidup hidup ke dalam tiga domain yaitu Bakteria, Archaea dan Eukarya. Anggota domain Bakteria dan Archaea ialah makhluk hidup prokariot, sedangkan domain Eukarya ialah makhluk hidup eukariot. Domain Eukarya terdiri dari 5 dunia, yaitu protista, chromista, fungi, plantae, dan animalia.
Sistem lima dunia dikemukakan oleh Robert H. Whittaker (1969), meliputi kingdom monera (prokariotik, inti sel tidak bermembran = ganggang hijau biru dan bakteri), kingdom protista, kingdom fungi (cendawan), kingdom plantae dan kingdom animalia. Klasifikasi disusun berdasarkan struktur organisasi internal sel, struktur organisasi sel, dan tipe nutrisi sel. Sistem ini yang paling sering digunakan untuk mengklasifikasikan makhluk hidup hidup.

Struktur Sel Prokariotik dan Eukariotik

Istilah sel pertama kali dikemukakan oleh Robert Hooke, Ilmuwan Inggris, pada tahun 1665 yang berarti ruangan kosong. Ia meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop yang terdiri atas ruangan-ruangan yang dibatasi oleh dinding. Hal tersebut benar karena sel-sel gabus merupakan sel-sel yang telah mati sehingga di dalam sel tersebut kosong, tidak berisi.
Pada tahun 1839, seorang biolog Perancis, Felix Durjadin meneliti beberapa jenis sel hidup dan menemukan isi dalam rongga sel yang penyusunnya disebut sarcode. Johanes Purkinje (1789-1869) mengadakan perubahan nama Sarcode menjadi protoplasma. Max Schultze (1825-1874), seorang anatomi mengemukakan protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan.
Theodore Schwann (1801-1881), seorang pakar zoologi Jerman, meneliti secara cermat dan intensif sel-sel hewan; dan Mathias Schleiden (1804-1881), pakar botani Jerman meneliti sel-sel tumbuhan. Berdasarkan hasil pengamatannya, kedua peneliti tersebut mengemukakan bahwa baik tubuh hewan maupun tubuh tumbuhan terdiri atas sel-sel.
Robert Brown (1831), seorang biolog Skotlandia, menemukan benda kecil yang melayang-layang dalam protoplasma. Benda tersebut diberi nama Inti (Nukleus). Sedangkan Rudolf Virchow mengatakan sel berasal dari sel “Omnis Cellula Cellula”. Dengan demikian sel merupakan kesatuan hereditas.
Perkembangan pengetahuan tentang sel tidak terlepas dari perkembangan ilmu di bidang lainnya. Dengan teknik pewarnaan secara histokimia dan penggunakan mikroskop elektron, terungkap bahwa di dalam sitoplasma, terdapat berbagai macam organel (organ kecil).
Semua sel mempunyai sifat-sifat dasar secara umum. Semua sel dibatasi oleh membran plasma. Di dalamnya terdapat bahan semicair yang dinamakan sitosol yang mengandung organel-organel. Semua sel mengandung kromosom, yang membawa gen-gen (DNA, asam nukleat deoksiribosa). Semua sel mengandung ribosom yang merupakan organel kecil yang berfungsi membentuk protein menurut instruksi dari gen.
Berdasarkan keadaan intinya, sel dibedakan dalam dua macam, yaitu: sel prokariotik dan sel eukariotik. Pada sel prokariotik, materi inti (DNA) terdapat dalam nukleoid yang tidak dibatasi oleh membran inti. Contoh sel prokariotik ialah bakteri, dan gangang biru yang termasuk Monera. Sedangkan pada sel eukariotik terdapat membran inti, yang memisahkan materi inti (DNA dan protein histon membentuk kromosom) dari sitoplasma. Sel eukariotik dijumpai pada Tumbuhan,
Hewan, Cendawan, dan Protista. Sel bakteri dibatasi oleh membran plasma. Di dalamnya terdapat nukleoid (DNA) tanpa dibatasi oleh membran inti, dan ribosom (lihat Gambar 2.1 Di sebelah luar dari membran plasma terdapat dinding sel yang disusun oleh peptidoglikan (kompleks gula dan protein). Pada sebagian bakteri sel tersebut dibungkus oleh kapsul (disusun oleh gula). Bakteri mempunyai alat gerak berupa flagel. Pada permukaan sel bakteri terdapat pili yang dapat  digunakan untuk menempel pada substratnya. Pada bakteri fotosintetik dan ganggang hijau biru terdapat klorofil yang tersebar dalam sitoplasma, tanpa  membran yang membatasinya dengan bagian sel lainnya. Jadi, sel prokariotik ada yang mempunyai klorofil tetapi tidak dalam kloroplas (plastid yang berwarna
hijau). Sel prokariotik mempunyai ukuran yang jauh lebih kecil (kurang lebih sepersepuluhnya) dari sel eukariotik.

Gambar 2.1 Sel bakteri prokariotik (Campbell et al, 2006).
Pada sel tumbuhan, sel hewan, dan sel eukariotik lainnya, selain membran plasma yang membatasi sel dengan lingkungan luarnya, juga terdapat sistem membran dalam (internal) yang membatasi organelorganel di bagian dalam sel dengan sitoplasma (lihat Gambar 2.2). Nukleus (inti) dibatasi oleh membran inti sehingga bahan-bahan yang ada di dalamnya terpisah dari sitoplasma. Vakuola terpisah dari sitoplasma karena dibatasi oleh membran (tonoplas). Demikian juga pada organel bermembran lainnya, yang terpisah satu sama lain sehingga masing-masing organel menyelenggarakan reaksi-reaksi kimia secara terpisah. Dengan kata lain, sel eukariotik telah mengalami kompartementasi, terbagi dalam beberapa ruang.

Gambar 2.2. Sel eukariotik dengan organelnya (Campbell et al, 2006).
Secara ringkas, perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik dapat dilihat pada Tabel 2.1
Tabel 2.1. Perbedaan sel prokariotik dan sel eukariotik

Struktur	Prokariotik	Eukariotik
Membran nukleus Membran plastida Nukleus Plastida Mitokondria Badan Golgi DNA RNA Histon Pigmen	- - + - - - + + - +	+ + + +/- + + + + + +

Keterangan: – (tidak ada); + (ada)
Berdasarkan jumlah kromosom dan fungsinya, sel dibedakan ke dalam dua kelompok, yaitu sel somatik dan sel reproduktif. Sel somatik merupakan sel-sel penyusun tubuh, dengan jumlah kromosom 2n (diploid). Dalam proses pertumbuhan makhluk hidup multiseluler sel somatik mengalami proses pembelahan mitosis. Sel reproduktif berfungsi untuk perbanyakan makhluk hidup secara seksual. Sel ini dibentuk melalui proses meiosis sehingga mempunyai jumlah kromosom n (haploid).
Bagian sel ada yang bersifat hidup dan ada yang mati. Bagian sel yang hidup dikenal sebagai protoplasma, terdiri atas inti dan sitoplasma. Bagian mati berupa dinding sel dan isi vakuola.
Sel-sel pada tubuh hewan dan tumbuhan termasuk dalam golongan sel eukariotik, sedangkan pada mikroorganisme ada yang eukariotik misalnya protozoa, protista, dan fungi. Ada pula yang bersifat prokariotik misalnya pada bakteri dan ganggang biru.

Struktur dan Fungsi Organel Sel

Sel merupakan kesatuan struktural dan fungsional penyusun makhluk hidup yang dapat memperbanyak diri. Aktivitas yang ada dalam sel terjadi dalam organel-organel yang mendukung fungsi-fungsi tertentu. Adapun fungsi dari bagian-bagian penyusun sel adalah sebagai berikut:
2.2.1. Dinding sel
Dinding sel bersifat permeabel, berfungsi sebagai pelindung dan pemberi bentuk tubuh. Sel-sel yang mempunyai dinding sel antara lain: bakteri, cendawan, ganggang (protista), dan tumbuhan. Kelompok makhluk hidup tersebut mempunyai sel dengan bentuk yang jelas dan kaku (rigid). Pada protozoa (protista) dan hewan tidak mempunyai dinding sel, sehingga bentuk selnya kurang jelas dan fleksibel, tidak kaku. Pada bagian tertentu dari dinding sel tidak ikut mengalami penebalan dan memiliki plasmodesmata (Gambar 2.3), disebut noktah (titik).

Gambar 2.3 Noktah pada batang pinus (A) dan Plasmodesmata (B)
(Campbell et al, 2006).
2.2.2. Membran plasma
Membran plasma membatasi sel dengan lingkungan luar, bersifat semi/selektif permeabel, berfungsi mengatur pemasukan dan pengeluaran zat ke dalam dan ke luar sel dengan cara difusi, osmosis, dan transport aktif. Membran plasma disusun oleh fosfolipid, proten, kolesterol, dl.
2.2.3. Sitoplasma
Sitoplasma merupakan cairan sel yang berada di luar inti, terdiri atas air dan zat-zat yang terlarut serta berbagai macam organel sel hidup. Organel-organel yang terdapat dalam sitoplasma antara lain:
a. Retikulum Endoplasma (RE) berupa saluran-saluran yang dibentuk oleh membran (Gambar 2.4). RE terbagi dua macam, yaitu RE halus dan RE kasar.
Gambar 2.4 Retikulum Endoplasma
(Campbell, et al 2006).
Pada RE kasar terdapat ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis protein. Sedangkan pada RE halus tidak terdapat ribosom, berfungsi sebagai tempat sintesis lipid.
b. Ribosom terdiri atas dua unit yang kaya akan RNA, berperan dalam sintesis protein. Ribosom ada yang menempel pada RE kasar dan ada yang terdapat bebas dalam sitoplasma.
c. Mitokondria memiliki membran rangkap, membran luar dan membran
dalam. Di antara kedua membran tersebut terdapat ruang antar membran. Membran dalam berlekuk-lekuk disebut krista yang berfungsi untuk memperluas bidang permukaan agar proses penyerapan oksigen dan pembentukan energi lebih efektif. Pada bagian membran dalam terdapat enzim ATP sintase yang berfungsi sebagai tempat sintesis ATP. Fungsi mitokondria ini adalah tempat respirasi aerob.

Gambar 2.5. Mitokondria
(Campbell, et al 2006).

d. Lisosom berupa butiran kecil/bundar, berisi enzim pencerna  yang berfungsi dalam pencernaan intrasel.
e. Aparatus Golgi (Badan Golgi) berupa tumpukan kantung-kantung pipih, berfungsi sebagai tempat sintesis dari sekret (seperti getah pencernaan, banyak ditemukan pada sel kelenjar), membentuk protein dan asam inti (DNA/RNA), serta membentuk dinding dan membran sel.
f. Plastida
Berbentuk bulat cakram yang ditemukan pada tumbuhan, terbagi atas tiga macam:
- Leukoplas = Amiloplas: plastida yang tidak berwarna, dapat membentuk dan menyimpan butir-butir zat tepung/pati.
- Kromoplas adalah plastida berwarna selain hijau, karena adanya pigmen: melanin (hitam), likopin (merah), xantophil (kuning), karoten (jingga), fikosianin (biru), dan fikoeritrin (coklat).
- Kloroplas merupakan plastida berwarna hijau, karena mengandung zat hijau daun (klorofil), terdiri atas: klorofil a (warna hijau biru=C55H72O5N4Mg) dan klorofil b (warna hijau kuning=C55H70O6N4Mg).

Gambar 2.6. Kloroplas (Campbell, et al 2003).
g. Vakuola berbentuk rongga bulat, berisi senyawa kimia tertentu atau sisa produk metabolisme sel, yang mengandung berbagai macam zat sesuai pada jenis selnya. Misalnya dapat berisi garam nitrat pada tanaman tembakau, tanin pada sel-sel kulit kayu, minyak eteris pada kayu putih dan mawar, terpentin pada damar, kinin pada kina, nikotin pada tembakau, likopersin pada tomat, piperin pada lada.
h. Nukleus (Inti sel) dibatasi oleh membran inti, mengandung benang-benang kromatin dan nukleolus (anak inti sel). Membran inti terdiri atas dua lapis dan mempunyai pori. Benang-benang kromatin akan memendek pada waktu proses pembelahan sel membentuk kromosom. Nukleus berfungsi mengatur segala aktivitas yang terjadi dalam sel (Gambar 2.7).

Gambar 2.7. Nukleus dan Retikulum Endoplasma kasar
(Campbell, et al 2006).

Perbedaan Sel Tumbuhan dan Sel Hewan

Data observasi dengan menggunakan mikroskop cahaya pada sediaan sel daun tumbuhan (Elodea sp) dan sel epitel pipi manusia diperoleh hasil sesuai Tabel 2.2.
Tabel 2.2. Perbandingan sel Elodea dan sel epitel pipi

No	Bagian sel	Elodea, Hydrilla, Valesneria	Sel epitel pipi
1 2 3 4 5	Sitoplasma Inti/nukleus Kloroplas Dinding sel Membran sel	Ada Ada Ada Ada Ada	Ada Ada Tidak ada Tidak ada Ada

Dari Tabel 2.2 kalian dapat mengetahui persamaan antara sel hewan dan sel tumbuhan, yaitu bagian-bagian yang dijumpai pada sel Elodea dan epitel pipi (sebutkan!) Demikian juga kalian dapat mengetahui ciri-ciri khas tumbuhan, yaitu bagian-bagian yang dijumpai pada sel Elodea tetapi tidak dijumpai pada sel epitel pipi. Dengan adanya kloroplas pada sel Elodea maka tumbuhan ini dapat mensintesis makanannya sendiri melalui proses fotosintesis. Demikian juga adanya dinding sel pada sel Elodea menjadikan bentuk selnya lebih jelas dibandingkan pada sel pipi.
Jika kalian amati secara cermat, kloroplas, dan inti sel Elode terletak di pinggir dekat ke dinding sel. Hal ini disebabkan dibagian tengah dari sel tumbuhan terdapat adanya vakuola besar yang terletak di tengah-tengah sel (disebut vakuola sentral), sedangkan pada sel hewan tidak teramati adanya vakuola sentral, karena ukuran vakuolanya kecil.
Karena sel hewan tidak mempunyai kloroplas (plastid) maka tidak dapat melakukan fotosintesis sehingga energi yang diperolehnya bukan dari cahaya matahari, tetapi berasal dari makanan. Dalam sel hewan, organel yang disebut lisosom (karena ukurannya kecil maka tidak dapat diamati dengan mikroskop cahaya) berfungsi mencerna makanan yang diabsorbsi oleh sel. Organel ini tidak dijumpai pada sel tumbuhan.
Apabila kita mengamati reproduksi seksual pada sel hewan dan sel tumbuhan maka pada saat proses pembelahan sel terdapat adanya sentriol dekat inti sel hewan. Organel ini umumnya tidak terdapat pada sel tumbuhan. Gamet jantan pada hewan mempunyai flagel, sedangkan pada pada tumbuhan tingkat tinggi tidak berflagel.
Berdasarkan pengamatan dan keterangan tersebut, kita dapat menyebutkan perbedaan antara sel tumbuhan dan sel hewan, Perbedaan kedua makhluk hidup tersebut dapat dilihat pada Tabel 2.3.
Tabel 2.3. Perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan

Ciri	Sel Tumbuhan	Sel Hewan
Dinding sel Bentuk sel Butir plastida Asal energi Vakuola Sentriol Flagel	Tetap Ada Fotosintesis Vakuola besar (Sentral) Tidak ada Tidak ada	Tidak ada Bervariasi Tidak ada Makanan Lisosom Ada

Ciri-Ciri Makhluk Hidup bagian 2

Selain ada perbedaan, antara hewan dan tumbuhan juga mempunyai banyak persamaan yang merupakan ciri makhluk hidup. Ciri-ciri makhluk hidup antara lain: memerlukan makanan (nutrisi), bernafas (respirasi), ekskresi, sintesis, tumbuh dan berkembang, regulasi, reproduksi, iritabilitas, adaptasi, interaksi dengan lingkungan, serta bentuk dan ukuran tertentu, terdiri dari sel.
a. Nutrisi
Makhluk hidup memerlukan makanan dan memilih jenis makanan yang sesuai dengan kondisi tubuhnya. Makanan tersebut akan mengalami proses pemecahan secara enzimatis untuk mendapatkan energi dalam melakukan aktivitas, penyusun sel-sel, dan mengganti bagian yang rusak. Makanan yang diperlukan untuk melaksanakan aktivitas hidup disebut nutrisi.
b. Respirasi
Respirasi atau pernafasan adalah proses penyederhanaan senyawa kimia dari zat makanan untuk mendapatkan energi. Pernafasan dapat terjadi secara:
* Aerob (memerlukan oksigen)
* Anaerob (tidak menggunakan oksigen, melalui proses fermentasi).
c. Ekskresi
Pengeluaran senyawa-senyawa kimia sisa metabolisme yang tidak berguna bagi tubuh makhluk hidup, dan bila terdapat dalam tubuh akan bersifat toksik (meracuni).
d. Sintesis
Dalam tubuh terjadi perubahan dari suatu senyawa ke senyawa lain untuk kepentingan penyusun tubuh, memelihara kelangsungan hidup, dan mempertahankan tubuh dalam berinteraksi dengan lingkungan. Penyusunan senyawa kimia dalam tubuh untuk aktivitas hidup dinamakan sintesis.
e. Pertumbuhan dan perkembangan Pertumbuhan merupakan proses bertambahnya volume dan jumlah sel serta jumlah senyawa kimia dalam tubuh yang bersifat irreversible (tidak kembali ke asal) pada jangka waktu tertentu. Perkembangan adalah pertumbuhan yang diikuti dengan berubah
sifat menuju kedewasaan. Sedangkan diferensiasi adalah pertumbuhan sel diikuti dengan spesialisasi (fungsi khusus) sel.
f. Regulasi
Pengaturan baik secara kuantitas maupun kualitas pada setiap saat terhadap sruktur suatu sistem metabolisme dalam makhluk hidup disebut dengan regulasi.
g. Iritabilitas
Iritabilitas dimaksudkan sebagai kemampuan makhluk hidup menerima rangsang dan sanggup mengadakan respons terhadap rangsangan tersebut.
h. Reproduksi
Proses bertambahnya jumlah individu yang berperan untuk kelestarian keturunannya disebut reproduksi.
i. Adaptasi
Penyesuaian diri dengan keadaan lingkungan pada waktu yang relatif pendek disebut toleransi, sedangkan toleransi yang berlangsung dalam waktu yang relatif panjang disebut adaptasi.
j. Interaksi
Untuk menjaga stabilitas hidupnya atau mempertahankan hidupnya makhluk hidup harus bersaing dengan individu lain. Persaingan terjadi dalam mendapatkan tempat hidup, makanan, cahaya dan lainnya.
k. Makhluk hidup memiliki bentuk dan ukuran tertentu, dan terdiri dari
sel
Makhluk hidup sangat bervariasi baik jenis maupun bentuk serta ukurannya, tetapi setiap jenis menunjukkan bentuk yang spesifik serta ukuran tertentu pula. Variasi dalam satu jenis tidak dapat menghilangkan bentuk spesifiknya. Makhluk hidup memiliki kesamaan yaitu tersusun oleh sel.
Bagaimana dengan virus? Apakah virus merupakan makhluk hidup atau benda mati ? Virus terdiri dari asam nukleat (DNA/RNA) yang dibatasi oleh mantel protein, bukan merupakan sel. Virus dapat dikristalkan (ciri benda mati). Virus memiliki sifat makhluk hidup, yaitu: dapat berkembangbiak dan beradaptasi dengan melalui mutasi. Namun demikian virus hanya dapat hidup dan berkembangbiak dalam tubuh makhluk hidup. Dalam media buatan virus tidak dapat hidup dan berkembangbiak. Oleh karena itu, sebagian ahli biologi menempatkan virus sebagai ’jembatan’ antara yang mahkluk hidup dan benda mati.

Rangkuman (Struktur dan Fungsi Sel)

Sel pertama sekali ditemukan Ilmuwan Inggris, Robert Hooke (1665) dengan meneliti sayatan gabus di bawah mikroskop yang terdiri dari ruangan-ruangan yang dibatasi oleh dinding disebut sel. Pada tahun 1839, seorang biolog Perancis, Felix Durjadin menemukan isi penyusun dalam rongga sel disebut sarcode. Johanes Purkinje (1789-1869) mengadakan perubahan nama sarcode menjadi protoplasma.
Theodore Schwann (1801-1881), seorang pakar zoologi Jerman dan Mathias Schleiden (1804-1881), pakar botani Jerman mengemukakan bahwa tubuh hewan dan tumbuhan terdiri atas sel-sel. Robert Brown (1831), seorang biolog Skotlandia menemukan inti (nukleus). Max Schultze (1825-1874), seorang pakar anatomi mengemukakan protoplasma merupakan dasar fisik kehidupan. Rudolf Virchow mengatakan sel berasal dari sel “Omnis Cellula Cellula”.
Sel dibedakan atas beberapa bentuk, diantaranya berdasarkan keadaan inti sel (sel eukariotik dan prokariotik), berdasarkan keadaan kromosom dan fungsinya (sel somatik dan reproduktif), berdasarkan sifatnya (bagian hidup dan bagian yang mati).
Sel tumbuhan terdiri atas: dinding sel, membran plasma, sitoplasma, dan organel-organel (retikulum endoplasma kasar dan halus, ribosom,  mitokondria, apartus golgi, plastida, vakuola sentral dan nukleus). Sedangkan sel hewan terdiri atas membran sel, sitoplasma dan organel-organel (retikulum endoplasma kasar dan halus, ribosom, mitokondria, lisosom, aparatus golgi, vakuola, dan nukleus).
Perbedaan sel tumbuhan dan sel hewan adalah sel tumbuhan bentuknya tetap, terdiri dari dinding sel yang mengandung selulosa, terdapat butir plastida, dan vakuola sentral yang besar, tidak ada lisosom dan sentriol. Sedangkan sel hewan bentuknya bervariasi, tidak ada butir plastida, vakuola kecil, terdapat lisosom dan sentriol.
Makhluk hidup memiliki ciri-ciri utama sebagai berikut: dapat melakukan nutrisi, transportasi, respirasi, ekskresi, sintesis, pertumbuhan dan perkembangan, regulasi, iritabilitas, reproduksi, adaptasi, interaksi, memiliki bentuk dan ukuran tertentu, serta terdiri dari sel. Virus merupakan ’jembatan’ antara makhluk hidup dan benda mati.

Rangkuman Bab Penelitian Biologi

Biologi merupakan ilmu murni. Biologi adalah ilmu yang mempelajari segala sesuatu yang menyangkut makhluk hidup. Pelaksanaan suatu penelitian tidak pernah lepas dari langkah-langkah yang mendukung hasil penelitian. Langkah-langkah penelitian disebut metode ilmiah, terdiri atas: identifikasi masalah, observasi atau pengumpulan data informasi, menyusun hipotesis (jawaban sementara), perencanaan percobaan berdasarkan hasil observasi,
pengumpulan data dan analisis. Selanjutnya tahap terakhir adalah kesimpulan.
Sikap ilmiah dalam kinerja ilmiah bermanfaat untuk menentukan konsep-konsep biologi. Sikap ilmiah yang harus dimiliki oleh seorang biologiwan antara lain jujur, memiliki rasa ingin tahu, sesuai dengan fakta, berani dan santun, dan dalam melakukan penelitian harus tekun agar hasil yang diperoleh maksimal.
Objek tingkat organisasi dan persoalan/tema yang dipelajari dalam biologi mulai dari tingkat kecil berupa susunan molekul dan sel sampai tingkat tertinggi yaitu bioma.
Klasifikasi adalah suatu cara mengelompokkan segala sesuatu (objek, organisme, dan lain-lain) berdasarkan aturan tertentu. Tahap klasifikasi, yaitu pencandraan (identifikasi), pengelompokan, dan pemberian nama. Tujuan klasifikasi adalah menyederhanakan objek (penelitian). Sistem klasifikasi berdasarkan pendekatannya dibedakan menjadi sistem alami, sistem buatan dan sistem filogenik.
Klasifikasi menurut Carolus Linnaeus menggunakan sistem peralihan alami > buatan. Dalam klasifikasi ini, Linnaeus menyertakan tatacara dalam pengelompokan dengan aturan pemberian tata nama ganda yang dikenal sebagai Binomial Nomenklatur. Setiap satu spesies memiliki satu nama untuk tiap tingkatan takson. Urutan takson dari tingkat rendah sampai yang tinggi adalah spesies (jenis), genus (marga), familia(suku), ordo(bangsa), kelas, divisi/filum, kingdom(dunia) dan domain.
Beberapa alternatif sistem klasifikasi menggunakan sistem dua dunia, sistem tiga dunia, sistem empat dunia, dan sistem lima dunia. Sistem dua dunia dikategorikan dalam hewan (animalia) dan tumbuhan (plantae). Sistem tiga dunia terdiri atas protista (mikroorganisme), plantae dan animalia.Sistem empat dunia terbagi atas monera, fungi (cendawan), plantae dan animalia, dan sistem lima dunia terbagi atas monera, protista, fungi, plantae dan animalia.

Sistem Metabolisme Sel

Standar Kompetensi
Mengidentifikasi metabolisme dan enzim.
Kompetensi Dasar
3.1. Katabolisme (Respirasi)
3.2. Anabolisme (Fotosintesis)
3.3. Klasifikasi enzim dan peranannya
Tujuan Pembelajaran
Setelah mempelajari Sistem Metabolisme Sel, kalian diharapkan dapat:
• Mendeskripsikan proses katabolisme (respirasi) pada makhluk hidup
• Mendeskripsikan proses anabolisme (fotosintesis) pada makhluk hidup.
• Mengidentifikasi enzim dan peranannya.
Kata-Kata Kunci
Anabolisme            Hiperparasit
Autotrof                   Insectivor
Asimilasi                  Katabolisme
Biokatalisator         Kemosintesis
Enzim                         Metabolisme
Fermentasi              Parasit Fakultatif
Fotosintesis             Parasit Obligat
Haustorium              Respirasi
Heterotrof
Setiap makhluk hidup mengadakan pertukaran zat dengan lingkungannya, artinya makhluk hidup tidak hanya mengambil zat-zat tertentu dari lingkungannya, tetapi ia juga mengembalikan zat-zat tertentu kedalam lingkungannya. Inilah yang disebut proses metabolisme. Metabolisme adalah reaksi kimia untuk pembentukkan dan perombakan bahan organik. Metabolisme dibedakan ke dalam anabolisme dan katabolisme.
1. Anabolisme, yaitu pembentukan senyawa-senyawa kompleks dari senyawa sederhana. Proses ini memerlukan energi.
2. Katabolisme, yaitu penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa-senyawa sederhana. Proses ini menghasilkan energi. Energi ini dapat digunakan oleh makhluk hidup untuk berbagai kegiatan.
Makhluk hidup memerlukan materi dan energi untuk pertumbuhannya. Materi diperoleh dari tanah, air, dan udara. Energi diperoleh dari matahari, reaksi kimia, atau dari makanan. Berdasarkan cara mendapatkan materi dan energi, setiap makhluk hidup dibedakan menjadi 4 kelompok, yaitu:
1. fotoautotrof (mensintesis makanan sendiri dengan menggunakan energi cahaya matahari melalui proses fotosintesis). Contoh: tumbuhan, dan makhluk hidup berklorofil lainnya.
2. kemoautotrof (mensintesis makanan sendiri dengan menggunakan energi dari reaksi kimia). Contohnya: bakteri Nitrosomonas, bakteri sulfur, dan bakteri besi).
3. fotoheterotrof (mengubah zat organik dengan bantuan energi matahari dijadikan makanannya. Contohnya: bakteri purple/ungu.
4. kemoheterotrof (mengubah zat organik dengan bantuan energi dari reaksi kimia.
Makhluk hidup autotrof dapat mensintesis makanannya sendiri, sedangkan makhluk hidup heterotrof tidak dapat mensintesis makanannya sendiri. Untuk membangun tubuh maupun sebagai sumber energinya, makhluk hidup heterotrof mengambil zat-zat organik dari lingkungannya. Jadi makhluk hidup yang tidak dapat membuat makanannya sendiri, secara langsung atau tidak langsung, hidupnya bergantung pada makhluk lain. Berdasarkan cara hidupnya, makhluk hidup heterotrof dapat dibedakan menjadi dua kelompok, yaitu:
1. Saprofit, yaitu makhluk hidup yang hidupnya bergantung pada sisa-sisa makhluk hidup lainnya yaitu dengan menguraikannya sehingga disebut juga makhluk hidup pengurai. Jenis tumbuhan ini menggunakan energi yang tersimpan dalam sisa-sisa makhluk hidup yang telah mati tersebut. Contoh sebagian besar jamur dan bakteri.
2. Simbion, yaitu makhluk hidup yang hidup bersama dengan makhluk hidup yang lain.
a. Simbion helotisme = simbion parasitisme, kedua simbion hidup bersama, yang satu (inang) dirugikan dan yang lain (parasit)
mendapatkan keuntungan.
b. Simbion mutualisme, kedua simbion yang hidup bersama ini mendapat keuntungan. Contoh : bakteri Rhizobium yang hidup pada
bintil akar tumbuhan kacang-kacangan (legum)
c. Simbion komensalisme, dalam hidup bersama ini, makhluk hidup yang satu mendapatkan keuntungan, sedang makhluk hidup yang
lain tidak mendapat rugi maupun untung.
Parasit adalah makhluk hidup yang sebagian besar atau seluruh kebutuhan hidupnya bergantung pada makhluk lain yang
ditumpanginya (inang).
1. Berdasarkan cara hidupnya, parasit dapat dibedakan atas:
a. Parasit obligat, yaitu makhluk hidup yang hanya dapat hidup sebagai parasit saja, hidupnya bergantung sekali pada inang. Contoh tali putri (Cassytha filiformis).
b. Parasit fakultatif, yaitu makhluk hidup yang hidupnya tidak hanya sebagai parasit, tetapi juga dapat hidup sebagai saprofit. Contoh: Phytophthora parasitica pada tembakau dan tomat.
2. Berdasarkan kebutuhan makanannya, parasit dibagi atas:
a. Parasit sejati, parasit yang seluruh kebutuhannya diambil dari inangnya. Contoh: tali putri, tumbuhan ini mengisap makanannya dari inangnya dengan akar isap (haustorium).
b. Semi atau parasit (parasit setengah), yaitu parasit yang sebagian dari kebutuhan makanannya diambil dari inangnya. Contoh: Benalu.
c. Hiper parasit, yaitu parasit yang hidup pada parasit lainnya. Contoh: Vicum sp. tumbuh pada benalu.
Tubuh makhluk hidup disusun oleh materi. Materi diperoleh dari udara (misalnya oksigen untuk pernafasan, karbon dioksida untuk fotosintesis), air dan bahan-bahan yang terlarut, atau dari makanan. Nutrien adalah zat hara yang dibutuhkan setiap makhluk hidup untuk keperluan penyusun tubuhnya. Setiap makhluk hidup membutuhkan nutrien organik maupun nutrien anorganik. Lingkungan abiotik hanya menyediakan nutrient anorganik saja. Nutrient organik dapat dibuat dari nutrient anorganik bagi makhluk hidup autotrof. Prosesnya disebut asimilasi. Asimilasi dapat secara fotosintesis (asimilasi karbon) maupun secara kemosintesis (asimilasi nitrogen).
Beberapa tumbuhan yang hidup di tempat gersang, kekurangan memperoleh nutrien tertentu. Pernahkah kalian melihat kantong semar (Nephentes). Dinamakan kantong semar karena sebagian dari daun ada yang mengalami modifikasi membentuk piala (berbentuk seperti kantung). Tahukah kalian, apa fungsi kantong tersebut? Kantong ini berfungsi sebagai perangkap serangga. Serangga yang terperangkap akan menempel di dalamnya dan akhirnya mati. Serangga ini akan dicerna dan menghasilkan nutrisi bagi tumbuhan tersebut, terutama nitrogen, yang umumnya sedikit dijumpai di daerah gersang. Oleh karena itu, tumbuhan ini disebut juga insektivora ,yang artinya pemakan serangga. Tumbuhan pemakan serangga ini juga melakukan asimilasi karbon (C).
Tubuh tumbuhan disusun oleh berbagai macam zat. Cara untuk mengetahui unsur-unsur yang terdapat dalam tubuh tumbuhtumbuhan adalah dengan analisis kimia melalui kultur air atau kultur pasir. Tujuan dilakukan kedua kultur tersebut adalah:
a. Untuk mengetahui unsur-unsur yang diperlukan
b. Untuk mengetahui bentuk dan asal unsur-unsur tersebut diambil oleh tumbuh-tumbuhan.
Cara lain untuk mengetahui unsur-unsur penyusun tubuh tumbuhan adalah dengan Analisis Abu. Tumbuhan yang dianalisis dikeringkan sampai 110ºC untuk mengetahui bobot keringnya, kemudian dibakar serta diperiksa kadar abu serta gas-gas yang keluar, untuk menunjukkan adanya berbagai macam unsur yang menyusun tubuh tumbuhan. Unsur-unsur ini dapat dibedakan atas tiga golongan, yaitu:
1. Unsur- unsur makro, yaitu unsur-unsur yang selalu terdapat pada tubuh tumbuhan dalam jumlah banyak dan harus ada di tubuh tanaman. Unsur-unsur makro terdiri dari: C, H, O, N, S, P, Ca, K, Mg, Fe. Unsur-unsur ini dikenal juga sebagai penyusun tubuh tumbuhan sehingga disebut unsur-unsur klasik atau unsur-unsur Sachs, sesuai dengan nama penemunya.
2. Unsur-unsur mikro, yaitu unsur yang mutlak diperlukan oleh tumbuhan, tetapi jumlahnya sangat kecil. Dalam jumlah banyak unsur ini dapat menyebabkan keracunan. Unsur-unsurnya adalah: Cl, Zn, B, Mo, Mn, dan Cu.
3. Unsur-unsur tambahan, yaitu unsur yang hanya terdapat pada tumbuhan tertentu, kadang-kadang dalam persentasi yang cukup tinggi misalnya, Na, Al, Cl, dan Si.
Fungsi unsur-unsur tersebut untuk tumbuh-tumbuhan:
C-H-O: Pembentuk karbohidrat, protein, lemak, asam nukleat (DNA dan RNA), serta senyawa organik lainnya.
N : Pembentuk protein, dan asam nukleat
P : Pembentuk asam nukleat, ATP, ADP
S : Pembentuk protein.
K : Pembentuk enzim.
Ca : Pembentuk dinding sel.
Mg : Pembentuk klorofil.
Fe : Sebagai katalisator.
Semua unsur-unsur yang diperlukan diambil dari dalam tanah oleh akar dalam bentuk larutan garam mineral, kecuali CO 2 (untuk berfotosintesis) dan O 2 (untuk berespirasi) yang diambil dari udara dalam bentuk gas. Karbondioksida masuk melalui ke dalam tubuh tumbuhan melalui mulut daun (stoma) dan lentisel. Dahulu dianggap bahwa semua zat yang diperlukan tumbuhan diambil dari humus yang terdapat di dalam tanah. Pendapat itu dikenal dengan teori humus.
Menurut hasil penelitian para ahli, tumbuhan mengambil zat-zat dari lingkungannya. Sekarang timbul pertanyaan zat-zat apakah yang diambil dari tanah, dan zat-zat apa yang berasal dari udara? Bagaimanakah cara mengetahui bahwa zat-zat tertentu mutlak diperlukan oleh tumbuhan sedangkan zat-zat
lainnya tidak begitu dibutuhkan tumbuhan? Dengan menjalankan percobaan menggunakan kultur air atau kultur pasir yang diberi zat makanan, pertanyaan diatas dapat dijawab sebagai berikut. Unsur C diambil dari udara dalam bentuk CO2. Hal ini dapat dibuktikan dengan percobaan mengalirkan udara tanpa CO2 kepada tumbuhan, ternyata pertumbuhannya berhenti.
Unsur-unsur selain C yang diperlukan tumbuhan diambil dalam bentuk zat anorganik berupa ion-ion garam. Baik dalam bentuk anion maupun kation dalam larutan. Dengan mengurangi zat-zat makanan dalam larutan secara bergantian, maka diketahui ada zat mutlak diperlukan (sebagai unsur esensial) dan ada yang tidak (non esensial). Bila zat yang mutlak diperlukan tidak diberikan, tumbuhan akan memperlihatkan gejala sakit (kekurangan unsur), yang disebutdefisiensi. Selanjutnya d apat kita lihat fungsi unsur-unsur di atas dan gejala defisiensi yang muncul jika kekurangan unsur tersebut dialami oleh suatu tumbuhan.
Unsur-unsur C, H, O. Unsur-unsur ini mempunyai peranan dalam proses fotosintesis (asimilasi karbon) yang diambil dalam bentuk CO2 dari udara, dan H2O dari dalam tanah. Kekurangan air berakibat fatal pada tumbuhan, yaitu menyebabkan tumbuhan menjadi layu, kering dan mati.
Nitrogen (N). Unsur ini terutama dibutuhkan untuk membentuk protein bersama-sama dengan unsur C, H, O. Protein banyak dibutuhkan pada bagian yang sedang tumbuh sehingga penting sekali untuk pertumbuhan vegetatif. Gejala kekurangan unsur N, terutama pada daun tua, adalah warna daun menjadi hijau muda dan akhirnya kuning, tanaman menjadi kerdil, buah tak sempurna, kecil-kecil dan lekas masak.
Fosfor (P). Unsur ini terutama dibutuhkan untuk pembentukan bunga dan buah, yakni pada bagian-bagian tanaman yang sedang dalam pertumbuhan, jika kekurangan unsur P, pada daun tua terlihat gejala antara lain warna daun hijau tua, atau lebih tua daripada biasanya, tanaman kerdil, pembentukan buah jelek, menurunkan hasil biji.
Kalium (K). Unsur ini bersifat bergerak (mobil). Peranannya adalah memperlancar pertukaran zat, proses asimilasi, dan memperkuat serabut-serabut, sehingga secara langsung memperkuat tubuh tumbuhan itu. Defisiensi unsur ini memperlihatkan gejala pada daun tuanya, daun mula-mula berkerut, ujung daun tepinya pucat (klorosis), kadang-kadang gugur dan buahnya lekas gugur, umbinya berkurang, dan batangnya juga lemah.
Sulfur (S). Unsur ini perlu untuk membentuk protein bersama unsur C, H, O, dan N. Selain itu, unsur ini untuk mmembentuk vitamin B1, juga penting untuk ketahanan dan pertumbuhan. Defisiensi unsur ini pada daun muda terlihat warnanya menjadi hijau muda, kadangkadang tidak merata sehingga menjadi kekuning-kuningan.
Magnesium (Mg). Unsur ini digunakan untuk membentuk klorofil. Defisiensi Mg terjadi pada daun tua, memperlihatkan gejala klorosis pada tulang-tulang daun dan akhirnya menjadi kuning dan lemah.
Kalsium (Ca). Unsur ini banyak terdapat pada daun dan batang, tetapi kurang pada biji. Unsur ini berguna mengatur permeablitas dinding sel. Kalau ion K mempertinggi permeabilitas dinding sel, maka ion Ca sebaliknya. Hal ini mencegah terlalu banyaknya pengisapan air agar struktur koloid sitoplasma tidak menjadi rusak. Defisiensi Ca terjadi pada daun muda, terlihat gejala klorosis pada ujung dan tepi daun, kemudian ke tulang daun dan pucuk. Selain itu kuncupnya akan mati, dan perakaran kurang sekali.
Ferum atau besi (Fe). Unsur ini merupakan katalisator pada pembentukan hijau daun. Selain itu berfungsi untuk pembentukan enzim-enzim pernapasan yang mengoksidasikan karbohidrat menjadi CO2 dan H2 O. Defisiensi Fe pada tanaman muda memperlihatkan klorosis diantara tulang-tulang daun dari daun muda dan kemudian menjadi kuning.
Mangan (Mn). Unsur ini penting untuk pembentukan hijau daun dan enzim-enzim pernapasan. Defisiensinya menyebabkan daun muda mengalami klorosis di antara tulang-tulang daun, sedangkan tulang daunnya sendiri tidak.
Boron (B). Unsur ini berguna dalam pertumbuhan jaringan. Defisiensinya menyebabkan pertumbuhan meristem berkas pembuluh angkut terganggu. Kuncup dan pucuknya mati dan daun mengalami klorosis di tepinya.
Cuprum atau tembaga (Cu). Unsur ini penting dalam mereduksi nitrat. Defisiensinya mengakibatkan pertumbuhan terganggu dan bila terlalu banyak akan menjadi racun.
Zincum atau Seng (Zn). Unsur ini penting untuk mengaktifkan beberapa enzim dalam pembentukan asam indol asetat (hormon tumbuh tanaman). Defisiensi seng mengakibatkan salah tumbuh pada ujung akar yang akhirnya menghambat pertumbuhan.

Katabolisme (Respirasi)

Katabolisme adalah reaksi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana dengan bantuan enzim. Penguraian suatu senyawa dapat menghasilkan energi. Energi kimia yang terdapat dalam senyawa tidak dapat digunakan secara langsung oleh sel. Energi akan diubah terlebih dahulu menjadi adenosin trifosfat (ATP) yang dapat digunakan oleh sel sebagai sumber energi terpakai. Energi itu digunakan untuk melangsungkan reaksi-reaksi kimia, pertumbuhan, transportasi, reproduksi, dan merespons rangsangan.
Contoh katabolisme adalah proses pernafasan sel atau respirasi. Respirasi adalah proses penguraian bahan makanan yang menghasilkan energi. Respirasi dilakukan oleh semua sel penyusun makhluk hidup, baik sel-sel tumbuhan, bakteri, protista, cendawan, maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik siang maupun malam. Ditinjau dari bentuknya respirasi terbagi dua macam, yaitu respirasi eksternal (luar) dan internal (dalam). Respirasi eksternal meliputi proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida dan uap air antara makhluk hidup dengan lingkungannya, misalnya pada tumbuhan, hewan, dan manusia. Respirasi internal disebut juga pernafasan seluler karena pernafasan ini terjadi di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria.
Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dan respirasi anaerobik (tidak membutuhkan  oksigen). makhluk hidup, baik sel-sel tumbuhan, bakteri, protista, cendawan, maupun sel hewan dan manusia. Respirasi dilakukan baik siang maupun malam. Ditinjau dari bentuknya respirasi terbagi dua macam, yaitu respirasi eksternal (luar) dan internal (dalam). Respirasi eksternal meliputi proses pengambilan oksigen dan pengeluaran karbondioksida dan uap air antara makhluk hidup dengan lingkungannya, misalnya pada tumbuhan, hewan, dan manusia. Respirasi internal disebut juga pernafasan seluler karena pernafasan ini terjadi di dalam sel, yaitu di dalam sitoplasma dan mitokondria.
Berdasarkan kebutuhan akan oksigen, respirasi internal dibagi menjadi respirasi aerobik (memerlukan oksigen) dan respirasi anaerobik (tidak membutuhkan oksigen).

3.1.1. Respirasi Aerob
Respirasi aerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang mengubah glukosa secara sempurna menjadi CO2, H2O, dan menghasilkan energi sebesar 38 ATP. Pada pernapasan ini, pembebasan energi menggunakan oksigen bebas dari udara. Pada tumbuhan, oksigen yang dibutuhkan diperoleh dari udara melalui mulut daun dan lentisel. Zat organik terutama karbohidrat dipecahkan. Dalam respirasi aerob, glukosa dioksidasi oleh oksigen, dan reaksi kimianya dapat digambarkan sebagai berikut:

mthri
C6H12O6 + 6 H2O + 6 O2 —-> 6 CO2 + 12 H2O + 675 kal
klorofil

Dalam kenyataan, reaksi yang terjadi tidak sesederhana itu. Banyak tahapan reaksi yang terjadi dari awal hingga terbentuknya energi. Reaksi-reaksi itu dapat dibedakan menjadi tiga tahapan, yaitu: glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron (lihat Gambar3.1)

Gambar 3.1. Respirasi aerob (Campbell, 2006).
3.1.1.1. Glikolisis
Glikolisis adalah serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa (terdiri dari 6 atom C) menjadi asam piruvat (terdiri dari 3 atom C). Reaksi ini melepaskan energi untuk menghasilkan ATP dan NADH2. Glikolisis terjadi di sitoplasma dan tidak memerlukan oksigen. Reaksinya adalah sebagai berikut:
C6H12O6 —-> 2 asam piruvat + 2 ATP + 2 NADH + 2H+
Asam piruvat yang dihasilkan akan memasuki mitokondria untuk melakukan siklus Krebs. Namun sebelum memasuki siklus Krebs, asam piruvat (3C) ini diubah terlebih dahulu menjadi asetil koA (2C) di dalam matriks mitokondria melalui proses dekarboksilasi oksidatif. Senyawa selain glukosa, misalnya fruktosa, manosa, galaktosa, dan lemak dapat pula mengalami metabolisme melalui jalur glikolisis dengan bantuan enzim-enzim tertentu.
3.1.1.2. Siklus Krebs
Siklus Krebs merupakan serangkaian reaksi metabolisme yang mengubah asetil koA yang direaksikan dengan asam oksaloasetat (4C) menjadi asam sitrat (6C). Selanjutnya asam oksaloasetat memasuki daur menjadi berbagai macam zat yang akhirnya akan membentuk oksaloasetat lagi.
Pada siklus Krebs dihasilkan energi dalam bentuk ATP dan molekul pembawa hidrogen, yaitu : NADH dan FADH2. Hidrogen yang terdapat dalam NADH dan FADH2 tersebut akan dibawa ke sistem transpor elektron. Seluruh tahapan reaksi dalam siklus Krebs terjadi di dalam mitokondria. Dalam siklus ini, asetil koA dioksidasi secara sempurna menjadi CO2
3.1.1.3. Transpor Elektron
Transpor elektron adalah serangkaian reaksi pemindahan elektron melalui proses reaksi redoks (reduksi-oksidasi). Hidrogen yang terdapat pada molekul NADH serta FADH2 ditranspor dalam serangkaian reaksi redoks yang melibatkan enzim, sitokrom, quinon, pirodoksin, dan flavoprotein. Pada akhir transport elektron, oksigen akan mengoksidasi elektron dan ion H menghasilkan air (H20). Transport elektron terjadi pada membran dalam mitokondria.
3.1.2. Respirasi anaerob
Pernahkah kalian membuat atau melihat cara membuat tape ? Tape dibuat dari singkong yang dikukus lalu ditaburi dengan ragi. Jika setelah diberi ragi singkong tersebut dibiarkan dalam udara terbuka maka kalian tidak mendapatkan tape yang diinginkan, mengapa demikian ?Pembuatan tape merupakan salah satu contoh proses fermentasi yang menghasilkan alkohol. Fermentasi alkohol merupakan proses respirasi anaerob, yang tidak memerlukan oksigen. Oleh karena itu jika membuat tape, singkong yang telah ditaburi dengan ragi tersebut disimpan dalam ruang tertutup yang tidak atau sedikit mengandung udara. Misalnya setelah singkong beragi tersebut ditaruh dalam panci, kemudian panci tersebut dibungkus rapat dengan kain agar kondisinya menjadi anaerob.
Respirasi anaerob merupakan serangkaian reaksi enzimatis yang memecah glukosa secara tidak sempurna karena kekurangan oksigen. Pada manusia, respirasi anaerob menghasilkan asam laktat sehingga menyebabkan rasa lelah, sedangkan pada tumbuhan, ragi, reaksi ini menghasilkan CO2 dan alkohol. Respirasi anaerob hanya menghasilkan sedikit energi, yaitu 2 ATP.

Gambar 3.2 Respirasi anaerob menghasilkan:asam laktat (A) atau etanol (B).
Respirasi anaerob, disebut fermentasi atau peragian. Pada umumnya respirasi ini terjadi pada tumbuhan, fungi dan bakteri. Proses fermentasi sering disebut sesuai dengan hasil akhir yang terbentuk. Misalnya: fermentasi alkohol bila hasil akhir fermentasiberupa alkohol. Menurut hasil samping yang terbentuk, maka fermentasi dibedakan atas:
a. fermentasi alkohol pada ragi (khamir) dan bakteri anaerobik.
b. fermentasi asam laktat pada umumnya di sel otot.
c. fermentasi asam sitrat pada bakteri heterotrof.
Bahan baku respirasi anaerobik pada peragian adalah glukosa, disamping itu juga terdapat fruktosa, galaktosa, dan manosa. Hasil akhirnya adalah alkohol, karbon dioksida, dan energi. Alkohol bersifat racun bagi sel-sel ragi. Sel-sel ragi hanya tahan terhadap alkohol pada kadar 9-18%. Lebih tinggi dari kadar tersebut, proses alkoholisasi (pembuatan alkohol) terhenti. Hal tersebut merupakan suatu kendala pada industri pembuatan alkohol.
Oleh karena glukosa tidak terurai lengkap menjadi air dan karbon dioksida, maka energi yang dihasilkan lebih kecil dibandingk an respirasi aerobik. Pada respirasi aerobik dihasilkan 675kal, sedangkan pada respirasi anaerobik hanya dihasilkan 21 kal. seperti reaksi dibawah ini:
C6H12O6 —–> 2 C2H5OH + 2 CO2 + 21 kal
Dari persamaan reaksi tersebut terlihat bahwa oksigen tidak diperlukan. Bahkan, bakteri anaerobik seperti Clostridium tetani (penyebab tetanus) tidak dapat hidup jika berhubungan dengan udara bebas. Infeksi tetanus dapat terjadi jika luka dalam atau tertutup sehingga memberi kemungkinan bakteri Clostridium tersebut tumbuh subur karena dalam lingkungan anaerob.