MATERI GENETIK 1

A. KROMOSOM

Kromosom adalah suatu struktur makromolekul yang tersusun dari DNA dan molekul lain di mana informasi genetik tersimpan sel.

-      Pada sel prokariotik hanya memiliki satu kromosom dan tidak terletak di dalam inti sel. Pada sel eukaroitik kromosom memiliki susunan kimia yang terdiri dari protein, DNA, dan RNA. Protein terdiri dari histon dan nonhiston.

1.  Susunan Kromosom

a. Kromosom pada organisme prokariotik/virus  ada yang berupa :

•  Kromosom berupa RNA saja, pada virus mozaik (tembakau)

•  Kromosom berupa DNA saja misalnya pada virus T

•  Kromosom berupa DNA dan RNA seperti pada bakteri Escherichia coli

(Kromosom pada sel prokariotik hanya memiliki satu kromosom dan tidak terletak di dalam inti sel)

b. Kromosom pada organisme eukariotik tersusun dari bagian-bagian berikut.

•  DNA (35% dari keseluruhan kromosom)

•  RNA (5% dari keseluruhan kromosom)

•  Protein,  terdiri atas histon yang bersifat basa dan nonhiston yang bersifat asam.

(Kromosom sel eukariotik, jumlahnya bervariasi menurut jenis organisme dan terdapat di dalam nukleus).

2.  Struktur Kromosom

a.    Sentromer adalah pusat kromosom bentuk bulat/daerah lekukan (kontriksi) disekitar daerah pertengahan kromosom, dimana juga dijumpai kinetokor atau kepala kromosom berbentuk bulat yang merupakan pusat kromosom dan membagi kromosom menjadi dua lengan. Kinetokor adalah daerah tempat perlekatan benang-benang spindel dan tempat melekatnya lengan kromosom  pada anafase

b.    Lengan (Telomer), merupakan bagian badan utama kromosom yang mengandung kromonema dan gen, berjumlah sepasang.

Lengan dibungkus oleh selaput tipis dan di dalamnya terdapat matriks yang berisi cairan bening yang mengisi seluruh bagian lengan. Cairan ini mengandung benang-benang halus berpilin yang disebut  kromonema

Bagian kromonema yang mengalami pembelahan disebut  kromomer yang berfungsi untuk membawa sifat keturunan sehingga disebut sebagai lokus gen.

c.     Satelit adalah bagian kromosom yang berbentuk bulatan dan terletak di ujung lengan kromatid.

3.  Pembagian Kromosom

Berdasarkan letak sentromernya, kromosom dibagi menjadi empat, yaitu:

a.  Metasentrik

Mempunyai dua lengan yang sama panjang, dan letak sentromer berada di tengah (seperti huruf  V).

 b. Submetasentrik

Letak sentromer mendekati bagian tengah kromosom  atau satu pendek dan satunya panjang (seperti huruf L).

c.  Akrosentrik

Letak sentromernya dekat ujung  atau atau satu sangat pendek dan satunya panjang (seperti huruf J (lengan yang satu sangat pendek)).

d. Telosentrik

Letak sentromernya berada di ujung, mempunyai lengan satu bentuk seperti batang.

             

Berdasarkan tipenya, kromosom dibagi menjadi dua:

a.  Autosom (Kromosom Tubuh) disimbolkan dengan A

Autosom ini mempunyai bentuk pasangan antara jantan dan betina, sifatnya diploid (2n)

b. Gonosom (Kromosom Seks)

Menentukan jenis kelamin. Gonosom ini mempunyai bentuk pasangan tidak sama antara jantan dan betina, berjumlah satu pasang dan bersifat haploid (n).

Gambar Kariotipe pada Manusia (Laki-laki)

B. GEN

·      Gen merupakan unit hereditas suatu organisme hidup, berupa  daerah  urutan basa  nukleotida  baik  yang  mengkode  suatu  informasi genetik  (ekson)  dan  juga  daerah  yang  tidak mengkode  informasi  genetik (intron)

·      Ekspresi gen dipengaruhi   oleh   lingkungan   internal atau eksternal seperti perkembangan fisik  atau perilaku  dari organisme 

·      Gen adalah bagian dari kromosom yang terletak berderet-deret secara teratur pada kromosom atau Gen merupakan fragmen DNA di dalam kromosom.  Gen terletak di dalam kromosom, yaitu di suatu tempat yang disebut dengan lokus.

·      Lokus-lokus digambarkan sebagai garis-garis pendek yang horizontal di sepanjang kromosom, kromosom digambarkan sebagai garis panjang vertikal. masing-masing lokus ditempati oleh jajaran huruf atau abjad. Huruf-huruf tersebut merupakan simbol dari gen. Gen-gen terlihat berjajar dari atas ke bawah sepanjang garis vertikal, yang merupakan simbol dari kromosom

·      Huruf besar menunjukkan sifat yang dominan dari gen, sedangkan huruf kecil menunjukkan sifat yang resesif dari gen

C. ALEL dan ALEL GANDA

·      Organisme yang mempunyai dua gen yang sama pada  satu  lokus  (AA  atau  aa)  disebut  homozigot sedangkan yang mempunyai pasangan gen alternatif disebut heterozigot. Gen alternatif (A atau a) disebut alel

·      Alel adalah gen-gen yang menempati atau terletak pada lokus yang sama pada kromosom homolognya, yang mempunyai tugas berlawanan untuk suatu sifat tertentu

Contoh: gen Kk  =  alel K (rambut keriting) alelnya k (rambut lurus).

·      Alel ganda (multiple alelo murphi) adalah beberapa alel lebih dari satu gen yang menempati lokus sama pada kromosom homolognya

Contoh:  Gen golongan darah A  = I^A I^A atau I^A I^O

Gen warna bulu kelinci W (hitam), W^ch (kelabu), W^h (coklat), w (albino)

KLASIFIKASI MAKHLUK HIDUP

7. Klasifikasi Keanekaragaman Hayati

Klasifikasi ini sangat penting dalam mengenali makhluk hidup. Cabang ilmu biologi yang mempelajari hal ini adalah taksonomi. Klasifikasi ini juga dibuat agar suatu makhluk hidup memiliki nama yang sama di setiap daerah di belahan bumi ini.

7.1 Tujuan dan Manfaat Klasifikasi

Klasifikasi atau pengelompokan makhluk hidup ini bertujuan agar makhluk hidup sebagai objek studi menjadi lebih mudah untuk dipelajari. Kegiatan klasifikasi ini juga sudah ada sejak manusia ada, dahulu kala manusia mungkin hanya mengelompokan makhluk hidup menjadi hewan dan binatang saja, namun sekarang sistem klasifikasi sudah sangat kompleks.

Manfaat klasifikasi bagi manusia adalah:

• untuk memudahkan penelitian dan memberi nama spesies-spesies yang baru ditemukan,
• untuk dipelajari agar keanekaragaman hayati tetap terjaga, dan
• untuk mengetahui hubungan antara organisme satu dengan lainnya.

7.2 Proses Klasifikasi

Proses klasifikasi ini berdasarkan tingkat kekerabatan dan kesamaan antar makhluk hidup. Misalnya sapi dan kerbau memiliki bentuk yang memiliki banyak kesamaan oleh karena itu termasuk ke dalam kelompok mamalia.

7.3 Tata Nama Makhluk Hidup

Hingga pada abad ke-18 nama-nama suatu spesies masih menggunakan bahasa latin yang panjang. Setelah itu Carolus Linnaeus memperkenalkan sistem penamaan spesies yang baru, yaitu sistem binomial yang menggantikan sistem penamaan polinomial yang panjang.

Sistem penulisan spesies yang dikembangkan oleh Linnaeus sampai saat ini masih dipakai oleh para ahli taksonomi. Prinsip dari sistem binomial ini adalah:

• Menggunakan bahasa latin
• Menggunakan kategori
• Menggunakan dua kata

Dalam pengklasifikasiannya, makhluk hidup dikelompokkan dalam kelompok besar hingga kelompok kecil yang disebut dengan takson.

Kategori yang digunakan oleh Linnaeus kala itu adalah kingdom, filum atau divisi, kelas, ordo, suku, genus, dan spesies. Klasifikasi ini berdasarkan ciri-ciri umum yang kemudian semakin rendah tingkatan takson maka makhluk hidup dikelompokkan berdasarkan ciri-ciri yang khusus.

Sejak zaman Aristoteles sampai pertengahan abad ke-20, makhluk hidup hanya dibagi ke dalam dua kingdom, yaitu plantae dan animalia.

Setelah ditemukannya mikroskop, biologiawan Jerman bernama Ernst Haeckel mengusulkan satu kingdom baru yaitu Protista untuk bakteri.

Pada tahun 1937, Edouard Chatton mengusulkan adanya superkingdom Prokariota untuk bakteri dan Eukariota untuk jasad renik lainnya.

Setelah mikroskop elektron ditemukan, maka pada tahun 1969 R H Whittaker mengusulkan klasifikasi lima kingdom. Lima kingdom ini adalah monera, protista, fungi, plantae, dan animalia.

Pada tahun 1977 Carl Woese, mengelompokan monera menjadi dua kelompok yang berbeda sehingga klasifikasi kingdom makhluk hidup menjadi archaebacteria, eubacteria, protista, fungi,  plantae, dan animalia.

Usaha-usaha penamaan makhluk hidup ini secara internasional sudah dimulai sejak tahun 1867 untuk tumbuhan dan 1898 untuk hewan. Saat ini dalam dunia biologi juga telah dikenal kode internasional tata nama tumbuhan (International Code of Botanical Nomenclature)  dan kode internasional tata nama hewan (International Code of Zoological Nomenclature).

7.4 Penamaan Tingkat Takson

Terdapat beberapa aturan untuk menamai suatu tingkatan takson makhluk hidup.

1. Nama jenis atau spesies

Berikut adalah ketentuan dalam penulisan suatu spesies makhluk hidup:

• Huruf pertama yang menunjukan marga ditulis kapital dan kata kedua yang menunjukan spesies ditulis huruf kecil semua (contohnya Macaca fascicularis).
• Jika ditulis tangan, kata pertama dan kata kedua diberi garis bawah (Paraserianthes falcataria). Jika dicetak maka nama spesies dicetak miring (Paraserianthes falcataria).
• Jika nama penunjuk jenis lebih dari satu kata maka gunakan tanda hubung (Hibiscus rosa-sinensis).

Nama jenis hewan yang lebih dari tiga kata tidak menggunakan tanda sambung dan untuk penulisan varietas menggunakan huruf “var.” sebelum nama varietasnya (Hibiscus sabdarifa var. alba).

Jika kata penunjuk jenis merupakan nama dari penemunya maka ditambahkan huruf (i), misalnya Pinus merkusii yang ditemukan oleh Merkus.

2. Nama genus

Nama marga atau genus terdiri atas satu kata tunggal. Awal huruf dari kata yang menunjukan marga ditulis kapital.

3. Nama suku

Nama suku diambil dari nama genus dengan ditambahkan akhiran -aceae untuk tumbuhan dan akhiran -idae untuk hewan (misalnya Solanaceae).

4. Nama ordo

Nama ordo pada tumbuhan diberikan akhiran -ales, sedangkan untuk hewan tidak ada aturan khusus.

5. Nama kelas

Nama kelas pada tumbuhan biasanya diberi akhiran -opsida, namun pada hewan tidak ada aturan tertentu.

6. Nama filum atau divisi

Nama divisi biasanya diberi akhiran suku kata -phyta, namun pada hewan tidak ada aturan yang khusus.

Referensi:

Pratiwi D A, Maryati S, Srikini, Suharno, Bambang S. 2006. Biologi. Jakarta (ID): Penerbit Erlangga.

Kuswanda W P, Mudiana, Ginting J. 2009. Potensi dan Strategi Pengelolaan Keanekaragaman Hayati Taman Nasional Batang Gadis [internet] [http://bpk-aeknauli.org/] diakses 3 April 2009.

Pahlewi R B. 2017. Keanekaragaman Jenis Kupu-Kupu (Lepidoptera) di Tiga Kondisi Habitat di Resort Cangkringan Taman Nasional Gunung Merapi [skripsi]. Fakultas Kehutanan, Institut Pertanian Bogor.

Rahayu G A. 2016. Keanekaragaman dan Peranan Fungsional Serangga pada Area Reklamasi di Berau, Kalimantan Timur [magister]. Sekolah Pasca Sarjana, Institut Pertanian Bogor.

KEANEKARAGAMAN HAYATI

Keanekaragaman hayati merupakan hal yang penting bagi kehidupan. Keanekaragaman hayati berperan sebagai indikator dari sistem ekologi dan sarana untuk mengetahui adanya perubahan spesies. Keanekaragaman hayati juga mencakup kekayaan spesies dan kompleksitas ekosistem sehingga dapat memengaruhi komunitas organisme, perkembangan dan stabilitas ekosistem (Rahayu 2016).

Indonesia dikenal oleh masyarakat dunia sebagai salah satu negara megabiodiversity. Sebutan ini didukung oleh keadaan alam di Indonesia dengan iklim tropis yang menjadi habitat yang cocok bagi berbagai flora dan fauna. Hal ini menjadikan keanekaragaman hayati (biodiversitas) di Indonesia menjadi terhitung sangat tinggi (Pahlewi 2017).

1. Pengertian Keanekaragaman Hayati

Keanekaragaman hayati adalah kekayaan atau bentuk kehidupan di bumi, baik tumbuhan, hewan, mikroorganisme, genetika yang dikandungnya, maupun ekosistem, serta proses-proses ekologi yang dibangun menjadi lingkungan hidup (Primak et al dalam 1998 dalam Kuswanda 2009).

Frasa keanekaragaman hayati sendiri sering pula disebut sebagai biodiversitas. Biodiversitas ini dapat kita temui di sekitar kita, berbagai makhluk hidup yang kita temui menggambarkan adanya perbedaan-perbedaan antara makhluk hidup yang saling menyeimbangkan.

2. Tingkatan Keanekaragaman Hayati

Biodiversitas dapat terjadi pada berbagai tingkatan kehidupan, mulai dari organisme tingkat rendah sampai organisme tingkat tinggi. Secara garis besar biodiversitas ini dibagi menjadi tiga tingkat, yaitu keanekaragaman gen, keanekaragaman spesies, dan keanekaragaman ekosistem.

2.1 Keanekaragaman Gen

Biodiversitas pada tingkatan ini menyebabkan variasi antar individu dalam satau spesies. Contoh dari biodiversitas pada tingkat gen ini misalnya perbedaan antara varietas padi, varietas padi ini sangat bermacam-macam misalnya varietas rojolele, cianjur, IPB 3S, IR, dan kapuas.

Tanaman mangga pun memiliki biodiversitas gen yang cukup mencolok, misalnya terdapat mangga (Mangifera indica) varietas harum manis, bali, gadung, dan si manalagi.

Manusia pun merupakan contoh biodiversitas gen yang paling mencolok. Manusia meskipun merupakan spesies yang sama yaitu Homo sapiens, tetapi manusia memiliki bentuk yang sangat berbeda dengan manusia lainnya.

Biodiversitas ini terjadi akibat adanya variasi gen yang berbeda pada setiap individu sejenis. Gen sendiri adalah materi dalam kromosom makhluk hidup yang mengendalikan sifat organisme. Gen ini menyebabkan adanya suatu variasi yang nampak (fenotipe) dan variasi yang tidak nampak (genotipe). Susunan gen ini pada setiap makhluk hidup akan berbeda karena gen merupakan hasil dari campuran gen betina dan gen jantan ketika dalam proses perkawinan.

2.2 Keanekaragaman Spesies

Keanekaragaman pada tingkat spesies sangat mudah diamati karena perbedaan yang sangat mencolok. Sebagai contoh kucing, harimau, dan macan memiliki morfologi yang berbeda satu sama lain, tetapi mereka sebenarnya berkerabat dekat.

2.3 Keanekaragaman Ekosistem

Semua makhluk hidup berinteraksi dengan lingkungannya, baik itu faktor biotik maupun faktor abiotik. Faktor biotik merupakan bagian-bagian dalam ekosistem yang merupakan makhluk-makhluk hidup misalnya tumbuhan, sedangkan faktor abiotik merupakan bagian dalam ekosistem yang tidak hidup misalnya iklim, cahaya, air, tanah, tingkat keasaman tanah, dan kandungan mineral dalam tanah.

Faktor biotik maupun faktor abiotik ini sangat beragam, oleh sebab itu ekosistem yang tersusun atas dua faktor tersebut pun memiliki perbedaan antar ekosistem satu dengan ekosistem lainnya.

Berbagai jenis ekosistem ini di antaranya adalah

1. Ekosistem Lumut

Ekosistem lumut merupakan ekosistem yang mayoritas lingkungannya ditumbuhi oleh tumbuhan lumut. Biasanya ekosistem ini terdapat di daerah yang bertemperatur rendah, seperti di puncak gunung, perbukitan, dan di daerah dekat kutub. Hewan yang berada di ekosistem ini biasanya adalah hewan yang berbulu tebal dan toleran terhadap suhu yang dingin.

2. Ekosistem Hutan Berdaun Jarum

Ekosistem hutan berdaun jarum berada di daerah sub tropis. Ekosistem ini biasanya tumbuh pada suhu yang relatif rendah.

3. Ekosistem Hutan Hujan Tropis

Ekosistem ini terdapat di daerah tropis dengan ciri khas utama tumbuhan yang beranekaragam. Ekosistem ini biasanya memiliki keanekaragaman hayati yang sangat besar. Indonesia yang memiliki ekosistem jenis ini dikenal sebagai negara megabiodiversity karena memiliki jutaan spesies makhluk hidup.

4. Ekosistem Padang Rumput

Ekosistem ini didominasi oleh rerumputan dan terdapat di daerah yang memiliki iklim yang cukup kering. Ekosistem ini misalnya terdapat di hutan-hutan Afrika.

5. Ekosistem Padang Pasir

Ciri utama dari ekosistem ini adalah adanya tumbuhan kaktus yang hanya membutuhkan sedikit air untuk hidup. Hewan yang ada di sini antara lain reptil, mamalia kecil, dan berbagai jenis burung.

6. Ekosistem Pantai

Ekosistem pantai didominasi oleh hewan-hewan seperti kepiting, serangga, dan burung-burung pantai.

3. Keanekaragaman Hayati di Indonesia

Keanekaragaman hayati di Indonesia dapat dibedakan dan dikelompokkan berdasarkan karakteristik wilayah maupun persebaran spesiesnya.

3.1 Berdasarkan Karakteristik Wilyah

Berdasarkan geografis Indonesia terletak di antara 6° LU – 11° LS dan 95° – 141° BT, artinya Indonesia berada di daerah tropis. Batasan daerah tropis sendiri adalah 23,5° LU dan 23,5° LS. Daerah tropis memiliki ciri khas di mana suhu rata-ratanya adalah antara 26° C – 28° C dengan curah hujan yang cukup tinggi (700 – 7.000 mm/tahun) dan memiliki tanah yang cukup subur karena pelapukan batuan induk cukup cepat terjadi.

Indonesia juga terletak di antara dua rangkaian pegunungan muda, yaitu sirkum Pasifik dan sirkum Mediterania. Berdasarkan hal ini Indonesia sering sekali disebut sebagai negara ring of fire. Banyaknya gunung berapi yang ada di Indonesia menyebabkan tanah yang ada menjadi subur, terutama di pulau Jawa dan Sumatera.

Keadaan abiotik yang sangat bervariasi ini membuat Indonesia kaya akan jenis flora dan fauna. Indonesia memiliki 10% jenis tanaman dari seluruh spesies tanaman yang ada di dunia, 16% spesies herpetofauna, 12% spesies mamalia, dan 17% spesies burung di dunia. Sejumlah spesies pun bersifat endemik yang artinya spesies tersebut hanya ada di Indonesia dan tidak ditemukan di wilayah manapun di seluruh dunia.

Contoh flora dan fauna endemik Indonesia di antaranya adalah:

• Burung Cendrawasih di Papua
• Burung Maleo di Sulawesi
• Komodo di Taman Nasional Komodo
• Anoa di Sulawesi
• Rafflesia arnoldii yang tersebar di Pulau Sumatera

3.2 Berdasarkan Persebaran Organisme

Persebaran makhluk hidup di muka bumi dipelajari dalam cabang ilmu biologi yang disebut biogeografi.

Studi tentang penyebaran spesies ini menunjukan bahwa suatu spesies berasal dari satu tempat, kemudian menyebar ke berbagai arah dan terjadi diferensiasi pada spesies tersebut sesuai dengan keadaan alam yang ditempatinya.

Isolasi geografi yang merupakan pembatasan spesies untuk menyebar dan berkompetisi menyebabkan adanya perbedaan susunan flora dan fauna di berbagai tempat. Isolasi geografi ini bisa disebabkan oleh penghalang geografi (barrier) seperti gunung yang tinggi, gurun pasir, lautan, dan sungai yang lebar dan dalam.

Berdasarkan adanya persamaan fauna di wilayah-wilayah tertentu di muka bumi, Alfred Russel Wallace mengklasifikasikan bumi menjadi 6 daerah biogeografi, yaitu:

• Nearktik (Amerika bagian utara)
• Palearktik (daerah Asia sebelah utara pegunungan Himalaya, Eropa dan Afrika, serta Gurun Sahara sebelah Utara)
• Neotropikal (Amerika Selatan bagian tengah)
• Oriental (Asia, Himalaya bagian selatan)
• Ethiopia (Afrika)
• Australia (Australia dan pulau-pulau sekitarnya)

Fauna di Indonesia sendiri mencerminkan daerah biogeografi Australia dan Oriental. Pembagian wilayah ini dibagi menjadi 3 biogeografi di Indonesia, yaitu biogeografi oriental, peralihan, dan australia. Batas antara oriental dan peralihan disebut dengan garis Wallace dan batas antara biogeografi australia dan peralihan adalah batas weber.

Kepulauan di Indonesia merupakan pertemuan dua biogeografi, yaitu oriental dan australia. Biogeografi oriental memiliki ciri khas fauna yang sangat kaya akan tipe mamalia dan biogeografi australia miskin akan jenis mamalia.

1. Persebaran fauna di Indonesia Barat (Oriental)

Bagian barat wilayah Indonesia yang termasuk ke dalam Paparan Sunda memiliki tipe fauna oriental.

Pulau Sumatera memiliki fauna khas seperti gajah, tapir, badak bercula dua, harimau, siamang, dan orang utan.

Pulau Jawa memiliki fauna khas seperti badak bercula satu, harimau, dan banteng.

Pulau Kalimantan memiliki badak bercula dua, macan tutul, orang utan, bekantan, dan beruang madu.

2. Persebaran fauna di wilayah Indonesia Timur (Australia)

Wilayah Indonesia bagian timur didominasi oleh tipe fauna australialis. Hewan-hewan yang ada di daerah ini di antaranya adalah Kasuari, Nuri, Parkit, Cendrawasih, Merpati Berjampul, Kangguru Wallabi, Kangguru Pohon, Anoa, dan Komodo.

3. Zona peralihan antara oriental dan australia

Zona peralihan ini terletak di antara zona oriental dan australia. Jenis fauna di wilayah ini sangat khas karena sifat-sifatnya mirip dengan fauna oriental maupun australia. Wilayah peralihan yang paling mencolok adalah pulau Sulawesi.