Teori Bilangan Kuantum Atom

Pengertian Bilangan Kuantum. Bilangan kuantum adalah Suatu bilangan yang menunjukkan orbit elektron mengelilingi inti pada kulit atau tingkat energi tertentu. Bilangan kuantun sering disebut juga quantum number.

Untuk menyatakan lintasan atau orbit elektron berbentuk elips diperlukan empat macam bilangan kuantum, yaitu Bilangan kuantum utama (dinotasikan denga huruf kecil n), Bilangan kuantum orbital (dinotasikan dengan huruf kecil l), Bilangan kuantum magnetik (dinotasikan dengan huruf kecil ml), dan Bilangan kuantum spin (dinotasikan dengan huruf kecil ms)

Bilangan Kuantum Utama (n)

Bilangan kuantum utama menyatakan besarnya energi total elektron pada orbit atau lintasan elektron pada kulit atom.

Besarnya energi total elektron pada atom bersifat kekal dan besarnya energi pada masing-masing kulit atom ditentukan oleh bilangan kuantum utama. Bilangan kuantum utama mempunyai nilai positif yaitu 1, 2, 3, … dan seterusnya.

Bilangan kuantum utama menyatakan tempat lintasan atau orbit electron dalam atom yang disebut dengan kulit atom.

Kulit atom dan dinyatakan dengan huruf besar K, L, M, N, dan seterusnya. kulit K untuk n = 1, kulit L untuk n = 2, kulit M untuk n = 3, dan seterusnya. Kulit K (n = 1) adalah kulit yang letaknya paling dekat dengan inti.

Jumlah Elektron Pada Kulit

Jumlah elektron dalam kulit tertentu dapat dihitung dengan menggunaan persamaan rumus berikut:

Jumlah electron = 2n2.

Contoh Soal Jumlah Elektron Pada Kulit

Berapa jumlah maksimum elektron yang mungkin terdapat pada tingkat utama di mana n = 3

Penyelesaian:

jumlah maksimum elektron yang dapat berada pada tingkat utama adalah

2n2 = 2(3)2 = 18 elektron.

Tingkat Energi Total Elektron.

Untuk atom berelektron banyak dengan nomor atom Z, maka  tingkat energi total elektronnya pada suatu orbit dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

En = – (13,6 x Z2)/(n2)

Dengan keterangan

En = tingkat energi total elektron, eV

n = bilangan kuantum utama

Z = nomor atom

Contoh Soal Cara Perhitungan Persamaan Rumus Bilangan Kuantum Utama n,

Tentukan energi total elektron ion Li 2+ (Z = 3) pada keadaan bilangan kuantum utama n = 2

Penyelesaian

Diketahui

Z = 3

n = 2

Energi total elektron ion Li 2+ pada tingkatan energi n = 2 memenuhi:

En = – [13,6 x Z2]/(n2)

En = – [13,6 x (3)2]/(22)

En = – 30,6 eV

Bilangan Kuantum Orbital l, Bilangan Kuantum Azimuth

Bilangan kuantum orbital menunjukkan besarnya momentum sudut orbital elektron.  Nilai bilangan kuantum orbital dinyatakan dengan:

l = (n – 1) yaitu 0, 1, 2, 3, …, n – 1.

Besarnya momentum sudut orbital elektron dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

L = ħ √[l(l+1)] atau

L2 = ħ2 l (l + 1)

Dengan keterangan

L = Momentum sudut/anguler elektron

l = bilangan kuantum orbital

ħ = konstanta Planck

ħ = h/2π

ħ = 1,054 × 10-34 Js

Arah Momentum Sudut L

Arah momentum sudut (L) dapat dinyatakan dengan aturan kaidah tangan kanan yaitu jika arah lipatan jari-jari tangan kanan menyatakan arah gerakan electron maka arah ibu jari tangan kanan menyatakan arah momentum sudut elektronnya.

Keadaan momentum sudut electron pada orbitnya menyatakan subkulit elektron pada inti atom dan diberi nama sub kulit s, p, d, e, f, g dan seterusnya sesuai dengan urutan abjad.

Pemberian istilah untuk subkulit diambil dari huruf awal klasifikasi spektrum yang memancarkan elektron, yaitu sharp (tajam) = s , principal (utama) = p , diffuse (kabur) = d , fundamental (pokok) = f.

Kombinasi antara bilangan kuantum utama (n) dengan bilangan kuantum orbital (l) dapat digunakan untuk menyatakan keadaan suatu atom. Selain itu, dapat juga digunakan untuk menyatakan jumlah elektron dalam kulit atau subkulit atom.

Bilangan Kuantum Orbital Subkulit dan Momentum Sudut Elektron
Bilangan Kuantum Orbital Subkulit dan Momentum Sudut Elektron

Misalnya untuk n = 2 dan l = 0 menyatakan keadaan electron pada subkulit 2s, untuk n = 3 dan l = 2 menyatakan keadaan elektron pada 3d, dan seterusnya.

Bilangan Kuantum Utama Orbital dan Subkulit
Bilangan Kuantum Utama Orbital dan Subkulit

Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Orbital l,

Tentukan besarnya momentum sudut yang mungkin pada tingkatan n = 3 jika dinyatakan dalam ħ

Penyelesaian :

Besarnya momentum sudut elektron yang mengelilingi inti atom dinyatakan dengan persamaan rumus berikut:

L = ħ √[l(l+1)] atau

L2 = ħ2 l (l + 1)

Untuk n= 3 terdapat dua bilangan kuantum , maka terdapat 2 nilai momentum sudut yaitu

l = (n – 1):

l = (3 – 1) = 2

bilangan kuantum orbitalnya adalah 0 dan 1

untuk l =1, maka momentum sudut orbitalnya adalah

L = ħ √[1(1+1)]

L = ħ √[2]

Untuk l = 0, maka momentum sudut orbitalnya adalah

L = ħ √[0(0+1)]

L = ħ

Bilangan Kuantum Spin (ms)

Selain bergerak mengelilingi inti, elektron juga berputar pada sumbunya (melakukan gerak rotasi) sehingga mempunyai momentum sudut. Gerak rotasi ini disebut spin.

Elektron yang melakukan gerak rotasi mempunyai sifat magnetik. Jika electron berada dalam medan magnetik luar akibat pengaruh medan magnetik tersebut maka arah rotasi elektron bersifat searah atau berlawanan arah dengan medan magnetik luar.

Untuk spin yang searah medan magnetik luar diberi nilai + ½  dan untuk yang berlawanan arah diberi nilai – ½

Nilai Harga positif menyatakan arah spin ke atas berotasi berlawanan arah gerak jarum jam, sedangkan harga negatif menyatakan spin ke bawah berotasi searah gerak jarum jam.

Goudsmit dan Uhlenbeck menjelaskan bahwa besarnya momentum sudut intrinsic atau spin dinyatakan dalam persamaan berikut

S = ħ √[ms (ms +1)]

Dengan keterangan :

S = momentum sudut spin

ms = bilangan kuantum spin

ħ = h/2p

Besarnya komponen momentum sudut spin elektron sepanjang arah medan magnetik ke arah sumbu-z dinyatakan dengan persamaan berikut:

Sz = ms ħ = +/- ½ ħ

Bilangan Kuantum Magnetik (ml)

Bilangan kuantum ini menentukan orientasi dari orbit elektron dalam medan magnet. Bilangan kuantum magnetik menunjukkan kuantisasi ruang momentum sudut elektron. Elektron yang mengelilingi inti dapat ditinjau sebagai arus kecil dengan dwi kutub magnetik.

Bilangan kuantum magnetik mempunyai nilai harga dari –l melalui 0 hingga +l, sehingga untuk setiap bilangan kuantum orbital l akan ada bilangan kuantum magnetik sebanyak:

ml = (2l + 1)

momentum sudut mempunyai komponen X, Y dan Z, untuk komponen X atau Y dari momentum sudut mempunyai besar yang sembarang, akan tetapi untuk komponen Z tidak sembarang tetapi terkuantisasi.

Besarnya momentum sudut elektron dipengaruhi oleh medan magnet luar (B) apabila medan magnet luar sejajar dengan sumbu-z maka besarnya nilai L untuk arah Z memenuhi persamaan :

Lz = ml ħ

Contoh Soal Bilangan Kuantum Magnetik

Ada berapa kemungkinan bilangan kuantum magnetik pada bilangan kuantum utama n = 3?

Penyelesaian:

Banyaknya kemungkinan bilangan kuantum magnetik dapat dinyatakan dengan menggunakan persamaan rumus berikut:

ml = 2l + 1 di mana l = (n – 1)

untuk n = 3 maka nilai l = (3 – 1) = 2,

sehingga jumlah bilangan kuantum magnetik adalah :

ml = 2.2 + 1 = 4 + 1 = 5

adapau bilangan kuantum magnetiknya adalah  2, 1, 0, –1 dan –2.

Contoh Soal Bilangan Kuantum Magnetik

Jika bilangan kuantum orbital l = 3, tentukanlah:

1) besar momentum sudut elektron yang mungkin,

2) momentum sudut elektron dalam arah sumbu z!

Penyelesaian:

Bilangan kuantum magnetik ml yang mungkin untuk l = 3 dihitung dengan menggunakan rumus berikut

ml = 2l + 1

ml = (2x 3) + 1

ml = 7

adapun bilangan kuantum magnetiknya adalah

ml = -3, -2, -1, 0, 1, 2, 3

Besar momentum sudut electron untuk l = 3 adalah

L = ħ √[l(l+1)]

L = ħ √[3(3+1)]

L = ħ √[3(4)]

L = 2 ħ √[3] Js

Momentum sudut elektron dalam arah sumbu-z dihitung dengan rumus berkut:

Lz = ml ħ

ml = -3 → Lz = (-3) ħ = -3 ħ

ml = -2 → Lz = (-2) ħ = -2 ħ

ml = -1 → Lz = (-1) ħ = – ħ

ml = 0 → Lz = (-0) ħ = 0

ml = 1 → Lz = (1) ħ = ħ

ml = 2 → Lz = (2) ħ = 2 ħ

ml = 3 → Lz = (3) ħ = 3 ħ

Efek Zeeman

Jika suatu atom diletakkan pada medan magnetik maka spektrum garis yang dihasilkannya akan terpecah menjadi garis garis spektral. Hal ini terjadi karena dalam medan magnetik, tingkat energi suatu atom terpecah menjadi beberapa subkeadaan sesuai dengan harga ml. Peristiwa ini disebut efek Zeeman.

Efek Zeeman ada dua  macam, yaitu efek Zeeman normal dan efek Zeeman tidak normal.  Pada efek Zeeman normal, sebuah garis spektrum terpisah menjadi tiga komponen. Sedangkan pada efek Zeeman tidak normal, sebuah garis spektrum dapat terpisah menjadi lebih dari tiga komponen.

Efek Zeeman Pengaruh Medan Magnetik Spektrum Atom Elektron
Efek Zeeman Pengaruh Medan Magnetik Spektrum Atom Elektron

Pada efek Zeeman normal, satu garis tunggal pecah menjadi tiga garis bila arah medan tegak lurus lintasan cahaya, atau pecah menjadi dua garis bila arah medan sejajar lintasan cahaya. Gejala ini dapat diterangkan dengan prinsip elektromagnetik klasik, yaitu gerakan elektron orbital di dalam sumber yang menjadi semakin cepat atau semakin lambat akibat pengaruh medan yang bekerja.

Daftar Pustaka:

  1. Sears, F.W – Zemarnsky, MW , 1963, “Fisika untuk Universitas”, Penerbit Bina Cipta, Bandung,
  1. Giancoli, Douglas C. 2000. Physics for Scientists & Engineers with Modern Physics, Third Edition. New Jersey, Prentice Hall.
  2. Halliday, David, Robert Resnick, Jearl Walker. 2001. Fundamentals of Physics, Sixth Edition. New York, John Wiley & Sons.
  3. Tipler, Paul, 1998, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 1,Pernerbit Erlangga, alih bahasa: Prasetyo dan Rahmad W. Adi, Jakarta.
  4. Tipler, Paul, 2001, “Fisika untuk Sains dan Teknik”, Jilid 2, Penerbit Erlangga, alih bahasa: Bambang Soegijono, Jakarta.
  5. Ganijanti Aby Sarojo, 2002, “Seri Fisika Dasar Mekanika”, Salemba Teknika,  Jakarta.
  6. Giancoli, Douglas, 2001, “Fisika Jilid 1, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Teori Bilangan Kuantum Atom, Pengertian Bilangan Kuantum, Tingkat energi electron, Orbit electron, Quantum number, Jenis Bilangan Kuantum Atom, Lintasan atau orbit electron, Pengertian Bilangan Kuantum Utama (n), Contoh Bilangan kuantum utama, Energi total electron pada orbit, Energi lintasan elektron pada kulit atom,
  8. Ardra.Biz, 2019, “Cara menghitung Energi total electron pada orbit, Rumus Energi total electron pada orbit, Nilai bilangan kuantum utama, Lambang Notasi bilangan kuantum utama, Lambang Notasi Kulit Atom, Cara menghitung jumlah electron pada kulit atom, rumus jumlah electron kulit electron,
  9. Ardra.Biz, 2019, “contoh soal bilangan kuantum utama, Contoh Soal Jumlah Elektron Pada Kulit Atom, Pengertian Tingkat Energi Total Elektron, satuan tingkat energi total electron, Contoh Soal Cara Perhitungan Persamaan Rumus Bilangan Kuantum Utama n,Bilangan Kuantum Orbital l, Bilangan Kuantum Azimuth,
  10. Ardra.Biz, 2019, “momentum sudut orbital electron, Nilai bilangan kuantum orbital, Lambang Notasi Bilangan kuantum orbital, Rumus momentum sudut orbital electron, Cara menghitung momentum sudut orbital electron, satuan dan lambang momentum sudut orbital electron, konstanta Planck bilangan kuantum atom, Arah Momentum Sudut orbital,
  11. Ardra.Bi,z, 2019, “cara menentukan arah momentum sudut orbital electron L, symbol lambang subkulit atom, hubungan bilangan kuantum orbital subkulit dan momentum sudut, Kombinasi bilangan kuantum utama (n) dengan bilangan kuantum orbital (l), Cara menentukan jumlah elektron dalam kulit atau subkulit atom,
  12. Ardra.Biz, 2019, “Cara menentukan keadaan suatu atom, Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Orbital l, Pengertian Bilangan Kuantum Spin (ms), lambang bilangan kuantum spin, nilai bilangan kuantum spin, yang menyatakan gerak rotasi electron, yang menyebabkan gerak rotasi electron, pengaruh medan magnet terhadap electron, Arti Nilai harga positif negative arah spin,
  13. Ardra.Biz, 2019, “rumus meomentum sudut intrinsic, rumus meomentum sudut spin, cara menghitung momentum spin, satuan lambang momentum spin, nilai bilangan  kuantum spin, Rumus  momentum sudut spin electron arah sumbu z, Penegrtian Bilangan Kuantum Magnetik (ml), kuantisasi ruang momentum sudut electron, lambang bilangan kuantum magnetic,
  14. Ardra.Biz, 2019, “nilai bilangan kuantum magnetic, orientasi orbit elektron dalam medan magnet, rumus bilangan kuantum magnetic, rumus bilangan kuantum orbital, rumus bilangan kuantum utama, rumus bilangan kuantum spin, rumus momentum sudut elektron arah sumbu z,
  15. Ardra.Biz, 2019, “Contoh Soal Bilangan Kuantum Magnetik, Contoh Soal Perhitungan Bilangan Kuantum Magnetik, Momentum sudut elektron dalam arah sumbu z, Pengertian Efek Zeeman, efek Zeeman, garis garis spectral, pengaruh medan magnet pada spektrum garis atom, Jenis Efek Zeeman,
  16. Ardra.Biz, 2019, “pengertian efek Zeeman normal dan efek Zeeman tidak normal, Pada efek Zeeman normal, sebuah garis spektrum terpisah menjadi tiga komponen. Sedangkan pada efek Zeeman tidak normal,

Pembelahan Sel Meiosis Hewan Tumbuhan Manusia

Pengertian Pembelahan Meiosis. Meiosis merupakan pembelahan sel yang menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom setengah dari jumlah kromosom induknya. Pembelahan meiosis disebut juga sebagai pembelahan reduksi. Hal ini karena dalam proses pembelahannya terjadi pengurangan atau reduksi jumlah kromosom akibat pembagian.

Pada sel tumbuhan dan hewan, meiosis terjadi di dalam alat- alat reproduksi, yaitu pada pembentukan sel kelamin atau sel gamet. Pada tumbuhan berbiji, meiosis terjadi pada putik dan kepala sari, sedangkan pada manusia dan hewan terjadi pada testis dan ovarium.

Pembelahan meiosis berlangsung dalam dua tahap pembelahan, yaitu meiosis I dan meiosis II. Pada meiosis I terjadi reduksi (pengurangan) jumlah kromosom, sedangkan pada meiosis II terjadi proses sama dengan pembelahan mitosis.

Tahap Meiosis I

Meiosis I

Meiosis I terdiri atas empat tahap yaitu profase I, metafase I, anafase I, dan telofase I. Pada awal meiosis I, nukleus membesar sehingga penyerapan air dari sitoplasma oleh inti mencapai 3 kali lipat.

Profase I

Profase I terdiri atas beberapa tahap, yaitu Leptonema (Leptoten), Zigonema (Zigoten), Pakinema (Pakiten), Diplonema (Diploten), dan Diakinesis.

Gambar Berikut menjelaskan tahap profase I pada pembelahan sel meiosis I secara sederhana.

Tahap Profase I Pada Pembelahan Sel Meiosis I ppt
Tahap Profase I Pada Pembelahan Sel Meiosis I

Leptonema (Leptoten)

Pada tahap leptotene Terlihat benang- benang halus di bagian inti sel dan mulai terbentuknya kromosom.

Zigonema (Zigoten)

Pada tahap zigoten terjadi Pembentukan kembaran kromosom yang disebut geminus. Kromosom homolog yang berpasangan disebut bivalen, sedangkan peristiwa berpasangannya antar kromosom homolog dinamakan sinapsis.

Pakinema (Pakiten)

Pada tahap Pakiten, Geminus atau kembaran kromosom terbentuk secara sempurna. Kromosom makin pendek karena makin berpilin. Pasangan dua  kromosom homolog disebut bivalen. Masing-masing bivalen menjadi dua dan terlihat empat benang yang disebut tetrad. Pasangan 3 atau 4 kromosom homolog disebut trivalen atau tetravalen.

Diplonema (Diploten)

Pada tahap diploten, Kromosom membelah membujur sehingga setiap kelompok sinapsis terbentuk empat kromatid dan letaknya saling menjauh.

Kromatid pada kromosom homolog dapat saling melilit dan bertukar ruas satu dengan yang lain, disebut pindah silang. Dua kromatid yang disatukan oleh satu sentromer disebut kromatid bersaudara. Kontak antar kromatid bersaudara disebut kiasma.

Adanya kiasma ini memungkinkan terjadinya pindah silang (crossing over). Kemudian Pasangan kromosom homolog memisahkan diri.

Diakinesis

Pada tahap diakineis Kromosom semakin tebal dan Geminus menyebar di sepanjang inti. Diikuti dengan menghilangnya nucleolus dan membran nucleus.

Metafase I

Metafase I dimulai dengan Benang gelendong spindle menjadi teratur dan beberapa benang melekat pada sentromer. Tetrad berjajar di bidang pembelahan dengan posisi saling berhadapan menuju kutub masing-masing. Posisi kromatid masih tetap tertahan di sentromernya.

Gambar Berikut menjelaskan tahap Metafase I pada pembelahan sel meiosis I secara sederhana.

Tahap Metafase I Pada Pembelahan Sel Meiosis I ppt
Tahap Metafase I Pada Pembelahan Sel Meiosis I

Anafase I

Pada tahap anafase I, tetrad (dua kromosom homolog) ini kemudian akan terpisah, namun kromatid masih melekat pada benang spindel di sentromer.

Tiap anak kromosom bergerak menuju kutub yang belawanan. Pada tahap ini terjadi pengurangan atau reduksi jumlah kromosom akibat pemisahan kromosom homolog.

Telofase I

Dua kelompok gugus kromosom tiba di dua kutub yang berlawanan dan masing- masing memiliki separuh jumlah gugus kromosom sel induk.

Setiap kutub kini memiliki kromosom haploid dengan dua kromatid. Nukleolus tampak kembali dan dalam satu sel terbentuk 2 inti yang lengkap. Selaput inti mulai terbentuk dan sel-sel anakan memisah.

Sitokinesis I

Tahap sitokinesis, yaitu pembentukan plasma membran untuk memisahkan sitoplasma sehingga terbentuk 2 sel anak yang haploid.

Interkinsis

Interkinesis adlah tahap di antara dua pembelahan meiosis. Pada interkinesis tidak terjadi replikasi DNA.

Meiosis II

Pembelahan meiosis II adalah pembelahan mitosis, yakni dari satu sel yang haploid menjadi 2 sel anak yang haploid.

Profase II

Profase II diawali dengan pembelahan dua buah sentriol menjadi 2 pasang sentriol baru. Setiap pasang sentriol akan bergerak menuju kutub yang berlawanan. Benang spindel dan membran inti dibentuk, sementara nucleus lenyap. Pada tahap ini kromosom berubah menjadi kromatid.

Metafase II

Pasangan kromatid dari kromosom haploid berada di bidang pembelahan. Kinetokor dari setiap kromatid ini akan menghadap kutub yang berlawanan. Benang spindel menghubungkan sentromer dengan kutub pembelah.

Anafase II

Sentromer akan membelah sehingga kromatid bergerak menuju kutub yang berlawanan.

Telofase II

Pada tahap ini, masing-masing kutub telah memiliki sebuah kromosom haploid. Benang spindel akan menghilang dan diikuti dengan sitokinesis II.

Sitokinesis II

Tiap inti mulai dipisah oleh sekat sel. Tahap ini menghasilkan 4 sel anak yang haploid.

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, ” Pembelahan Sel Meiosis, Pengertian Meiosis, Contoh Meiosis, Conoth Mahkluk Hidup Melakukan Meiosis, Contoh Hewan  Melakukan Meiosis, Tumbuhan Melakukan Meiosis, Pengertian Pembelahan Reduksi, Jumlah Kromososm Pembelahan Meiosis, pembentukan sel kelamin atau sel gamet,
  8. Ardra.Biz, 2019, “Tempat Terjadinya Meiosis Pada Hewan Tumbuhan,  Tampat terjadi meiosisi pada manusia, Tahap Meiosis, Beda Meiosis I dan Meiosis II, Tahap Profase I Meiosis,  Tahap Leptonema (Leptoten), Tahap Zigonema (Zigoten), Tahap Pakinema (Pakiten), Tahap Diplonema (Diploten), Tahap Diakinesis, Pengertian Leptonema (Leptoten),
  9. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Zigonema (Zigoten), Pengertian geminus,  Pengertian Kromosom homolog, Pengertian sinapsis, Pakinema (Pakiten), Contoh kromosom homolog, Pengertian kromosom bivalen, Pengertian Kromososm tetrad, Pengertian kromosom homolog trivalen atau tetravalent,
  10. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Akibat Pindah silang (crossing over) pada Meiosis, Fungsi kiasma pada Meiosis, Fungsi sentromer pada meiosis, Jumlah Kromosom hasil meiosis, jumlah sel hasil meiosis, Tahap Metafase I, Fungsi spindle pada meiosis, Tahap Anafase I, Jenis kromosom hasil meiosis, pengertian kromosom haploid, pengertian kromosom diploid,
  11. Ardra.Biz, 2019, “Tahap Telofase I, Pengertian Sitokinesis I, Pengertian Interkinsis, Meiosis II, Jumlah kromosom hasil meiosis II, Jenis kromosom hasil meiosis, Tahap Profase II, Jumlah kromati pada meiosis II, Tahap Metafase II,  Pengertian Kinetokor, Tahap Anafase II, Telofase II, Tahap Sitokinesis II, Fungsi Leptonema (Leptoten), Fungsi Zigonema (Zigoten),
  12. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Pakinema (Pakiten), Fungsi Diplonema (Diploten), Fungsi Diakinesis, Fungsi Meiosis, Gambar Meiosis, Gambar pembelahan sel meiosis, Contoh Pembelahan reduksi, Pengertian sentriol, Fungsi sentriol pada pembelahan Meiosis, Pengertian kromatid bersaudara,

Tahap Pembelahan Sel Mitosis

Pengertian Pembelahan Sel Mitosis. Mitosis merupakan periode pembelahan sel yang menghasilkan sel anak dengan jumlah kromosom sama seperti induknya, yaitu 2n.  Pembelahan mitosis terjadi selama pertumbuhan dan saat reproduksi aseksual.

Pada hewan dan manusia, Pembelahan Sel Mitosis terjadi pada sel meristem somatis yang mengalami pertumbuhan dan perkembangan. Contohnya adalah sel telur yang telah dibuahi sperma menjadi zigot. Zigot membelah secara mitosis membentuk embrio.

Pada tumbuhan berbunga terjadi pada sel meristem. Contohnya adalah pertumbuhan terbesar terjadi pada ujung akar dan ujung tunas batang.

Siklus Sel

Siklus sel adalah peristiwa pertumbuhan sel menurut tahapan tertentu, dan setelah melalui semua tahapan akan kembali kepada tahapan semula. Siklus sel dapat dibagi menjadi dua tahapan, yaitu tahapan interfase dan tahapan mitotik (fase pembelahan inti).

Tahap Interfase,

Interfase sering disebut tahap istirahat. Hal ini tidak tepat, karena dalam tahap ini sel dalam keadaan aktif melakukan metabolisme, termasuk mempersiapkan diri sebelum pembelahan.

Pada tahap ini, di dalam sel terdapat membrane yang membungkus inti sel. Kromosom tidak tampak karena kromosom dalam bentuk rantai molekul DNA yang halus dan tidak menggulung sehingga tidak dapat dilihat di bawah mikroskop cahaya.

Tahap Interfase dapat dibagi menjadi tiga tahap, yaitu Fase Gap-1 atau G1, Fase Sintesis atau S dan Fase Gap-2 atau G2.

Gambar berikut menjelaskan tahapan yang berlangsung selama siklus sel dengan lebih sederhana.

Tapahan Pada Siklus Sel,
Tapahan Pada Siklus Sel,

Pada Fase Gap-1 atau G1, Sel hasil pembelahan memasuki pertumbuhan sel baru dan terus menerus melakukan pembelahan organel. Sel masih belum mengadakan replikasi DNA sehingga DNA masih berjumlah 1 salinan dan diploid (1c, 2n). selama periode G1, sebagian besar sel melakukan aktivitas metabolic. Fase G1 biasa disebut fase pertumbuhan primer.

Pada Fase Sintesis atau S DNA dalam ini mengalami proses replikasi DNA sebagai materi genetik yang akan diturunkan. Sehingga DNA berjumlah 2 salinan dan diploid (2c, 2n)

Pada Fase Gap-2 atau G2, Replikasi DNA selesai.  Sel tumbuh membesar dan menyiapkan segala keperluan untuk berlangsungnya pembelahan sel. Selama G2 sel membentuk protein yang akan mendorong terjadinya mitosis. Fase G2 biasa disebut fase pertumbuhan sekunder.

Tahap Kariokinesis, Fase Pembelahan Inti

Fase ini disebut juga fase mitotik. Pada fase ini terjadi proses pembelahan sel. Tahap Kariokinesis terbagai menjadi empat tahap yaitu tahap profase, Metafase, Anafase, dan Telofase.

Tahap Profase

Tahap profase adalah tahap awal berlangsungnya poses pembelahan sel. Tahap Profase ditandai dengan mulai menghilangnya membran inti sel, sedangkan benang kromatin mulai mengalami penebalan dan pemendekan yang kemudian membentuk kromosom.

Gambar berikut menjelaskan tahap profase pada pembelahan sel mitosis dengan lebih sederhana.

Tahap Profase Pembelahan Sel Mitosis
Tahap Profase Pembelahan Sel Mitosis

Tiap -tiap kromosom menggandakan diri yang kemudian membentuk struktur simetris yang disebut kromatid. Kedua kromatid masih disatukan pada satu titik yang disebut sentromer.

Pada sel hewan terdapat sepasang sentriol yang memisahkan diri dengan bergerak ke arah kutub yang berlawanan. Pergerakan sentriol disertai dengan pembentukan benang gelendong (atau spindle) yang berasal dari mikrotubulus di sitoplasma.

Setelah sampai di kutub, Benang spindel ini akan membentang dari kutub- kutubnya sampai ke bidang pembelahan sel dan nantinya berfungsi untuk memegang sentromer dari setiap kromosom. Benang spindel akan menarik kromosom menuju bidang pembelahan yaitu bidang ekuator.

Tahap Metafase

Pada tahap metafase, pasangan kromatid bergerak ke arah bidang pembelahan yang terletak  di tengah tengah sel. Bidang di tengah sel ini disebut bidang equator. Sehingga Kromosom terletak pada bidang di tengah sel dengan sentromer menempel atau terikat pada benang spindel. Bagian sentromer yang berikatan dengan spindel ini disebut kinetokor yang merupakan bagian dari protein sentromer.

Gambar berikut menjelaskan tahap metafase pada pembelahan sel mitosis dengan lebih sederhana.

Tahap Metafase Pada Pembelahan Sel Mitosis
Tahap Metafase Pada Pembelahan Sel Mitosis

Posisi kromosom yang tersebar pada bidang equator ini menyebabkan jumlah kromosom dapat dihitung dengan tepat dan bentuk kromosom dapat dipelajari. Setelah kromatid tiba di bidang pembelahan, kinetokor akan memisah.

Tahap Anafase

Daya tarik benang- benang spindel akan menyebabkan kedua kromatid terlepas dari ikatan sentromernya. Selanjutnya sentromer mulai berpisah dan bergerak ke arah berlawanan menuju kutub masing- masing.

Benang spindel menggerakan atau menarik kedua kromosom yang telah berpisah menuju kutub berlawanan meninggalkan bidang pembelahan dan membentuk dua kromosom baru.

Gambar berikut menjelaskan tahap Anafase pada pembelahan sel mitosis dengan lebih sederhana.

Jumlah kromosom yang menuju ke kutub yang satu sama dengan kromosom yang menuju ke kutub yang lain.

Tahap Anafase Pembelahan Sel Mitosis
Tahap Anafase Pembelahan Sel Mitosis

Tahap Telofase

Pada telophase Kromosom telah berkumpul di kutub masing- masing. Kemudian Membran inti muncul dan membungkus dua kelompok kromosom yang telah terpisah tersebut menjadi dua inti baru.

Gambar berikut menjelaskan tahap Telofase pada pembelahan sel mitosis dengan lebih sederhana.

Tahap Telofase Pembelahan Sel Mitosis
Tahap Telofase Pembelahan Sel Mitosis

Kromosom makin lama makin menipis, kemudian menjadi benang- benang kromatin kembali. Sehingga, tidak dapat di lihat. Terakhir terbentuknya Nukleolus sehingga dapat dilihat kembali.

Tahap Sitokinesis, Fase Pembelahan Sitoplasma

Tahap sitokinesis merupakan fase pembelahan sitoplasma. Setelah terbentuk dua inti sel, kemudian akan terjadi perpisahan sitoplasma dengan pembentukan dinding atau sekat pemisah. Pemisahan sitoplasma dimulai dari pinggir sel menuju ke tengah. Sekat ini memisahkan kedua inti menjadi dua sel baru.

Gambar berikut menjelaskan tahap Sitokinesis pada pembelahan sel mitosis dengan lebih sederhana.

Tahap Sitokinesis Pembelahan Sel Mitosis
Tahap Sitokinesis Pembelahan Sel Mitosis. Sumber: Youtube.

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Pembelahan Sel Mitosis, Jumlah kromosom hasil mitosis, Jenis kromosom hasil mitosis diploid 2n,  Fungsi Pembelahan mitosis selama pertumbuhan dan reproduksi aseksual, Contoh Pembelahan Sel Mitosis Hewan, Contoh Pembelahan Sel Mitosis pada tumbuhan,
  8. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Siklus Sel, Contoh siklus sel, Gambar siklus sel, Tahapan siklus sel, Tahap interfase siklus sel, tahapan mitotic siklus sel,  fase pembelahan inti mitosis, Pengertian dan Contoh Tahap Interfase, Fungsi tahap inferfase, Kromosom tidak tampak pada Tahap Interfase, Tahapan interfase mitosis,
  9. Ardra.Biz, 2019, “fungsi interfase mitosis, Fase Gap-1 atau G1 Tahap Interfase, Fase Sintesis atau S Tahap Interfase, Fase Gap-2 atau G2 Tahap Interfase, Fungsi Fase Gap-1 atau G1 Tahap Interfase, Fungsi Fase Sintesis atau S Tahap Interfase,
  10. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Fase Gap-2 atau G2 Tahap Interfase,  fase pertumbuhan sekunder mitosis,  fase pertumbuhan primer mitosis, Tahap Kariokinesis, Fase Pembelahan Inti, Tahap Profase, Fungsi benang krmatin pada mitosis, Jumlah kromatid pada mitosis, Fungsi sentromer pada mitosis,
  11. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi sentriol pada mitosis, Unsur pembentuk spindle, fungsi spindle pada mitosis, Fungsi mikrotubulus mitosis, Pembentuk benang gelendong, Tahap Metafase, Fungsi bidang equator, Fungsi kinetokor, Fungsi bidang pembelahan mitosis, letak bidang equator mitosis, letak bidang pembelahan mitosis,
  12. Ardra.Biz, 2019, “Tahap Anafase, Fungsi tahap anafase, Tahap Telofase, Fungsi tahap telophase, Tahap Sitokinesis, Fase Pembelahan Sitoplasma,

Sistem Endokrin Sistem Hormon

Pengrtian Sistem Endokrin. Sistem endokrin merupakan pengaturan fisiologi tubuh oleh hormone hormon, misalnya, pengaturan kadar gula dalam darah, pembebasan energi melalui proses metabolisme, dan produksi air susu pada perempuan yang sedang hamil.

Endokrin merupakan nama atau istilah sebuah kelenjar. Sistem endokrin manusia tersusun dari sejumlah kelenjar endokrin yang tersebar di tempat- tempat tertentu dalam tubuh. Sistem endokrin bekerja dengan cara menghasilkan hormon.

Selain kelenjar endokrin, terdapat kelenjar lain yang berfungsi menyekresikan senyawa kimia. Kelenjar tersebut adalah kelenjar eksokrin. Kelenjar eksokrin menyekresikan senyawa kimia yang akan dikeluarkan melalui suatu saluran menuju rongga tubuh atau kulit. Contoh kelenjar eksokrin adalah kelenjar keringat.

Kelenjar endokrin biasa disebut dengan kelenjar buntu karena tidak mempunyai saluran khusus yang menghasilkan hormon. Kelenjar ini menghasilkan satu atau beberapa hormon yang bermuara langsung ke dalam pembuluh darah.

Hormon merupakan senyawa organik yang diproduksi di dalam tubuh oleh sel- sel tertentu dan dibebaskan oleh kelenjar endokrin. Hormon hanya diperlukan dalam jumlah yang sangat kecil, namun hormon memiliki kemampuan kerja yang besar untuk memelihara fungsi normal tubuh (seperti homeostatis, reproduksi, metabolisme, dan tingkah laku).

Hormon berasal dari kata homein yang artinya memacu. Pada umumnya hormon bekerja pada bagian tubuh tertentu yang disebut dengan organ sasaran.

Macam Jenis Kelenjar Endokrin Tubuh Manusia

Kelenjar Hipotalamus

Hipotalamus berperan dalam mengatur pertumbuhan dan perkembangan manusia. Hipotalamus terletak di bawah otak besar (cerebrum). Hipotalamus bekerja dengan cara mengeluarkan hormone yang mengontrol kerja kelenjar hipofisis (pituitari).

Hipotalamus dapat berkomunikasi dengan kelenjar hipofisis dengan dua cara, yaitu dengan impuls saraf atau dengan mengeluarkan hormon.

Misalnya, jika tekanan darah turun, hipotalamus mengirimkan implus saraf ke kelenjar hipofisis bagian depan. Akbatnya, hipofisis menyekresikan ADH (antidiuretic hormone) yang menyebabkan tekanan darah naik.

Hipotalamus juga dapat mengeluarkan hormon yang disebut releasing hormone dan inhibiting hormone. Releasing hormone merangsang kelenjar hipofisis menyekresikan hormone tertentu. Inhibiting hormone menekan kelenjar hipofisis sehingga tidak menyekresikan hormon tertentu.

Selain dengan hormon, hipotalamus bekerja sama melalui impuls saraf karena hipotalamus tersusun atas sel-sel neurosekretori.

Kelenjar Hipofisis (Kelenjar Pituitari)

Kelenjar hipofisis yang terletak di otak besar. Kelenjar hipofisis terletak di bawah hipotalamus. Kelenjar hipofisis disebut juga master of gland, karena menghasilkan bermacam-macam hormon yang mengatur kegiatan kelenjar lainnya. Kelenjar hipofisis dibagi menjadi tiga bagian, yaitu bagian anterior, bagian tengah, dan bagian posterior.

Kelenjar hipofisis bekerja sama dengan hipotalamus mengendalikan organ-organ tubuh. Kelenjar hipofisis terdiri atas hipofisis posterior dan hipofisis anterior.

Hipofisis Anterior

Hipofisis anterior menghasilkan beberapa hormon seperti growth hormone (GH), prolaktin (PRL), follicle stimulating hormone (FSH), luteinizing hormone (LH), thyroid stimulating hormone (TSH), adrencarticotropic hormone (ACTH), melanocyte stimulating hormone (MSH), dan endorphin.

Bagian hipofisis anterior (depan) menghasilkan hormon-hormon sebagai berikut

GH (growth hormone),

GH (growth hormone) merupakan hormone yang merangsang pertumbuhan tulang dan bagian tubuh lainnya dan berperan membantu penyerapan nutrisi tubuh.

LH (lutenizing hormone),

LH (lutenizing hormone) merupakan hormon yang berfungsi dalam pematangan sel gonad pada wanita.

ACTH (adrenocorticotropic hormone),

ACTH (adrenocorticotropic hormone) adalah hormon yang berperan merangsang kelenjar adrenal untuk mengeluarkan hormon tertentu.

TSH (tyroid stimulating hormone),

TSH (tyroid stimulating hormone) adalah hormone yang memiliki fungs merangsang kelenjar tiroid mengeluarkan hormon tiroksin.

Prolaktin

Prolaktin adalah hormon yang mengaktivasi air susu pada ibu yang sedang menyusui.

FSH (folikel stimulating hormone)

FSH (folikel stimulating hormone) merupakan hormone yang berfungsi merangsang pematangan folikel de Graaf tempa t sel telur berada.

Endorfin

Endorfin merupakan hormon yang berfungsi sebagai penghilang rasa sakit. Beberapa narkotika menghasilkan efek yang sama dengan endorfin.

Hipofisis Bagian Tengah

Hipofisis bagian tengah menghasilkan hormon perangsang melanosit atau Melanosit Stimulating Hormon (MSH). Apabila hormon ini terlalu banyak dihasilkan, maka akan menyebabkan kulit menjadi hitam.

Hipofisis Posterior

Bagian hipofisis (belakang) ini menghasilkan hormon-hormon sebagai berikut

ADH (antidiuretic hormone),

ADH (antidiuretic hormone) adalah hormone yang mengontrol keseimbangan cairan tubuh melalui mekanisme pengeluaran urine.

Oxytocin

Oxytocin merupakan hormon yang berperan dalam kontraksi otot Rahim pada saat seorang wanita melahirkan.

Kelenjar Tiroid dan Paratiroid

Kelenjar tiroid dan paratiroid berada di daerah leher. Kelenjar tirois Sering disebut sebagai kelenjar gondok dan kelenjar paratiroid disebut juga dengan kelenjar anak gondok. Kedua Kelenjar ini berfungsi mengatur kesetimbangan kadar kalsium serta laju metabolisme tubuh.

Tiroid, Kelenjar Gondok

Kelenjar tiroid berada di daerah leher bagian bawah jakun. Terdapat dua lobus menyamping dan dihubungkan oleh bagian yang disebut isthmus. Kelenjar tiroid menghasilkan hormon tiroksin dan kalsitonin.

Tiroksin

Hormon Tiroksin berfungsi mengendalikan kecepatan metabolisme tubuh untuk menghasilkan energi. Meningkatnya jumlah hormon tiroksin di dalam darah akan meningkatkan kecepatan reaksi kimia dalam tubuh.

Kelebihan hormon tiroksin akan menyebabkan hipertiroidisme. Seseorang yang menderita hipertiroidisme akan memiliki detak jantung, tekanan darah, dan suhu tubuh meningkat.

Fungsi penting lainnya dari hormone tiroksin adalah berperan ketika proses pertumbuhan dan perkembangan tubuh dan menjadi faktor penting dalam proses perkembangan otak pada anak.

Adapun kekurangan hormon tiroksin menyebabkan hipotiroidisme. Apabila hal ini terjadi sejak masa kanak-kanak, akan menyebabkan penyakit kekerdilan (kretinisme).

Hormon tiroksin akan aktif ketika mendapat perintah dari TSH yang berada di hipofisis. Kerja dari hormon tiroksin ini banyak dipengaruhi oleh kadar iodin di dalam darah.

Kalsitonin

Kalsitonin berperan dalam mengatur keseimbangan kadar kalsium di dalam darah sehingga mencegah kalsium keluar dari tulang.

Paratiroid, Kelenjar Anak Gondok,

Kelenjar paratiroid berada di bagian belakang kelenjar tiroid. Terdapat empat buah kelenjar paratiroid, dua terletak di sebelah kanan dan dua lainnya terletak di sebelah kiri. Kelenjar paratiroid menghasilkan hormon paratiroid atau parathormon (PTH).

Parathormon adalah hormon yang bekerja sama dengan kalsitonin mengatur kadar kalsium tubuh. Unsur Kalsium diperlukan tubuh untuk kerja saraf dan otot.

Jika kadar kalsium dalam darah berkurang karena nutrisi makanan kurang kalsium, maka kebutuhan kalsium akan diambil dari tulang oleh parathormon.

Dan Jika kadar kalsium sudah cukup atau bahkan sudah terlalu tinggi, Maka hormon kalsitonin akan menghambat pelepasan kalsium dari tulang.

Kelenjar Pankreas

Pankreas merupakan kelenjar yang berfungsi sebagai kelenjar eksokrin maupun endokrin. Sebagai kelenjar eksokrin, pankreas menghasilkan enzim yang berperan dalam proses pencernaan makanan.

Sementara itu, sebagai kelenjar endokrin, pankreas menghasilkan hormon. Hormon tersebut diproduksi di bagian pulau Langerhans. Di dalam pulau-pulau Langerhans terdapat sel beta yang menyekresikan insulin dan sel alfa yang menyekresikan glukagon.

Insulin

Insulin berfungsi dalam mengatur kadar gula dalam darah dengan cara menyimpan kelebihan glukosa tubuh menjadi glikogen di dalam hati. Selain itu, Isnsulin juga berfungsi untuk mengatur metabolisme lemak.

Pada seseorang yang tubuhnya tidak dapat memproduksi insulin akan menimbulkan penyakit diabetes mellitus. Diabetes mellitus memiliki ciri-ciri glukosa dalam urine tinggi, mudah haus, dan mudah lelah.

Glukagon

Bekerja sama dengan insulin, glukagon berfungsi mengatur kadar gula dalam darah dengan cara merombak glikogen menjadi glukosa.

Jika tubuh dalam kondisi kurang asupan nutrisi atau berpuasa atau beraktivitas berat tanpa didahului oleh asupan nutrisi, glukagon akan memecah glikogen menjadi glukosa sebagai sumber energi.

Selain itu, glukagon juga dapat memecah lemak menjadi asam lemak yang siap digunakan dalam pembentukan energi.

Kelenjar Anak Ginjal, Adrenal,

Kelenjar ini menempel pada bagian atas ginjal. Pada satu ginjal terdapat satu kelenjar adrenal yang terbagi menjadi dua bagian, yaitu bagian luar (korteks) dan bagian tengah (medula). Kerja medula adrenal dipengaruhi oleh sistem saraf otonom, sedangkan korteks adrenal dipengaruhi oleh hormon ACTH dari hipofisis anterior.

Korteks

Pada kortek adrenal dihasilkan tiga macam hormon, yaitu glucocorticoid, mineralocorticoid, dan Gonadocorticoid.

Glucocorticoid

Glucocorticoid berfungsi sama dengan glukagon sehingga berpengaruh dalam pengaturan kadar glukosa tubuh. Kerjanya dipengaruhi oleh sekresi ACTH di hipofisis anterior. Hormon glucocorticoid bekerja pada saat tubuh dalam kondisi stres.

Mineralocorticoid

Hormon ini mengatur kadar garam dalam darah dengan cara pengaturan ekskresi urine dan keringat.

Gonadocarticoid

Hormon ini merupkan hormon sex, terdiri atas androge, entrogen, dan progesteron. Jumlah hormon yang dihasilkan jauh lebih sedikit dibandingkan dengan hormon sex yang dihasilkan oleh testis dan ovarium. Androgen dan estrogen berperan dalam pembentukan ciri kelamin sekunder pria dan wanita.

Medula

Medulla menghasilkan hormon epinefrin (adrenalin) dan norephinefrin (noreadrenalin). Ketika tubuh dalam kondisi tertekan atau stres, kedua hormone tersebut akan mengakibatkan tubuh dalam keadaan siaga atau darurat, sehingga meningkatkan laju metabolisme tubuh, menaikkan detak jantung, dan menaikkan kadar glukosa tubuh.

Adrenalin merangsang perubahan glikogen menjadi glukosa sehingga banyak energi yang terbentuk. Respons tubuh terhadap adrenalin membuat seseorang dapat menghadapi bahaya atau meninggalkannya.

Ketakutan, marah, sakit, dan dingin dapat merangsang medula untuk menghasilkan adrenalin dalam jumlah banyak.

Kerja hormon ini dapat dirasakan saat sedang melakukan kegiatan- kegiatan menegangkan, seperti berdiri di ketinggian atau berada dalam kondisi ketakutan.

Kelenjar Kelamin, Kelenjar Gonad, Kelenjar Reproduksi,

Kelenjar kelamin (gonad) menghasilkan hormon kelamin. Pada wanita, gonad terletak pada ovarium, sedangkan pada pria terletak pada testis.

Testis dan ovarium mensekresikan hormon seks yang berperan dalam produksi sel-sel kelamin. Produksi hormon dari kedua kelenjar tersebut dirangsang oleh FSH dan LH yang diproduksi oleh hipofise. Hipofise memproduksi FSH dan LH yang disebabkan oleh rangsangan dari GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone) yang diproduksi oleh hipotalamus.

Gonadotropin, yaitu nama umum untuk hormon yang dilepaskan oleh hipofise. Gonadotropin adalah FSH dan LH.

Ovarium

Ovarium menghasilkan hormon Estrogen dan Progesteron. Aktivitas ovarium ini berlangsung pada saat anak perempuan beranjak remaja atau pada masa pubertas. Sebelum masa tersebut, ovarium dalam keadaan inaktif.

Hormon Estrogen dan Progesteron bekerja sama mengatur ciri seks sekunder dan mengatur masa reproduksi (menstruasi) dan masa kehamilan.

Ovarium ada dua buah, masing-masing mengandung sekitar 200.000 buah bakal sel telur. Setiap bakal sel telur terdapat di dalam kantung yang disebut folikel.

Testis

Testis merupakan organ reproduksi khusus pria. Testis menghasilkan spermatozoid dan hormon androgen yaitu testosteron. Spermatozoid pembentukannya dirangsang oleh FSH, dan pembentukan hormone testosteron dirangsang oleh LH. Homon testosteron menyebabkan timbulnya ciri-ciri kelamin sekunder pada laki-laki. Misalnya, dada menjadi bidang, tumbuh kumis, dan suara menjadi lebih berat.

Kelenjar Kacangan (Glandula Timus)

Kelenjar kacangan terletak dalam rongga dada dan melekat di belakang tulang dada. Kelenjar timus ikut berperan dalam pengaturan pertumbuhan dengan menyekresikan hormon somatotropin.

Jika kekurangan hormon ini pada waktu muda, akan menghentikan proses pertumbuhan badan, kemudian menunjukkan gejala kretinisme (kekerdilan).

Sebaliknya, jika waktu muda kelebihan hormon ini, akan menunjukkan gejala gigantisme (tumbuh raksasa).

Selain itu Kelenjar timus juga menghasilkan hormon timosin yang berfungsi mengatur pematangan limfosit T. Limfosit T merupakan jenis sel darah putih yang berfungsi dalam kekebalan atau pertahanan tubuh.

Kelenjar Pineal

Kelenjar pineal berukuran sebesar kacang tanah.  Kelenjar pineal terletak di tengah otak. Kelenjar pineal menyekresikan hormon melatonin yang membantu mengatur ritme tubuh sehari-hari, seperti jadwal tidur di malam hari dan bangun di pagi hari. Fungsi lain  Kelenjar pineal masih belum diketahui.

Kelenjar Usus dan Lambung

Kelenjar usus menghasilkan hormon sekretin dan kolesistokinin. Sekretin merangsang pengeluaran getah pankreas, sedangkan kolesistokinin merangsang pengeluaran empedu. Hormon gastrin berperan dalam merangsang sekresi getah lambung.

Selain di usus halus, lambung juga dapat menghasilkan hormon yang membantu pencernaan makanan, yaitu hormon gastrin. Hormon ini merangsang pengeluaran getah lambung.

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian Sistem endokrin, Fungsi Kelenjar Endokrin, Pengertian dan Fungsi Hormon, Struktur system endokrin, Pengertian dan Fungsi kelenjar eksokrin, Contoh Kelenjar Eksokrin, Kelenjar Buntu, Contoh Kelenjar Endokrin,
  8. Ardra.biz, 2019, “Saluran Kelenjar Endokrin, Kemampuan kerja hormone, jumlah kebutuhan hormone, Macam Jenis Kelenjar Endokrin Tubuh Manusia, Kelenjar Hipotalamus, Fungsi Hipotalamus, letak kelenjar Hipotalamus, cara kerja Hipotalamus, Fungsi implus saraf pada Hipotalamus,
  9. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi releasing hormone dan inhibiting hormone, Fungsi  Hormon ADH (antidiuretic hormone), Sel  neurosekretori hipotalamus,  Kelenjar Hipofisis (Kelenjar Pituitari), Hormon master of gland, Fungsi Kelenjar hipofisis, Jenis Bagian Kelenjar hipofisis, Hipofisis Anterior, Fungsi Hipofisis anterior, Fungsi GH (growth hormone),
  10. Ardra.Biz, 2019, “Akibat Kekurangan Kelebihan GH (growth hormone), Fungsi LH (lutenizing hormone), Akibat Kekurangan Kelebihan LH (lutenizing hormone), Fungsi ACTH (adrenocorticotropic hormone), Akibat Kekurangan Kelebihan ACTH (adrenocorticotropic hormone), Fungsi TSH (tyroid stimulating hormone), Akibat Kekurangan Kelebihan TSH (tyroid stimulating hormone),
  11. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Hormon  Prolaktin, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon  Prolaktin, Fungsi FSH (folikel stimulating hormone), Akibat Kekurangan Kelebihan FSH (folikel stimulating hormone), Fungsi Hormon Endorfin, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon Endorfin, Fungsi Hipofisis Bagian Tengah, Akibat Kekurangan Kelebihan Hipofisis Bagian Tengah,
  12. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Melanosit Stimulating Hormon (MSH), Akibat Kekurangan Kelebihan Melanosit Stimulating Hormon (MSH), Hipofisis Posterior, Akibat Kekurangan Kelebihan Hipofisis Posterior, Fungsi ADH (antidiuretic hormone), Akibat Kekurangan Kelebihan ADH (antidiuretic hormone), Fungsi Hormon Oxytocin, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon Oxytocin,
  13. Ardra.Biz, 2019, “Kelenjar Tiroid dan Paratiroid, Akibat Kekurangan Kelebihan Kelenjar Tiroid dan Paratiroid, Fungsi Tiroid atau Kelenjar Gondok, Akibat Kekurangan Kelebihan Tiroid atau Kelenjar Gondok,  Fungsi Hormon Tiroksin, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon Tiroksin,  Penyebab kekerdilan (kretinisme),
  14. Ardra.Biz, 2019, “Faktor yang mempengaruhi kerja hormone tiroksin,  Fungsi Hormon Kalsitonin, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon Kalsitonin, Fungsi Paratiroid, Akibat Kekurangan Kelebihan Paratiroid, Fungsi Kelenjar Anak Gondok, Akibat Kekurangan Kelebihan Kelenjar Anak Gondok, Fungsi Hormon parathormon (PTH),
  15. Ardra.Biz, 2019, “Akibat Kekurangan Kelebihan Fungsi Kelenjar Pankreas, Akibat Kekurangan Kelebihan Kelenjar Pankreas, Tempat hormone insulin diproduksi, Fungsi Hormone Insulin, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormone Insulin, Ciri glukosa dalam urine tinggi, Fungsi Hormon Glukagon, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon Glukagon,
  16. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Kelenjar Anak Ginjal, Akibat Kekurangan Kelebihan Kelenjar Anak Ginjal, Fungsi Hormon Adrenal, Akibat Kekurangan Kelebihan Hormon Adrenal, Fungsi Korteks, Fungsi Glucocorticoid, Akibat Kekurangan Kelebihan Glucocorticoid, Fungsi Mineralocorticoid, Akibat Kekurangan Kelebihan Mineralocorticoid,
  17. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Gonadocarticoid, Akibat Kekurangan Kelebihan Gonadocarticoid, Fungsi Medula, Fungsi hormon epinefrin (adrenalin), Fungsi norephinefrin (noreadrenalin), Akibat Kekurangan Kelebihan hormon epinefrin (adrenalin), Fungsi Kelenjar Kelamin,  Fungsi Kelenjar Gonad, Akibat Kekurangan Kelebihan Kelenjar Gonad,
  18. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Kelenjar Reproduksi, Fungsi Testis dan ovarium, Fungsi  GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone), Akibat Kekurangan Kelebihan GnRH (Gonadotropin Releasing Hormone),Fungsi Ovarium, Fungsi hormon Estrogen dan Progesteron, Akibat Kekurangan Kelebihan hormon Estrogen dan Progesteron, Fungsi  spermatozoid,
  19. Ardra.Biz, 2019, “Akibat Kekurangan Kelebihan spermatozoid, Fungsi hormon androgen, Akibat Kekurangan Kelebihan hormon androgen, Fungsi testosterone, Akibat Kekurangan Kelebihan testosterone, Fungsi Kelenjar Kacangan (Glandula Timus), Akibat Kekurangan Kelebihan Kelenjar Kacangan (Glandula Timus),
  20. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi  hormon somatotropin, Akibat Kekurangan Kelebihan hormon somatotropin, Fungsi Kelenjar Pineal, Fungsi hormon melatonin, Akibat Kekurangan Kelebihan hormon melatonin, Fungsi Kelenjar Usus dan Lambung, Fungsi hormon sekretin dan kolesistokinin, Akibat Kekurangan Kelebihan hormon sekretin dan kolesistokinin, Fungsi hormon gastrin, Akibat Kekurangan Kelebihan hormon gastrin,

Fungsi Organ Tumbuhan

Pegertian Organ Tumbuhan. Organ adalah kumpulan beberapa jaringan yang secara bersama-sama melakukan fungsi khusus. Organ pokok tumbuhan terdiri atas akar, batang, dan daun.

Organ Tumbuhan Akar (Radix)

Fungsi Akar Tumbuhan

Adapun beberapan fungsi akar tumbuhan secara umum adalah sebagai berikut.

1) Sebagai tempat melekatnya tumbuhan pada media atau tanah. Akar mempunyai kemampuan untuk menerobos masuk ke dalam lapisan- lapisan tanah.

2) Akar berfungsi sebagai organ penyerap garam mineral dan air melalui bulu- bulu akar.

3) Pada beberapa jenis tanaman, akar memiliki fugsi sebagai tempat penyimpanan makanan cadangan, misalnya wortel dan ketela pohon.

4) Pada tanaman tertentu, seperti jenis tumbuhan bakau (Rhizopora sp.) akar berfungsi untuk pernapasan.

Jaringan Penyusun Akar

Akar berkembang dari meristem apikal di ujung akar yang dilindungi kaliptra (atau tudung akar). Meristem apikal senantiasa membelah diri untuk menghasilkan sel-sel baru. Sel- sel baru ini terbentuk pada bagian tudung akar atau bagian dalam meristem apikal. Pembelahan meristem apikal membentuk daerah pemanjangan, yang disebut zona perpanjangan sel.

Di bagian belakangnya terdapat zona diferensiasi sel dan zona pendewasaan sel. Pada zona diferensiasi sel, sel- sel akar berkembang menjadi beberapa sel permanen. Misalnya beberapa sel terdiferensiasi menjadi xilem, floem, parenkim, dan sklerenkim.

Struktur Jaringan Penyusun Akar Tumbuhan,

Struktur anatomi akar dari luar ke dalam terdiri atas epidermis, korteks, endodermis, dan silinder pusat (stele).

Epidermis,

Epidermis merupakan lapisan penutup luar yang terdiri  dari satu lapis sel. Dinding selnya tipis dan tersusun rapat. Pada lapisan ini, sel-sel berdiferensiasi membentuk rambut- rambut akar yang tersusun dari satu sel yang memanjang. Rambut akar merupakan hasil dari penonjolan epidermis yang arahnya ke luar.

Rambut akar ini berfungsi untuk memperluas permukaan bidang penyerapan dan juga berfungsi untuk pegangan akar pada tanah. Rambut akar merupakan organ yang sangat sesuai untuk pengambilan air dan garam mineral.

Pada spesies tertentu, rambut akar berkembang dari sel khusus di daerah epidermis. Sel ini disebut trikoblast.

Epidermis akar umumnya ditemui pada akar yang masih muda. Jika akarnya sudah dewasa, epidermisnya telah mengalami kerusakan dan fungsinya digantikan oleh lapisan terluar dari korteks yang disebut eksodermis.

Pada tanaman anggrek terdapat akar yang disebut akar gantung (akar udara). Akar udara ini dapat berkembang menjadi velamen, yaitu jaringan yang hanya terdiri atas beberapa lapis sel.

Korteks

Korteks adalah bagian dalam akar yang tersusun oleh berbagai sel yang membentuk beberapa lapisan. Dinding selnya tipis dan mempunyai banyak ruang antarsel yang berfungsi untuk pertukaran gas.

Bentuk sel korteks relatif bulat (isodiametris) dengan ruang interseluler yang jelas. Ruang interselular berfungsi untuk saluran transportasi Air dan garam- garam mineral yang diserap oleh bulu akar. Peristiwa ini disebut transportasi ekstra vasikuler secara apoplas.

Sel-sel korteks mengandung cadangan makanan berupa amilum dan substansi lain. Bagian sebelah dalam korteks terdapat jaringan endodermis yang terdiri atas satu lapis sel dengan dinding sel yang tebal dan mengandung lilin. Endodermis berada di antara silinder pusat dengan korteks

Jaringan jaringan yang terdapat pada korteks antara lain: parenkim, kolenkim, dan sklerenkim. Sel-sel parenkim tersusun dalam bentuk silinder. Lapisan sklerenkim biasanya dijumpai pada akar tumbuhan monokotil. Kolenkim sangat jarang dijumpai pada akar.

Endodermis

Endodermis terletak di sebelah dalam korteks. Endodermis merupakan satu lapis sel yang tersusun rapat tanpa ruang antarsel. Lapisan endodermis disebut juga lapisan floeterma atau sarung amilum karena mengandung butiran-butiran amilum. Sel-sel ini membentuk silinder yang membungkus jaringan pembuluh

Pada arah radial dan transversal lapisan dinding sel endodermis terdapat penebalan yang dihasilkan dari endapan zat yang disebut suberin. Zat suberin (gabus) memiliki sifat kedap air sehingga sulit untuk ditembus air.

Penebalan pada dinding sel jaringan endodermis berupa titik- titik yang disebut dengan titik caspary. Deretan titik caspary selanjutnya membentuk pita caspary. Dinamakan pita caspary karena sesuai nama penemunya, yaitu Caspary.

Penebalan oleh lapisan gabus menyebabkan dinding selnya sulit untuk dilewati oleh air, sedangkan air harus melalui lapisan endodermis agar mencapai silinder pusat.

Sehingga, air mengambil jalur lain, yaitu melalui lapisan endodermis yang dindingnya tidak mengalami penebalan. Sel-sel endodermis yang dinding selnya tidak mengalami penebalan ini disebut sel penerus.

Dengan adanya sel penerus, maka air dapat mencapai silinder pusat tanpa harus mengalami hambatan.

Stele, Silinder Pusat

Stele (silinder pusat) terletak di sebelah dalam endodermis. Silinder pusat terbentuk oleh berkas-berkas pengangkut dan beberapa jaringan lain. Berkas pengangkut yang membentuk silinder pusat, yaitu xilem, floem, dan perisikel.

Pada akar monokotil antara xilem dan floem tidak terdapat kambium, sedangkan pada akar dikotil antara xilem dan floem terdapat cambium. Fungsi lapisan kambium ke arah luar yaitu untuk membentuk bagian kulit, sedangkan ke arah dalam untuk membentuk bagian kayu.

Pada tumbuhan dikotil, xilemnya terletak di pusat akar dan floemnya mengelilingi xilem. Oleh karena itulah, lapisan ini disebut silinder pusat. Lapisan paling tepi dari silinder pusat disebut perisikel atau perikambium.

Perisikel ini merupakan jaringan khusus yang berfungsi untuk membentuk percabangan pada akar.

Struktur Akar Dicotyledoneae dan Monocotyledoneae.

1). Struktur Jaringan Penyusun Akar Tumbuhan Dicotyledoneae

Akar tumbuhan Dicotyledoneae tersusun oleh bermacam- macam jaringan dengan fungsi tertentu.

Xilem dan floem pada tumbuhan Dicotyledoneae tersusun radial atau membentuk jari-jari. Xilem berbentuk bintang di pusat dan floem mengelilingi xilem. Di antara xilem dan floem terdapat kambium. Aktivitas kambium ke arah luar membentuk unsur kulit dan ke arah dalam membentuk unsur kayu.

2) Struktur Jaringan Penyusun Akar Monocotyledoneae

Struktur jaringan penyusun akar tumbuhan Monocotyledoneae sebagai berikut.

  1. a) Epidermis, korteks, dan perisikel memiliki struktur, lokasi, dan fungsi seperti pada akar tanaman Dicotyledoneae.
  2. b) Fungsi xilem dan floem sama seperti pada tanaman Dicotyledoneae, tetapi letak keduanya saling berdekatan karena tidak memiliki kambium.
  3. c) Empulur, terletak di bagian tengah serta dikelilingi xylem dan floem yang berselang-seling.

Organ Tumbuhan Batang

Fungsi Batang

Secara umum, batang mempunyai beberapa fungsi yang diantaranya sebagai berikut.

1) Alat transportasi zat makanan dari akar ke daun, dan hasil asimilasi dari daun ke seluruh bagian tumbuhan.

2) Memperluas tajuk tumbuhan untuk efisiensi penangkapan cahaya matahari.

3) sebagai Tempat tumbuhnya organ- organ generatif.

4) Efisiensi penyerbukan dan membantu pemencaran benih.

5) Tempat tumbuhnya daun, cabang dan bunga

5) Pada tumbuhan tertentu, sebagai tempat penyimpanan makanan cadangan, misalnya berupa umbi atau rimpang.

7) Menyimpan cadangan makanan

8) Alat perkembangbiakan vegetatif

9) Menyimpan cadangan makanan

Struktur Batang

Struktur batang dari luar ke dalam sebagai berikut:

Epidermis

Terdiri atas selapis sel yang tersusun rapat dan tidak mempunyai ruang antarsel. Epidermis yang terdapat di atas permukaan sering dilapisi kutikula.

Jika pada batang terjadi pertumbuhan sekunder, epidermis akan pecah dan terbentuk lapisan gabus yang sering kali juga pecah sehingga membentuk lentisel.

Korteks

Sel-selnya tidak tersusun rapat sehingga banyak ruang antarsel yang penting untuk pertukaran gas.

Endodermis

Tersusun atas selapis sel yang mempunyai bentuk khas. Pada Angiospermae sel-sel endodermis mengandung banyak tepung yang sering disebut sebagai sarung tepung.

Stele (Silinder Pusat)

Di dalam stele terdapat jaringan partikel empulur, dan pembuluh angkut.

Daun

Fungsi daun

Fungsi daun, yaitu:

1) Tempat berlangsungnya fotosintesis

2) Tempat menyimpan bahan makanan

3) Pada tumbuhan tertentu sebagai alat perkembangan vegetatif

4) Alat evaporasi (penguapan)

5) Respirasi (melalui stomata)

6) Menyerap energi cahaya matahari

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, ” Fungsi Organ Tumbuhan, Fungsi Akar Batang Daun Buah Bunga, Organ Tumbuhan Akar (Radix), Fungsi Akar Tumbuhan, Jenis Organ Tumbuhan, Jaringan Penyusun Akar, Struktur Jaringan Penyusun Akar Tumbuhan,
  8. Ardra.Biz, 2019, “Struktur anatomi akar, Fungsi Epidermis Akar, trikoblast, eksodermis, Fungsi Korteks akar, Fungsi Endodermis Akar, Fungsi Stele Akar, Fungsi Silinder Pusat Akar, Struktur Akar Dicotyledoneae, Struktur Akar Monocotyledoneae, Struktur Jaringan Penyusun Akar Tumbuhan Dicotyledoneae,
  9. Ardra.Biz, 2019, “Struktur Jaringan Penyusun Akar Monocotyledoneae, Organ Tumbuhan Batang, Fungsi Batang, Struktur Batang, Fungsi Epidermis Batang tumbuhan, Fungsi Korteks Batang Tumbuhan, Fungsi Endodermis Batang Tumbuhan, Fungsi Stele (Silinder Pusat) Batang Tumbuhan, Fungsi daun tumbuhan,

Respirasi Selular Katabolisme Karbohidrat

Pengertian Katabolisme. Katabolisme adalah proses penguraian atau pemecahan senyawa organik kompleks menjadi senyawa sederhana untuk menghasilkan energi dalam bentuk ATP ((Adenosin Tri Phosfat)).

Dalam proses katabolisme, terjadi pelepasan energi sebagai hasil pemecahan senyawa- senyawa organik kompleks tersebut. Contoh dari proses katabolisme adalah respirasi selular.

Berdasarkan perubahan energinya, reaksi kimia dapat dibedakan menjadi reaksi eksergonik dan reaksi endergonik.

Katabolisme merupakan reaksi eksergonik. Jika energi yang dilepaskan berupa panas, maka reaksinya disebut reaksi eksoterm. Adapun pada reaksi endergonik, terjadi penyerapan energi dari lingkungan.

Anabolisme termasuk reaksi endergonik karena memerlukan energi. Jika energi yang digunakan dalam bentuk panas, maka reaksinya disebut reaksi endoterm.

Pengertian Respirasi Selular

Respirasi selular diartikan sebagai reaksi oksidasi molekul berenergi tinggi untuk melepaskan energinya. Respirasi selular terjadi pada semua sel tubuh hewan maupun tumbuhan terutama di mitokondria.

Respirasi termasuk ke dalam kelompok katabolisme karena di dalamnya terjadi penguraian senyawa kompleks menjadi senyawa yang lebih sederhana, diikuti dengan pelepasan energi.

Pada respirasi selular, molekul glukosa (karbohidrat) dan bahan makanan lain diuraikan atau dipecah menjadi karbon dioksida (CO2), air (H2O), dan energi dalam bentuk ATP.

Berdasarkan keterlibatan oksigen dalam prosesnya, respirasi selular terbagi menjadi respirasi aerob dan respirasi anaerob.

Pengertian Respirasi Aerob

Respirasi aerob adalah respirasi yang membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi. Respirasi aerob disebut juga pernapasan, dan terjadi di paru-paru. Sedangkan, pada tingkat sel respirasi terjadi pada organel mitokondria.

Pengertian Respirasi Anaerob

Respirasi  anaerob adalah respirasi yang tidak membutuhkan oksigen untuk menghasilkan energi. Respirasi anaerob juga menggunakan glukosa sebagai substrat. Respirasi anaerob sering disebut juga fermentasi.

Organisme yang melakukan fermentasi di antaranya adalah bakteri dan protista yang hidup di rawa, lumpur, makanan yang diawetkan, atau tempat-tempat lain yang tidak mengandung oksigen.

Tahap Respirasi Selular

Proses Respirasi aerob dapat dibedakan menjadi empat tahap, yaitu: Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif,  Daur (siklus) Krebs, dan Sistem Transfer Elektron. Gambar berikut dapat menjelaskan dengan lebih sederhana.

Tahap Respirasi Selular, Katabolime Karbohidrat
Tahap Respirasi Selular, Katabolime Karbohidrat

Glikolisis

Glikolisis adalah peristiwa pengubahan molekul glukosa (senyawa dengan 6 atom C) menjadi 2 molekul yang lebih sederhana, yaitu asam piruvat (senyawa dengan 3 atom C). Tahap ini merupakan awal terjadinya respirasi sel. Molekul glukosa akan masuk ke dalam sel melalui proses difusi. Glikolisis berlangsung dalam sitoplasma sel.

Produk utama dari proses glikolisis adalah dua asam piruvat, dua NADH dan dua ATP. Gambar berikut menjelaskan reaksi pada proses glikolisis secara sederhana dengan meniadakan sebagian reaksinya.

Reaksi Glikolisis Repirasi Selular pada Katabolisma Karbohidrat,
Reaksi Glikolisis Repirasi Selular pada Katabolisma Karbohidrat,

Proses pada gliolisis dapat dibagi menjadi dua tahap utama yaitu tahap yang membutuhkan energi disebut dengan istilah energy investment phase dan tahap yang menghasilkan energi disebut dengan energy payoff phase.

Fase Investasi Energy, Energy Investment Phase

Fasa investasi energi merupakan tahap perubahan glukosa menjadi gliseraldehid-3-fosfat (disingkat dengan PGAL) yang diaktifkan oleh energi ATP dengan bantuan beberapa Enzim. Jadi, reaksi hanya akan berlangsung jika ada energi dalam bentuk ATP.

Agar dapat bereaksi, glukosa diberi energi aktivasi berupa satu ATP. Hal ini mengakibatkan glukosa dalam keadaan terfosforilasi menjadi glukosa-6-fosfat yang dibantu oleh enzim heksokinase.

Selanjutnya, glukosa-6-fosfat dipecah menjadi 2 buah molekul gliseraldehid-3-fosfat (PGAL) dengan bantuan satu ATP dan enzim fosfoheksokinase.

Fase Pembentukan Energy, Energy Payoff Phase

Pada tahap ini, terjadi pengubahan dua senyawa gliseraldehid 3-fosfat (PGAL) (3 atom C), menjadi dua senyawa asam piruvat (3 atom C). Konversi PGAL ke asam piruvat ini disertai dengan terbentuknya NADH (Nikotinamida Adenin Dinukleotida) dan ATP

Tahap glikolisis tidak membutuhkan oksigen atau reaksinya bersifat anaerob.

Dekarboksilasi Oksidatif dan Dehidrogenasi Asam Piruvat

Reaksi pembentukan asetil Co-A ini sering disebut sebagai reaksi transisi karena menghubungkan proses glikolisis dengan daur siklus Krebs. Reaksi Ini dikenal juga dengan istilah Link Reaction Atau Reaksi penghubung yaitu reakssi yang menghubungkan glikolisis dengan siklus Krebs.

Reaksi ini terjadi dua kali untuk satu molekul glukosa. Untuk dua asam piruvat pada reaksi Dekarboksilasi akan menghasilkan dua asetil Ko-A, dua NADH dan dua CO2.

Pembentukan asetil Co-A pada organisme eukariotik berlangsung dalam matriks mitokondria, sedangkan pada organisme prokariotik berlangsung dalam sitosol.

Gambar berikut dapat menjelaskan proses reaksi transisi pembentukan Aseti Co-A secara lebih sederhana.

Dekarboksilasi Oksidasi, Katabolisme Karbohidrat, Koenzim A
Dekarboksilasi Oksidasi, Katabolisme Karbohidrat, Koenzim A

Setiap asam piruvat tiga karbon akan terurai menjadi gugus asetil dua karbon dan CO2. Gas CO2 ini selanjutnya berdifusi ke luar sel. Gugus asetil bergabung dengan koenzim A (Co-A) membentuk asetil Ko-A. Hidrogen dan electron yang terlepas selama reaksi bergabung dengan koenzim NAD+ (Nikotinamide Adenin Dinukleotida) membentuk NADH. Koenzim A yang terlibat pada pembentukan asetil Ko-A ini merupakan turunan dari vitamin B.

Pada reaksi transisi ini asam piruvat mengalami reaksi dekarboksilasi dan reaksi dehidrogenasi. Akibat Dekarboksilasi asam piruvat mengalami pengurangan satu atom karbon dan akibat reaksi dehidrogenasi atau reaksi oksidasi asam piruvat melepas atom hydrogennya.

Satu karbon dari asam piruvat berubah bentuk menjadi CO2. Sedangan atom hidrogen yang dilepas asam piruvat ditangkap oleh akseptor electron NAD+ membentuk NADH.

Siklus Krebs – Siklus Asam Sitrat.

Siklus Krebs merupakan Tahap ketiga dari rangkaian respirasi aerob. Reaksi siklus Krebs berlangsung di kompartemen bagian dalam mitokondria. Reaksi untuk  dua piruvat pada siklus Krebs menghasikan 2 ATP, 6 NADH dan 2 FADH.

Gambar Berikut menjelaskan reaksi yang berlangsung pada siklus Krebs atau siklus asam sitrat dengan lebih sederhana.

Reaksi Siklus Krebs – Siklus Asam Sitrat Repirasi Selular pada Katabolisma Karbohidrat
Reaksi Siklus Krebs – Siklus Asam Sitrat Repirasi Selular pada Katabolisma Karbohidrat

Tahap ini dimulai dengan atom dua-karbon dari asetil Ko-A ditransfer sehingga bergabung dengan oksaloasetat empat-karbon dan membentuk asam sitrat 6-karbon. Karena reaksi pembentukan asam sitrat ini, siklus Krebs sering disebut sebagai Siklus Asam Sitrat.

Reaksi berikutnya adalah terbentuknya dua CO2 dari dua kali reaksi. Gas CO2 meninggalkan sel, diikuti dengan dua NAD+ menerima ion Hidrogen dan electron untuk membentuk dua NADH. Terbentuknya CO2 berarti telah terjadi pengurangan karbon dari dua senyawa intermediat. Masing senyawa intermediat kehilangan satu karbon.

Selanjutnya, Energi ATP terbentuk dalam fosforilasi tingkat substrat. Kemudian Koenzim FAD dan NAD+ menerima ion hydrogen dan electron membentuk FADH dab NADH.

Tahap akhir Rangkaian siklus Krebs atau Siklus sitrat ini ditandai dengan terbentuknya kembali oksaloasetat empat-karbon.

Catatan: reaksi siklus Krebs atau siklus asam sitrat ini berjalan dua kali untuk tiap molekul glukosa.  Karena Satu glukosa dikonversi menjadi dua asam piruvat. Untuk mempermudah pemahaman, maka beberapa tahap reaksi intermediat tidak dideskripsikan, namun secara keseluruhan masih dapat merepresentasikan siklus Krebs.

Sistem Transpor Atau Transfer Elektron

Tahap terakhir dari respirasi seluler aerob adalah sistem transfer atau transport elektron. Tahap Transfer electron terjadi pada ruang intermembran mitokondria (krista atau membrane dalam mitokrondria). Dan pada tahap transfer electron inilah dihasilkan energi dalam bentuk ATP yang paling banyak.

Selama tiga proses sebelumnya yaitu glikoliis, karboksilasi dan siklus Krebs, dihasilkan beberapa akseptor electron seperti NADH (Nicotinamide Adenine Dinucleotide) dan FADH (Flavin Adenine Dinucleotide) yang bermuatan akibat penambahan ion hydrogen dan elektron.

Akseptor akseptor ini kemudian akan masuk ke system atau rantai transfer elektron untuk membentuk suatu molekul berenergi tinggi, yakni ATP.

Gambar berikut dapat menjelaskan tahap Fosforilasi Transfer Electron

Sistem Transpor - Transfer Elektron, Fosforilasi Transfer Electron Katabolisme Karbohidrat
Sistem Transpor – Transfer Elektron, Fosforilasi Transfer Electron Katabolisme Karbohidrat

Sistem transpor elektron merupakan suatu rantai pembawa elektron yang terdiri atas NAD+, FAD+, koenzim Q, dan sitokrom. Sistem transpor elektron ini berfungsi untuk mengoksidasi senyawa NADH atau NADPH2 dan FADH2 untuk menghasilkan ATP.

Pada tahap ini, Sistem Rantai transpor electron menerima 10 NADH, 2 FADH2 dan 6 O2 yang kemudian dihasilkan 6 molekul air H2O dan 34 energi ATP.

Energi (ATP) dalam sistem transpor electron terbentuk melalui reaksi fosforilasi oksidatif. Energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol NADH atau NADPH2 dapat digunakan untuk membentuk 3 mol ATP. Reaksinya sebagai berikut.

NADH + H+ + 1/2 O2 + 3ADP + 3H3PO4 → NAD+ + 3ATP + 4H2O

Sementara itu, energi yang dihasilkan oleh oksidasi 1 mol FADH2 dapat menghasilkan 2 mol ATP.

Atom atom Hidrogen yang dilepaskan selama berlangsungnya siklus Krebs akan ditangkap oleh NAD+ dan FAD+ menjadi NADH dan FADH2. Pada saat masuk ke rantai transpor elektron, molekul tersebut mengalami rangkaian reaksi oksidasi-reduksi (Redoks) yang terjadi secara berantai dengan melibatkan beberapa zat perantara untuk menghasilkan ATP dan H2O.

Beberapa zat perantara dalam reaksi redoks, antara lain flavoprotein, koenzim A dan Q serta sitokrom yaitu sitokrom a, a3, b, c, dan c1. Semua zat perantara itu berfungsi sebagai pembawa hydrogen atau pembawa elektron (umumnya disebut juga dengan electron carriers).

Tahap Fosforilasi Transfer Electron

Tahap respirasi aerobic ke empat disebut juga sebagai fosforilasi transfer electron. Proses transfer electron ini terjadi dalam mitokondria. Istilah ini berarti ada aliran atau transpor electron melalui rantai transfer electron mitokondria, terutama untuk menghasilkan ikatan antara fosfat dan ADP sehingga terbentuk ATP.

Tahap fosforilasi dimulai dengan koenzim NADH dan FADH2 yang tereduksi pada dua tahap awal respirasi aerobic. Koenzim ini mendonasikan pasangan electron dan hydrogen ke rantai transfer electron di membrane mitokondria bagian dalam.

Dengan masuknya electron ke rantai transfer, maka electron melepas energinya sedikit demi sedikit. Energi yang dilepaskan electron ketika bergerak melalui rantai digunakan untuk mentransfer ion hydrogen menembus membrane dari kompartemen mitokondria dalam ke kompartemen mitokondria bagian luar.

Hai ini menyebabkan Ion hydrogen terakumulasi di kompartemen luar, sehingga terbentuk gradien konsentrasi hydrogen pada membrane mitokondria dalam.

Adanya Gradien konsentrasi ini akan menarik ion hydrogen kembali ke kompartemen mitokondria dalam. Namum ion hydrogen tidak dapat mengalir menembus membrane tanpa adanya bantuan.

Ion hydrogen dapat menembus membrane mitokrondria bagian dalam dengan bantuan ATP sintase interior. Jadi ATP ini menyebabkan ion hydrogen mengalir ke kompatemen mitokrondria dalam.

Adanya Aliran ion hydrogen yang kembali ke kompartemen dalam menyebabkan terjadinya ikatan antara gugus fosfat (Pi) dengan ADP sehingga terjadi pembentukan ATP.

Pada akhir rantai transfer electron mitokondria, oksigen menerima electron dan bergabung dengan ion hydrogen membentuk air H2O. Pada tahap akhir ini, oksigen berperilaku sebagai akseptor atau penerima electron terakhir pada jalur ini.

Contoh Soal Ujian Katabolisme Karbohidrat.

Daftar Pustaka:

  1. Starr, Cecie. Taggart, Ralph. Evers, Christine. Starr, Lisa, 2012, “Biologi Kesatuan dan Keragaman Makhluk Hidup”, Edisi 12, Buku 1, Penerbit Salemba Teknika, Jakarta.
  2. Fatehiyah. Arumingtyas, Laras, Estri. Widyarti, Sri. Rahayu, Sri, 2011, “Biologi Molekular, Prinsip Dasar Analisis”, PT Penerbit Erlangga Jakarta.
  3. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri,1983, “Biologi”, Jilid 1, Edisi Kelima, Penerbit Erlangga, Jakarta.
  4. Kimballl, J.W., Siti Soetarmi Tjitro dan Nawangsari Sugiri. 1983, “Biologi”, Jilid 2, Edisi Kelima, Erlangga, Jakarta.
  5. Schlegel, H.G., 1994, “Mikrobiologi Umum”, Gadjah Mada University Press, Yogyakarta.
  6. Hartanto, L.N., 2004, “Biologi Dasar”, Edisi Ketiga, Penerbit Penebar Swadaya, Yogyakarta.
  7. Ardra.Biz, 2019, “Katabolisme Karbohidrat, Contoh  katabolisme, Fungsi ATP pada Metabolisme, Fungsi ATP pada Katabolisme, Fungsi ATP pada Respirasi Selular, Pengertian Respirasi Selular, Contoh Respirasi Selular,
  8. Ardra.Biz, 2019, “Pengertian dan Contoh  reaksi eksergonik, Pengertian dan Contoh reaksi endergonik. Pengertian dan Contoh  respirasi aerob, Pengertian dan contoh respirasi anaerob, jenis jenis respirasi,
  9. Ardra.Biz, 2019, “Tempat Respirasi Aerob, Tempat Respirasi Anaerob, Fungsi Oksigen pada respirasi, Tahap Respirasi Selular, Pengertian Glikolisis, Contoh Glikolisis, Produk Glikolisis Glukosa, Tempat Terjadi Glikolisis,
  10. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Sitoplasma pada Glikolisis, Enzim pada glikolisis, koenzim glikolisis, Pengertian fosforilasi, Fungsi enzim fosfoheksokinase, Produk Glikolisis, Fungsi NADH pada Glikolisis, Dekarboksilasi Oksidatif, Dehidrogenasi Asam Piruvat, Fungsi Glikolisis,
  11. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Dekarboksilasi Oksidatif, Fungsi Dehidrogenasi Asam, Pengertian reaksi transisi, Contoh reaksi transisi, Contoh reaksi Dekarboksilasi, Tempat Dekarboksilasi Oksidatif, Gugus asetil Ko-A, Fungsi Koenzim A,
  12. Ardra.Biz, 2019, “Rumus Kimia Koenzim A, Contoh reaksi dehidrogenasi glikolisis,  Gambar glikolisis, gambar Dekarboksilasi Oksidatif,  Contoh Siklus Krebs, Pengertian Siklus Asam Sitrat, Fungsi Siklus Krebs Siklus Sitrat, Jumlah ATP glikolisis, Jumlaj NADH Glikolisis, Produk siklus krebs,
  13. Ardra.Biz, 2019, “Fungi NAD dan Hidrogen pada siklus krebs, Fungsi Energi ATP fosforilasi tingkat substrat, Fungsi Koenzim FAD dan NAD, Sistem Transpor Elektron, Tempat Rantai Transfer Elektron, Tahap Transfer electron,
  14. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi Rantai Transfer Elektron, Fungsi krista atau membrane dalam mitokrondria, contoh aksepter glikolisis, contoh akseptor siklus krebs, contoh akseptor rantai transfer electron, Fungsi koenzim Q sitokrom, Jumlah total  NADH FADH2 ATP pada katabolisme karbohidrat,
  15. Ardra.Biz, 2019, “Jumlah total  NADH FADH2 ATP pada respirasi selular, Fungsi dan contoh akseptor respirasi selular, Fungsi reaksi fosforilasi oksidatif, reaksi oksidasi-reduksi (Redoks) pada rantai transfer electron, tempat reaksi transfer electron, Fungsi zat perantara flavoprotein  koenzim A dan Q,
  16. Ardra.Biz, 2019, “Fungsi dan contoh electron carriers, Fosforilasi Transfer Electron,  Fungsi fosforilasi transfer electron, Tempat reaksi fosforilasi transfer electron, Gradien konsentrasi Hidrogen, Fungsi  ATP sintase interior, Fungsi electron pada rantai transfer electron, Fungsi gugus fosfat (Pi), pengertian dan contoh Link Reaction,