Faisal Husaini, profile picture
Uploaded byFaisal Husaini
PPT, PDF52,980 views

Biology Campbell

Dokumen ini membahas berbagai tema dalam biologi, termasuk keteraturan hirarkis kehidupan, peran penting karbon, dan sifat-sifat makromolekul. Selain itu, diuraikan juga tentang konteks kimiawi kehidupan, metabolisme, serta mekanisme pengaturan yang memastikan keseimbangan dinamis dalam organisme. Berbagai klasifikasi kehidupan juga dijelaskan, mulai dari domain hingga spesies, serta interaksi molekuler yang mendasari proses kehidupan.

Embed presentation

Downloaded 2,978 times
1 / 103
2 / 103
3 / 103
4 / 103
5 / 103
6 / 103
7 / 103
8 / 103
9 / 103
10 / 103
11 / 103
12 / 103
13 / 103
14 / 103
15 / 103
16 / 103
17 / 103
18 / 103
19 / 103
20 / 103
21 / 103
22 / 103
23 / 103
24 / 103
25 / 103
26 / 103
27 / 103
28 / 103
29 / 103
30 / 103
31 / 103
32 / 103
33 / 103
34 / 103
35 / 103
36 / 103
37 / 103
38 / 103
39 / 103
40 / 103
41 / 103
42 / 103
43 / 103
44 / 103
45 / 103
46 / 103
47 / 103
48 / 103
49 / 103
50 / 103
51 / 103
52 / 103
53 / 103
54 / 103
55 / 103
56 / 103
57 / 103
58 / 103
59 / 103
60 / 103
61 / 103
62 / 103
63 / 103
64 / 103
65 / 103
66 / 103
Most read
67 / 103
Most read
68 / 103
69 / 103
70 / 103
71 / 103
72 / 103
73 / 103
74 / 103
75 / 103
76 / 103
Most read
77 / 103
78 / 103
79 / 103
80 / 103
81 / 103
82 / 103
83 / 103
84 / 103
85 / 103
86 / 103
87 / 103
88 / 103
89 / 103
90 / 103
91 / 103
92 / 103
93 / 103
94 / 103
95 / 103
96 / 103
97 / 103
98 / 103
99 / 103
100 / 103
101 / 103
102 / 103
103 / 103
B I O L O G I Campbell Reece Mitchell E d i si K e l i ma
BAB 1 PENDAHULUAN: TEMA-TEMA DALAM MEMPELAJARI KEHIDUPAN  Keteraturan Hirarkis Kehidupan  Dunia kehidupan merupakan suatu hirarki  Setiap tingkat struktur biologis memiliki sifat-sifat baru  Sel adalah unit dasar dari struktur dan fungsi suatu organisme  Kelangsungan kehidupan didasarkan pada DNA  Struktur dan fungsi saling berkorelasi  Organisme merupakan sistem terbuka  Mekanisme pengatur memastikan keseimbangan dinamis  Evolusi, Kesatuan, dan Keragaman  Keragaman dan kesatuan merupakan dua sisi kehidupan  Evolusi merupakan tema utama Biologi  Sains sebagai Proses  Hipotesis yang dapat diuji adalah ciri utama proses ilmiah  Sains dan teknologi merupakan fungsi kemasyarakatan  Biologi adalah petualangan multidisipliner
Beberapa ciri kehidupan (a) Keteraturan (f) Homeostasis (c) Pertumbuhan dan perkembangan (b) Reproduksi (e) Respons thd lingkungan (d) Pemanfaatan energi (g) Adaptasi evolusioner
Klasifikasi kehidupan Kingdom Kelas Ordo Famili Genus Spesies Animalia Filum Chordata Felidae Karnivora Mamalia Panthera Panthera pardus Skema taksonomik ini mengklasifikasi spesies (jenis) ke dalam kelompok-kelompok kecil yang menjadi bagian dari kelompok lebih luas. Spesies yang sangat serupa ditempatkan dalam genus (marga) yang sama, genus dikelompokkan ke dalam famili (keluarga) dan seterusnya, dengan tiap tingkat klasifikasi menjadi semakin luas dibandingkan kelompok anggotanya. Contoh ini menunjukkan klasifikasi spesies Panthera pardus, macan tutul.
D o m a i n k e h i d u p a n Domain Bakteri Domain Archaea Domain Eukarya Kingdom Protista Kingdom AnimaliaKingdom Fungi Kingdom Plantae
UNIT SATU KIMIA KEHIDUPAN  BAB 2. Konteks Kimiawi Kehidupan  BAB 3. Air dan Kelestarian Lingkungan  BAB 4. Karbon dan Keragaman Molekuler Kehidupan  BAB 5. Struktur dan Fungsi Makromolekul  BAB 6. Pengantar Metabolisme
BAB 2. KONTEKS KIMIAWI KEHIDUPAN  Unsur dan Senyawa Kimiawi  Materi terdiri atas unsur kimiawi  Kehidupan membutuhkan kira-kira 25 unsur kimiawi  Atom dan Molekul  Struktur atom menentukan perilaku suatu unsur  Atom-atom bergabung melalui ikatan kimiawi untuk membentuk molekul  Ikatan kimiawi yang lemah berperan penting dalam kimia kehidupan  Fungsi biologis suatu molekul terkait dengan bentuknya  Reaksi kimiawi membentuk dan memutus ikatan kimiawi
Hirarki keteraturan biologis Tingkat atom (oksigen) Tingkat sel (sel otot polos) Tingkat organel (nukleus sel) Tingkat molekul (DNA) Tingkat sistem organ (sistem pencernaan) Tingkat organ (perut) Tingkat jaringan (jaringan otot polos) Tingkat organisme (terdiri dari banyak sistem organ) Tingkat lebih tinggi (populasi, komunitas, ekosistem)
Sifat-sifat baru suatu senyawa Natrium Klorin Natrium klorida Natrium yang berupa logam bergabung dengan gas klorin yang beracun membentuk senyawa natrium klorida, atau garam dapur, yang dapat dimakan.
Tingkat-tingkat energi dari elektron suatu atom Nukleus atom Tingkat energi (kulit) pertama Tingkat energi (kulit) kedua Tingkat energi (kulit) ketiga Energi diserap Energi dilepas Elektron terdapat hanya pada tingkat-tingkat energi potensial yang tetap. Elektron dapat berpindah dari satu tingkat ke tingkat lain hanya jika energi yang diperoleh atau dilepasnya persis sama dengan selisih energi antara kedua tingkat tersebut. Tingkat energi ini juga disebut kulit elektron.
Orbital elektron Orbital elektron Kulit elektron setara (a) Orbital 1s (c) Neon (10Ne): 1s, 2s, dan 2p(b) Orbital 2s dan 2p Orbital 1s (2e) 2p (2e) Orbital 2p (2e)Orbital 2s (2e) 2p (2e) x y z
Bentuk molekul dan kimia otak Sel pentransmisi Molekul sinyal SINAPSIS Sel penerima Molekul reseptor Satu sel saraf di otak memberi sinyal ke sel saraf lain dengan melepas molekul yang bentuknya berkomplemen dengan bentuk molekul reseptor yang terletak pada permukaan sel penerimanya. Molekul sinyal lewat melalui celah sempit (sinapsis) antara kedua sel saraf tersebut dan menempel pada reseptor melalui ikatan yang lemah.
BAB 3. AIR DAN KELESTARIAN LINGKUNGAN  Pengaruh Polaritas Air  Polaritas molekul air menghasilkan ikatan hidrogen  Organisme bergantung pada kohesi molekul-molekul air  Air mengatur suhu di Bumi  Lautan dan danau tidak membeku menjadi padatan karena es mengapung  Air adalah pelarut kehidupan  Atom dan Molekul  Organisme bersifat peka terhadap perubahan pH  Pengendapan asam mengancam kelestarian lingkungan
Transpor air pada tumbuhan Pembuluh xilem Penguapan dari daun menarik air dari akar ke atas melalui tabung-tabung mikroskopik yang disebut pembuluh xilem, yang berada pada batang pohon. Kohesi akibat adanya ikatan hidrogen membuat air dalam suatu pembuluh tetap bersatu. Adhesi air dalam pembuluh juga membantu melawan tarikan ke bawah akibat gravitasi.
Berjalan di atas air Tegangan permukaan air yang tinggi akibat kekuatan gabungan dari ikatan- ikatan hidrogennya, membuat serangga ini mampu berjalan di permukaan kolam tanpa memecahkan lapisan permukaan air yang dipijaknya.
Struktur es Ikatan hidrogen ES Ikatan hidrogen stabil AIR BERWUJUD CAIR Ikatan hidrogen secara terus-menerus terurai dan menyatu kembali Tiap molekul saling berikatan hidrogen dengan empat molekul di sekitarnya dalam suatu kristal tiga dimensi dengan saluran terbuka. Karena ikatan hidrogen membuat kristal menjadi renggang, es mengandung lebih sedikit molekul dibandingkan dengan air pada volume yang sama. Dengan kata lain, air dalam wujud cair lebih padat daripada es.
Es yang mengapung dan kelestarian lingkungan Es yang mengapung menjadi pembatas yang melindungi air di bawahnya dari udara dingin. Ini adalah invertebrata yang disebut krill, diambil gambarnya di bawah es Antartika.
Protein yang terlarut dalam air Protein Air Molekul sebesar protein tetap dapat larut dalam air jika molekul tersebut memiliki cukup daerah ionik dan daerah polar pada permukaannya. Massa ungu di sini mewakili suatu molekul protein tunggal, dengan molekul-molekul air di sekelilingnya.
BAB 4. KARBON DAN KERAGAMAN MOLEKULER KEHIDUPAN  Peran penting karbon  Kimia organik adalah kajian mengenai senyawa karbon  Atom karbon adalah blok penyusun molekul yang paling banyak digunakan  Variasi kerangka karbon berperan dalam keragaman molekul organik  Gugus fungsional  Gugus fungsional juga berperan dalam keragaman molekuler kehidupan  Unsur kimiawi kehidupan: tinjauan
Sintesis abiotik senyawa organik pada kondisi “Bumi awal” Stanley Miller melakukan kembali percobaan simulasi laboratoriumnya yang menunjukkan bahwa kondisi lingkungan pada Bumi awal yang tanpa kehidupan, memungkinkan terjadinya sintesis beberapa molekul organik secara spontan.
Variasi kerangka karbon ETANA ISOBUTANA BUTANA 1-BUTENA PROPANA 2-BUTENA Bervariasi panjangnya SIKLOHEKSANA BENZENA Mungkin memiliki ikatan ganda yang lokasinya bervariasi Bercabang atau tidak bercabang Beberapa membentuk cincin (rumus struktur singkat mengabaikan karbon sudut dan hidrogen. Hidrokarbon, molekul organik yang hanya terdiri atas karbon dan hidrogen, menggambarkan keragaman kerangka karbon molekul organik.
Peran hidrokarbon dalam menentukan karakteristik lemak Sel adiposa Manusia dan mamalia lain menumpuk lemak pada sel khusus yang disebut sel adiposa. Gambar di sampingnya adalah model pengisian ruang molekul lemak (hitam = C; abu-abu = H; merah = O). Ikatan hidrokarbon adalah nonpolar, yang menyebabkan perilaku hidrofobik lemak.
Tiga jenis isomer Senyawa-senyawa dengan rumus molekul yang sama namun dengan struktur yang berbeda, yaitu isomer, adalah sumber keragaman dalam molekul organik. Isomer struktural: variasi dalam pasangan kovalen Isomer geometrik: variasi pengaturan di sekitar ikatan ganda Enantiomer: variasi pengaturan spasial di sekitar suatu karbon asimetrik
Pentingnya enantiomer bagi farmakologi L-DOPA (efektif mengobati penyakit Parkinson) D-DOPA (inaktif secara biologis) L-dopa adalah suatu obat yang digunakan untuk mengobati penyakit Parkinson, suatu kelainan sistem saraf pusat. Enantiomer obat itu, molekul bayangan cermin yang diberi kode D-dopa, tidak memiliki efek pada pasien.
Perbandingan antara gugus fungsional hormon seks betina (estron) dan jantan (testosteron) ESTRON TESTOSTERON Kedua molekul tersebut berbeda dalam hal gugus fungsional yang terikat dengan kerangka karbon yang sama, yang terdiri atas empat cincin yang saling menyatu. Variasi sedikit saja dalam arsitektur molekuler itu akan mempengaruhi perkembangan perbedaan anatomis dan fisiologis antara vertebrata jantan dan betina. Bandingkan, misalnya, bulu itik kayu betina (kiri) dan jantan (kanan).
BAB 5. STRUKTUR DAN FUNGSI MAKROMOLEKUL  Prinsip Polimer  Sebagian besar makromolekul adalah polimer  Variasi polimer yang sangat banyak dapat dibangun dari sekumpulan kecil monomer  Karbohidratbahan bakar dan materi pembangun  Gula, karbohidrat terkecil, berfungsi sebagai bahan bakar dan sumber karbon  Polisakarida, polimer gula, memiliki peran penyimpanan dan struktural  Lipidmolekul hidrofobik yang beragam  Lemak menyimpan sejumlah besar energi  Fosfolipid adalah komponen utama membran sel  Steroid meliputi kolesterol dan hormon-hormon tertentu  Proteinperkakas molekuler sel  Polipeptida adalah polimer asam amino  Fungsi suatu protein bergantung pada bentuk spesifiknya  Asam nukleatpolimer informasi  Asam nukleat menyimpan dan menghantarkan informasi herediter  Untaian asam nukleat merupakan polimer nukleotida  Penurunan sifat genetik didasarkan pada replikasi heliks ganda DNA  Kita dapat menggunakan DNA dan protein sebagai pita ukur evolusi
Polisakarida simpanan (a) Pati kloroplas pati Amilosa Amilopektin (b) Glikogen mitokondria butiran glikogen
Kitin Kitin adalah suatu polisakarida struktural, yang membentuk eksoskeleton (kerangka luar) artropoda. (a) Hewan sejenis belalang, yang disebut Cicada ini sedang mengalami pergantian kulit, dengan menanggalkan eksoskeleton lamanya dan keluar dalam bentuk dewasa. (b) Kitin digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel yang akan terurai setelah luka atau sayatan sembuh.
Lemak dan asam lemak jenuh dan tidak jenuh (a) Lemak dan asam lemak jenuh (b) Lemak dan asam lemak tidak jenuh Asam stearat Asam oleat (a) Jika asam lemaknya jenuh (dengan hidrogen), lemak yang terbentuk juga jenuh. Sebagian besar lemak hewan, seperti lemak pada mentega, adalah jenuh. Lemak jenuh berbentuk padat pada suhu ruangan. (b) Asam lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan ganda di antara atom-atom karbon, dan membengkok pada tempat terjadinya ikatan ganda. Lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih asam lemak tidak jenuh. Sebagian besar lemak nabati adalah tidak jenuh dan disebut minyak karena berbentuk cair pada suhu ruangan.
Konformasi fungsional suatu protein, enzim lisozim Model pita protein lisozim Model pengisian-ruang lisozim Lisozim membantu mencegah infeksi dengan cara mengikat dan memutus molekul spesifik pada permukaan berbagai jenis bakteri. Dalam model pita lisozim, sebuah rantai polipeptida tunggal, yang digambarkan oleh pita, melipat dan melilit untuk membentuk protein fungsional. Model pengisian-ruang menunjukkan bahwa bentuk keseluruhan lisozim secara kasar adalah butiran (globuler) seperti protein lain. Namun demikian, konformasi yang tepat ini sangat unik bagi lisozim, dan fungsi terspesialisasi protein ini muncul dari bentuknya ini. Lekukan pada permukaan lisozim adalah bagian protein yang mengenali dan berikatan dengan molekul target pada dinding bakteri.
Empat tingkatan struktur protein Lembaran berlipat-lipat Lembaran berlipat-lipat Heliks α (a) Struktur primer (urutan asam amino) (c) Struktur tersier (b) Struktur sekunder (d) Struktur kuaterner
DNA RNA Protein: diagram gambaran umum aliran informasi dalam sel DNA Sintesis mRNA dalam nukleus NUKLEUS Ribosom mRNA mRNA polipeptida SITOPLASMA Pergerakan mRNA ke dalam sitoplasma melalui pori nukleus Sintesis protein Pada sel eukariotik, DNA dalam nukleus memprogram produksi protein dalam sitoplasma dengan cara mendikte sintesis RNA mesenjer (mRNA), yang berpindah ke sitoplasma dan berikatan dengan ribosom. Ketika suatu ribosom (dibuat besar sekali pada gambar ini) bergerak di sepanjang mRNA, pesan genetik itu diterjemahkan menjadi suatu polipeptida dengan urutan asam amino yang spesifik.
BAB 6. PENGANTAR METABOLISME  Metabolisme, energi, dan kehidupan  Kimia kehidupan diorganisasikan ke dalam jalur metabolisme  Organisme mentransformasi energi  Transformasi energi kehidupan berlangsung menurut dua hukum termodinamika  Organisme hidup dengan memanfaatkan energi bebas  ATP menggerakkan kerja seluler  Enzim  Enzim mempercepat reaksi metabolisme  Enzim memiliki substrat yang spesifik  Tempat aktif adalah pusat katalitik enzim  Lingkungan fisik dan kimiawi sel mempengaruhi aktivitas enzim  Kontrol Metabolisme  Kontrol metabolisme seringkali bergantung pada pengaturan alosterik  Lokalisasi enzim di dalam sel membantu mengatur metabolisme  Tema tentang sifat-sifat baru dimanifestasikan dalam kimia kehidupan
Transformasi antara energi kinetik dan energi potensial Anak-anak di arena bermain ini memiliki lebih banyak energi potensial pada saat berada di puncak perosotan dibandingkan dengan ketika mereka berada pada dasar perosotan. Mereka mengubah energi kinetik menjadi energi potensial (energi tersimpan) ketika mereka menaiki perosotan itu, dan mengubah energi potensial kembali menjadi energi kinetik selama mereka meluncur turun.
Hubungan energi bebas dengan stabilitas, perubahan spontan, kesetimbangan, dan kerja Lebih banyak energi bebas Kurang stabil Kapasitas kerja yang lebih besar Lebih sedikit energi bebas Lebih stabil Kapasitas kerja yang lebih kecil Energi bebas menurun; arah perubahan spontan; ∆G < 0; berubah ke arah kesetimbangan; perubahan dapat dimanfaatkan untuk melakukan kerja Sistem yang tidak stabil sangat kaya akan energi bebas, dan memiliki kecenderungan untuk berubah secara spontan menjadi keadaan yang lebih stabil, dan perubahan “turun bukit” ini bisa dimanfaatkan untuk tujuan melaksanakan kerja. (a) Pada kasus ini, energi bebas sebanding dengan ketinggian anak itu. (b) Konsep energi bebas juga berlaku pada skala molekuler, dalam kasus ini, pada pergerakan fisik molekul yang dikenal dengan nama difusi. (c) Reaksi kimiawi juga melibatkan energi bebas. Molekul gula pada bagian atas kurang stabil dibandingkan dengan molekul sederhana di bawah.
Siklus ATP Energi dari katabolisme Energi untuk kerja seluler Energi yang dibebaskan melalui reaksi perombakan (katabolisme) dalam sel digunakan untuk memfosforilasi ADP, yang akan meregenerasi ATP. Energi yang tersimpan dalam ATP akan menggerakkan sebagian besar kerja seluler. Dengan demikian, ATP mengkopel proses-proses dalam sel yang menghasilkan energi sel dengan proses yang mengkonsumsi energi.
Profil energi pada suatu reaksi Kemajuan reaksi Energibebas Keadaan stransisi Produk Reaktan Dalam reaksi hipotetis ini, reaktan AB dan CD harus menyerap cukup energi dari sekelilingnya untuk dapat melewati puncak bukit energi aktivasi (EA) dan mencapai keadaan transisi yang tidak stabil. Kemudian ikatan dapat diputuskan, dan setelah reaksi berlangsung, energi dibebaskan ke sekelilingnya selama pembentukan ikatan baru. Grafik khusus ini menggambarkan masukan energi dan keluaran energi pada reaksi eksergonik, yang memiliki ∆G negatif; produk memiliki energi bebas yang lebih kecil dibandingkan dengan reaktan.
Enzim menurunkan rintangan energi Kemajuan reaksi Energibebas Reaktan Produk EA tanpa enzim EA dengan enzim Tanpa mempengaruhi perubahan energi bebas (∆G) untuk reaksi itu, suatu enzim akan mempercepat reaksi dengan cara mengurangi pendakian puncak bukit menuju ke keadaan transisi. Kurva hitam menunjukkan urutan reaksi tanpa adanya enzim; kurva merah menunjukkan urutan reaksi dengan tambahan suatu enzim.
Pengaturan alosterik Tempat alosterik Aktivator Tempat aktif Bentuk aktif Bentuk inaktif Inhibitor Bentuk aktif distabilkan oleh molekul aktivator alosterik Bentuk inaktif distabilkan oleh molekul inhibitor alosterik (a) Perubahan konformasi enzim alosterik (b) Pengaturan alosterik (a) Sebagian besar enzim alosterik tersusun dari dua atau lebih subunit polipeptida, yang masing-masing memiliki tempat aktif. Enzim itu akan berosilasi (berganti-ganti) di antara dua keadaan konformasi, aktif dan inaktif. Jauh dari tempat aktif terdapat tempat alosterik, reseptor spesifik untuk pengaturan enzim itu, yang bisa berfungsi sebagai aktivator atau sebagai inhibitor. (b) Di sini kita melihat efek berlawanan dari inhibitor alosterik dan aktivator alosterik pada konformasi keempat subunit suatu enzim.
BAB 7. MENJELAJAHI SEL  Bagaimana kita mengkaji sel  Mikroskop menyediakan jendela ke dunia sel  Ahli biologi sel dapat mengisolasi organel untuk mengkaji fungsinya  Pandangan menyeluruh tentang sel  Sel prokariotik dan eukariotik berbeda ukuran dan kerumitannya  Membran internal memisah-misahkan fungsi sel eukariotik  Nukleus dan ribosom  Nukleus mengandung perpustakaan genetik sel eukariotik  Ribosom menyusun protein sel  Sistem endomembran  RE membentuk membran dan melakukan fungsi biosintetik lain  Aparatus Golgi menyelesaikan, menyortir, dan mengirim produk sel  Lisosom merupakan ruangan pencernaan  Vakuola memiliki fungsi yang bermacam-macam  Organel membran yang lain  Mitokondria dan kloroplas merupakan pentransformasi energi yang utama  Peroksisom mengkonsumsi oksigen  Sitoskeleton  Sitoskeleton memberi tumpuan struktural, juga berfungsi dalam motilitas dan pengaturan sel  Permukaan dan junction sel  Sel tumbuhan diselubungi oleh dinding sel  ECM sel hewan berfungsi penyanggaan, perekatan, pergerakan, dan pengaturan  Junction interseluler membantu mengintegrasikan sel-sel ke dalam tingkatan struktur dan fungsi yang lebih tinggi  Sel merupakan satuan hidup yang lebih besar dari jumlah bagian-bagiannya
Kisaran ukuran sel Sebagian besar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm sehingga hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop. Perhatikan bahwa skala yang dipakai berupa logaritma untuk mengakomodasi kisaran ukuran yang ditunjukkan. Skala dimulai di bagian atas dengan 10 meter dan menurun, setiap pengukuran di sisi kiri menunjukkan pengecilan ukuran sepuluh-kali.
Sel prokariotik Prokariota merupakan bakteri, termasuk sianobakteri. (a) Gambar bakteri berbentuk-batang. Karena tidak mempunyai organel terbungkus membran seperti pada eukariota, prokariota jauh lebih sederhana strukturnya. Batas sel ialah membran plasma. Di luar membran plasma ini terdapat dinding sel yang cukup kaku dan seringkali berupa kapsul luar, yang biasanya mirip jeli. Sebagian bakteri memiliki flagela (organel pergerakan), pili (struktur pelekatan), atau keduanya yang menonjol dari permukaannya. (b) Mikrograf elektron ini menunjukkan irisan tipis bakteri Bacillus coagulans (TEM).
Gambaran umum sel hewan
Gambaran umum sel tumbuhan
Perbandingan getaran flagela dan silia (a) Flagela biasanya berombak-ombak, gerakannya yang mirip- ular menggerakkan sel dalam arah yang sama dengan sumbu flagela. Contohnya adalah perjalanan sel sperma. (b) Suatu permukaan yang penuh dengan sillia yang bergetar menutupi Paramecium, protista yang motil (SEM). Silia memiliki gerak maju-mundur, kibasan-aktif dan kibasan-balik yang berganti-ganti. Ini akan menggerakkan sel, atau menggerakkan cairan di atas permukaan sel diam, dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu silianya.
Dinding sel tumbuhan Sel muda mula-mula membentuk dinding primer tipis, sering kali ada penambahan dinding sekunder yang lebih kuat di bagian dalam dinding primer ketika pertumbuhan terhenti. Lamela tengah yang lengket melekatkan sel-sel yang berdekatan menjadi satu. Dengan demikian, partisi multi-lapis di antara sel-sel ini terdiri atas dinding penghubung yang masing-masing disekresikan oleh selnya sendiri. Dinding ini tidak mengisolasi selnya: Sitoplasma dari salah satu sel berlanjut dengan sitoplasma dari sel tetangganya melalui plasmodesmata, saluran yang melintasi dinding (TEM).
Junction (persambungan) interseluler pada hewan
BAB 8. STRUKTUR DAN FUNGSI MEMBRAN  Struktur membran  Model membran telah disesuaikan agar sesuai dengan data baru  Membran merupakan mosaik fluida yang terdiri atas lipid, protein, dan karbohidrat  Lalulintas yang melintasi membran  Organisasi molekuler membran mengakibatkan permeabilitas selektif  Transpor pasif merupakan difusi melintasi membran  Osmosis merupakan transpor pasif air  Bertahan hidupnya sel bergantung pada keseimbangan penyerapan dan pelepasan air  Protein spesifik mempermudah transpor pasif zat terlarut terseleksi  Transpor aktif merupakan pemompaan zat terlarut melawan gradiennya  Beberapa pompa ion membangkitkan tegangan melintasi membran  Dalam kotranspor, protein membran mengkopel transpor suatu zat terlarut dengan zat terlarut lainnya  Eksositosis dan endositosis mentranspor molekul besar
Dua generasi model membran (a) Model Davson-Danielli, yang diusulkan pada tahun 1935, seperti sandwich bilayer fosfolipid di antara dua lapisan protein. Dengan modifikasi berikutnya, model ini banyak diterima hingga kira-kira tahun 1970. (b) Model mosaik fluida mendispersikan protein dan mencelupkannya ke dalam bilayer fosfolipid, yang berada dalam wujud fluida. Yang ditunjukkan di sini adalah bentuk yang disederhanakan, yang merupakan model membran yang kita gunakan saat ini.
Penampang melintang struktur membran plasma sel hewan
Keseimbangan air pada sel hidup SEL TUMBUHAN SEL HEWAN LARUTAN HIPERTONIK LARUTAN HIPOTONIKLARUTAN ISOTONIK Plasmolisis Bengkak (normal) Mengkerut Lembek Normal Lisis (pecah) H2O H2O H2OH2OH2OH2O H2OH2O
Pompa natrium-kalium (kasus khusus transpor aktif)
Perbandingan antara transpor pasif dan transpor aktif Pada transpor pasif, suatu substansi secara spontan berdifusi menuruni gradien konsentrasinya tanpa memerlukan pengeluaran energi oleh sel. Molekul hidrofobik dan molekul polar tak bermuatan yang berukuran kecil berdifusi langsung melintasi membran. Substansi hidrofilik berdifusi melalui protein transpor dalam suatu proses yang disebut difusi yang dipermudah. Dalam transpor aktif, suatu protein transpor memindahkan substansi melintasi membran “naik bukit” melawan gradien konsentrasinya. Transpor aktif membutuhkan pengeluaran energi, yang biasanya disediakan oleh ATP.
Tiga jenis endositosis dalam sel hewan (a) Pada fagositosis, pseudopodia “menelan” suatu partikel dan mengemasnya dalam suatu vakuola. Mikrograf ini menunjukkan amuba yang menelan bakteri (TEM). (b) Pada pinositosis, tetesan fluida ekstraseluler dimasukkan ke dalam sel dalam sebuah vesikula kecil. Mikrograf ini menunjukkan vesikula pinositosis (tanda panah) dalam sel yang melapisi pembuluh darah kecil (TEM). (c) Pada endositosis yang diperantarai reseptor, lubang terlapisi membentuk vesikula apabila molekul spesifik (ligan) terikat reseptor pada permukaan sel. Mikrograf ini menunjukkan dua tahapan berurutan endositosis yang diperantarai reseptor (TEM). Setelah materi tercerna dibebaskan dari vesikula untuk metabolisme, reseptor dikembalikan lagi ke membran plasma.
BAB 9. RESPIRASI SELULER: MEMANEN ENERGI KIMIAWI  Prinsip pemanenan energi  Respirasi seluler dan fermentasi merupakan jalur katabolik  Sel mendaur ulang ATP untuk melakukan kerja  Reaksi redoks melepas energi ketika elektron bergerak lebih dekat ke atom elektronegatif  Elektron “jatuh” dari molekul organik ke oksigen selama respirasi seluler  “Jatuhnya” elektron selama respirasi berlangsung secara bertahap  Proses respirasi seluler  Respirasi melibatkan glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron  Glikolisis memanen energi kimiawi dengan mengoksidasi glukosa menjadi piruvat  Siklus Krebs menyempurnakan oksidasi molekul organik penghasil- energi  Membran-dalam mitokondria mengkopel transpor elektron dengan sintesis ATP  Respirasi seluler menghasilkan banyak molekul ATP  Proses-proses metabolisme yang terkait  Fermentasi memungkinkan sebagian sel dapat menghasilkan ATP tanpa oksigen  Glikolisis dan siklus Krebs menghubungkan banyak jalur metabolisme lain  Mekanisme umpan-balik mengontrol respirasi seluler
Aliran energi dan pendaurulangan kimiawi dalam ekosistem Mitokondria eukariota (termasuk tumbuhan) menggunakan produk organik dari fotosintesis sebagi bahan bakar untuk respirasi seluler, yang juga mengkonsumsi oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis. Respirasi memanen energi yang tersimpan dalam molekul organik untuk menghasilkan ATP, yang menggerakkan sebagian besar kerja seluler. Produk limbah res-pirasi, karbon dioksida dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis. Dengan demikian, unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan bisa didaur-ulang. Akan tetapi, energi tidak bisa didaur-ulang: Energi ini mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkan ekosistem sebagai panas.
Bagaimana ATP menggerakkan kerja seluler Transfer gugus fosfat merupakan mekanisme yang bertanggung jawab atas sebagian besar jenis kerja seluler. Enzim menggeser gugus fosfat (P) dari ATP ke beberapa molekul lain, dan molekul terfosforilasi ini mengalami suatu perubahan yang menimbulkan kerja. Misalnya, ATP menggerakkan transpor aktif dengan cara memfosforilasi protein khusus yang ada di dalam membran; menggerakkan kerja mekanis dengan cara memfosforilasi protein motor, seperti protein yang menggerakkan organel di sepanjang “jalur” sitoskeleton; dan mengerakkan kerja kimiawi dengan cara memfosforilasi reaktan utama. Molekul terfosforilasi kehilangan gugus fosfat begitu kerja dilakukan, menyisakan ADP dan fosfat anorganik ( P i) sebagai produknya. Respirasi seluler menambah pasokan ATP dengan menggerakkan fosforilasi ADP.
Pengenalan tentang rantai transpor elektron (a) Reaksi eksergonik hidrogen dengan oksigen untuk membentuk air melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan cahaya: suatu ledakan. (b) Pada respirasi seluler, suatu rantai transpor elektron memecah-mecah “jatuhnya” elektron dalam reaksi ini menjadi beberapa langkah yang lebih kecil dan menyimpan sebagian energi yang dilepas dalam bentuk yang dapat digunakan untuk membuat ATP (sisa energi itu dilepas sebagai panas).
Gambaran umum respirasi seluler Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di luar mitokondria dalam sitosol. Siklus Krebs dan rantai transpor elektron ditempatkan di dalam mitokondria. NADH mentransfer elektron dari glikolisis dan siklus Krebs ke rantai transpor elektron, yang ada di dalam membran krista. Rantai transpor elektron ini mengubah energi kimiawi menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk menggerakkan fosforilasi oksidatif, yang bertanggung jawab atas sebagian besar ATP yang dihasilkan oleh respirasi seluler. Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis dan siklus Krebs oleh fosforilasi tingkat-substrat.
Setiap molekul glukosa menghasilkan banyak molekul ATP selama respirasi seluler. Uraian dalam teks menjelaskan mengapa 38 ATP per glukosa hanya merupakan perkiraan keluaran maksimum.
BAB 10. FOTOSINTESIS  Fotosintesis di Alam  Tumbuhan dan autotrof lainnya merupakan produsen biosfer  Kloroplas merupakan tempat fotosintesis pada tumbuhan  Jalur fotosintesis  Bukti bahwa kloroplas menguraikan molekul air membuat para peneliti dapat menelusuri atom melalui fotosintesis  Reaksi terang dan siklus Calvin bekerjasama mengubah energi cahaya menjadi energi kimiawi berupa makanan  Reaksi terang mengubah energi matahari menjadi energi kimiawi berupa ATP dan NADPH  Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula  Mekanisme alternatif untuk fiksasi karbon telah berkembang di daerah beriklim panas dan kering  Fotosintesis merupakan dasar metabolik biosfer
Tempat fotosintesis pada tumbuhan Dedaunan merupakan organ utama fotosintesis pada tumbuhan. Pertukaran gas antara mesofil dan atmosfer terjadi melalui pori mikroskopik yang disebut stomata. Kloroplas, yang terutama ditemukan dalam mesofil, dilingkupi oleh dua membran yang membungkus stroma, fluida kental yang dikandung kloroplas. Membran sistem tilakoid memisahkan stroma dari ruang tilakoid. Tilakoid terkonsentrasi dalam tumpukan yang disebut grana
Gambaran umum fotosintesis: kerjasama reaksi terang dan siklus Calvin REAKSI TERANG CH2O (gula) SIKLUS CALVIN CO2 O2 Kloroplas H2O Cahaya NADPH ATP ADP NADP + P i
Bagaimana aliran elektron nonsiklik selama reaksi terang menghasilkan ATP dan DADPH Tanda panah menelusuri aliran elektron yang digerakkan- cahaya dari air ke NADPH. Setiap foton cahaya mengeksitasi satu elektron, tetapi diagram ini menelusuri dua elektron sekaligus, yaitu jumlah elektron yang dibutuhkan untuk mereduksi NADP+.
Model sementara untuk organisasi membran tilakoid
BAB 11. KOMUNIKASI SEL  Gambaran umum pensinyalan sel  Pensinyalan sel berkembang pada awal sejarah kehidupan  Sel yang berkomunikasi mungkin berdekatan atau terpisah jauh  Tiga tahapan pensinyalan sel adalah penerimaan, transduksi, dan respons  Penerimaan sinyal dan inisiasi transduksi  Molekul sinyal terikat pada reseptor, menyebabkan protein berubah bentuk  Sebagan besar reseptor sinyal merupakan protein membran-plasma  Jalur transduksi-sinyal  Jalur-jalur merelai sinyal dari reseptor ke respons seluler  Fosforilasi protein merupakan mekanisme utama transduksi sinyal  Molekul kecil dan ion kecil tertentu merupakan komponen utama jalur pensinyalan  Respons seluler terhadap sinyal  Dalam merespons sinyal, suatu sel dapat mengatur aktivitas dalam sitoplasma atau transkripsi dalam nukleus  Jalur yang rumit memperkuat dan menentukan respons sel terhadap sinyal
Komunikasi sel jarak dekat atau jarak jauh pada hewan Sel target Sel saraf Sinapsis Sinyal saraf Sel saraf Neurotransmiter berdifusi melewati sinapsis Sel target Sel pensekresi Vesikulas sekretoris Pengatur lokal berdifusi melalui fluida ekstraseluler Pensinyalan parakrin (a) Pensinyalan jarak dekat Pensinyalan sinaptik (b) Pensinyalan hormonal Sel endokrin Pembuluh darah Hormon berpindah dalam aliran darah (a) Hewan memiliki dua jenis utama pensinyalan kimiawi jarak dekat. Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi bertindak pada sel target di dekatnya dengan melepas molekul pengatur lokal ke dalam fluida ekstraseluler. Dalam pensinyalan sinaptik, sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter ke dalam sinapsis, ruang sempit di antara sel pengirim dan sel target. (b) Hormon mensinyal sel target pada jarak yang lebih jauh. Pada hewan, sel endokrin terspesialisasi mensekresi hormon ke dalam cairan tubuh, seringkali darah. Hormon dapat mencapai hampir seluruh sel tubuh, tetapi, jika dengan pengatur lokal, hanya sel target spesifik yang mengenali dan merespons sinyal kimiawi yang diberikan. (Tumbuhan juga menggunakan hormon untuk pensinyalan dari satu bagian tumbuhan ke bagian yang lain.)
Gambaran umum pensinyalan sel PENERIMAAN RESPONSTRANSDUKSI SITOPLASMAFLUIDA EKSTRASELULER Reseptor Jalur transduksi sinyal Membran plasmaMolekul sinyal Pengaktifan respons seluler
Kekhususan pensinyalan sel Respons 1 Respons 3Respons 2 Respons 5 Aktivasi atau inhibisi Reseptor Molekul sinyal Molekul relai Sel A: jalur yang memunculkan satu respons tunggal Sel D: reseptor berbeda dengan reseptor pada sel A-D Sel C: saling-sapa di antara dua jalur Sel B: jalur bercabang, memunculkan dua respons Respons 4 Protein tertentu yang dimiliki sel menentukan molekul sinyal apa yang diresponsnya dan sifat responsnya. Keempat sel dalam diagram yang disederhanakan ini merespons molekul sinyal yang digambarkan oleh suatu segitiga kecil di bagian atas gambar, tetapi dalam cara yang berbeda, karena masing-masing memiliki kumpulan protein yang berbeda. Akan tetapi, perhatikan bahwa jenis molekul yang sama dapat berperan-serta dalam lebih dari satu jalur; misalnya, sel A, B, dan C memiliki reseptor yang identik untuk segitiga itu. Sel B memiliki jalur bercabang, Sel C memperlihatkan saling-sapa di antara kedua jalur, yang membuat sel dapat memadukan informasi dari dua sinyal yang berbeda. Sel D memiliki reseptor untuk segitiga tersebut yang berbeda dari reseptor dalam sel A, B,dan C.
BAB 12. SIKLUS SEL  Peran utama pembelahan sel  Pembelahan sel berfungsi dalam reproduksi, pertumbuhan, dan perbaikan  Pembelahan sel mendistribusikan kumpulan kromosom yang identik ke sel anak  Siklus sel mitotik  Fase mitotik bergantian dengan interfase di dalam siklus sel  Gelendong mitotik mendistribusikan kromosom ke sel anak  Sitokinesis membelah sitoplasma  Mitosis pada eukariota kemungkinana berkembang dari pembelahan biner bakteri  Pengaturan siklus sel  Sistem pengontrolan molekuler menggerakkan siklus sel  Isyarat internal dan eksternal membantu mengatur siklus sel  Sel kanker telah lepas dari pengontrolan siklus sel
Fungsi pembelahan sel (a) Reproduksi (c) Pembaruan jaringan (b) Pertumbuhan dan perkembangan (a) Amoeba, eukariota berseltunggal, membelah untuk membentuk dua sel, masing-masing merupakan organisme yang terpisah. Dalam kasus ini, fungsi pembelahan sel ialah reproduksi. (b) Untuk organisme multiseluler, pembelahan sel embrio merupakan hal yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan. (c) Bahkan pada organisme multiseluler dewasa, pembelahan sel terus berfungsi dalam pembaruan dan perbaikan jaringan. Misalnya, sel sumsum tulang yang membelah ini (tanda panah) menghasilkan sel darah merah baru.
Siklus sel Dalam suatu sel yang membelah, fase mitotik (M) bergantian dengan interfase, periode pertumbuhan. Bagian pertama interfase, yang disebut G1, diikuti oleh fase S, ketika kromosom bereplikasi; bagian terakhir interfase ini disebut G2. Dalam fase M, mitosis membelah nukleus dan mendistribusikan kromosomnya ke nukleus anak, dan sitokinesis membelah sitoplasma, menghasilkan dua sel anak.
Mitosis pada sel tumbuhan (a) Profase (e) Telofase(d) Anafase (c) Metafase(b) Prometafase Nukleus Nukleolus Pelat sel Kromatin Kromatin memadat
Pembelahan sel bakteri (pembelahan biner) Alokasi genom identik ke sel anak tergantung pada pelekatan kromosom terduplikasi ke membran plasma sel induknya. Pertumbuhan lanjut sel tersebut secara berangsur-angsur memisahkan kromosom. Akhirnya membran plasma melekuk ke dalam dan membagi sel menjadi dua pada saat dinding sel baru terbentuk di antara sel-sel anak tersebut.
BAB 13. MEIOSIS DAN SIKLUS HIDUP SEKSUAL  Mengenal hereditas  Keturunan mendapatkan gen dari orangtua melalui pewarisan kromosom  Sejenis menghasilkan sejenis, kurang lebih: suatu perbandingan antara reproduksi aseksual dan seksual  Peranan meiosis dalam siklus hidup seksual  Fertilisasi dan meiosis terjadi bergantian dalam siklus hidup seksual  Meiosis mengurangi jumlah kromosom dari diploid menjadi haploid  Sumber variasi genetik  Siklus hidup seksual menghasilkan variasi genetik pada keturunan  Adaptasi evolusioner bergantung pada variasi genetik populasi
Siklus hidup manusia Dalam setiap generasi, penggandaan jumlah kromosom yang dihasilkan dari fertilisasi diimbangi oleh pembagiduaan jumlah kromosom yang dihasilkan dari meiosis. Untuk manusia, jumlah kromosom dalam setiap sel haploid adalah 23 (n = 23); jumlah kromosom dalam zigot diploid dan semua sel somatik yang berasal dari zigot ini adalah 46 (2n = 46).
Tiga siklus hidup seksual dengan perbedaan pada saat meiosis dan fertilisasi (singami) Karakter umum yang sama-sama dimiliki oleh ketiga siklus ini adalah adalah kemunculan bergantian dari kedua peristiwa penting ini, yang menyebabkan terjadinya variasi genetik pada keturunan.
Gambaran umum meiosis: bagaimana meiosis mereduksi jumlah kromosom Setelah kromosom bereplikasi satu kali, sel diploidnya akan membelah diri dua kali, menghasilkan empat sel anak haploid. Diagram yang disederhanakan ini hanya menampilkan satu pasang kromosom homolog. (a) Pertama, masing- masing dari kromosom tersebut bereplikasi. (b) Kemudian proses pembelahan pertama (meiosis I) akan memisahkan kedua kromosom dari pasangan homolog, mengemasnya di dalam sel-sel anak yang terpisah (haploid). (c) Pembelahan kedua (meiosis II) memisahkan kromatid-kromatid saudara. Setiap sel anak yang dihasilkan dari meiosis II adalah sel haploid, mengandung satu kromosom tunggal dari pasangan homolog.
BAB 14. MENDEL DAN IDE TENTANG GEN  Penemuan Gregor Mendel  Mendel melakukan pendekatan eksperimental dan kuantitatif untuk genetika  Berdasarkan hukum segregasi, kedua alel untuk suatu karakter dikemas ke dalam gamet yang terpisah  Berdasarkan hukum pemilahan independen, tiap-tiap pasangan alel akan memisah ke dalam gamet secara independen  Penurunan sifat Mendelian menggambarkan aturan probabilitas  Mendel menemukan perilaku partikulat gen  Pengembangan genetika Mendelian  Hubungan antara genotipe dan fenotipe jarang yang sederhana  Penurunan sifat Mendelian pada manusia  Analisis silsilah mengungkapkan adanya pola Mendelian pada penurunan sifat manusia  Banyak kelainan pada manusia mengikuti pola penurunan sifat Mendelian  Teknologi penyediakan perangkat baru untuk melakukan pengujian dan penyuluhan genetik
Penyilangan genetik Untuk mengawinkan (hibridisasi) dua varietas tanaman kacang ercis, Mendel menggunakan sebuah kuas untuk memindahkan polen karrier sperma dari sebuah tanaman ke sel telur dari tanaman lain. Pada kasus ini, karakter yang diperhatikan adalah warna bunga dan dua varietas tersebut adalah bunga ungu dan bunga putih. Biji berkembang dalam karpel, yang kemudian berkembang menjadi buah (polong). Perkecambahan biji menghasilkan hibrid generasi pertama yang semuanya mempunyai bunga ungu. Hasilnya yang sama diperoleh untuk penyilangan kebalikannya, yaitu pemindahan polen dari bunga ungu ke bunga putih.
Hukum segregasi mendel Diagram ini mengilustrasikan model Mendel untuk penurunan sifat monohibrid. Alel bunga ungu (P) adalah dominan dan alel bunga putih (p) adalah resesif. Masing-masing tanaman mempunyai dua alel untuk gen yang mengendalikan warna bunga, satu alel diwarisi dari masing-masing induk. Sebuah tanaman galur murni dari generasi parental mempunyai alel yang cocok, bisa PP (parental bunga ungu) atau pp (parental bunga putih).
Testcross Testcross dirancang untuk mengungkapkan genotipe dari suatu organisme yang menunjukkan sifat dominan, seperti bunga ungu pada tanaman ercis. Organisme seperti ini bisa saja homozigot untuk alel dominan atau heterozigot. Cara yang paling efisien untuk menentukan genotipe adalah dengan menyilangkan organisme tersebut dengan individu yang mengekspresikan sifat resesif. Karena genotipe dari induk berbunga putih harus homozigot, kita dapat menyimpulkan genotipe dari induk berbunga ungu dengan mengamati fenotipe keturunan.
Pengujian dua hipotesis untuk segregasi dalam sebuah penyilangan dihibrid. Sebuah penyilangan antara tanaman induk galur murni yang berbeda dalam dua karakter menghasilkan hibrid F1 yang heterozigot untuk kedua karakter. Pada contoh ini, dua karakter tersebut adalah warna biji dan bentuk biji. Warna kuning (Y) dan bentuk bulat (R) adalah dominan. (a) Jika kedua karakter memisah secara dependen satu sama lain (bersama-sama), maka hibrid F1 hanya dapat menghasilkan dua kelas gamet yang sama yang diterima dari induknya, dan keturunan F2 akan menunjukkan rasio fenotipe 3:1. (b) Jika kedua karakter memisah secara independen, maka 4 kelas gamet akan diproduksi oleh generasi F1 dan akan ada rasio fenotipe 9:3:3:1 pada generasi F2. Hasil percobaan Mendel mendukung hipotesis yang disebut belakangan ini, dinamakan pemilahan independen.
BAB 15. DASAR KROMOSOM PENURUNAN SIFAT  Menghubungkan Mendelisme dengan kromosom  Penurunan sifat Mendelian memiliki dasar fisis perilaku kromosom  Morgan melacak gen pada sebuah kromosom khusus  Gen-gen terpaut cenderung diwarisi bersama karena berada pada kromosom yang sama  Pemilahan independen kromosom-kromosom dan pindah silang menghasilkan rekombinan genetik  Para ahli genetika dapat menggunakan data rekombinasi untuk memetakan lokus-lokus genetik suatu kromosom  Kromosom-kromosom seks  Dasar kromosom seks bervariasi pada setiap organisme  Gen terpaut-seks mempunyai pola penurunan sifat yang unik  Kesalahan dan pengecualian dalam penurunan sifat kromosom  Perubahan jumlah atau struktur kromosom menyebabkan beberapa kelainan genetik  Efek fenotipik dari beberapa gen tergantung pada apakah gen tersebut diwarisi dari ibu atau dari ayah  Gen ekstranukleus menunjukkan pola penurunan sifat non- Mendelian
Dasar kromosom hukum Mendel
Penurunan sifat terpaut-seks Ketika Morgan mengawinkan lalat jantan mata- putih dengan betina tipe-liar, semua keturunan F1 mempunyai mata merah. Keturunan F2 menunjukkan rasio 3 : 1 yang khas Mendel, tetapi karakter resesif—mata-putih—terpaut dengan jenis kelamin. Semua betina mempunyai mata merah, tetapi setengah dari jantannya mempunyai mata putih. Morgan berhipotesis bahwa gen yang bertanggung jawab berada pada kromosom X (di sini digambarkan sebagai kromosom lurus) dan bahwa tidak ada lokus yang berkaitan dengan warna mata pada kromosom Y (digambarkan sebagai kromosom berlekuk). Dalam gambar ini, alel yang dominan (untuk mata merah) dilambangkan dengan w+, dan alel resesif (untuk mata putih) dilambangkan dengan w.
Rekombinasi akibat pindah silang
Perubahan struktur kromosom Tanda panah vertikal menunjukkan titik pemutusan kromosom. Warna gelap adalah gen- gen yang dipengaruhi oleh penyusunan kembali kromosom. (a) Delesi menghilangkan salah satu segmen kromosom. (b) Duplikasi mengulang segmen. (c) Suatu invers membalik segmen di dalam kromosom. (d) Translokasi memindahkan segmen dari salah satu kromosom ke kromosom lainnya yang tidak homolog. Tipe translokasi yang paling umum adalah timbal-balik, di mana kromosom nonhomolog bertukar fragmen. Translokasi nontimbal- balik, di mana kromosom mentransfer fragmen tanpa menerima fragmen kembali, juga terjadi.
BAB 16. DASAR MOLEKULER PENURUNAN SIFAT  DNA sebagai materi genetik  Usaha pencarian materi genetik mengarah pada DNA  Watson dan Crick menemukan heliks ganda dengan cara membuat model-model yang sesuai dengan data sinar x  Replikasi dan perbaikan DNA  Selama replikasi DNA, pemasangan basa memungkinkan untai DNA yang ada bertindak sebagai cetakan untuk untai komplementer yang baru  Satu tim besar yang terdiri dari enzim dan protein lain menjadi pelaksana replikasi DNA  Enzim mengoreksi DNA selama replikasinya dan memperbaiki kerusakan pada DNA yang ada  Ujung-ujung molekul DNA menimbulkan suatu masalah khusus
Struktur sebuah untai DNA Setiap unit nukleotida dari rantai polinukleotida terdiri dari basa nitrogen (T, A, C, atau G), gula deoksiribosa, dan gugus fosfat. Fosfat dari satu nukleotida terikat pada gula dari nukleotida berikutnya secara berurutan. Hasilnya adalah suatu “tulang belakang” yang terdiri dari gula dan fosfat yang bergantian, dari mana basa terproyeksi.
H e l i k s g a n d a (a) “Pita” pada diagram di atas menunjukkan tulang belakang gula-fosfat dari dua untai DNA. Heliks ini adalah heliks “tangan kanan”, berlekuk ke atas dengan arah ke kanan. Kedua untaian diikat bersama oleh ikatan hidrogen (digambarkan dengan garis titik- titik) di antara basa nitrogen, yang berpasangan di bagian dalam heliks ganda. (b) Sebagian struktur kimia, dengan dua untai yang diuraikan. (c) Pasangan basa nitrogen yang terikat kuat tampak jelas pada model komputer. Daya tarik menarik antara pasangan basa yang berpotongan mempunyai peranan penting dalam mempertahankan molekul bersama-sama.
Tiga model replikasi DNA SEL INDUK REPLIKASI PERTAMA REPLIKASI KEDUA Tiga model replikasi DNA. Segmen pendek heliks ganda di sini melambangkan DNA di dalam sel. Berawal dengan sel induk, kita mengikuti DNA dalam dua generasi sel—dua ronde replikasi DNA. DNA yang baru dibuat berwarna biru terang. Model konservatif: heliks ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan sebuah salinan kedua yang sama sekali baru telah dibuat. Model semikonservatif: kedua untai molekul induk berpisah, dan setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk mensintesis untai komplementer yang baru. Model dispersif: setiap untai dari kedua molekul anak terdiri dari campuran antara bagian untai lama dan bagian untaian yang baru disintesis.
Perbaikan kerusakan DNA dengan perbaikan eksisi Sekelompok enzim mendeteksi dan memperbaiki kerusakan DNA. Satu tipe kerusakan ditunjukkan di sini, adalah pematutan kovalen dari basa timin yang saling berdekatan pada suatu untai DNA. Dimer- dimer timin seperti ini, diinduksi oleh radiasi ultraviolet menyebabkan DNA bengkok dan mengganggu replikasi DNA. Enzim perbaikan dapat menghilangkan daerah yang rusak dan menggantinya dengan segmen DNA normal.
BAB 17. DARI GEN KE PROTEIN  Hubungan antara gen dan protein  Kajian tentang cacat metabolik memberi bukti bahwa gen menentukan protein  Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein  Dalam kode genetik, triplet nukleotida menentukan asam amino  Kode genetik pasti telah berevolusi sejak awal sejarah kehidupan  Sintesis dan pemrosesan DNA  Transkripsi adalah sintesis RNA yang diarahkan oleh DNA  Sel eukariotik memodifikasi RNA setelah transkripsi  Sintesis protein  Translasi adalah sintesis polipeptida yang diarahkan oleh RNA  Peptida sinyal mengarahkan beberapa polipeptida eukariotik ke tujuan spesifik di dalam sel  RNA memainkan peran ganda di dalam sel  Perbandingan sintesis protein pada prokariota dan eukariota  Mutasi titik dapat mempengaruhi struktur dan fungsi protein  Apakah gen itu?
Peran transkripsi dan translasi dalam aliran informasi genetik Dalam suatu rantai perintah sel, informasi bawaan mengalir dari DNA ke RNA ke protein. Ke–dua tahapan utama aliran informasi ialah transkripsi dan translasi. Pada transkripsi, suatu gen memberikan perintah untuk mensintesis molekul RNA mesenjer (mRNA). Pada translasi, informasi yang dikode dalam mRNA menentukan tatanan asam amino yang disambung untuk membentuk polipeptida spesifik. Ribosom merupakan tempat translasi.
Kode triplet Untuk setiap gen, salah satu dari kedua untai DNA berfungsi sebagai cetakan untuk transkripsi—yaitu sintesis dari suatu molekul mRNA dengan urutan komplementer. Aturan pemasangan-basa yang sama yang diterapkan untuk sintesis DNA juga menuntun transkripsi, tetapi urasil basa (U) menggantikan timin (T) dalam RNA. Selama translasi, pesan genetik (mRNA) dibaca sebagai urutan triplet basa, yang analog dengan kata kode yang terdiri dari tiga-huruf. Setiap triplet ini, disebut kodon (dalam gambar ini diberi tanda kurung kurawal), menentukan asam amino yang akan ditambahkan pada posisi yang sesuai di sepanjang rantai polipeptida yang sedang tumbuh.
Tahapan transkripsi Enzim yang bertanggung jawab atas transkripsi adalah RNA polimerase, yang bergerak di sepanjang gen dari promoternya (hijau) sampai persis di belakang terminatornya(merah). RNA polimerase menyusun molekul RNA dengan urutan nukleotida yang berkomplementer dengan untai cetakan gen tersebut. Rentangan DNA yang benar-benar ditranskripsi disebut unit transkripsi.
Translasi: konsep dasar Saat molekul mRNA meluncur melalui ribosom, kodon-kodon ditranslasi satu per satu menjadi asam-asam amino. Interpreternya adalah molekul tRNA, masing- masing dengan antikodon spesifik di satu ujung dan asam amino spesifik di ujung lainnya. Suatu tRNA menambahkan muatan asam aminonya ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh saat antikodon tersebut berikatan dengan kodon komplementer pada mRNA. Gambar-gambar selanjutnya menunjukkan beberapa rincian proses translasi dari sel prokariotik.
BAB 18. MODEL MIKROBA: GENETIKA DARI VIRUS DAN BAKTERI  Genetika virus  Para peneliti menemukan virus ketika mempelajari penyakit tanaman  Virus merupakan genom yang terbungkus di dalam suatu lapisan pelindung  Virus hanya dapat bereproduksi di dalam sel inang  Faga bereproduksi menggunakan siklus litik atau siklus lisogenik  Virus hewan memiliki cara yang beragam dalam menginfeksi dan bereplikasi  Virus tanaman merupakan hama pertanian yang serius  Viroid dan prion merupakan agen infeksi yang lebih sederhana daripada virus  Virus mungkin berkembang dari elemen genetik bergerak lainnya  Genetika bakteri  Rentang generasi yang pendek dari bakteri mempermudah adaptasi evolusioner terhadap lingkungan yang berubah  Rekombinasi genetik menghasilkan strain bakteri baru  Pengontrolan ekspresi gen memungkinkan individu bakteri untuk dapat menyesuaikan metabolismenya dengan perubahan lingkungan
BAB 19. ORGANISASI DAN PENGONTROLAN GENOM EUKARIOTIK  Struktur kromatin  Struktur kromatin terbentuk dengan adanya pengemasan DNA secara bertahap  Organisasi genom pada tingkat DNA  DNA repetitif dan urutan bukan-pengkode lainnya merupakan bagian terbesar suatu genom eukariotik  Famili gen berkembang melalui duplikasi nenek moyang  Amplifikasi gen, kehilangan gen, dan penataan ulang gen dapat mengubah genom sel  Pengontrolan ekspresi gen  Setiap sel dari eukariota multiseluler mengekspresikan hanya sebagian kecil gennya  Pengontrolan ekspresi gen dapat terjadi dalam setiap langkah dalam jalur dari gen ke protein fungsional  Modifikasi kromatin mempengaruhi kesiapan gen untuk ditranskripsi  Inisiasi transkripsi dikontrol oleh protein yang berinteraksi dengan DNA dan dengan sesamanya  Mekanisme pascatranskripsi ikut menunjang pengontrolan ekspresi gen  Biologi molekuler kanker  Kanker dihasilkan dari perubahan genetik yang mempengaruhi siklus sel  Protein onkogen dan protein supresor-tumor yang salah mengganggu jalur pensinyalan yang normal  Mutasi yang berlipat mendasari perkembangan kanker
BAB 20. TEKNOLOGI DNA  Pengklonan DNA  Teknologi DNA memungkinkan untuk mengklon gen  Enzim restriksi digunakan untuk membuat DNA rekombinan  Gen dapat diklon dalam vektor DNA rekombinan  Gen hasil klon disimpan dalam perpustakaan DNA  Reaksi rantai polimerase (PCR) mengklon DNA seluruhnya secara in vitro  Analisis DNA hasil klon  Analisis fragmen restriksi mendeteksi perbedaan DNA yang mempengaruhi tempat restriksi  Seluruh genom dapat dipetakan pada tingkat DNA  Aplikasi praktis dari teknologi DNA  Teknologi DNA membentuk ulang kedokteran dan industri farmasi  Teknologi DNA menawarkan aplikasi bagi kepentingan forensik, lingkungan, dan pertanian  Teknologi DNA memunculkan pertanyaan tentang keselamatan dan etika
BAB 21. DASAR GENETIK PERKEMBANGAN  Dari sel tunggal menjadi organisme multiseluler  Perkembangan embrionik melibatkan pembelahan sel, diferensiasi sel, dan morfogenesis  Para peneliti mengkaji perkembangan organisme model untuk mengidentifikasi prinsip-prinsip umum  Perbedaan ekspresi gen  Tipe sel yang berbeda dalam suatu organisme mempunyai DNA yang sama  Tipe sel yang berbeda mempunyai protein yang berbeda  Pengaturan transkripsi diarahkan oleh molekul maternal dalam sitoplasma dan sinyal dari sel lain  Mekanisme genetik dan seluler dari pembentukan pola  Analisis genetik pada Drosophila mengungkapkan bagaimana gen-gen mengontrol perkembangan  Gradien molekul maternal pada embrio awal mengontrol pembentukan poros  Kaskade pengaktifan gen menyusun pola segmentasi pada Drosophila  Gen homeotik mengarahkan identitas bagian-bagian tubuh  Gen homeoboks tetap terpelihara selama terjadinya evolusi  Sel tetangga memerintahkan sel lain untuk membentuk struktur tertentu  Perkembangan tumbuhan bergantung pada pensinyalan sel dan pengaturan transkripsi
Tahap-tahap utama perkembangan hewan dan tumbuhan Pembelahan sel Morfogenesis Diferensiasi sel (a) Perkembangan hewan (b) Perkembangan tumbuhan Zigot Blastula GastrulaDelapan sel Hewan dewasa Rongga mulut Pergerakan sel Zigot Embrio dalam benih Merrstem apikal tunas Daun benih Dua sel Tumbuhan Meristem apikal akar

More Related Content

PDF
Genetika Olimpiade SMA
bydewisetiyana52
 
PPT
substansi genetika
byAnnisa Khoerunnisya
 
PPTX
KINGDOM PROTISTA
byFajar Adinugraha
 
PPT
Klasifikasi makhluk-hidup-power-point
byEko Supriyadi
 
PPTX
BIOSISMATIKAptx
byKhalifahRizqiyah
 
PPTX
MAKHLUK HIDUP DAN METODE ILMIAH
byyuanitaandriani
 
PPTX
CHLOROPHYTA
byIlham Jln Hdup
 
PPTX
IPA Kelas 7 Bab 2 Klasifikasi Makhluk Hidup.pptx
byamaliafitriyani6
 
Genetika Olimpiade SMA
bydewisetiyana52
 
substansi genetika
byAnnisa Khoerunnisya
 
KINGDOM PROTISTA
byFajar Adinugraha
 
Klasifikasi makhluk-hidup-power-point
byEko Supriyadi
 
BIOSISMATIKAptx
byKhalifahRizqiyah
 
MAKHLUK HIDUP DAN METODE ILMIAH
byyuanitaandriani
 
CHLOROPHYTA
byIlham Jln Hdup
 
IPA Kelas 7 Bab 2 Klasifikasi Makhluk Hidup.pptx
byamaliafitriyani6
 

What's hot

PDF
3. Morfologi Daun
byNike Triwahyuningsih
 
PPTX
Praktikum ketiga kelompok 4
byMonalisa Pirade
 
DOCX
Pertanyaan seputar Sel
byyuliartiramli
 
PPTX
PPT Morfologi Tumbuhan - Bunga Majemuk
byAgustin Dian Kartikasari
 
DOCX
Praktikum amfibi
byyusri humaira
 
DOCX
Laporan praktikum 4 bentuk batang arah tumbuh permukaan dan modifikasi batang...
byMaedy Ripani
 
DOCX
Seminar anatomi tumbuhan buah mentimun
byindah rahayu
 
DOCX
Laporan praktikum 8 akar dan modifikasinya (morfologi tumbuhan)
byMaedy Ripani
 
DOCX
Laporan praktikum 3 tata letak daun rumus daun dan diagram daun (morfologi tu...
byMaedy Ripani
 
PPTX
Ppt DNA
bypure chems
 
PPT
Bab 8 bioteknologi kelas XII SMA IPA
byTezzara Clara Sutjipto
 
PPTX
Ppt. sel
byErna Sofyana
 
DOC
Transkripsi, translasi dan replikasi
byAfifi Rahmadetiassani
 
PPTX
Genetika penentuan jenis kelamin
bymazidahsenjaramadhan qurrotuaini
 
PDF
4. Morfologi Bunga
byNike Triwahyuningsih
 
PPTX
Ppt poltekes diagram dan rumus bunga
byMuhammad Abdul Rohman
 
PDF
Laporan Praktikum 3 Amphibia
bySelly Noviyanty Yunus
 
PPTX
Power Point Meristem
byNopita Sasmita
 
DOCX
10. laporan praktikum biologi preparat squash ujung akar bawang merah
bySofyan Dwi Nugroho
 
PPTX
Anatomi daun
bykurniahtunnisa Kurniahtunnisa
 
3. Morfologi Daun
byNike Triwahyuningsih
 
Praktikum ketiga kelompok 4
byMonalisa Pirade
 
Pertanyaan seputar Sel
byyuliartiramli
 
PPT Morfologi Tumbuhan - Bunga Majemuk
byAgustin Dian Kartikasari
 
Praktikum amfibi
byyusri humaira
 
Laporan praktikum 4 bentuk batang arah tumbuh permukaan dan modifikasi batang...
byMaedy Ripani
 
Seminar anatomi tumbuhan buah mentimun
byindah rahayu
 
Laporan praktikum 8 akar dan modifikasinya (morfologi tumbuhan)
byMaedy Ripani
 
Laporan praktikum 3 tata letak daun rumus daun dan diagram daun (morfologi tu...
byMaedy Ripani
 
Ppt DNA
bypure chems
 
Bab 8 bioteknologi kelas XII SMA IPA
byTezzara Clara Sutjipto
 
Ppt. sel
byErna Sofyana
 
Transkripsi, translasi dan replikasi
byAfifi Rahmadetiassani
 
Genetika penentuan jenis kelamin
bymazidahsenjaramadhan qurrotuaini
 
4. Morfologi Bunga
byNike Triwahyuningsih
 
Ppt poltekes diagram dan rumus bunga
byMuhammad Abdul Rohman
 
Laporan Praktikum 3 Amphibia
bySelly Noviyanty Yunus
 
Power Point Meristem
byNopita Sasmita
 
10. laporan praktikum biologi preparat squash ujung akar bawang merah
bySofyan Dwi Nugroho
 
Anatomi daun
bykurniahtunnisa Kurniahtunnisa
 

Similar to Biology Campbell

PPTX
bab 1 dari buku cambell 1 bahan untuk bimbingan olimpiade
byfatimahnurmalasari8
 
PPT
Temu 1 Biomedik I.ppt
byYainPanggalo1
 
DOCX
Daur carbon
bysitiazizahgajah
 
DOCX
Daur carbon
bysitiazizahgajah
 
PDF
Biologi Umum 1 - UGM - Pengantar dan Materi Penyusun MH.pdf
byMochamadSaifulAnwar
 
PPTX
PPT-UEU-Biokimia-Farmasi-1.pptx
byQudsiPradyan
 
PDF
2. 10-10-2023_Biokimia Dasar - dr. Rizki.pdf
bynajwawahyudi86
 
PPT
1.molekul2 sistem hidup2015
byDermawan Dwi
 
PPT
Biomolekuler.ppt
byEnrico Supit
 
PPT
2A. Karbon dan Keanekaragaman Molekular Kehidupan.ppt
byAtaUlilAlbab
 
PPTX
Ikatan dan struktur molekul
byStella Runtuwene
 
PPTX
Bab 1 Sel kelas X SMA SMAN 1 Cihaurbeuti.pptx
byDadangHendrayana3
 
PPT
Biomolekul ppt
bymunartisya
 
PPTX
bab 2 dari buku cambell 1 bahan untuk bimbingan olimpiade
byfatimahnurmalasari8
 
PDF
Materi UTS Biokimia.pdf
bynurhasanah334414
 
PPTX
MATERI KEHIDUPAN.pptx
byOktaFarhanSyahendra
 
PPT
0.air dan mineral
byAbner D Nero
 
PDF
Pengantar Dasar Biokimia-Farmasi-123.pdf
byandikomiliku
 
PPTX
Air dan buffer.2020
byRahmiwatiHilma1
 
PPT
Biokimia.Pertemuan 1.ppt
byWahidinHidayat2
 
bab 1 dari buku cambell 1 bahan untuk bimbingan olimpiade
byfatimahnurmalasari8
 
Temu 1 Biomedik I.ppt
byYainPanggalo1
 
Daur carbon
bysitiazizahgajah
 
Daur carbon
bysitiazizahgajah
 
Biologi Umum 1 - UGM - Pengantar dan Materi Penyusun MH.pdf
byMochamadSaifulAnwar
 
PPT-UEU-Biokimia-Farmasi-1.pptx
byQudsiPradyan
 
2. 10-10-2023_Biokimia Dasar - dr. Rizki.pdf
bynajwawahyudi86
 
1.molekul2 sistem hidup2015
byDermawan Dwi
 
Biomolekuler.ppt
byEnrico Supit
 
2A. Karbon dan Keanekaragaman Molekular Kehidupan.ppt
byAtaUlilAlbab
 
Ikatan dan struktur molekul
byStella Runtuwene
 
Bab 1 Sel kelas X SMA SMAN 1 Cihaurbeuti.pptx
byDadangHendrayana3
 
Biomolekul ppt
bymunartisya
 
bab 2 dari buku cambell 1 bahan untuk bimbingan olimpiade
byfatimahnurmalasari8
 
Materi UTS Biokimia.pdf
bynurhasanah334414
 
MATERI KEHIDUPAN.pptx
byOktaFarhanSyahendra
 
0.air dan mineral
byAbner D Nero
 
Pengantar Dasar Biokimia-Farmasi-123.pdf
byandikomiliku
 
Air dan buffer.2020
byRahmiwatiHilma1
 
Biokimia.Pertemuan 1.ppt
byWahidinHidayat2
 

Biology Campbell

  • 1.
    B I OL O G I Campbell Reece Mitchell E d i si K e l i ma
  • 2.
    BAB 1 PENDAHULUAN: TEMA-TEMA DALAMMEMPELAJARI KEHIDUPAN  Keteraturan Hirarkis Kehidupan  Dunia kehidupan merupakan suatu hirarki  Setiap tingkat struktur biologis memiliki sifat-sifat baru  Sel adalah unit dasar dari struktur dan fungsi suatu organisme  Kelangsungan kehidupan didasarkan pada DNA  Struktur dan fungsi saling berkorelasi  Organisme merupakan sistem terbuka  Mekanisme pengatur memastikan keseimbangan dinamis  Evolusi, Kesatuan, dan Keragaman  Keragaman dan kesatuan merupakan dua sisi kehidupan  Evolusi merupakan tema utama Biologi  Sains sebagai Proses  Hipotesis yang dapat diuji adalah ciri utama proses ilmiah  Sains dan teknologi merupakan fungsi kemasyarakatan  Biologi adalah petualangan multidisipliner
  • 3.
    Beberapa ciri kehidupan (a)Keteraturan (f) Homeostasis (c) Pertumbuhan dan perkembangan (b) Reproduksi (e) Respons thd lingkungan (d) Pemanfaatan energi (g) Adaptasi evolusioner
  • 4.
    Klasifikasi kehidupan Kingdom Kelas Ordo Famili Genus Spesies Animalia Filum Chordata Felidae Karnivora Mamalia Panthera Panthera pardus Skema taksonomikini mengklasifikasi spesies (jenis) ke dalam kelompok-kelompok kecil yang menjadi bagian dari kelompok lebih luas. Spesies yang sangat serupa ditempatkan dalam genus (marga) yang sama, genus dikelompokkan ke dalam famili (keluarga) dan seterusnya, dengan tiap tingkat klasifikasi menjadi semakin luas dibandingkan kelompok anggotanya. Contoh ini menunjukkan klasifikasi spesies Panthera pardus, macan tutul.
  • 5.
    D o m a i n k e h i d u p a n Domain Bakteri DomainArchaea Domain Eukarya Kingdom Protista Kingdom AnimaliaKingdom Fungi Kingdom Plantae
  • 6.
    UNIT SATU KIMIA KEHIDUPAN BAB 2. Konteks Kimiawi Kehidupan  BAB 3. Air dan Kelestarian Lingkungan  BAB 4. Karbon dan Keragaman Molekuler Kehidupan  BAB 5. Struktur dan Fungsi Makromolekul  BAB 6. Pengantar Metabolisme
  • 7.
    BAB 2. KONTEKS KIMIAWIKEHIDUPAN  Unsur dan Senyawa Kimiawi  Materi terdiri atas unsur kimiawi  Kehidupan membutuhkan kira-kira 25 unsur kimiawi  Atom dan Molekul  Struktur atom menentukan perilaku suatu unsur  Atom-atom bergabung melalui ikatan kimiawi untuk membentuk molekul  Ikatan kimiawi yang lemah berperan penting dalam kimia kehidupan  Fungsi biologis suatu molekul terkait dengan bentuknya  Reaksi kimiawi membentuk dan memutus ikatan kimiawi
  • 8.
    Hirarki keteraturan biologis Tingkatatom (oksigen) Tingkat sel (sel otot polos) Tingkat organel (nukleus sel) Tingkat molekul (DNA) Tingkat sistem organ (sistem pencernaan) Tingkat organ (perut) Tingkat jaringan (jaringan otot polos) Tingkat organisme (terdiri dari banyak sistem organ) Tingkat lebih tinggi (populasi, komunitas, ekosistem)
  • 9.
    Sifat-sifat baru suatusenyawa Natrium Klorin Natrium klorida Natrium yang berupa logam bergabung dengan gas klorin yang beracun membentuk senyawa natrium klorida, atau garam dapur, yang dapat dimakan.
  • 10.
    Tingkat-tingkat energi darielektron suatu atom Nukleus atom Tingkat energi (kulit) pertama Tingkat energi (kulit) kedua Tingkat energi (kulit) ketiga Energi diserap Energi dilepas Elektron terdapat hanya pada tingkat-tingkat energi potensial yang tetap. Elektron dapat berpindah dari satu tingkat ke tingkat lain hanya jika energi yang diperoleh atau dilepasnya persis sama dengan selisih energi antara kedua tingkat tersebut. Tingkat energi ini juga disebut kulit elektron.
  • 11.
    Orbital elektron Orbital elektron Kulit elektron setara (a) Orbital1s (c) Neon (10Ne): 1s, 2s, dan 2p(b) Orbital 2s dan 2p Orbital 1s (2e) 2p (2e) Orbital 2p (2e)Orbital 2s (2e) 2p (2e) x y z
  • 12.
    Bentuk molekul dan kimia otak Sel pentransmisi Molekul sinyal SINAPSIS Sel penerima Molekulreseptor Satu sel saraf di otak memberi sinyal ke sel saraf lain dengan melepas molekul yang bentuknya berkomplemen dengan bentuk molekul reseptor yang terletak pada permukaan sel penerimanya. Molekul sinyal lewat melalui celah sempit (sinapsis) antara kedua sel saraf tersebut dan menempel pada reseptor melalui ikatan yang lemah.
  • 13.
    BAB 3. AIR DANKELESTARIAN LINGKUNGAN  Pengaruh Polaritas Air  Polaritas molekul air menghasilkan ikatan hidrogen  Organisme bergantung pada kohesi molekul-molekul air  Air mengatur suhu di Bumi  Lautan dan danau tidak membeku menjadi padatan karena es mengapung  Air adalah pelarut kehidupan  Atom dan Molekul  Organisme bersifat peka terhadap perubahan pH  Pengendapan asam mengancam kelestarian lingkungan
  • 14.
    Transpor air padatumbuhan Pembuluh xilem Penguapan dari daun menarik air dari akar ke atas melalui tabung-tabung mikroskopik yang disebut pembuluh xilem, yang berada pada batang pohon. Kohesi akibat adanya ikatan hidrogen membuat air dalam suatu pembuluh tetap bersatu. Adhesi air dalam pembuluh juga membantu melawan tarikan ke bawah akibat gravitasi.
  • 15.
    Berjalan di atasair Tegangan permukaan air yang tinggi akibat kekuatan gabungan dari ikatan- ikatan hidrogennya, membuat serangga ini mampu berjalan di permukaan kolam tanpa memecahkan lapisan permukaan air yang dipijaknya.
  • 16.
    Struktur es Ikatan hidrogen ES Ikatanhidrogen stabil AIR BERWUJUD CAIR Ikatan hidrogen secara terus-menerus terurai dan menyatu kembali Tiap molekul saling berikatan hidrogen dengan empat molekul di sekitarnya dalam suatu kristal tiga dimensi dengan saluran terbuka. Karena ikatan hidrogen membuat kristal menjadi renggang, es mengandung lebih sedikit molekul dibandingkan dengan air pada volume yang sama. Dengan kata lain, air dalam wujud cair lebih padat daripada es.
  • 17.
    Es yang mengapung dan kelestarianlingkungan Es yang mengapung menjadi pembatas yang melindungi air di bawahnya dari udara dingin. Ini adalah invertebrata yang disebut krill, diambil gambarnya di bawah es Antartika.
  • 18.
    Protein yang terlarut dalamair Protein Air Molekul sebesar protein tetap dapat larut dalam air jika molekul tersebut memiliki cukup daerah ionik dan daerah polar pada permukaannya. Massa ungu di sini mewakili suatu molekul protein tunggal, dengan molekul-molekul air di sekelilingnya.
  • 19.
    BAB 4. KARBON DANKERAGAMAN MOLEKULER KEHIDUPAN  Peran penting karbon  Kimia organik adalah kajian mengenai senyawa karbon  Atom karbon adalah blok penyusun molekul yang paling banyak digunakan  Variasi kerangka karbon berperan dalam keragaman molekul organik  Gugus fungsional  Gugus fungsional juga berperan dalam keragaman molekuler kehidupan  Unsur kimiawi kehidupan: tinjauan
  • 20.
    Sintesis abiotik senyawaorganik pada kondisi “Bumi awal” Stanley Miller melakukan kembali percobaan simulasi laboratoriumnya yang menunjukkan bahwa kondisi lingkungan pada Bumi awal yang tanpa kehidupan, memungkinkan terjadinya sintesis beberapa molekul organik secara spontan.
  • 21.
    Variasi kerangka karbon ETANA ISOBUTANA BUTANA 1-BUTENA PROPANA 2-BUTENA Bervariasipanjangnya SIKLOHEKSANA BENZENA Mungkin memiliki ikatan ganda yang lokasinya bervariasi Bercabang atau tidak bercabang Beberapa membentuk cincin (rumus struktur singkat mengabaikan karbon sudut dan hidrogen. Hidrokarbon, molekul organik yang hanya terdiri atas karbon dan hidrogen, menggambarkan keragaman kerangka karbon molekul organik.
  • 22.
    Peran hidrokarbon dalammenentukan karakteristik lemak Sel adiposa Manusia dan mamalia lain menumpuk lemak pada sel khusus yang disebut sel adiposa. Gambar di sampingnya adalah model pengisian ruang molekul lemak (hitam = C; abu-abu = H; merah = O). Ikatan hidrokarbon adalah nonpolar, yang menyebabkan perilaku hidrofobik lemak.
  • 23.
    Tiga jenis isomer Senyawa-senyawa denganrumus molekul yang sama namun dengan struktur yang berbeda, yaitu isomer, adalah sumber keragaman dalam molekul organik. Isomer struktural: variasi dalam pasangan kovalen Isomer geometrik: variasi pengaturan di sekitar ikatan ganda Enantiomer: variasi pengaturan spasial di sekitar suatu karbon asimetrik
  • 24.
    Pentingnya enantiomer bagifarmakologi L-DOPA (efektif mengobati penyakit Parkinson) D-DOPA (inaktif secara biologis) L-dopa adalah suatu obat yang digunakan untuk mengobati penyakit Parkinson, suatu kelainan sistem saraf pusat. Enantiomer obat itu, molekul bayangan cermin yang diberi kode D-dopa, tidak memiliki efek pada pasien.
  • 25.
    Perbandingan antara gugusfungsional hormon seks betina (estron) dan jantan (testosteron) ESTRON TESTOSTERON Kedua molekul tersebut berbeda dalam hal gugus fungsional yang terikat dengan kerangka karbon yang sama, yang terdiri atas empat cincin yang saling menyatu. Variasi sedikit saja dalam arsitektur molekuler itu akan mempengaruhi perkembangan perbedaan anatomis dan fisiologis antara vertebrata jantan dan betina. Bandingkan, misalnya, bulu itik kayu betina (kiri) dan jantan (kanan).
  • 26.
    BAB 5. STRUKTUR DANFUNGSI MAKROMOLEKUL  Prinsip Polimer  Sebagian besar makromolekul adalah polimer  Variasi polimer yang sangat banyak dapat dibangun dari sekumpulan kecil monomer  Karbohidratbahan bakar dan materi pembangun  Gula, karbohidrat terkecil, berfungsi sebagai bahan bakar dan sumber karbon  Polisakarida, polimer gula, memiliki peran penyimpanan dan struktural  Lipidmolekul hidrofobik yang beragam  Lemak menyimpan sejumlah besar energi  Fosfolipid adalah komponen utama membran sel  Steroid meliputi kolesterol dan hormon-hormon tertentu  Proteinperkakas molekuler sel  Polipeptida adalah polimer asam amino  Fungsi suatu protein bergantung pada bentuk spesifiknya  Asam nukleatpolimer informasi  Asam nukleat menyimpan dan menghantarkan informasi herediter  Untaian asam nukleat merupakan polimer nukleotida  Penurunan sifat genetik didasarkan pada replikasi heliks ganda DNA  Kita dapat menggunakan DNA dan protein sebagai pita ukur evolusi
  • 27.
    Polisakarida simpanan (a) Pati kloroplaspati Amilosa Amilopektin (b) Glikogen mitokondria butiran glikogen
  • 28.
    Kitin Kitin adalah suatupolisakarida struktural, yang membentuk eksoskeleton (kerangka luar) artropoda. (a) Hewan sejenis belalang, yang disebut Cicada ini sedang mengalami pergantian kulit, dengan menanggalkan eksoskeleton lamanya dan keluar dalam bentuk dewasa. (b) Kitin digunakan untuk membuat benang operasi yang kuat dan fleksibel yang akan terurai setelah luka atau sayatan sembuh.
  • 29.
    Lemak dan asamlemak jenuh dan tidak jenuh (a) Lemak dan asam lemak jenuh (b) Lemak dan asam lemak tidak jenuh Asam stearat Asam oleat (a) Jika asam lemaknya jenuh (dengan hidrogen), lemak yang terbentuk juga jenuh. Sebagian besar lemak hewan, seperti lemak pada mentega, adalah jenuh. Lemak jenuh berbentuk padat pada suhu ruangan. (b) Asam lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih ikatan ganda di antara atom-atom karbon, dan membengkok pada tempat terjadinya ikatan ganda. Lemak tidak jenuh memiliki satu atau lebih asam lemak tidak jenuh. Sebagian besar lemak nabati adalah tidak jenuh dan disebut minyak karena berbentuk cair pada suhu ruangan.
  • 30.
    Konformasi fungsional suatuprotein, enzim lisozim Model pita protein lisozim Model pengisian-ruang lisozim Lisozim membantu mencegah infeksi dengan cara mengikat dan memutus molekul spesifik pada permukaan berbagai jenis bakteri. Dalam model pita lisozim, sebuah rantai polipeptida tunggal, yang digambarkan oleh pita, melipat dan melilit untuk membentuk protein fungsional. Model pengisian-ruang menunjukkan bahwa bentuk keseluruhan lisozim secara kasar adalah butiran (globuler) seperti protein lain. Namun demikian, konformasi yang tepat ini sangat unik bagi lisozim, dan fungsi terspesialisasi protein ini muncul dari bentuknya ini. Lekukan pada permukaan lisozim adalah bagian protein yang mengenali dan berikatan dengan molekul target pada dinding bakteri.
  • 31.
    Empat tingkatan struktur protein Lembaranberlipat-lipat Lembaran berlipat-lipat Heliks α (a) Struktur primer (urutan asam amino) (c) Struktur tersier (b) Struktur sekunder (d) Struktur kuaterner
  • 32.
    DNA RNA Protein: diagramgambaran umum aliran informasi dalam sel DNA Sintesis mRNA dalam nukleus NUKLEUS Ribosom mRNA mRNA polipeptida SITOPLASMA Pergerakan mRNA ke dalam sitoplasma melalui pori nukleus Sintesis protein Pada sel eukariotik, DNA dalam nukleus memprogram produksi protein dalam sitoplasma dengan cara mendikte sintesis RNA mesenjer (mRNA), yang berpindah ke sitoplasma dan berikatan dengan ribosom. Ketika suatu ribosom (dibuat besar sekali pada gambar ini) bergerak di sepanjang mRNA, pesan genetik itu diterjemahkan menjadi suatu polipeptida dengan urutan asam amino yang spesifik.
  • 33.
    BAB 6. PENGANTAR METABOLISME Metabolisme, energi, dan kehidupan  Kimia kehidupan diorganisasikan ke dalam jalur metabolisme  Organisme mentransformasi energi  Transformasi energi kehidupan berlangsung menurut dua hukum termodinamika  Organisme hidup dengan memanfaatkan energi bebas  ATP menggerakkan kerja seluler  Enzim  Enzim mempercepat reaksi metabolisme  Enzim memiliki substrat yang spesifik  Tempat aktif adalah pusat katalitik enzim  Lingkungan fisik dan kimiawi sel mempengaruhi aktivitas enzim  Kontrol Metabolisme  Kontrol metabolisme seringkali bergantung pada pengaturan alosterik  Lokalisasi enzim di dalam sel membantu mengatur metabolisme  Tema tentang sifat-sifat baru dimanifestasikan dalam kimia kehidupan
  • 34.
    Transformasi antara energi kinetikdan energi potensial Anak-anak di arena bermain ini memiliki lebih banyak energi potensial pada saat berada di puncak perosotan dibandingkan dengan ketika mereka berada pada dasar perosotan. Mereka mengubah energi kinetik menjadi energi potensial (energi tersimpan) ketika mereka menaiki perosotan itu, dan mengubah energi potensial kembali menjadi energi kinetik selama mereka meluncur turun.
  • 35.
    Hubungan energi bebasdengan stabilitas, perubahan spontan, kesetimbangan, dan kerja Lebih banyak energi bebas Kurang stabil Kapasitas kerja yang lebih besar Lebih sedikit energi bebas Lebih stabil Kapasitas kerja yang lebih kecil Energi bebas menurun; arah perubahan spontan; ∆G < 0; berubah ke arah kesetimbangan; perubahan dapat dimanfaatkan untuk melakukan kerja Sistem yang tidak stabil sangat kaya akan energi bebas, dan memiliki kecenderungan untuk berubah secara spontan menjadi keadaan yang lebih stabil, dan perubahan “turun bukit” ini bisa dimanfaatkan untuk tujuan melaksanakan kerja. (a) Pada kasus ini, energi bebas sebanding dengan ketinggian anak itu. (b) Konsep energi bebas juga berlaku pada skala molekuler, dalam kasus ini, pada pergerakan fisik molekul yang dikenal dengan nama difusi. (c) Reaksi kimiawi juga melibatkan energi bebas. Molekul gula pada bagian atas kurang stabil dibandingkan dengan molekul sederhana di bawah.
  • 36.
    Siklus ATP Energi dari katabolisme Energiuntuk kerja seluler Energi yang dibebaskan melalui reaksi perombakan (katabolisme) dalam sel digunakan untuk memfosforilasi ADP, yang akan meregenerasi ATP. Energi yang tersimpan dalam ATP akan menggerakkan sebagian besar kerja seluler. Dengan demikian, ATP mengkopel proses-proses dalam sel yang menghasilkan energi sel dengan proses yang mengkonsumsi energi.
  • 37.
    Profil energi padasuatu reaksi Kemajuan reaksi Energibebas Keadaan stransisi Produk Reaktan Dalam reaksi hipotetis ini, reaktan AB dan CD harus menyerap cukup energi dari sekelilingnya untuk dapat melewati puncak bukit energi aktivasi (EA) dan mencapai keadaan transisi yang tidak stabil. Kemudian ikatan dapat diputuskan, dan setelah reaksi berlangsung, energi dibebaskan ke sekelilingnya selama pembentukan ikatan baru. Grafik khusus ini menggambarkan masukan energi dan keluaran energi pada reaksi eksergonik, yang memiliki ∆G negatif; produk memiliki energi bebas yang lebih kecil dibandingkan dengan reaktan.
  • 38.
    Enzim menurunkan rintanganenergi Kemajuan reaksi Energibebas Reaktan Produk EA tanpa enzim EA dengan enzim Tanpa mempengaruhi perubahan energi bebas (∆G) untuk reaksi itu, suatu enzim akan mempercepat reaksi dengan cara mengurangi pendakian puncak bukit menuju ke keadaan transisi. Kurva hitam menunjukkan urutan reaksi tanpa adanya enzim; kurva merah menunjukkan urutan reaksi dengan tambahan suatu enzim.
  • 39.
    Pengaturan alosterik Tempat alosterikAktivator Tempat aktif Bentuk aktif Bentuk inaktif Inhibitor Bentuk aktif distabilkan oleh molekul aktivator alosterik Bentuk inaktif distabilkan oleh molekul inhibitor alosterik (a) Perubahan konformasi enzim alosterik (b) Pengaturan alosterik (a) Sebagian besar enzim alosterik tersusun dari dua atau lebih subunit polipeptida, yang masing-masing memiliki tempat aktif. Enzim itu akan berosilasi (berganti-ganti) di antara dua keadaan konformasi, aktif dan inaktif. Jauh dari tempat aktif terdapat tempat alosterik, reseptor spesifik untuk pengaturan enzim itu, yang bisa berfungsi sebagai aktivator atau sebagai inhibitor. (b) Di sini kita melihat efek berlawanan dari inhibitor alosterik dan aktivator alosterik pada konformasi keempat subunit suatu enzim.
  • 40.
    BAB 7. MENJELAJAHI SEL Bagaimana kita mengkaji sel  Mikroskop menyediakan jendela ke dunia sel  Ahli biologi sel dapat mengisolasi organel untuk mengkaji fungsinya  Pandangan menyeluruh tentang sel  Sel prokariotik dan eukariotik berbeda ukuran dan kerumitannya  Membran internal memisah-misahkan fungsi sel eukariotik  Nukleus dan ribosom  Nukleus mengandung perpustakaan genetik sel eukariotik  Ribosom menyusun protein sel  Sistem endomembran  RE membentuk membran dan melakukan fungsi biosintetik lain  Aparatus Golgi menyelesaikan, menyortir, dan mengirim produk sel  Lisosom merupakan ruangan pencernaan  Vakuola memiliki fungsi yang bermacam-macam  Organel membran yang lain  Mitokondria dan kloroplas merupakan pentransformasi energi yang utama  Peroksisom mengkonsumsi oksigen  Sitoskeleton  Sitoskeleton memberi tumpuan struktural, juga berfungsi dalam motilitas dan pengaturan sel  Permukaan dan junction sel  Sel tumbuhan diselubungi oleh dinding sel  ECM sel hewan berfungsi penyanggaan, perekatan, pergerakan, dan pengaturan  Junction interseluler membantu mengintegrasikan sel-sel ke dalam tingkatan struktur dan fungsi yang lebih tinggi  Sel merupakan satuan hidup yang lebih besar dari jumlah bagian-bagiannya
  • 41.
    Kisaran ukuran sel Sebagianbesar sel berdiameter antara 1 sampai 100 µm sehingga hanya bisa dilihat dengan menggunakan mikroskop. Perhatikan bahwa skala yang dipakai berupa logaritma untuk mengakomodasi kisaran ukuran yang ditunjukkan. Skala dimulai di bagian atas dengan 10 meter dan menurun, setiap pengukuran di sisi kiri menunjukkan pengecilan ukuran sepuluh-kali.
  • 42.
    Sel prokariotik Prokariota merupakan bakteri,termasuk sianobakteri. (a) Gambar bakteri berbentuk-batang. Karena tidak mempunyai organel terbungkus membran seperti pada eukariota, prokariota jauh lebih sederhana strukturnya. Batas sel ialah membran plasma. Di luar membran plasma ini terdapat dinding sel yang cukup kaku dan seringkali berupa kapsul luar, yang biasanya mirip jeli. Sebagian bakteri memiliki flagela (organel pergerakan), pili (struktur pelekatan), atau keduanya yang menonjol dari permukaannya. (b) Mikrograf elektron ini menunjukkan irisan tipis bakteri Bacillus coagulans (TEM).
  • 43.
  • 44.
  • 45.
    Perbandingan getaran flageladan silia (a) Flagela biasanya berombak-ombak, gerakannya yang mirip- ular menggerakkan sel dalam arah yang sama dengan sumbu flagela. Contohnya adalah perjalanan sel sperma. (b) Suatu permukaan yang penuh dengan sillia yang bergetar menutupi Paramecium, protista yang motil (SEM). Silia memiliki gerak maju-mundur, kibasan-aktif dan kibasan-balik yang berganti-ganti. Ini akan menggerakkan sel, atau menggerakkan cairan di atas permukaan sel diam, dalam arah yang tegak lurus terhadap sumbu silianya.
  • 46.
    Dinding sel tumbuhan Selmuda mula-mula membentuk dinding primer tipis, sering kali ada penambahan dinding sekunder yang lebih kuat di bagian dalam dinding primer ketika pertumbuhan terhenti. Lamela tengah yang lengket melekatkan sel-sel yang berdekatan menjadi satu. Dengan demikian, partisi multi-lapis di antara sel-sel ini terdiri atas dinding penghubung yang masing-masing disekresikan oleh selnya sendiri. Dinding ini tidak mengisolasi selnya: Sitoplasma dari salah satu sel berlanjut dengan sitoplasma dari sel tetangganya melalui plasmodesmata, saluran yang melintasi dinding (TEM).
  • 47.
  • 48.
    BAB 8. STRUKTUR DANFUNGSI MEMBRAN  Struktur membran  Model membran telah disesuaikan agar sesuai dengan data baru  Membran merupakan mosaik fluida yang terdiri atas lipid, protein, dan karbohidrat  Lalulintas yang melintasi membran  Organisasi molekuler membran mengakibatkan permeabilitas selektif  Transpor pasif merupakan difusi melintasi membran  Osmosis merupakan transpor pasif air  Bertahan hidupnya sel bergantung pada keseimbangan penyerapan dan pelepasan air  Protein spesifik mempermudah transpor pasif zat terlarut terseleksi  Transpor aktif merupakan pemompaan zat terlarut melawan gradiennya  Beberapa pompa ion membangkitkan tegangan melintasi membran  Dalam kotranspor, protein membran mengkopel transpor suatu zat terlarut dengan zat terlarut lainnya  Eksositosis dan endositosis mentranspor molekul besar
  • 49.
    Dua generasi modelmembran (a) Model Davson-Danielli, yang diusulkan pada tahun 1935, seperti sandwich bilayer fosfolipid di antara dua lapisan protein. Dengan modifikasi berikutnya, model ini banyak diterima hingga kira-kira tahun 1970. (b) Model mosaik fluida mendispersikan protein dan mencelupkannya ke dalam bilayer fosfolipid, yang berada dalam wujud fluida. Yang ditunjukkan di sini adalah bentuk yang disederhanakan, yang merupakan model membran yang kita gunakan saat ini.
  • 50.
  • 51.
    Keseimbangan air padasel hidup SEL TUMBUHAN SEL HEWAN LARUTAN HIPERTONIK LARUTAN HIPOTONIKLARUTAN ISOTONIK Plasmolisis Bengkak (normal) Mengkerut Lembek Normal Lisis (pecah) H2O H2O H2OH2OH2OH2O H2OH2O
  • 52.
  • 53.
    Perbandingan antara transpor pasifdan transpor aktif Pada transpor pasif, suatu substansi secara spontan berdifusi menuruni gradien konsentrasinya tanpa memerlukan pengeluaran energi oleh sel. Molekul hidrofobik dan molekul polar tak bermuatan yang berukuran kecil berdifusi langsung melintasi membran. Substansi hidrofilik berdifusi melalui protein transpor dalam suatu proses yang disebut difusi yang dipermudah. Dalam transpor aktif, suatu protein transpor memindahkan substansi melintasi membran “naik bukit” melawan gradien konsentrasinya. Transpor aktif membutuhkan pengeluaran energi, yang biasanya disediakan oleh ATP.
  • 54.
    Tiga jenis endositosisdalam sel hewan (a) Pada fagositosis, pseudopodia “menelan” suatu partikel dan mengemasnya dalam suatu vakuola. Mikrograf ini menunjukkan amuba yang menelan bakteri (TEM). (b) Pada pinositosis, tetesan fluida ekstraseluler dimasukkan ke dalam sel dalam sebuah vesikula kecil. Mikrograf ini menunjukkan vesikula pinositosis (tanda panah) dalam sel yang melapisi pembuluh darah kecil (TEM). (c) Pada endositosis yang diperantarai reseptor, lubang terlapisi membentuk vesikula apabila molekul spesifik (ligan) terikat reseptor pada permukaan sel. Mikrograf ini menunjukkan dua tahapan berurutan endositosis yang diperantarai reseptor (TEM). Setelah materi tercerna dibebaskan dari vesikula untuk metabolisme, reseptor dikembalikan lagi ke membran plasma.
  • 55.
    BAB 9. RESPIRASI SELULER: MEMANENENERGI KIMIAWI  Prinsip pemanenan energi  Respirasi seluler dan fermentasi merupakan jalur katabolik  Sel mendaur ulang ATP untuk melakukan kerja  Reaksi redoks melepas energi ketika elektron bergerak lebih dekat ke atom elektronegatif  Elektron “jatuh” dari molekul organik ke oksigen selama respirasi seluler  “Jatuhnya” elektron selama respirasi berlangsung secara bertahap  Proses respirasi seluler  Respirasi melibatkan glikolisis, siklus Krebs, dan transpor elektron  Glikolisis memanen energi kimiawi dengan mengoksidasi glukosa menjadi piruvat  Siklus Krebs menyempurnakan oksidasi molekul organik penghasil- energi  Membran-dalam mitokondria mengkopel transpor elektron dengan sintesis ATP  Respirasi seluler menghasilkan banyak molekul ATP  Proses-proses metabolisme yang terkait  Fermentasi memungkinkan sebagian sel dapat menghasilkan ATP tanpa oksigen  Glikolisis dan siklus Krebs menghubungkan banyak jalur metabolisme lain  Mekanisme umpan-balik mengontrol respirasi seluler
  • 56.
    Aliran energi dan pendaurulangankimiawi dalam ekosistem Mitokondria eukariota (termasuk tumbuhan) menggunakan produk organik dari fotosintesis sebagi bahan bakar untuk respirasi seluler, yang juga mengkonsumsi oksigen yang dihasilkan oleh fotosintesis. Respirasi memanen energi yang tersimpan dalam molekul organik untuk menghasilkan ATP, yang menggerakkan sebagian besar kerja seluler. Produk limbah res-pirasi, karbon dioksida dan air, merupakan bahan yang digunakan kloroplas sebagai bahan mentah untuk fotosintesis. Dengan demikian, unsur kimiawi yang penting bagi kehidupan bisa didaur-ulang. Akan tetapi, energi tidak bisa didaur-ulang: Energi ini mengalir ke dalam ekosistem sebagai cahaya matahari dan meninggalkan ekosistem sebagai panas.
  • 57.
    Bagaimana ATP menggerakkankerja seluler Transfer gugus fosfat merupakan mekanisme yang bertanggung jawab atas sebagian besar jenis kerja seluler. Enzim menggeser gugus fosfat (P) dari ATP ke beberapa molekul lain, dan molekul terfosforilasi ini mengalami suatu perubahan yang menimbulkan kerja. Misalnya, ATP menggerakkan transpor aktif dengan cara memfosforilasi protein khusus yang ada di dalam membran; menggerakkan kerja mekanis dengan cara memfosforilasi protein motor, seperti protein yang menggerakkan organel di sepanjang “jalur” sitoskeleton; dan mengerakkan kerja kimiawi dengan cara memfosforilasi reaktan utama. Molekul terfosforilasi kehilangan gugus fosfat begitu kerja dilakukan, menyisakan ADP dan fosfat anorganik ( P i) sebagai produknya. Respirasi seluler menambah pasokan ATP dengan menggerakkan fosforilasi ADP.
  • 58.
    Pengenalan tentang rantaitranspor elektron (a) Reaksi eksergonik hidrogen dengan oksigen untuk membentuk air melepaskan sejumlah besar energi dalam bentuk panas dan cahaya: suatu ledakan. (b) Pada respirasi seluler, suatu rantai transpor elektron memecah-mecah “jatuhnya” elektron dalam reaksi ini menjadi beberapa langkah yang lebih kecil dan menyimpan sebagian energi yang dilepas dalam bentuk yang dapat digunakan untuk membuat ATP (sisa energi itu dilepas sebagai panas).
  • 59.
    Gambaran umum respirasiseluler Pada sel eukariotik, glikolisis terjadi di luar mitokondria dalam sitosol. Siklus Krebs dan rantai transpor elektron ditempatkan di dalam mitokondria. NADH mentransfer elektron dari glikolisis dan siklus Krebs ke rantai transpor elektron, yang ada di dalam membran krista. Rantai transpor elektron ini mengubah energi kimiawi menjadi bentuk yang dapat digunakan untuk menggerakkan fosforilasi oksidatif, yang bertanggung jawab atas sebagian besar ATP yang dihasilkan oleh respirasi seluler. Sejumlah kecil ATP dibentuk langsung selama glikolisis dan siklus Krebs oleh fosforilasi tingkat-substrat.
  • 60.
    Setiap molekul glukosamenghasilkan banyak molekul ATP selama respirasi seluler. Uraian dalam teks menjelaskan mengapa 38 ATP per glukosa hanya merupakan perkiraan keluaran maksimum.
  • 61.
    BAB 10. FOTOSINTESIS  Fotosintesisdi Alam  Tumbuhan dan autotrof lainnya merupakan produsen biosfer  Kloroplas merupakan tempat fotosintesis pada tumbuhan  Jalur fotosintesis  Bukti bahwa kloroplas menguraikan molekul air membuat para peneliti dapat menelusuri atom melalui fotosintesis  Reaksi terang dan siklus Calvin bekerjasama mengubah energi cahaya menjadi energi kimiawi berupa makanan  Reaksi terang mengubah energi matahari menjadi energi kimiawi berupa ATP dan NADPH  Siklus Calvin menggunakan ATP dan NADPH untuk mengubah CO2 menjadi gula  Mekanisme alternatif untuk fiksasi karbon telah berkembang di daerah beriklim panas dan kering  Fotosintesis merupakan dasar metabolik biosfer
  • 62.
    Tempat fotosintesis padatumbuhan Dedaunan merupakan organ utama fotosintesis pada tumbuhan. Pertukaran gas antara mesofil dan atmosfer terjadi melalui pori mikroskopik yang disebut stomata. Kloroplas, yang terutama ditemukan dalam mesofil, dilingkupi oleh dua membran yang membungkus stroma, fluida kental yang dikandung kloroplas. Membran sistem tilakoid memisahkan stroma dari ruang tilakoid. Tilakoid terkonsentrasi dalam tumpukan yang disebut grana
  • 63.
    Gambaran umum fotosintesis: kerjasamareaksi terang dan siklus Calvin REAKSI TERANG CH2O (gula) SIKLUS CALVIN CO2 O2 Kloroplas H2O Cahaya NADPH ATP ADP NADP + P i
  • 64.
    Bagaimana aliran elektronnonsiklik selama reaksi terang menghasilkan ATP dan DADPH Tanda panah menelusuri aliran elektron yang digerakkan- cahaya dari air ke NADPH. Setiap foton cahaya mengeksitasi satu elektron, tetapi diagram ini menelusuri dua elektron sekaligus, yaitu jumlah elektron yang dibutuhkan untuk mereduksi NADP+.
  • 65.
    Model sementara untukorganisasi membran tilakoid
  • 66.
    BAB 11. KOMUNIKASI SEL Gambaran umum pensinyalan sel  Pensinyalan sel berkembang pada awal sejarah kehidupan  Sel yang berkomunikasi mungkin berdekatan atau terpisah jauh  Tiga tahapan pensinyalan sel adalah penerimaan, transduksi, dan respons  Penerimaan sinyal dan inisiasi transduksi  Molekul sinyal terikat pada reseptor, menyebabkan protein berubah bentuk  Sebagan besar reseptor sinyal merupakan protein membran-plasma  Jalur transduksi-sinyal  Jalur-jalur merelai sinyal dari reseptor ke respons seluler  Fosforilasi protein merupakan mekanisme utama transduksi sinyal  Molekul kecil dan ion kecil tertentu merupakan komponen utama jalur pensinyalan  Respons seluler terhadap sinyal  Dalam merespons sinyal, suatu sel dapat mengatur aktivitas dalam sitoplasma atau transkripsi dalam nukleus  Jalur yang rumit memperkuat dan menentukan respons sel terhadap sinyal
  • 67.
    Komunikasi sel jarakdekat atau jarak jauh pada hewan Sel target Sel saraf Sinapsis Sinyal saraf Sel saraf Neurotransmiter berdifusi melewati sinapsis Sel target Sel pensekresi Vesikulas sekretoris Pengatur lokal berdifusi melalui fluida ekstraseluler Pensinyalan parakrin (a) Pensinyalan jarak dekat Pensinyalan sinaptik (b) Pensinyalan hormonal Sel endokrin Pembuluh darah Hormon berpindah dalam aliran darah (a) Hewan memiliki dua jenis utama pensinyalan kimiawi jarak dekat. Pada pensinyalan parakrin, sel pensekresi bertindak pada sel target di dekatnya dengan melepas molekul pengatur lokal ke dalam fluida ekstraseluler. Dalam pensinyalan sinaptik, sel saraf melepaskan molekul neurotransmiter ke dalam sinapsis, ruang sempit di antara sel pengirim dan sel target. (b) Hormon mensinyal sel target pada jarak yang lebih jauh. Pada hewan, sel endokrin terspesialisasi mensekresi hormon ke dalam cairan tubuh, seringkali darah. Hormon dapat mencapai hampir seluruh sel tubuh, tetapi, jika dengan pengatur lokal, hanya sel target spesifik yang mengenali dan merespons sinyal kimiawi yang diberikan. (Tumbuhan juga menggunakan hormon untuk pensinyalan dari satu bagian tumbuhan ke bagian yang lain.)
  • 68.
    Gambaran umum pensinyalansel PENERIMAAN RESPONSTRANSDUKSI SITOPLASMAFLUIDA EKSTRASELULER Reseptor Jalur transduksi sinyal Membran plasmaMolekul sinyal Pengaktifan respons seluler
  • 69.
    Kekhususan pensinyalan sel Respons 1Respons 3Respons 2 Respons 5 Aktivasi atau inhibisi Reseptor Molekul sinyal Molekul relai Sel A: jalur yang memunculkan satu respons tunggal Sel D: reseptor berbeda dengan reseptor pada sel A-D Sel C: saling-sapa di antara dua jalur Sel B: jalur bercabang, memunculkan dua respons Respons 4 Protein tertentu yang dimiliki sel menentukan molekul sinyal apa yang diresponsnya dan sifat responsnya. Keempat sel dalam diagram yang disederhanakan ini merespons molekul sinyal yang digambarkan oleh suatu segitiga kecil di bagian atas gambar, tetapi dalam cara yang berbeda, karena masing-masing memiliki kumpulan protein yang berbeda. Akan tetapi, perhatikan bahwa jenis molekul yang sama dapat berperan-serta dalam lebih dari satu jalur; misalnya, sel A, B, dan C memiliki reseptor yang identik untuk segitiga itu. Sel B memiliki jalur bercabang, Sel C memperlihatkan saling-sapa di antara kedua jalur, yang membuat sel dapat memadukan informasi dari dua sinyal yang berbeda. Sel D memiliki reseptor untuk segitiga tersebut yang berbeda dari reseptor dalam sel A, B,dan C.
  • 70.
    BAB 12. SIKLUS SEL Peran utama pembelahan sel  Pembelahan sel berfungsi dalam reproduksi, pertumbuhan, dan perbaikan  Pembelahan sel mendistribusikan kumpulan kromosom yang identik ke sel anak  Siklus sel mitotik  Fase mitotik bergantian dengan interfase di dalam siklus sel  Gelendong mitotik mendistribusikan kromosom ke sel anak  Sitokinesis membelah sitoplasma  Mitosis pada eukariota kemungkinana berkembang dari pembelahan biner bakteri  Pengaturan siklus sel  Sistem pengontrolan molekuler menggerakkan siklus sel  Isyarat internal dan eksternal membantu mengatur siklus sel  Sel kanker telah lepas dari pengontrolan siklus sel
  • 71.
    Fungsi pembelahan sel (a)Reproduksi (c) Pembaruan jaringan (b) Pertumbuhan dan perkembangan (a) Amoeba, eukariota berseltunggal, membelah untuk membentuk dua sel, masing-masing merupakan organisme yang terpisah. Dalam kasus ini, fungsi pembelahan sel ialah reproduksi. (b) Untuk organisme multiseluler, pembelahan sel embrio merupakan hal yang penting untuk pertumbuhan dan perkembangan. (c) Bahkan pada organisme multiseluler dewasa, pembelahan sel terus berfungsi dalam pembaruan dan perbaikan jaringan. Misalnya, sel sumsum tulang yang membelah ini (tanda panah) menghasilkan sel darah merah baru.
  • 72.
    Siklus sel Dalam suatusel yang membelah, fase mitotik (M) bergantian dengan interfase, periode pertumbuhan. Bagian pertama interfase, yang disebut G1, diikuti oleh fase S, ketika kromosom bereplikasi; bagian terakhir interfase ini disebut G2. Dalam fase M, mitosis membelah nukleus dan mendistribusikan kromosomnya ke nukleus anak, dan sitokinesis membelah sitoplasma, menghasilkan dua sel anak.
  • 73.
    Mitosis pada seltumbuhan (a) Profase (e) Telofase(d) Anafase (c) Metafase(b) Prometafase Nukleus Nukleolus Pelat sel Kromatin Kromatin memadat
  • 74.
    Pembelahan sel bakteri(pembelahan biner) Alokasi genom identik ke sel anak tergantung pada pelekatan kromosom terduplikasi ke membran plasma sel induknya. Pertumbuhan lanjut sel tersebut secara berangsur-angsur memisahkan kromosom. Akhirnya membran plasma melekuk ke dalam dan membagi sel menjadi dua pada saat dinding sel baru terbentuk di antara sel-sel anak tersebut.
  • 75.
    BAB 13. MEIOSIS DANSIKLUS HIDUP SEKSUAL  Mengenal hereditas  Keturunan mendapatkan gen dari orangtua melalui pewarisan kromosom  Sejenis menghasilkan sejenis, kurang lebih: suatu perbandingan antara reproduksi aseksual dan seksual  Peranan meiosis dalam siklus hidup seksual  Fertilisasi dan meiosis terjadi bergantian dalam siklus hidup seksual  Meiosis mengurangi jumlah kromosom dari diploid menjadi haploid  Sumber variasi genetik  Siklus hidup seksual menghasilkan variasi genetik pada keturunan  Adaptasi evolusioner bergantung pada variasi genetik populasi
  • 76.
    Siklus hidup manusia Dalam setiapgenerasi, penggandaan jumlah kromosom yang dihasilkan dari fertilisasi diimbangi oleh pembagiduaan jumlah kromosom yang dihasilkan dari meiosis. Untuk manusia, jumlah kromosom dalam setiap sel haploid adalah 23 (n = 23); jumlah kromosom dalam zigot diploid dan semua sel somatik yang berasal dari zigot ini adalah 46 (2n = 46).
  • 77.
    Tiga siklus hidupseksual dengan perbedaan pada saat meiosis dan fertilisasi (singami) Karakter umum yang sama-sama dimiliki oleh ketiga siklus ini adalah adalah kemunculan bergantian dari kedua peristiwa penting ini, yang menyebabkan terjadinya variasi genetik pada keturunan.
  • 78.
    Gambaran umum meiosis: bagaimanameiosis mereduksi jumlah kromosom Setelah kromosom bereplikasi satu kali, sel diploidnya akan membelah diri dua kali, menghasilkan empat sel anak haploid. Diagram yang disederhanakan ini hanya menampilkan satu pasang kromosom homolog. (a) Pertama, masing- masing dari kromosom tersebut bereplikasi. (b) Kemudian proses pembelahan pertama (meiosis I) akan memisahkan kedua kromosom dari pasangan homolog, mengemasnya di dalam sel-sel anak yang terpisah (haploid). (c) Pembelahan kedua (meiosis II) memisahkan kromatid-kromatid saudara. Setiap sel anak yang dihasilkan dari meiosis II adalah sel haploid, mengandung satu kromosom tunggal dari pasangan homolog.
  • 79.
    BAB 14. MENDEL DANIDE TENTANG GEN  Penemuan Gregor Mendel  Mendel melakukan pendekatan eksperimental dan kuantitatif untuk genetika  Berdasarkan hukum segregasi, kedua alel untuk suatu karakter dikemas ke dalam gamet yang terpisah  Berdasarkan hukum pemilahan independen, tiap-tiap pasangan alel akan memisah ke dalam gamet secara independen  Penurunan sifat Mendelian menggambarkan aturan probabilitas  Mendel menemukan perilaku partikulat gen  Pengembangan genetika Mendelian  Hubungan antara genotipe dan fenotipe jarang yang sederhana  Penurunan sifat Mendelian pada manusia  Analisis silsilah mengungkapkan adanya pola Mendelian pada penurunan sifat manusia  Banyak kelainan pada manusia mengikuti pola penurunan sifat Mendelian  Teknologi penyediakan perangkat baru untuk melakukan pengujian dan penyuluhan genetik
  • 80.
    Penyilangan genetik Untuk mengawinkan(hibridisasi) dua varietas tanaman kacang ercis, Mendel menggunakan sebuah kuas untuk memindahkan polen karrier sperma dari sebuah tanaman ke sel telur dari tanaman lain. Pada kasus ini, karakter yang diperhatikan adalah warna bunga dan dua varietas tersebut adalah bunga ungu dan bunga putih. Biji berkembang dalam karpel, yang kemudian berkembang menjadi buah (polong). Perkecambahan biji menghasilkan hibrid generasi pertama yang semuanya mempunyai bunga ungu. Hasilnya yang sama diperoleh untuk penyilangan kebalikannya, yaitu pemindahan polen dari bunga ungu ke bunga putih.
  • 81.
    Hukum segregasi mendel Diagram inimengilustrasikan model Mendel untuk penurunan sifat monohibrid. Alel bunga ungu (P) adalah dominan dan alel bunga putih (p) adalah resesif. Masing-masing tanaman mempunyai dua alel untuk gen yang mengendalikan warna bunga, satu alel diwarisi dari masing-masing induk. Sebuah tanaman galur murni dari generasi parental mempunyai alel yang cocok, bisa PP (parental bunga ungu) atau pp (parental bunga putih).
  • 82.
    Testcross Testcross dirancang untuk mengungkapkangenotipe dari suatu organisme yang menunjukkan sifat dominan, seperti bunga ungu pada tanaman ercis. Organisme seperti ini bisa saja homozigot untuk alel dominan atau heterozigot. Cara yang paling efisien untuk menentukan genotipe adalah dengan menyilangkan organisme tersebut dengan individu yang mengekspresikan sifat resesif. Karena genotipe dari induk berbunga putih harus homozigot, kita dapat menyimpulkan genotipe dari induk berbunga ungu dengan mengamati fenotipe keturunan.
  • 83.
    Pengujian dua hipotesisuntuk segregasi dalam sebuah penyilangan dihibrid. Sebuah penyilangan antara tanaman induk galur murni yang berbeda dalam dua karakter menghasilkan hibrid F1 yang heterozigot untuk kedua karakter. Pada contoh ini, dua karakter tersebut adalah warna biji dan bentuk biji. Warna kuning (Y) dan bentuk bulat (R) adalah dominan. (a) Jika kedua karakter memisah secara dependen satu sama lain (bersama-sama), maka hibrid F1 hanya dapat menghasilkan dua kelas gamet yang sama yang diterima dari induknya, dan keturunan F2 akan menunjukkan rasio fenotipe 3:1. (b) Jika kedua karakter memisah secara independen, maka 4 kelas gamet akan diproduksi oleh generasi F1 dan akan ada rasio fenotipe 9:3:3:1 pada generasi F2. Hasil percobaan Mendel mendukung hipotesis yang disebut belakangan ini, dinamakan pemilahan independen.
  • 84.
    BAB 15. DASAR KROMOSOMPENURUNAN SIFAT  Menghubungkan Mendelisme dengan kromosom  Penurunan sifat Mendelian memiliki dasar fisis perilaku kromosom  Morgan melacak gen pada sebuah kromosom khusus  Gen-gen terpaut cenderung diwarisi bersama karena berada pada kromosom yang sama  Pemilahan independen kromosom-kromosom dan pindah silang menghasilkan rekombinan genetik  Para ahli genetika dapat menggunakan data rekombinasi untuk memetakan lokus-lokus genetik suatu kromosom  Kromosom-kromosom seks  Dasar kromosom seks bervariasi pada setiap organisme  Gen terpaut-seks mempunyai pola penurunan sifat yang unik  Kesalahan dan pengecualian dalam penurunan sifat kromosom  Perubahan jumlah atau struktur kromosom menyebabkan beberapa kelainan genetik  Efek fenotipik dari beberapa gen tergantung pada apakah gen tersebut diwarisi dari ibu atau dari ayah  Gen ekstranukleus menunjukkan pola penurunan sifat non- Mendelian
  • 85.
  • 86.
    Penurunan sifat terpaut-seks KetikaMorgan mengawinkan lalat jantan mata- putih dengan betina tipe-liar, semua keturunan F1 mempunyai mata merah. Keturunan F2 menunjukkan rasio 3 : 1 yang khas Mendel, tetapi karakter resesif—mata-putih—terpaut dengan jenis kelamin. Semua betina mempunyai mata merah, tetapi setengah dari jantannya mempunyai mata putih. Morgan berhipotesis bahwa gen yang bertanggung jawab berada pada kromosom X (di sini digambarkan sebagai kromosom lurus) dan bahwa tidak ada lokus yang berkaitan dengan warna mata pada kromosom Y (digambarkan sebagai kromosom berlekuk). Dalam gambar ini, alel yang dominan (untuk mata merah) dilambangkan dengan w+, dan alel resesif (untuk mata putih) dilambangkan dengan w.
  • 87.
  • 88.
    Perubahan struktur kromosom Tandapanah vertikal menunjukkan titik pemutusan kromosom. Warna gelap adalah gen- gen yang dipengaruhi oleh penyusunan kembali kromosom. (a) Delesi menghilangkan salah satu segmen kromosom. (b) Duplikasi mengulang segmen. (c) Suatu invers membalik segmen di dalam kromosom. (d) Translokasi memindahkan segmen dari salah satu kromosom ke kromosom lainnya yang tidak homolog. Tipe translokasi yang paling umum adalah timbal-balik, di mana kromosom nonhomolog bertukar fragmen. Translokasi nontimbal- balik, di mana kromosom mentransfer fragmen tanpa menerima fragmen kembali, juga terjadi.
  • 89.
    BAB 16. DASAR MOLEKULERPENURUNAN SIFAT  DNA sebagai materi genetik  Usaha pencarian materi genetik mengarah pada DNA  Watson dan Crick menemukan heliks ganda dengan cara membuat model-model yang sesuai dengan data sinar x  Replikasi dan perbaikan DNA  Selama replikasi DNA, pemasangan basa memungkinkan untai DNA yang ada bertindak sebagai cetakan untuk untai komplementer yang baru  Satu tim besar yang terdiri dari enzim dan protein lain menjadi pelaksana replikasi DNA  Enzim mengoreksi DNA selama replikasinya dan memperbaiki kerusakan pada DNA yang ada  Ujung-ujung molekul DNA menimbulkan suatu masalah khusus
  • 90.
    Struktur sebuah untai DNA Setiapunit nukleotida dari rantai polinukleotida terdiri dari basa nitrogen (T, A, C, atau G), gula deoksiribosa, dan gugus fosfat. Fosfat dari satu nukleotida terikat pada gula dari nukleotida berikutnya secara berurutan. Hasilnya adalah suatu “tulang belakang” yang terdiri dari gula dan fosfat yang bergantian, dari mana basa terproyeksi.
  • 91.
    H e l i k s g a n d a (a) “Pita” padadiagram di atas menunjukkan tulang belakang gula-fosfat dari dua untai DNA. Heliks ini adalah heliks “tangan kanan”, berlekuk ke atas dengan arah ke kanan. Kedua untaian diikat bersama oleh ikatan hidrogen (digambarkan dengan garis titik- titik) di antara basa nitrogen, yang berpasangan di bagian dalam heliks ganda. (b) Sebagian struktur kimia, dengan dua untai yang diuraikan. (c) Pasangan basa nitrogen yang terikat kuat tampak jelas pada model komputer. Daya tarik menarik antara pasangan basa yang berpotongan mempunyai peranan penting dalam mempertahankan molekul bersama-sama.
  • 92.
    Tiga model replikasiDNA SEL INDUK REPLIKASI PERTAMA REPLIKASI KEDUA Tiga model replikasi DNA. Segmen pendek heliks ganda di sini melambangkan DNA di dalam sel. Berawal dengan sel induk, kita mengikuti DNA dalam dua generasi sel—dua ronde replikasi DNA. DNA yang baru dibuat berwarna biru terang. Model konservatif: heliks ganda induk tetap dalam keadaan utuh dan sebuah salinan kedua yang sama sekali baru telah dibuat. Model semikonservatif: kedua untai molekul induk berpisah, dan setiap untai berfungsi sebagai cetakan untuk mensintesis untai komplementer yang baru. Model dispersif: setiap untai dari kedua molekul anak terdiri dari campuran antara bagian untai lama dan bagian untaian yang baru disintesis.
  • 93.
    Perbaikan kerusakan DNA dengan perbaikaneksisi Sekelompok enzim mendeteksi dan memperbaiki kerusakan DNA. Satu tipe kerusakan ditunjukkan di sini, adalah pematutan kovalen dari basa timin yang saling berdekatan pada suatu untai DNA. Dimer- dimer timin seperti ini, diinduksi oleh radiasi ultraviolet menyebabkan DNA bengkok dan mengganggu replikasi DNA. Enzim perbaikan dapat menghilangkan daerah yang rusak dan menggantinya dengan segmen DNA normal.
  • 94.
    BAB 17. DARI GENKE PROTEIN  Hubungan antara gen dan protein  Kajian tentang cacat metabolik memberi bukti bahwa gen menentukan protein  Transkripsi dan translasi merupakan dua proses utama yang menghubungkan gen ke protein  Dalam kode genetik, triplet nukleotida menentukan asam amino  Kode genetik pasti telah berevolusi sejak awal sejarah kehidupan  Sintesis dan pemrosesan DNA  Transkripsi adalah sintesis RNA yang diarahkan oleh DNA  Sel eukariotik memodifikasi RNA setelah transkripsi  Sintesis protein  Translasi adalah sintesis polipeptida yang diarahkan oleh RNA  Peptida sinyal mengarahkan beberapa polipeptida eukariotik ke tujuan spesifik di dalam sel  RNA memainkan peran ganda di dalam sel  Perbandingan sintesis protein pada prokariota dan eukariota  Mutasi titik dapat mempengaruhi struktur dan fungsi protein  Apakah gen itu?
  • 95.
    Peran transkripsi dantranslasi dalam aliran informasi genetik Dalam suatu rantai perintah sel, informasi bawaan mengalir dari DNA ke RNA ke protein. Ke–dua tahapan utama aliran informasi ialah transkripsi dan translasi. Pada transkripsi, suatu gen memberikan perintah untuk mensintesis molekul RNA mesenjer (mRNA). Pada translasi, informasi yang dikode dalam mRNA menentukan tatanan asam amino yang disambung untuk membentuk polipeptida spesifik. Ribosom merupakan tempat translasi.
  • 96.
    Kode triplet Untuksetiap gen, salah satu dari kedua untai DNA berfungsi sebagai cetakan untuk transkripsi—yaitu sintesis dari suatu molekul mRNA dengan urutan komplementer. Aturan pemasangan-basa yang sama yang diterapkan untuk sintesis DNA juga menuntun transkripsi, tetapi urasil basa (U) menggantikan timin (T) dalam RNA. Selama translasi, pesan genetik (mRNA) dibaca sebagai urutan triplet basa, yang analog dengan kata kode yang terdiri dari tiga-huruf. Setiap triplet ini, disebut kodon (dalam gambar ini diberi tanda kurung kurawal), menentukan asam amino yang akan ditambahkan pada posisi yang sesuai di sepanjang rantai polipeptida yang sedang tumbuh.
  • 97.
    Tahapan transkripsi Enzim yang bertanggungjawab atas transkripsi adalah RNA polimerase, yang bergerak di sepanjang gen dari promoternya (hijau) sampai persis di belakang terminatornya(merah). RNA polimerase menyusun molekul RNA dengan urutan nukleotida yang berkomplementer dengan untai cetakan gen tersebut. Rentangan DNA yang benar-benar ditranskripsi disebut unit transkripsi.
  • 98.
    Translasi: konsep dasar Saat molekulmRNA meluncur melalui ribosom, kodon-kodon ditranslasi satu per satu menjadi asam-asam amino. Interpreternya adalah molekul tRNA, masing- masing dengan antikodon spesifik di satu ujung dan asam amino spesifik di ujung lainnya. Suatu tRNA menambahkan muatan asam aminonya ke rantai polipeptida yang sedang tumbuh saat antikodon tersebut berikatan dengan kodon komplementer pada mRNA. Gambar-gambar selanjutnya menunjukkan beberapa rincian proses translasi dari sel prokariotik.
  • 99.
    BAB 18. MODEL MIKROBA: GENETIKADARI VIRUS DAN BAKTERI  Genetika virus  Para peneliti menemukan virus ketika mempelajari penyakit tanaman  Virus merupakan genom yang terbungkus di dalam suatu lapisan pelindung  Virus hanya dapat bereproduksi di dalam sel inang  Faga bereproduksi menggunakan siklus litik atau siklus lisogenik  Virus hewan memiliki cara yang beragam dalam menginfeksi dan bereplikasi  Virus tanaman merupakan hama pertanian yang serius  Viroid dan prion merupakan agen infeksi yang lebih sederhana daripada virus  Virus mungkin berkembang dari elemen genetik bergerak lainnya  Genetika bakteri  Rentang generasi yang pendek dari bakteri mempermudah adaptasi evolusioner terhadap lingkungan yang berubah  Rekombinasi genetik menghasilkan strain bakteri baru  Pengontrolan ekspresi gen memungkinkan individu bakteri untuk dapat menyesuaikan metabolismenya dengan perubahan lingkungan
  • 100.
    BAB 19. ORGANISASI DANPENGONTROLAN GENOM EUKARIOTIK  Struktur kromatin  Struktur kromatin terbentuk dengan adanya pengemasan DNA secara bertahap  Organisasi genom pada tingkat DNA  DNA repetitif dan urutan bukan-pengkode lainnya merupakan bagian terbesar suatu genom eukariotik  Famili gen berkembang melalui duplikasi nenek moyang  Amplifikasi gen, kehilangan gen, dan penataan ulang gen dapat mengubah genom sel  Pengontrolan ekspresi gen  Setiap sel dari eukariota multiseluler mengekspresikan hanya sebagian kecil gennya  Pengontrolan ekspresi gen dapat terjadi dalam setiap langkah dalam jalur dari gen ke protein fungsional  Modifikasi kromatin mempengaruhi kesiapan gen untuk ditranskripsi  Inisiasi transkripsi dikontrol oleh protein yang berinteraksi dengan DNA dan dengan sesamanya  Mekanisme pascatranskripsi ikut menunjang pengontrolan ekspresi gen  Biologi molekuler kanker  Kanker dihasilkan dari perubahan genetik yang mempengaruhi siklus sel  Protein onkogen dan protein supresor-tumor yang salah mengganggu jalur pensinyalan yang normal  Mutasi yang berlipat mendasari perkembangan kanker
  • 101.
    BAB 20. TEKNOLOGI DNA Pengklonan DNA  Teknologi DNA memungkinkan untuk mengklon gen  Enzim restriksi digunakan untuk membuat DNA rekombinan  Gen dapat diklon dalam vektor DNA rekombinan  Gen hasil klon disimpan dalam perpustakaan DNA  Reaksi rantai polimerase (PCR) mengklon DNA seluruhnya secara in vitro  Analisis DNA hasil klon  Analisis fragmen restriksi mendeteksi perbedaan DNA yang mempengaruhi tempat restriksi  Seluruh genom dapat dipetakan pada tingkat DNA  Aplikasi praktis dari teknologi DNA  Teknologi DNA membentuk ulang kedokteran dan industri farmasi  Teknologi DNA menawarkan aplikasi bagi kepentingan forensik, lingkungan, dan pertanian  Teknologi DNA memunculkan pertanyaan tentang keselamatan dan etika
  • 102.
    BAB 21. DASAR GENETIKPERKEMBANGAN  Dari sel tunggal menjadi organisme multiseluler  Perkembangan embrionik melibatkan pembelahan sel, diferensiasi sel, dan morfogenesis  Para peneliti mengkaji perkembangan organisme model untuk mengidentifikasi prinsip-prinsip umum  Perbedaan ekspresi gen  Tipe sel yang berbeda dalam suatu organisme mempunyai DNA yang sama  Tipe sel yang berbeda mempunyai protein yang berbeda  Pengaturan transkripsi diarahkan oleh molekul maternal dalam sitoplasma dan sinyal dari sel lain  Mekanisme genetik dan seluler dari pembentukan pola  Analisis genetik pada Drosophila mengungkapkan bagaimana gen-gen mengontrol perkembangan  Gradien molekul maternal pada embrio awal mengontrol pembentukan poros  Kaskade pengaktifan gen menyusun pola segmentasi pada Drosophila  Gen homeotik mengarahkan identitas bagian-bagian tubuh  Gen homeoboks tetap terpelihara selama terjadinya evolusi  Sel tetangga memerintahkan sel lain untuk membentuk struktur tertentu  Perkembangan tumbuhan bergantung pada pensinyalan sel dan pengaturan transkripsi
  • 103.
    Tahap-tahap utama perkembanganhewan dan tumbuhan Pembelahan sel Morfogenesis Diferensiasi sel (a) Perkembangan hewan (b) Perkembangan tumbuhan Zigot Blastula GastrulaDelapan sel Hewan dewasa Rongga mulut Pergerakan sel Zigot Embrio dalam benih Merrstem apikal tunas Daun benih Dua sel Tumbuhan Meristem apikal akar